發(fā)酵小麥麩皮及其在動物生產中的應用

馬玉靜，何榮香， 陳 福， 賀建華

（湖南農業(yè)大學動物科學技術學院，湖南長沙410128）

小麥麩皮是小麥面粉加工中主要的副產物，每年產量可達3000萬t以上（王小平，20170）。作為一種重要的飼料原料，小麥麩皮具有來源廣、價格低、營養(yǎng)豐富等優(yōu)點。但由于小麥麩皮粗纖維和抗營養(yǎng)因子含量高且容易被霉菌毒素污染 （夏超篤等，2017），限制了其在動物生產中的利用。微生物發(fā)酵可顯著改善小麥麩皮的生物學特性，提高其附加價值，但發(fā)酵小麥麩皮的發(fā)酵條件和其在動物生產中的應用尚未制定統(tǒng)一標準，因此有必要進一步加深對發(fā)酵小麥麩皮的研究。本文主要綜述了現階段發(fā)酵小麥麩皮的研究及應用進展，為以后發(fā)酵小麥麩皮的研究提供參考。

1 小麥麩皮的理化性質

小麥麩皮的組成成分因小麥品種、質量、加工條件、出粉率的不同而存在差異。麩皮含有較豐富的膳食纖維、酶、蛋白質、碳水化合物、維生素和礦物質等（史建芳等，2012），可獲得多種功能成分，如：多糖、低聚糖、膳食纖維、維生素E、酚類化合物等(包成龍等，2014)，酚類物質和維生素E具有抗氧化功能，膳食纖維能夠促進動物腸道健康（夏超篤等，2017）。但小麥麩皮中粗纖維和抗營養(yǎng)因子含量高，蛋白質品質較差(劉春雪等，2017)，消化利用率低，熱量低，且適口性差(楊旭等，2011)，直接用于飼料營養(yǎng)價值不高，所以需要對小麥麩皮進行合理的加工處理。微生物發(fā)酵作為其中一種處理方法，可以使小麥麩皮的纖維結構發(fā)生變化(夏超篤等，2017)，降低抗營養(yǎng)因子水平，提高粗蛋白質含量，優(yōu)化氨基酸組成(劉春雪等，2017)，產生多種活性因子，提高小麥麩皮的營養(yǎng)價值。

2 發(fā)酵麩皮

2.1 發(fā)酵用菌種種類和功效 作為微生態(tài)飼料的菌種要符合以下條件：（1）對人和動植物無致病性。（2）容易繁殖、定植。（3）可生成抑制有害菌生長的物質，促進機體健康。（4）耐熱性好，可進行飼料加工。（5）為動物自身腸道有益菌群最好。所以，用于微生物發(fā)酵的菌種要經過嚴格的篩選 (胡學智等，2011）。市面上常用的菌種為酵母菌、霉菌、乳酸菌和芽孢桿菌(王德香等，2017)。

2.1.1 酵母菌 酵母菌含有大量的蛋白質、維生素B、脂肪和糖類等營養(yǎng)成分。研究表明，酵母類產品能顯著提高動物的抗病能力和生產性能 (陳洪偉，2011)。酵母菌可利用糖類合成蛋白質，提高飼料原料中蛋白質和游離氨基酸的含量 （朱廷恒等，2016），除此以外，酵母菌還可產生各種酶、維生素和其他活性物質，提升飼料原料的營養(yǎng)價值(夏超篤等，2017)。

2.1.2 霉菌 霉菌高產蛋白酶、淀粉酶及纖維素酶，能將飼料中的淀粉和纖維素降解為可被酵母菌利用的簡單糖類，提高飼料營養(yǎng)價值及適口性(夏超篤等，2017)，除此以外，霉菌還可產生多種水解酶，以作為提供蛋白質和維生素的來源，并且其與芽孢桿菌有互作作用(胡學智等，2011)。

