發(fā)酵菜籽粕替代豆粕在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

付曉琪，商振達(dá),，譚占坤*，曹云鶴

（1.西藏農(nóng)牧學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，西藏高原飼料加工工程研究中心，西藏林芝 860000；2.動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193）

在飼料工業(yè)中，豆粕通常是最常用的植物來(lái)源蛋白質(zhì)。但隨著豆粕價(jià)格的高漲，許多畜禽生產(chǎn)者逐步開(kāi)始尋找成本更低的蛋白質(zhì)補(bǔ)充料替代來(lái)源。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，菜籽粕是替代豆粕的首選蛋白飼料。菜籽粕是油菜籽壓榨加工浸提去油后剩下的副產(chǎn)品，其粗蛋白質(zhì)在34%～38%。然而，芥子油苷被油菜籽中存在的黑芥子酶水解，釋放出一系列有毒產(chǎn)物。最常見(jiàn)的產(chǎn)物是異硫氰酸酯，可導(dǎo)致動(dòng)物攝食量減少、生長(zhǎng)受損和誘發(fā)甲狀腺腫。有毒芥子油苷的存在限制了菜籽粕的應(yīng)用，尤其是對(duì)幼齡動(dòng)物。此外，菜籽粕中還存在硫代葡萄糖苷、植酸等多種抗?fàn)I養(yǎng)因子。

固態(tài)發(fā)酵是指在沒(méi)有游離水參與的情況下，采用不同發(fā)酵條件（不同發(fā)酵溫度、含水量、菌種接種量、發(fā)酵時(shí)間等）培養(yǎng)微生物，通過(guò)微生物的參與生產(chǎn)出所需發(fā)酵后產(chǎn)品。固態(tài)發(fā)酵已被廣泛用于提高菜籽粕中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物學(xué)利用率（包括油菜籽肽、鈣、磷酸鹽和B 族維生素）及降低其抗?fàn)I養(yǎng)因子（如芥子油苷）水平。如Chiang 等研究表明，使用發(fā)酵菜籽粕部分替代日糧中的豆粕可以提高肉雞的生產(chǎn)性能和養(yǎng)分吸收率，并且可以刺激體內(nèi)免疫過(guò)程，從而改善肉雞的健康狀況。本文主要綜述了固態(tài)發(fā)酵菜籽粕降低抗?fàn)I養(yǎng)因子含量及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究，為菜籽粕替代豆粕以減少飼料成本和調(diào)控畜禽生產(chǎn)提供理論參考。

1 固態(tài)發(fā)酵菜籽粕的成分變化

固態(tài)發(fā)酵菜籽粕時(shí)常用的微生物主要是乳酸菌、芽孢桿菌和曲霉菌等。發(fā)酵過(guò)程中也有許多細(xì)菌產(chǎn)酶的參與，如乳酸桿菌產(chǎn)生植酸酶、纖維素酶、木聚糖酶和葡聚糖酶；芽孢桿菌可以合成纖維素酶和植酸酶；曲霉能夠產(chǎn)生多種酶，如半纖維素酶、果膠酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、單寧酶和植酸酶。因此，固態(tài)發(fā)酵時(shí)可以單純用混菌發(fā)酵，也可以菌酶協(xié)同發(fā)酵菜籽粕。

菜籽粕經(jīng)發(fā)酵后可改變其營(yíng)養(yǎng)成分含量。研究顯示，固態(tài)發(fā)酵可降低菜籽粕的干物質(zhì)含量，其原因可能是由于微生物對(duì)碳水化合物的消耗，改變了菜籽粕的物理和營(yíng)養(yǎng)特性。使用植物乳桿菌和枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵菜籽粕可使粗蛋白質(zhì)含量由37.1% 提高到58.4%；用枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母和糞腸球菌固態(tài)發(fā)酵后的菜籽粕粗蛋白質(zhì)含量從42.11%增加到44.63%。在用細(xì)菌、真菌或酵母發(fā)酵后，菜籽粕粗蛋白含量增加可能是以可發(fā)酵糖為代價(jià)的干物質(zhì)損失，也可能是由于發(fā)酵期間產(chǎn)生了微生物蛋白。除了粗蛋白質(zhì)，粗脂肪也是飼料中的一個(gè)重要營(yíng)養(yǎng)成分。Vig 等研究表明，固態(tài)發(fā)酵可以增加菜籽粕的氮和蛋白質(zhì)含量，發(fā)酵后粗脂肪濃度略有增加，可能是由干物質(zhì)含量下降引起的，而不是脂肪含量的實(shí)際增加。Rozan 等研究表明，用枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵后增加了菜籽粕的粗脂肪含量，而Shi 等用黑曲霉固態(tài)發(fā)酵菜籽粕時(shí)粗脂肪含量減少；同時(shí)用枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母和糞腸球菌的固態(tài)發(fā)酵降低了菜籽粕的粗纖維含量，用黑曲霉發(fā)酵導(dǎo)致中酸性洗滌纖維、半纖維素和木質(zhì)素的減少，其原因可能是發(fā)酵過(guò)程中微生物產(chǎn)生的纖維降解酶（半纖維素酶和纖維素酶），飼糧中含有過(guò)多的纖維源會(huì)導(dǎo)致飼料適口性差從而使機(jī)體采食量下降，但適量的纖維源可以改善消化器官的發(fā)育，從而提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率和吸收性能。總的來(lái)說(shuō)，固態(tài)發(fā)酵能夠提高菜籽粕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

