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发酵豆粕在母猪日粮中的应用研究进展

作者:殷晓风 丁瑞志 徐建雄来源:猪业科学时间:2015-11-17 15:00点击:

  豆粕是大豆在生产食用油过程中的副产品,是猪基础日粮的主要组成成分,具有较高的蛋白质含量、良好的氨基酸组成,是一种优质的植物性蛋白来源,又因为其具有产量大、成本低等特点,被广泛应用于饲料生产行业。然而由于豆粕中存在着各种各样的抗营养因子且适口性较差等问题,降低了消化率,限制了某些必须氨基酸的吸收。因此,如何提高豆粕利用率成为研究热点。异黄酮是大豆生长过程中的次生代谢产物,是造成大豆苦涩味的主要原因之一,具有与雌激素相似的结构。天然的大豆异黄酮有2种,分别为苷元型异黄酮(约占异黄酮总量的 2%~ 3%)和糖苷型异黄酮(约占异黄酮总量的 97%~98%)。而糖苷型大豆异黄酮只有经过水解或微生物发酵转化为苷元型大豆异黄酮才能被人或动物体吸收利用。有研究显示,热处理和微生物发酵技术有利于减少抗营养因子,然而发酵豆粕还可以有效地降解高分子蛋白成为多肽和游离的氨基酸等小分子物质,并且可以产生大量的有益菌、乳酸和未知生长因子,应用较为广泛。此外,发酵豆粕还具有较高的抗氧化能力,是一种良好的抗氧化剂。本文主要论述发酵豆粕的营养特点及其在母猪日粮中的应用研究进展。

  1发酵豆粕特点

  抗营养因子下降

  豆粕中存在着众多抗营养因子,例如抗原蛋白、胰蛋白酶抑制剂、大豆凝血素、低聚糖、植酸等,不同抗营养因子对动物体的伤害见表1。微生物发酵技术是降低豆粕中抗营养因子的有效手段,利用微生物发酵中过程中产生的酶降解抗营养因子,并同时积累对机体有益的代谢产物。Jane等人用乳酸菌发酵豆粕48h,发现皂苷含量降低了85.81%。姜丹研究显示利用酵母A菌发酵豆粕后,胰蛋白酶抑制剂因子降低了60.38%,植酸含量降低了76.08%。高有领等人研究显示,米曲霉是一种有效的植酸降解菌种,利用米曲霉发酵后豆粕中植酸含量最低可达2.38mg/g干物质。Hirabayashi 等人采用固态发酵技术用Aspergillus usami 发酵豆粕发现,植酸降解率达到100%。石慧等人研究发现枯草芽孢杆菌能很好的降解2种抗原蛋白。在发酵24h内,枯草芽孢杆菌把11S抗原蛋白的酸性亚基及碱性亚基降解到20.0kDa以下,把7S伴球蛋白3个亚基降解到34.0kDa 以下。乳酸菌对7S抗原蛋白有一定的降解作用。

  营养价值提高

  豆粕在微生物发酵过程中,不仅会降低豆粕中的抗营养因子,而且会提高其营养价值。由于微生物大量繁殖,豆粕中的非蛋白氮、培养基无机氮以及抗营养因子被分解利用转化成为营养价值高的菌体蛋白。蛋白质被微生物进步一分解成具有特殊营养功能的小肽。研究发现,小肽具有溶解度高、吸收快、耗能低、载体不易饱和等特点。某些活性小肽具有免疫作用,能刺激小肠成熟、分泌消化酶,促进动物增长。此外,这些活性小肽能加速氮的同化和代谢,减少含氮物质的排放,并促进机体的脂质代谢等功能。同时,在大豆蛋白降解的过程中,产生的多种生物活性因子,能改善动物肠道微生物区系,促进动物消化。马文强等研究表明,发酵豆粕中大分子蛋白与普通豆粕相比降低了75.57%,中分子蛋白降低了86.7%,小分子蛋白提高了2.25倍。考书娟等发现,用丝状真菌和乳酸菌混合发酵豆粕,粗蛋白含量大于53%,肽含量为23%。Song等发现用酿酒酵母菌液态发酵豆粕 ,粗蛋白含量增加了23.4%。Teng等人研究显示,利用枯草杆菌和曲米菌发酵豆粕,蛋白质含量分别增加了8.37%和0.34%,小分子蛋白分别从5%增加到63%和35%, 大分子蛋白浓度从40%降低至2%和8%。阿布都如苏力• 艾尔肯研究表明用嗜酸乳杆菌发酵豆粕,粗蛋白含量比发酵前提高了10.53%,粗脂肪含量提高了12.03%,粗纤维含量有所降低;钙含量降低了5.56%;磷含量提高了52.14%。研究表明,利用微生物固态发酵技术对豆粕发酵后,胱氨酸、缬氨酸、精氨酸分别比发酵前提高了19.22%、20.05%和19.65%,氨基酸总量提高了9.89%。Song等人研究发现,发酵后的豆粕,总蛋白质含量和氨基酸水平显著提高。

