发酵豆粕的研究与应用

[提要] 豆粕是饲料工业中常用的一种优质植物蛋白原料，其营养丰富，蛋白质含量高，氨基酸组成比例合理，但是豆粕中存在多种抗营养因子，降低了畜禽对其营养的吸收和利用。用微生物发酵的方式处理豆粕，不仅可以有效去除豆粕中的抗营养因子，还能够将豆粕的蛋白质降解成小肽，更利于消化吸收，同时还能够产生有益的微生物代谢产物，大大提高了豆粕的营养价值。本文从豆粕营养价值、发酵豆粕特点、发酵豆粕的应用等方面进行阐述。

关键词：发酵豆粕；抗营养因子；营养价值

中图分类号：S816 文献标识码：A

收录日期：2014年5月8日

一、豆粕的营养特点

豆粕是大豆榨油之后的副产品，一般其粗蛋白含量在43%～48%之间，含有人体所必需的8种氨基酸，尤其是赖氨酸的含量比较高，其含量约为2.5%～2.8%。目前豆粕在饲料工业和畜牧养殖上有广泛的应用。与棉粕、菜粕、花生粕相比，豆粕具有氨基酸含量平衡、消化率高、适口性好等特点；与动物来源蛋白（如鱼粉、骨肉粉、血浆蛋白粉等）相比，豆粕具有货源充足、不易被病原菌污染或氧化腐败，含毒害物质概率低、安全系数高等特点。所以豆粕是一种优良的植物性蛋白饲料源。

（一）豆粕中的抗营养因子。豆粕虽然营养价值很高，但是豆粕中还存在着许多抗营养因子。这些抗营养因子会影响动物对豆粕营养成分的消化。在豆粕中主要有胰蛋白酶抑制剂、植酸、大豆凝血素、脲酶、低聚糖、脂肪氧化酶、大豆抗原蛋白及致甲状腺肿素等多种抗营养因子。它们的存在，一方面对动物体内某些消化酶起抑制作用或与营养物质络合成不易消化的成分等，使得豆粕的消化率和动物的吸收率下降；另一方面对动物体内的某些器官起到破坏作用，对动物的生理、生长、健康造成不良的影响。

豆粕中常见抗营养因子有以下几类：

1、胰蛋白酶抑制因子（TI）。这是大豆中的主要蛋白类抗营养因子。胰蛋白酶抑制剂会造成动物出现消化吸收功能紊乱，抑制鸡、猪等畜禽的生长、抑制动物体内胰蛋白酶活性，刺激胰腺大量分泌胰蛋白酶，引起胰腺的肿大。

2、植酸。能在肠胃中与多种二价阳离子结合，形成难溶性的植酸盐络合物，大大降低了动物对微量矿物质的吸收与消化，会使动物出现矿物质缺乏症状，如厌食、消瘦、生长迟缓和脱毛等。

3、脲酶。本身是没有毒性，但能将豆粕中部分含氮化合物分解成氨，降低氮的利用率，大量氨的存在会引起肌体氨代谢障碍，可引起动物中毒。

4、脂肪氧化酶。约占豆粕蛋白质的2%左右，能使大豆产生豆腥味和苦涩味，降低了食品的风味和营养价值，并且破坏了人体必需的几种脂肪酸。

5、大豆凝血素（SBA）。这是一种能够使得动物和人红细胞凝集的蛋白质。在豆粕中约含有3%的凝血素。大豆凝血素可使动物血液中的A型红血球凝集，并能与血型物质A产生特异的沉淀。

6、大豆抗原蛋白。研究表明大豆蛋白质中的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白能够引起仔猪的肠功能紊乱。

（二）消除抗营养因子的方法。由于豆粕中的抗营养因子对动物存在着不良影响，所以国内外对其去除的研究很多，主要有物理、化学、生物处理等方法。物理方法主要是通过加热、加压使大豆抗营养因子失活的方法，对热稳定的抗营养因子（如植酸、低聚糖类等）无效；化学方法主要是存在化学物质残留问题。生物法主要包括酶制剂处理和微生物发酵等两种方式。

二、发酵豆粕的特点

与其他去除豆粕中抗营养因子方法相比，微生物发酵豆粕的方法具有其自身的特点：一是微生物发酵对豆粕细胞壁破坏更加彻底，使得营养物质更易释放，有利于动物更快更好的吸收，而且发酵对饲料的营养成分破坏很小，不仅不会造成营养价值降低，还能提高豆粕营养价值。如发酵过程中能够产生多种小肽，小肽是目前动物营养学研究的热点，具有很高的营养价值；二是能够大幅降低多种抗营养因子，不像添加酶制剂作用对象比较单一，也不像加热法只能去除热敏感性因子；三是成本低，不需要借助仪器加热或者添加化学试剂，发酵后没有化学残留，无毒副作用，比较安全。