2.1.3 乳酸菌 乳酸菌為厭氧或兼性厭氧菌，耐酸不耐熱，除個別嗜熱性菌株外，65～75℃便會死亡（胡學智等，2011）。研究發(fā)現，乳酸菌的代謝產物和活菌液無論對革蘭氏陽性菌或革蘭氏陰性菌均有很強的抑菌效果，并且與pH的降低呈負相關，活菌體內和代謝產物中含有較高的超氧化物歧化酶，可提高動物免疫力（陳洪偉，2011），降低生產成本。乳酸菌還可在代謝過程中產生酶類，對仔豬斷奶應激造成的能量和營養(yǎng)物質吸收不足具有重要的預防和減緩作用。乳酸菌發(fā)酵可產生有機酸，乳酸菌還可通過自身的黏附和代謝作用抑制黃曲霉毒素的產生并分解已產生的毒素 （朱廷恒等，2016）。除此以外，還可產生大量酮類、醛類等化合物，在代謝作用中產生多種氨基酸、維生素，提高飼料的營養(yǎng)價值（王太軍，2017）。并可與芽孢桿菌形成互補效應（曹香林等，2014)。

2.1.4 芽孢桿菌 芽孢桿菌，細菌科，是可形成芽孢的桿菌或球菌。芽孢桿菌耐高溫、高壓、酸堿，生命力強，不易被消化道中各種酶液破壞，可維持腸道厭氧環(huán)境，促進乳酸菌、雙歧桿菌等有益菌的生長，抑制有害菌的繁殖，從而維持腸道菌群平衡（王子強，2010）。芽孢桿菌還可以產生B族維生素和維生素C，且具有高蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，能降解飼料中一些抗營養(yǎng)因子，使飼料轉化率提高8%以上（朱廷恒等，2016）。

2.2 發(fā)酵方式 根據發(fā)酵利用的菌種數量不同，可將發(fā)酵方式分為單菌發(fā)酵和混菌發(fā)酵，但由于受到發(fā)酵效果的限制，發(fā)酵方式基本上由單菌發(fā)酵轉變?yōu)榛炀l(fā)酵，并注重不同微生物之間的正組合效應（陳洪偉等，2011）。發(fā)酵效果主要受發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、pH、接種量、含水量、氮源等影響。

3 發(fā)酵對麩皮營養(yǎng)成分的影響

楊旭等（2011）用黑曲霉、納豆芽孢桿菌、釀酒酵母菌和糞鏈球菌對小麥麩皮在合適的條件下進行混菌發(fā)酵，粗蛋白質含量、有益菌數量和產品的適口性顯著提高，粗纖維含量降低。TengPoyun等（2017）利用芽孢桿菌和酵母菌對小麥麩皮進行發(fā)酵，結果顯示，無論是單菌發(fā)酵還是混菌發(fā)酵均能降低小麥麩皮中中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量。曹香林等（2014）研究發(fā)現，小麥麩皮經枯草芽孢桿菌、酵母菌及乳酸菌混菌固態(tài)發(fā)酵，其粗蛋白質含量和菌落數顯著提高，在體外試驗中，發(fā)酵麩皮干物質、粗蛋白質消化率和氨基酸含量均顯著高于未發(fā)酵組，具有較高的營養(yǎng)價值和消化率。陳洪偉等（2011）用酵母菌和黑曲霉混菌固態(tài)發(fā)酵麩皮發(fā)現，發(fā)酵產物中粗蛋白質含量為25.26%，比發(fā)酵前提高了33.9%。楊旭等（2011）、李翔宇等（2017）研究結果與上述一致。此外崔晨曉（2015）用酵母菌在最適條件下發(fā)酵小麥麩皮發(fā)現，植酸含量減少33.8%。Koo等（2018）發(fā)現，發(fā)酵小麥麩皮較未發(fā)酵小麥麩皮有更高的代謝能和凈能含量。綜上所述，微生物發(fā)酵可顯著提高小麥麩皮的營養(yǎng)成分含量，降低抗營養(yǎng)因子含量，提高其生物學價值。

4 發(fā)酵小麥麩皮的功能及特點

小麥麩皮發(fā)酵，不僅可降低抗營養(yǎng)因子含量，提高營養(yǎng)物質的利用率，還可產生很多生物活性物質，使其具備更多功能和特點 （夏超篤等，2017）。

