發(fā)酵棉粕的營(yíng)養(yǎng)特性及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉怡帆，張傳凱，張立陽(yáng)，付 彤，高騰云，廉紅霞

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院/河南省家畜營(yíng)養(yǎng)調(diào)控與生態(tài)養(yǎng)殖國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450046)

隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，蛋白質(zhì)飼料變得愈發(fā)稀缺。中國(guó)棉花產(chǎn)量豐富，棉花加工中產(chǎn)生的棉粕蛋白含量較高，營(yíng)養(yǎng)豐富，但其中含有抗?fàn)I養(yǎng)因子，使動(dòng)物難以消化利用，并且阻礙動(dòng)物生長(zhǎng)，因此在飼料中應(yīng)用受限[1-2]。近年來(lái)，微生物發(fā)酵成為改善其飼用價(jià)值的新方法，處理后的發(fā)酵棉粕抗?fàn)I養(yǎng)因子減少，營(yíng)養(yǎng)水平提高，可對(duì)普通飼料中缺少的氨基酸成分及含量進(jìn)行補(bǔ)充，也可以轉(zhuǎn)化原有營(yíng)養(yǎng)成分，促進(jìn)動(dòng)物的消化吸收，有益于提高飼料質(zhì)量，有利于解決蛋白質(zhì)飼料原料的短缺問(wèn)題[3]。

1 發(fā)酵棉粕的營(yíng)養(yǎng)特性

微生物將棉粕發(fā)酵后可以得到發(fā)酵棉粕，通過(guò)這一技術(shù)可以提高棉粕的營(yíng)養(yǎng)水平，減少游離棉酚含量[4]，發(fā)酵棉粕既可以替代相同數(shù)量的豆粕，也可以在飼料中大量添加，有利于動(dòng)物的生長(zhǎng)及其生產(chǎn)。

1.1 發(fā)酵棉粕中游離棉酚減少

棉酚(gossypol)是一種黃色多酚羥基雙萘醛類化合物，分子式為C30H30O8，常見于棉花的根、莖、葉和種子中，屬于抗?fàn)I養(yǎng)因子，含量比安全界限高，會(huì)限制動(dòng)物的生長(zhǎng)[5-6]，有游離棉酚、結(jié)合棉酚2種存在形式。游離棉酚具有活性醛基和羥基的毒性，當(dāng)其與酶和蛋白質(zhì)結(jié)合后，會(huì)使蛋白質(zhì)難以消化，并能破壞消化道的胃黏膜組織而使動(dòng)物機(jī)體的消化能力降低，導(dǎo)致食欲降低、體重下降，可使機(jī)體的血管壁通透性增加，損害動(dòng)物心、肝、腎等器官，還會(huì)影響動(dòng)物的生殖功能使其繁殖性能下降，影響家禽的蛋品質(zhì)[7-8]。

動(dòng)物生產(chǎn)中常采用物理法、化學(xué)法和微生物法等對(duì)棉粕進(jìn)行脫毒。吳小月等[9]、鐘英長(zhǎng)等[10]利用微生物發(fā)酵法降低游離棉酚毒性，提高了棉粕的營(yíng)養(yǎng)水平。Zhang等[11]將棉籽餅通過(guò)熱帶假絲酵母菌ZD-3和黑曲霉ZD-8復(fù)合發(fā)酵，游離棉酚去除率達(dá)91.64%。金紅春等[12]利用發(fā)酵劑-復(fù)合芽孢桿菌，添加酶制劑協(xié)同微生物固態(tài)發(fā)酵棉粕，游離棉酚脫毒率達(dá)96.52%。洪振[13]利用酵母菌、枯草芽孢桿菌和乳酸菌按1∶2∶2的比例將棉粕進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵前游離棉酚為1 173 mg/kg，發(fā)酵后游離棉酚為175 mg/kg，脫毒率為85.11%。可見，微生物發(fā)酵棉粕后，游離棉酚含量減少，可以在動(dòng)物生產(chǎn)中更為廣泛地應(yīng)用。