固態(tài)發(fā)酵還可降低菜籽粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量。用乳桿菌、屎腸球菌、釀酒酵母和枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵30 d，菜粕中異硫氰酸酯含量從72.7 mmol/kg 降低到14.1 mmol/kg，葡萄糖酸鹽從41.91 μmol/g減少到23.86 μmol/g，異硫氰酸鹽從2.48 mg/kg 減少到1.10 mg/kg，惡唑烷硫酮從1.88 mg/g 減少到1.04 mg/g。另外，用唾液乳桿菌固態(tài)發(fā)酵使硫代葡萄糖苷從22 μmol/g 降低到13.6 μmol/g。固態(tài)發(fā)酵后菜籽粕中硫代葡萄糖苷的減少可能是由于微生物酶利用了葡萄糖和這些化合物中的部分硫，植酸的減少可歸因于發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的微生物酶（植酸酶）。由此可見(jiàn)，固態(tài)發(fā)酵可以有效降低其中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量。Aljubori 等研究也表明，固態(tài)發(fā)酵后菜籽粕的異硫氰酸酯含量會(huì)顯著降低約80%。Chiang 等研究表明，菜籽粕經(jīng)30 d 發(fā)酵后，異硫氰酸酯含量從119.6 mmol/kg 降至14.7 mmol/kg。Vig 等報(bào)道，硫代葡萄糖苷在菜籽粕固態(tài)發(fā)酵第2、5、8、10天分別下降13.7%、25.1%、33%、43.1%。

綜上可見(jiàn)，菜籽粕經(jīng)固態(tài)發(fā)酵后，營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)有一定提高，抗?fàn)I養(yǎng)因子含量可得到有效降低（表1）。

表1 菜籽粕的固態(tài)發(fā)酵條件及發(fā)酵后成分變化

2 發(fā)酵菜籽粕替代豆粕在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 發(fā)酵菜籽粕替代豆粕在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用 用乳桿菌和枯草芽孢桿菌發(fā)酵的菜籽粕是一種很有前景的蛋白質(zhì)來(lái)源，可在肉雞飼糧中替代一定比例的豆粕，乳酸菌發(fā)酵飼料的一大特點(diǎn)是乳酸菌數(shù)量多，乳酸濃度高；且飼喂發(fā)酵菜籽粕可提高生產(chǎn)性能，可刺激免疫系統(tǒng)，提高家禽的抗氧化能力；發(fā)酵菜籽粕還可一定程度上改善肉雞的肉品質(zhì)，且對(duì)生長(zhǎng)性能、胃腸道微生物區(qū)系、血液生化指標(biāo)均無(wú)負(fù)面影響。吳東等研究發(fā)現(xiàn)，添加3%、6%、9%發(fā)酵菜籽粕菜粕替代等營(yíng)養(yǎng)豆粕飼喂黃羽肉公雞時(shí)，均可一定程度上改善肉雞的生長(zhǎng)性能及肉品質(zhì)，其中菜籽粕添加量為9%時(shí)效果較好。陳昭琪等用經(jīng)黑曲霉、枯草芽孢桿菌混菌發(fā)酵的菜籽粕替代部分豆粕，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵菜籽粕替代飼料中15% 豆粕時(shí)不影響AA 肉仔雞的生長(zhǎng)性能，且達(dá)到提高生長(zhǎng)性能的效果較好。游金明等研究表明，用5%、10%、15% 發(fā)酵菜籽粕替代豆粕日糧，15% 組前期和后期平均日增重低于對(duì)照組，5%和10%組變化不顯著，平均日采食量也無(wú)顯著影響，且隨著菜粕使用比例增加，整個(gè)過(guò)程飼料轉(zhuǎn)化率均降低，但替代10% 以內(nèi)無(wú)顯著影響，可見(jiàn)發(fā)酵菜粕替代豆粕比例不超過(guò)10% 時(shí)較為適宜。乳酸菌的主要作用是改善腸道菌群及健康，提高腸絨毛上皮細(xì)胞的消化和吸收功能，從而增強(qiáng)酶活性和營(yíng)養(yǎng)吸收。Chiang 等用發(fā)酵乳桿菌、屎腸球菌、釀酒酵母和枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵處理菜籽粕，飼喂肉雞后均可改善其平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。Xu 等用乳桿菌和枯草芽孢桿菌發(fā)酵菜粕，以5% 和10% 發(fā)酵菜粕替代豆粕對(duì)肉雞整個(gè)生長(zhǎng)階段平均日增重、平均日采食量等指標(biāo)沒(méi)有顯著影響，但生長(zhǎng)性能等略有提高，其原因可能是固態(tài)發(fā)酵降低了菜籽粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量并提高了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；10% 和15% 發(fā)酵菜籽粕組血清IgG含量極顯著高于另外兩組，后期血清尿素氮含量極顯著降低；但15% 發(fā)酵菜籽粕組肉雞體增重和飼料轉(zhuǎn)化率極顯著低于其他組。因此，用發(fā)酵菜籽粕部分替豆粕飼喂肉雞時(shí)，替代比例不超過(guò)10% 時(shí)對(duì)肉雞的生長(zhǎng)性能等指標(biāo)無(wú)負(fù)面影響。