4.1 發(fā)酵麩皮的抗氧化功能 阿魏酸是國內外普遍認可的天然抗氧化劑，阿魏酸作為麥麩中的主要酚酸，正常情況下主要與半纖維素支鏈結合形成酯鍵，不能發(fā)揮作用，通過微生物發(fā)酵可使麩皮結構變得疏松，使酚酸游離，提高發(fā)酵麩皮中阿魏酸的含量。阿拉伯木聚糖中含有阿魏酸，因阿魏酸的存在，呈現出一定的抗氧化性。研究發(fā)現，麩皮多糖可很好地清除羥自由基 （夏超篤等，2017），具有良好的抗氧化能力（Yan 等，2015）。王小平等（2017）對小麥麩皮混合物進行發(fā)酵，得到的發(fā)酵小麥麩皮多酚、黃酮和阿魏酸含量顯著提高，抗氧化活性明顯高于未處理麩皮。崔晨曉等（2016）研究發(fā)現，用酵母菌發(fā)酵小麥麩可增加可溶性阿拉伯木聚糖和總酚含量。安曉萍等（2017）利用固態(tài)發(fā)酵小麥麩皮可制備包括纖維多糖在內的復合多糖。史俊祥（2017）利用釀酒酵母菌與枯草芽孢桿菌在適宜條件下發(fā)酵，得到了高含量的麩皮多糖。祁紅兵等（2014）在適宜條件下用納豆芽孢桿菌發(fā)酵麩皮，得到的發(fā)酵麩皮具有很強的羥自由基清除能力。所以，通過微生物對小麥麩皮進行合理發(fā)酵，可提高其生物活性物質含量和抗氧化能力。

4.2 發(fā)酵麩皮的免疫調節(jié)功能 多糖具有天然、無殘留、無毒副作用的特點，是一種被廣泛認可的免疫調節(jié)制劑。史俊祥等（2017）發(fā)酵麩皮得到的阿拉伯木聚糖具有免疫調節(jié)功能，可增強自然殺傷細胞和吞噬細胞的活性。Cao等（2011）發(fā)現小麥麩皮阿拉伯木聚糖可顯著促進S 180荷瘤小鼠胸腺和脾臟指數提高、脾細胞增殖、自然殺傷細胞和巨噬細胞吞噬活性、白細胞介素2生成和延遲型過敏反應。王園等（2018）通過發(fā)酵小麥麩皮得到麩皮多糖，研究發(fā)現麩皮多糖可緩解應激引起的炎性因子含量增加，并隨著使用量的增加，機體炎性因子含量逐步恢復正常。發(fā)酵飼料中的益生菌可促進機體實質性免疫器官的發(fā)育，提高機體的免疫應答能力。梁菲菲等（2017）研究發(fā)現，益生菌可提高肉鴨免疫器官指數和體內免疫球蛋白G含量。所以，由于麩皮多糖和益生菌的存在，發(fā)酵麩皮具有良好的免疫調節(jié)功能。

4.3 發(fā)酵麩皮的益生作用 吳逸飛等 （2016）研究發(fā)現，發(fā)酵飼料提取液可抑制有害菌的生長，促進有益菌的生長。發(fā)酵飼料中的益生菌可與小腸絨毛特異性結合，定植于小腸絨毛形成腸道菌群屏障，抑制有害菌在腸道內生長 （梁菲菲等，2017）。發(fā)酵用枯草芽孢桿菌進入腸道后消耗氧氣，營造腸道厭氧環(huán)境，從而產生乳酸或揮發(fā)性脂肪酸及蛋白質多肽類頡頏物質，抑制好氧菌、促進有益厭氧菌生長，平衡腸道菌群（王震，2018）。麩皮經微生物發(fā)酵后可產生有機酸，如孫駿飛等（2017）利用麩皮水解液發(fā)酵生產D-乳酸，孫兆遠等（2014）利用乳桿菌發(fā)酵麩皮獲得L-乳酸，而有機酸可降低腸道pH，促進有益菌生長。王吉中等（2011）研究表明，麥麩多糖可以抑制大腸桿菌、金黃色葡糖球菌及沙門氏菌等常見致病菌的生長。發(fā)酵后得到的阿拉伯木聚糖及其水解產物阿拉伯木寡糖（Yang等，2014）和β-葡聚糖都可促進腸道有益菌的增殖（史俊祥，2017），抑制有害菌的生長，促進乳酸和短鏈脂肪酸的生成 （趙夢麗，2015），且益生效果隨分子量的降低而升高。說明發(fā)酵小麥麩皮中的益生菌及多糖可發(fā)揮良好的益菌效果，具有良好的益生作用。