  抗氧化能力提高

  大豆异黄酮是大豆有效的抗氧化成分,占大豆总量的0.1%~0.5%, 但其中97%~98%是糖苷型大豆异黄酮而无法被动物体吸收利用,只有游离的苷元性大豆异黄酮能被小肠上皮吸收利用,具有更广泛的生物活性。研究显示,通过微生物发酵,分泌β-葡萄糖苷酶,分解糖苷的β-葡萄糖苷键,使糖苷型大豆异黄酮几乎全部降解为苷元型异黄酮。杨守凤等人研究发现,利用枯草芽孢杆菌ATCC 6633 发酵豆粕,其苷元含量占到大豆异黄酮总量的64.56%。大豆异黄酮的抗氧化作用可用通过清除自由基、减轻自由基对DNA 的损伤和抑制脂质过氧化反应产生。研究表明,大豆异黄酮可以通过羟基基团参与F-OH + R·→ F-O·+ R H (F : 代表黄酮类化合物) 清除自由基,提高抗氧化能力。由于大豆异黄酮抗氧化能力的差异主要由于A 环上5、6、7 位置取代基的不同,苷元型异黄酮A 环上酚羟基较多,其抗氧化能力高于糖苷型。Wei 等人研究发现,染料木黄酮和大豆苷元对由12-0- 十四烷酰佛波醇-13-乙酯(TPA)和黄嘌呤/ 黄嘌呤氧化酶系统引发HL-60 细胞产生H2O2 和超氧阴离子均有抑制效果。由于8- 羟基-2’- 脱氧鸟苷(8-OHdG) 是DNA 中鸟嘌呤被某些活性氧攻击而产生的修饰碱基,研究显示染料木黄酮能抑制Fenton 体系引起的小牛胸腺DNA中8-OHdG 的形成。此外,大豆异黄酮不仅可以清除引发阶段自由基,而且可以阻止或延缓已发生的自由基反应。

  品质优,价格低

  与普通蛋白质饲料相比,发酵豆粕中的可溶性小肽无须再降解可直接在肠道中被吸收。由于发酵豆粕中大部分抗营养因子已被除去,营养价值被充分发挥,节约了生产成本,提高了养殖的经济效益。且由于发酵豆粕中含有小肽、氨基酸和乳酸,使其散发出香味,提高了适口性。

  2在母猪日粮上的应用

  对母猪生产性能的影响

  豆粕在发酵后,大分子蛋白被分解成容易被动物体吸收利用的小肽,提高了机体对蛋白质的吸收利用。且研究显示,母猪在繁殖过程中,体内的抗氧化剂被大量消耗,因此,需要在母猪日粮添加适量的外源性抗氧化剂平衡体内的自由基,提高母猪抗氧化能力。豆粕中的大豆异黄酮是良好的抗氧化剂,发酵后豆粕中糖苷型大豆异黄酮被分解成游离的苷元型大豆异黄酮,更容易被小肠壁吸收利用。目前我国关于发酵豆粕在母猪生产上的研究较少。辛小召利用发酵豆粕饲喂品种相同的、体重体况相近的妊娠110d左右的母猪,发现母猪饲喂发酵豆粕能显著提高采食量、断奶仔猪重和断奶成活率,缩短母猪断奶后发情间隔。樊春光选用妊娠80d母猪(大白× 长大)32头,随机分成4组,分别用5%、10%、15%的发酵豆粕替代普通豆粕,研究显示发酵豆粕可提高母猪繁殖性能,仔猪成活率、初生重有一定程度提高,但不显著。添加10%~15%的发酵豆粕可显著提高仔猪断奶重和成活率。此外,添加发酵豆粕可缩短母猪发情间隔,降低哺乳期间仔猪的腹泻率。妊娠后期添加5%和10%发酵豆粕组母猪平均采食量与对照组相比显著降低,哺乳期添加10%和15%发酵豆粕组母猪日均采食量显著升高。

  对母猪营养物质吸收利用及生化指标的影响

  发酵后微生物大量繁殖,豆粕中抗原蛋白、胰蛋白酶抑制剂、植酸酶等抗营养因子被分解,且豆粕发酵后具有较强的抗氧化能力以及营养价值高、适口性好等优点,不仅减少了对机体肠道的过敏性损伤,也增加了采食量,提高了机体对营养物质的消化率。辛小召研究发现饲喂发酵豆粕促进母猪机体对粗蛋白、粗脂肪、钙、磷等营养物质的消化吸收,在乳汁和血清生化指标方面,发酵豆粕改善了母猪乳汁成分,增加乳蛋白、乳糖、乳脂肪的含量,且饲喂发酵豆粕组母猪总胆固醇、尿素氮和谷草转氨酶均显著降低。樊春光研究发现,添加15%发酵豆粕促进母猪机体对粗蛋白、粗脂肪、钙、磷等营养植物的消化率,添加发酵豆粕明显改善母猪乳汁成分,增加乳蛋白、乳糖、乳脂肪及非脂固形物的含量。

  3生产中存在的问题

  目前市场上发酵豆粕的种类繁多,质量良莠不齐,营养成分差异较大。因此,对发酵豆粕的工业化制作需要保证严格的工艺规范,优良的菌种选择以及完善的配套设施,保证生产出符合规范的优质发酵豆粕;其次,发酵豆粕属于植物性蛋白来源,其氨基酸组成与优质鱼粉相差甚远,需要对生产工艺进行改进,降低生产成本,提高饲料品质;再次,发酵豆粕在繁殖母猪上的研究应用较少,需进一步拓宽应用渠道,加强对发酵豆粕的利用和宣传,减少浪费;最后,权威机构应尽快发布发酵豆粕的使用规范和标准,使国内发酵豆粕的利用走上正规化道路。

  4展望

  发酵豆粕作为一种优质的植物性蛋白饲料,具有营养水平高,抗氧化能力强,品质优良,价格低廉等特点,然而在母猪繁殖过程中长期存在氧化应激水平较高,乳品质差等状况,导致母猪生产性能低下。因此,随着发酵豆粕市场的不断扩大,发酵豆粕制备工艺日趋完善,高质量的发酵豆粕蛋白饲料在母猪养殖上的应用越来越广泛,为发酵豆粕的开发利用提供了更为有效的途径。

责任编辑:宋美丽  

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