棉粕中的游離棉酚在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)會(huì)形成蛋白質(zhì)-棉酚化合物，進(jìn)而抑制單胃動(dòng)物體內(nèi)蛋白水解活性和消化酶的活性，從而降低蛋白質(zhì)利用率和消化率[14]。Reiser等[15]在反芻動(dòng)物上研究表明，瘤胃微生物也許能使動(dòng)物對(duì)棉酚更加耐受。棉粕發(fā)酵會(huì)生成多種氨基酸，氨基酸與游離棉酚結(jié)合形成結(jié)合棉酚[16]。趙靜[17]對(duì)土曲霉(Asperqillusterrus)發(fā)酵棉粕代謝棉酚的降解機(jī)理進(jìn)行研究，表明肌動(dòng)蛋白、磷酸丙糖異構(gòu)酶等11種與能量代謝相關(guān)的蛋白質(zhì)/酶可能與棉酚降解有關(guān)。棉籽粕是奶牛重要的蛋白質(zhì)飼料來(lái)源，但由于其含有游離棉酚，在飼喂時(shí)受到限制。瘤胃微生物被認(rèn)為能夠降解和轉(zhuǎn)化棉酚，Wang等[18]從瘤胃內(nèi)容物中分離出棉酚降解菌，并將其命名為WWK129，可使棉酚降解率高達(dá)83%，同時(shí)粗蛋白含量顯著增加。魏滿紅[19]通過(guò)高產(chǎn)蛋白酶酵母發(fā)酵棉粕，游離棉酚含量降低16.32%～71.00%。

1.2 發(fā)酵棉粕中粗蛋白含量增加

利用微生物將棉粕進(jìn)行發(fā)酵之后，其中的粗蛋白含量會(huì)呈現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。Jazi等[20]研究表明，棉粕未發(fā)酵時(shí)其中的粗蛋白含量為36.34%，當(dāng)利用枯草芽孢桿菌和黑曲霉將棉粕進(jìn)行發(fā)酵后，其粗蛋白含量增長(zhǎng)到39.22%。陳生琴[21]將棉粕經(jīng)紅平紅球菌、干酪乳桿菌及保加利亞乳桿菌發(fā)酵后，粗蛋白含量提高了23.56%。周慧林等[22]研究結(jié)果顯示，將棉粕通過(guò)酵母菌發(fā)酵，發(fā)酵后粗蛋白含量顯著升高了37.4%。魏滿紅等[23]篩選出了高產(chǎn)中性蛋白酶的酵母菌，并將棉粕經(jīng)酵母菌發(fā)酵，結(jié)果顯示發(fā)酵棉粕的粗蛋白含量升高了17.72%～34.40%。

1.3 發(fā)酵棉粕中有機(jī)酸升高

飼用有機(jī)酸飼料添加劑日益受到人們的關(guān)注。有機(jī)酸可使飼料的酸堿度改善、使畜禽胃酸改善、減少動(dòng)物機(jī)體中的有害微生物、改善營(yíng)養(yǎng)成分的吸收[24]。乳酸菌可提高發(fā)酵棉粕產(chǎn)物中有機(jī)酸含量，劉建成等[25]對(duì)比6種乳酸菌固態(tài)發(fā)酵棉粕的有機(jī)酸產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)德氏乳桿菌的產(chǎn)量最高，為25.64 g/kg。吳妍妍等[26]研究了棉粕發(fā)酵飼料產(chǎn)物中有機(jī)酸、B族維生素和游離氨基酸的變化，結(jié)果表明不同嗜酸乳桿菌均使發(fā)酵棉粕中乳酸、戊酸等有機(jī)酸量提高。張曉羊等[27]優(yōu)化嗜酸乳桿菌發(fā)酵棉粕的生產(chǎn)工藝，產(chǎn)物中乳酸增高至7.5%。有機(jī)酸升高不僅可以減少有害微生物的出現(xiàn)，而且可產(chǎn)生酸香味，進(jìn)而提高動(dòng)物采食量。