類似的研究在鴨中也有涉及。Fazhi 等用發(fā)酵菜籽粕0%、33%、67%、100%替代豆粕日糧飼養(yǎng)肉鴨，發(fā)現(xiàn)在前期、后期和整個(gè)飼養(yǎng)期，100%發(fā)酵菜籽粕組肉鴨的采食量顯著高于豆粕組，且日增重隨著發(fā)酵菜籽粕比例的增加而逐漸增加；在生長(zhǎng)期，發(fā)酵菜籽粕組血清中磷和鈣含量較豆粕組有所提高，100%替代組總蛋白濃度低于豆粕組和33% 替代組，IgM 濃度顯著高于其他組；在生長(zhǎng)后期，只有100%組血清IgG 含量有所提高。因此，發(fā)酵菜籽粕可以完全替代豆粕用于肉鴨日糧。許甲平等用固態(tài)發(fā)酵菜籽粕以0、1/3、2/3 和3/3 的比例等氮替代日糧中10.5%豆粕，發(fā)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵菜籽粕可以等營(yíng)養(yǎng)完全替代日糧中的豆粕，且以1/3 比例替代日糧中豆粕對(duì)促進(jìn)肉鴨生長(zhǎng)性能作用顯著。陳小連等研究結(jié)果表明，日糧中添加發(fā)酵菜籽粕替代部分豆粕不會(huì)影響番鴨的生長(zhǎng)性能，其中添加16% 發(fā)酵菜籽粕的效果較好。綜上可知，以一定比例的發(fā)酵菜籽粕替代豆粕飼喂家禽無(wú)負(fù)面影響，且乳酸菌發(fā)酵菜籽粕還可改善肉雞、番鴨等腸道健康，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而提高其生長(zhǎng)性能。由此可見(jiàn)，發(fā)酵菜籽粕可以部分替代豆粕飼喂家禽以降低飼料成本。