（一）发酵豆粕营养价值提高。发酵后豆粕的蛋白质含量及各种氨基酸都能得到进一步提高。杨旭等采用固态法发酵豆粕，发酵后豆粕中的懒氨酸、蛋氨酸、苏氨酸分别比发酵前提高了16.28%、56.41%及17.01%，总氨基酸含量提高了6.58%。王德培等利用枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、乳酸杆菌对豆粕进行生料混菌发酵，制备生物活性饲料，优化发酵条件后使得三氯乙酸可溶性氮含量由2.5%上升到12.78%，益生菌数>109CFU/g。

豆粕经过微生物发酵可以使得其蛋白质降解为多种小肽，而小肽具有特殊的营养性能，还具有吸收速度快、耗能低、不易饱和、各种肽之间运转无竞争性与抑制性等特点。小肽在营养代谢中占据着重要地位，幼龄动物要获得最佳生产性能，应该在日粮中使用一定量的完整小肽。刘建胜等对肉仔鸡饲喂大豆活性肽，实验表明：随着活性肽添加浓度的提高，肉仔鸡日增重加快，饲料转化率提高。发酵豆粕能够改善动物消化吸收功能，降低腹泻率。陈瑜等研究报道，在断奶仔猪饲料中添加发酵豆粕能改善仔猪的生长性能，不同发酵豆粕效果不同。

（二）有效去除各种抗营养因子。利用微生物发酵豆粕可以有效的去除各种抗营养因子，一般认为主要通过两种途径。一是通过微生物分泌的蛋白酶对豆粕中的蛋白类抗营养因子进行降解；二是发酵过程中微生物的大量繁殖消耗利用非蛋白类抗营养因子。李旋等利用米曲霉、酵母菌、乳酸菌等混合菌发酵豆粕，经过对发酵条件的优化，使得豆粕中的大豆凝血素效价、胰蛋白酶抑制因子、致甲状腺肿素含量均被完全降解。Hirabayashi等使用曲美发酵豆粕，发酵后植酸被完全降解。

（三）提高适口性及降低成本。利用微生物发酵豆粕还可以增加产品的香味和风味，有一定的诱食作用，增强了配方饲料的适口性，提高动物食欲。

此外，发酵豆粕与其他动物性来源的蛋白（如鱼粉、血浆蛋白粉等）相比较，价格上有很大的优势，可以降低配方饲料成本。同时，又能够提供畜禽所需的蛋白质和氨基酸，以满足畜禽营养需求，所以发酵豆粕很适合在畜牧和养殖业中广泛使用。

三、发酵豆粕应用

鱼粉是一种应用最多最重要的饲料蛋白源，随着畜牧养殖业的不断发展，对饲料蛋白源的需求量与日俱增。但是还存在价格昂贵、资源有限、不容易贮藏、易滋生细菌腐败变质和传染疾病等一些问题，所以国内外都在寻找其替代品。由于发酵豆粕具有较高的营养价值，又能去除豆粕中抗营养因子，所以是一个很好的鱼粉替代品。目前已经在畜禽养殖业进行使用。

（一）畜禽类饲料中的应用。由于幼畜的消化系统尚未发育完全，对植物蛋白消化能力弱，且对豆粕中各种抗营养因子很敏感，如直接将豆粕添加到饲料中，很容易导致腹泻，引起发育不良。Feng等用发酵豆粕喂养断奶仔猪，结果仔猪的日增重提高，饲料转化率得到改善，同时仔猪的腹泻率也降低。刘媛媛利用发酵豆粕喂养肉鸡，并研究肉鸡生长状况及免疫消化功能，发现4～6月龄肉鸡发酵豆粕组比对照组日增重提高了28.13%，日食量增长14.96%。

（二）水产养殖类饲料中的应用。鱼虾等水产类动物对于饲料的要求与畜禽不同，配合饲料蛋白质水平较高，为30%-50%，所以饲料中必须有鱼粉，但鱼粉价格高，如用发酵豆粕替代部分鱼粉可以降低成本，同时不影响鱼类生长。陈宣用发酵豆粕和未经发酵豆粕按不同比例混合，以30%比例添加在鲫饲料中，连续喂养30d后，结果表明随着饲料中发酵豆粕添加量的上升，供试异育银鲫不仅增长量提高，各项非特异性免疫指标也有所改善，谷丙转氨酶（SGPT）活性出现下降趋势。说明发酵豆粕不仅能促进生长，还具有增强鱼体的非特异性免疫功能和改善鱼体肝功能作用。

四、发酵豆粕前景展望

目前，越来越多的研究均表明发酵豆粕具有良好的营养特性，豆粕经过微生物的发酵作用，能够进一步提高豆粕营养价值，如产生小肽、增加益生菌数，同时能降解抗营养因子。随着饲料工业迅速发展，鱼粉资源的逐渐减少，为发酵豆粕的应用带来巨大的发展空间。高质量的发酵豆粕需求量将会不断扩大。但是发酵豆粕也存在一些问题，如对发酵豆粕的营养价值与高质量进口鱼粉还有一定差距，且目前对于发酵豆粕营养特性研究还不够全面，喂养中对动物机体各方面影响研究得还不够透彻。许多研究还是处于实验研究阶段，而对于进行大规模工业化生产，如何保证产品质量的稳定性还需进一步研究。此外，发酵豆粕在饲料中的使用还没有一个统一规范化的质量标准。

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