2 發(fā)酵棉粕在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 發(fā)酵棉粕在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

何濤[28]研究表明，發(fā)酵生物飼料不含抗生素、促生長(zhǎng)素等化學(xué)藥品，飼喂發(fā)酵生物飼料后，豬肉氨基酸量升高、肉色等級(jí)變好、失水率減小，產(chǎn)品的質(zhì)量及營(yíng)養(yǎng)水平都得到了顯著改善。陳如水等[29]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂發(fā)酵棉粕與飼喂普通蛋白飼料的豬肉對(duì)比，剪切力和滴水損失顯著降低，絲氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸含量顯著提高。可見，發(fā)酵棉粕能夠改善豬肉的質(zhì)量、增加豬肉的氨基酸營(yíng)養(yǎng)。益生菌是一種有益于動(dòng)物生產(chǎn)的生物活菌制劑，不同的有益菌通過(guò)復(fù)合組配可以形成復(fù)合益生菌，其共同作用具有多菌種的生物學(xué)活性。王君銳等[30]利用復(fù)合益生菌固態(tài)發(fā)酵棉粕和發(fā)酵豆粕飼喂仔豬，發(fā)現(xiàn)飼喂發(fā)酵棉粕的仔豬腹瀉率(8.33%)低于飼喂發(fā)酵豆粕的仔豬(10.42%)(P<0.05)；在試驗(yàn)后期，飼喂發(fā)酵棉粕的仔豬體重和日均增重極顯著高于飼喂發(fā)酵豆粕的仔豬(P<0.01)；飼喂發(fā)酵棉粕的仔豬料重比降低，空腸乳桿菌數(shù)量顯著升高。因此，使用復(fù)合益生菌發(fā)酵棉粕飼喂斷奶仔豬能夠促進(jìn)飼料的轉(zhuǎn)化，增加空腸乳桿菌量，進(jìn)而很好地幫助改善豬的腸道健康，顯著提高仔豬增重。馬麗等[31]的研究顯示，生長(zhǎng)育肥豬可飼喂10%～50%的發(fā)酵棉粕，不僅可以使育肥豬更好地生長(zhǎng)，還能夠降低飼料成本，獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 發(fā)酵棉粕在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

與普通棉粕相比，發(fā)酵棉粕的游離棉酚量減少，粗蛋白、小肽及氨基酸量提高，可在家禽飼料中廣泛使用。以添加發(fā)酵棉粕的飼料飼喂肉雞，可以使其生長(zhǎng)得更快更好、屠宰率升高、免疫力強(qiáng)以及腸道微生態(tài)環(huán)境改善。閆理東[32]等研究表明，給生長(zhǎng)初期的黃羽肉雞飼喂發(fā)酵棉粕，料重比減少。Tang等[33]研究結(jié)果表明，飼喂8%發(fā)酵棉粕的黃羽肉雞平均日增重及采食量顯著增加。張曉羊等[34]給黃羽肉雞飼喂含6%嗜酸乳桿菌發(fā)酵棉粕，肉雞的生長(zhǎng)速度提高，平均日增重增加了8.61%。魏蓮清等[35]給科寶肉雞飼喂不同水平的發(fā)酵棉粕，其料重比顯著降低，飼喂6%發(fā)酵棉粕的肉雞效果較好。Sun[36]給黃羽肉仔雞飼喂含發(fā)酵棉粕的飼料，飼喂42 d后發(fā)現(xiàn)，乳酸桿菌在回腸和盲腸內(nèi)容物中活菌數(shù)顯著增加，而大腸桿菌則顯著降低，可見給肉雞飼喂發(fā)酵棉粕飼料可以使有益菌更好的繁殖、改善腸道微生態(tài)健康。此外，Nie等[37-39]研究結(jié)果顯示，給黃羽肉雞飼喂含5%～10%發(fā)酵棉粕的飼糧，有助于促進(jìn)肉雞生產(chǎn)，增強(qiáng)免疫力，提高肉品質(zhì)。