2.2 發(fā)酵菜籽粕替代豆粕在家畜生產(chǎn)中的應(yīng)用 發(fā)酵菜籽粕替代豆粕在養(yǎng)豬生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用。發(fā)酵可去除菜籽粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，且其中過(guò)敏源的蛋白質(zhì)成分能刺激有益的胃腸微生物群落，因此可改善機(jī)體代謝過(guò)程和血液生化指標(biāo)，進(jìn)而改善動(dòng)物健康。Shi 等用黑曲霉處理的發(fā)酵菜籽粕替代飼糧中的豆粕，飼喂后豬的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率優(yōu)于不添加發(fā)酵菜籽粕組，其中日糧中添加發(fā)酵菜籽粕（6%）和豆粕（2%）可改善斷奶仔豬的氧化還原狀態(tài)。Grela 等研究發(fā)現(xiàn)，在妊娠母豬日糧中添加4%～9%發(fā)酵菜籽粕替代豆粕可改善其腸道微生物群，提高初乳中的免疫球蛋白含量，有助于增加窩產(chǎn)仔數(shù)和窩重。Satessa 等研究表明，使用發(fā)酵菜籽粕替代部分豆粕飼喂斷奶仔豬可預(yù)防其斷奶后腸道疾病。吳明文等用固態(tài)發(fā)酵菜籽粕代替部分豆粕飼喂仔豬，可提高仔豬日增重、降低耗料增重比。丁小玲等研究顯示，用發(fā)酵菜籽粕替代部分膨化豆粕飼喂斷奶仔豬對(duì)其生長(zhǎng)性能無(wú)影響。吳東等用4%、5%、8%、10%的發(fā)酵菜籽粕替代豆粕飼養(yǎng)生長(zhǎng)育肥豬，發(fā)現(xiàn)用5%發(fā)酵菜籽粕替代豆粕飼喂生長(zhǎng)豬是可行的。孫佩佩等研究表明，發(fā)酵菜籽粕可在一定程度上改善生長(zhǎng)豬的生長(zhǎng)性能，替代量可達(dá)到16%，且飼喂不同比例發(fā)酵菜籽粕替代豆粕提高了生長(zhǎng)豬的抗氧能力，對(duì)生長(zhǎng)豬的免疫能力亦沒(méi)有負(fù)面影響。也有研究表明，使用發(fā)酵菜籽粕可以提高豬的生產(chǎn)性能，并對(duì)血清生化指標(biāo)有益。

發(fā)酵菜籽粕替代豆粕在其他家畜也有應(yīng)用。曾鈺等用發(fā)酵雜粕替代基礎(chǔ)糧中0%、25%、50%、75%、100%的豆粕，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵雜粕完全替代豆粕對(duì)肉牛的生長(zhǎng)性能及養(yǎng)分消化率等無(wú)負(fù)面影響，其中75% 比例替代時(shí)肉牛生長(zhǎng)性能等達(dá)到有效提高。另外，鄭杰等在放牧補(bǔ)飼模式下利用發(fā)酵菜籽粕飼喂貴州黑山羊羔羊，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵菜籽粕等氮替代16%豆粕時(shí)，以50%替代比例效果較好，能夠提高羔羊機(jī)體部分免疫細(xì)胞含量，從而提高其免疫功能促進(jìn)其生長(zhǎng)。利用好發(fā)酵菜籽粕替代部分豆粕可一定程度上解決豆粕成本高昂的問(wèn)題，且發(fā)酵可降低菜籽粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子成分，降低其對(duì)家畜的有害作用。由此可見(jiàn)，利用發(fā)酵菜籽粕飼喂家畜是一項(xiàng)值得深入研究的內(nèi)容。

2.3 發(fā)酵菜籽粕替代豆粕在其他動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用Nowakowicz-D?bek 等以4%、8%、12% 發(fā)酵菜籽粕代替豆粕，發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵菜籽粕攝入量的增加，兔胃腸道中免疫球蛋白水平升高且微生物種群間的相關(guān)性增加，可見(jiàn)發(fā)酵菜籽粕通過(guò)提供有價(jià)值的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，增強(qiáng)了兔的免疫系統(tǒng)發(fā)育并有助于防止腸道微生物群的紊亂。也有研究發(fā)現(xiàn)，用發(fā)酵菜籽粕替代豆粕飼喂尼羅魚(yú)對(duì)其生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收率都有提高的效果。由此可見(jiàn)，發(fā)酵菜籽粕替代豆粕可降低飼料成本，提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能，在很多動(dòng)物上的應(yīng)用仍有待探究。

4 小 結(jié)

菜籽粕是油菜籽浸提榨油后的副產(chǎn)物，粗蛋白質(zhì)含量較高，氨基酸組成均衡，可用于替代部分動(dòng)物日糧中的豆粕。然而，由于抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在，菜籽粕在動(dòng)物日糧中的使用受到限制。固態(tài)發(fā)酵可減少菜籽粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，提高其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，但固態(tài)發(fā)酵時(shí)菌種選擇以及發(fā)酵條件的探索仍然處于發(fā)展階段，不同菌種和條件發(fā)酵后菜籽粕營(yíng)養(yǎng)成分有很大不同，且也存在大量發(fā)酵過(guò)程中的工序繁瑣、易被污染等問(wèn)題。因此，有必要探究適宜的發(fā)酵菌種及其接種量、發(fā)酵時(shí)間（即最適發(fā)酵條件）使菜籽粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子得到有效降低；同時(shí)，發(fā)酵菜籽粕飼喂動(dòng)物對(duì)其生長(zhǎng)性能等指標(biāo)的影響和機(jī)制也是今后的重要關(guān)注點(diǎn)。