4.4 發(fā)酵麩皮可提高飼料風味 麩皮經黑曲霉發(fā)酵后可產生β-葡萄糖苷酶等生物活性物質，提高飼料風味，增加動物采食量（羅建平等，2007）。王小平等（2016）利用酵母對小麥麩皮進行發(fā)酵發(fā)現，發(fā)酵麩皮風味得到改善，由原來的苦澀味變?yōu)槊拙品枷阄?，且色澤呈亮黃色。

4.5 其他功能 阿拉伯木聚糖寡糖被證明可以降低血清中甘油三酯和膽固醇水平 （Yang等，2014）。發(fā)酵還可提高小麥麩皮中可溶性膳食纖維含量，從而達到降血脂和血糖的作用（劉洋洋等，2017）。

5 發(fā)酵麩皮在動物中的研究

曹香林等 （2014）進行草魚體外消化試驗發(fā)現，最優(yōu)發(fā)酵麩皮組的干物質、粗纖維消化率和氨基酸生成量比未發(fā)酵麩皮組明顯提高。Teng等（2017）進行肉雞消化試驗，結果顯示，發(fā)酵小麥麩皮可提高飼料轉化率、回腸乳酸水平和回腸絨毛高度，降低血清膽固醇。王政等（2016）研究表明，在飼料中添加發(fā)酵小麥麩皮可提高白羽肉雞后腸道揮發(fā)性脂肪酸的含量和生長性能。Chu等（2017）發(fā)現，飼料中添加10%發(fā)酵小麥麩皮的肉仔雞飼料消耗量降低，飼料轉化率升高，且腸絨毛高度、絨毛高度/隱窩深度比顯著高于對照組，且大腸桿菌數量減少。Kraler等（2014）通過豬消化試驗，研究發(fā)酵麩皮對豬腸道消化率的影響，結果表明，試驗中干物質、有機物及粗纖維等的表觀消化率均有增加。劉春雪等（2017）用5%的發(fā)酵麩皮替代基礎日糧中5%麩皮，研究其對育肥豬生長性能、屠宰性能及肉品質的影響，結果發(fā)現，與對照組相比，試驗組平均日增重顯著提高，料重比降低，育肥豬生長性能提高，肌內脂肪增加，滴水損失降低，肉品質提高。李加友（2013）以發(fā)酵麩皮替代麩皮發(fā)現，飼料的氣味和適口性得到改善，育肥豬的日均采食量提高3.7%，由于發(fā)酵產生大量生物活性成分，益生菌數量上升，改善了機體腸道微生態(tài)，飼料增重比降低4.3%，平均日增重提高8.2%。史俊祥（2017）研究了麩皮多糖對Wistar大鼠氧化應激的保護作用。經試驗發(fā)現，麩皮多糖可降低大鼠機體的氧化應激，并呈現劑量依賴性。Kehaliew等（2014）在犢牛試驗中發(fā)現，有效微生物處理的小麥麩皮可提高日增重和飼料轉化率，對犢牛生長性能有正向影響。綜上所述，在飼料中添加發(fā)酵小麥麩皮，可提高動物的生產性能，其主要原因可能是飼料的生物特性得到改善，平衡了腸道菌群，從而保護動物機體健康，提高了采食量。

6 小結

小麥麩皮經微生物發(fā)酵后，提高了其營養(yǎng)價值和利用價值，由低利用率的飼料原料變?yōu)榫G色健康的保健飼料，具有巨大的利用前景。但目前發(fā)酵小麥麩皮的開發(fā)和利用還存在一定問題，生產設備落后，缺少專業(yè)人才；部分用于發(fā)酵的飼料原料存在一定程度的污染；發(fā)酵飼料未形成統(tǒng)一標準，發(fā)酵條件和選用菌種存在較大差異，產品質量難保證；發(fā)酵飼料廠管理和衛(wèi)生條件差。另外，發(fā)酵小麥麩皮對動物機體的作用機制還不明了，動物試驗較少，不能形成統(tǒng)一的應用標準(劉春雪等，2017），因此，我們需要進一步研究小麥麩皮的適宜發(fā)酵條件和其在不同動物、不同生產階段的適宜添加量，為發(fā)酵小麥麩皮在畜牧業(yè)生產中的應用及畜禽的綠色養(yǎng)殖提供理論依據。