朱元召等[40]選用酵母菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、糞腸球菌，按1∶1∶1∶1制成復(fù)合菌液發(fā)酵棉籽粕和菜籽粕等非常規(guī)蛋白飼料飼喂蛋雞，發(fā)現(xiàn)使用發(fā)酵棉籽粕和菜籽粕替代4%豆粕的試驗(yàn)組飼喂效果最好，產(chǎn)蛋率、日采食量及蛋品質(zhì)均有提高。禚梅等[41]試驗(yàn)結(jié)果表明，給羅曼褐殼蛋雞飼喂含5%發(fā)酵棉粕的飼料，其產(chǎn)蛋量高于飼喂豆粕的蛋雞，料蛋比顯著降低，增重也顯著增加，經(jīng)濟(jì)效益提高。陳生琴[42]將紅平紅球菌、干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌等3種菌混合，對(duì)棉粕進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，以不同比例飼喂海蘭褐蛋雞，結(jié)果與飼喂豆粕的海蘭褐蛋雞相比，飼喂發(fā)酵棉粕的海蘭褐蛋雞生長(zhǎng)速度、產(chǎn)蛋率、蛋品質(zhì)、血清生化指標(biāo)均得以改善，免疫能力增強(qiáng)及腸絨比顯著增加。

此外，姚艷輝等[43]對(duì)大三花鵝的飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，與飼喂豆粕相比，飼喂發(fā)酵棉粕的肉鵝平均日增重增加了50.05%。周媛媛等[44]以?shī)W白星肉公鴨為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)與飼喂豆粕的肉鴨相比，飼喂含9%發(fā)酵棉粕的飼料后肉鴨能更好地消化吸收飼料中營(yíng)養(yǎng)，其中干物質(zhì)利用率增加9.56%，粗蛋白利用率增加12.82%。

2.3 發(fā)酵棉粕在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

梁敏[45]給安格斯肉牛飼喂含6%發(fā)酵棉粕的飼料，安格斯肉牛的平均日增重由0.73±0.10 kg提高到0.96±0.18 kg，胸圍也由157.50±3.96 cm增加到161.22±4.94 cm；日糧CP、ADF及NDF消化率分別提高了2.28%、2.85%及3.98%；肉牛血清中總蛋白、葡萄糖和免疫球蛋白G含量也顯著增加；此外發(fā)酵棉粕可減少牛糞中金黃色葡萄球菌量?？梢?，發(fā)酵棉粕能夠改善牛對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化程度及速度、促進(jìn)其生長(zhǎng)。張國(guó)民等[46]采用微生物發(fā)酵棉粕飼喂?fàn)倥?，犢牛糞便顏色黑亮、形狀好，糞便中NH3、H2S等氣體排出量減少，犢牛被毛平順、毛色發(fā)亮，說(shuō)明飼料經(jīng)發(fā)酵后不僅可以改善動(dòng)物腸道環(huán)境，還可以促進(jìn)動(dòng)物體內(nèi)血液流動(dòng)，同時(shí)減少有害氣體排出，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

3 小 結(jié)

發(fā)酵后棉粕中游離棉酚減少、蛋白含量增加、有機(jī)酸升高。發(fā)酵產(chǎn)生的消化酶，在減少其中抗?fàn)I養(yǎng)因子的同時(shí)，又增加了消化酶的活性，從而使動(dòng)物能夠更好的消化飼料。通過(guò)改善豬腸道微生態(tài)環(huán)境，提高采食量；提高雞生產(chǎn)性能；促進(jìn)肉牛生長(zhǎng)發(fā)育。因此，在畜禽的飼料中使用發(fā)酵棉粕，可減緩蛋白飼料原料壓力、降低養(yǎng)殖成本。