32蛋白饲料研究1 发酵豆粕的研究背景及意义

我国是世界上最大的养殖生产国之一，同时也是世界上饲料原料特别是蛋白质原料的需求大国。我国饲料工业生产中蛋白质饲料资源

的严重不足，鱼粉等高品质动物蛋白原料主要依赖国际进口，而目前全球性鱼类资源的日趋减少直接导致鱼粉价格直接上涨。尽管鱼粉被行业内人士认为是最优质的蛋白原料，但受其价格影响，鱼粉在饲料

中的使用比例还是趋于下降，动物蛋白价格高涨使得人们将视线逐渐转向了植物蛋白，通过生物技术的使用以及酶制剂在饲料原料生产加工中的广泛应用等，积极寻求一种新的替代品，使低质的蛋白原料转化为高质的蛋白原料。豆粕作为一种质量稳定的植物蛋白原料，一直是饼粕消费的主体，加之动物性蛋

发酵豆粕概述北京科为博生物科技有限公司/姚 琨 李富伟 李兆勇

摘 要 豆粕是畜牧业中的优质植物蛋白原料，且氨基酸组成合理，但其中存在的多种抗营养因子，降低了畜禽对豆粕的吸收和利用。利用微生物发酵法制备发酵豆粕一方面可以降解大分子蛋白质生产小肽，同时生成多种微生物及酶、酸、维生素、大豆异黄酮等多种活性因子；另一方面可以消除豆粕中的抗营养因子，提高豆粕的营养价值。结合近几年发酵豆粕研究进展以及市场动态，主要从发酵豆粕的研究意义、特点、制备工艺、品质评价、饲喂效果，以及发展前景等方面进行了全面综述。关键词 发酵豆粕；抗营养因子；营养价值

Abstract Soybean meal is the excellent vegetable protein raw material with reasonable amino acid composition in the animal husbandry, but many inherent anti-nutritional factors impede its absorption and utilization in livestock.Fermented soybean meal is fermented by microorganisms, and on one hand, macro molecule protein can be degraded into small peptide, and at the same time fermented soybean meal can product many active factors which are many microorganisms,enzyme, lactic acid, vitamin and soybean isoflavones, and so on, on the other hand, the anti-nutritional factors can be effectively eliminated, and finally the fermented soybean meal with higher nutritional value can be obtained.The significance of research, characteristics，preparation technology, quality evaluation, feeding results and development prospects were totally overviewed. Keywords fermented soybean meal; anti-nutritional factors; nutritional value

中图分类号：S816.73 文献标识码：A 文章编号：1006-6314(2011)12-0032-07

通讯作者：姚琨。 收稿日期：2011-10-28。33

白资源日益短缺，价格居高不下，使其使用量受限，促使豆粕植物性蛋白原料需求的扩大。但由于豆粕中抗营养因子的存在以及其适口性差等问题限制了豆粕的应用价值。目前，应用发酵技术处理豆粕，是有效提高豆粕品质的方法之一。发酵豆粕是指利用有益微生物发酵低值豆粕，去除多种抗营养因子，同时产生微生物蛋白质，丰富并平衡豆粕中的蛋白质营

养水平，最终改善豆粕的营养品质，提高饲料效率。发酵豆粕含益生菌、酶、水溶型维生素、肽、氨基酸、大豆异黄酮等功能成分。这对动物的生长十分有利。另外在发酵过程中产生的酸味物质，对于幼龄动物，具有明显的诱食效果。并且，由于部分碳水化合物被降解，豆粕致密结构变得疏松，适口性显著提高[1]。

由此可见，经过发酵后，豆粕的生物学价值大大提高，在鱼粉价格猛

涨而资源匮乏的情况下，发酵豆粕不失为一种理想的蛋白质资源，可替代部分鱼粉的添加，对于当前饲料行业缓解鱼粉紧张的局面具有积极的意义。

2 微生物在发酵豆粕中的作用机制

豆粕经过微生物发酵，产品中含有大量的有益微生物，而发酵过程产生的代谢产物以及对发酵底物

表1 豆粕中主要抗营养因子名称生化组成在豆粕中含量抗营养作用检测方法热敏性

胰蛋白酶抑制因子蛋白质或多肽2%抑制胰蛋白酶、凝乳蛋白酶活性，使蛋白质消化率下降；造成胰腺补偿性肿大，消化吸收功能失调，出现

腹泻，机体生长受抑制。

脲酶活性法，

ELISA法。

脲酶酶蛋白—在有水的情况下，将尿素分解为氨和二氧化碳，引起动物氨中毒GB/T8622-1988

大豆凝血素酶蛋白3%可与动物小肠黏膜上皮的微绒毛表面糖蛋白结合，引起微绒毛的损伤和发育异常，对蛋白质利用率下降。血凝法

热不敏性

大豆球蛋白大分子蛋白质或糖蛋白

主要为4%的大豆球蛋白和2%的β-大豆伴球蛋白，β-大豆伴球蛋白占大豆蛋白质的30%

具有抗原性和致敏性，刺激免疫系统产生抗体，导致腹泻和生长受阻ELISA法

大豆低聚糖(胀气因子)半乳寡糖大豆中低聚糖含量5%～6%主要包括棉籽糖、水苏糖

等

人或动物缺乏α-半乳糖苷酶，不能水解棉籽糖与水苏糖。摄入的α-半乳糖苷不能被消化吸收。进入大肠后，经细菌发酵，产生CO2、H2及少量CH4，引起消

化不良、腹胀、腹泻等现象

气相色谱或高效液相色谱

植酸肌醇六磷酸占豆粕含量1%～2%。大豆中80%的磷以植酸态存在

与金属离子形成稳定的络合物——植酸盐，并与蛋白

质、淀粉、脂肪结合，使内源淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶的活性降低，影响消化分光光度法

非淀粉多糖碳水化合物豆粕中含有14%的果胶，1.85%～2.37%乙型甘露聚糖，6%～7%的纤维素

非淀粉多糖(NSP)是植物细胞壁物质中除了淀粉以外所有CHO的总称，由纤维素、半纤维素、果胶类物质和抗性淀粉四部分组成，常与蛋白质和无机离子等结合，一般难以被单胃动物自身分泌的消化酶水解；能在消化道形成黏性食糜，降低饲料脂肪、淀粉和蛋白等养分营养价值。豆类原料中的非淀粉多糖主要是果胶、甘露聚糖和纤维素

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蛋白饲料研究的降解作用，使得发酵豆粕的成分非常复杂，极大改善了大豆蛋白的品质。其作用机制主要从以下几个方面体现出来：⑴发酵大豆多肽中含有多种有益菌，这些有益菌包括乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌，酵母菌和芽孢杆菌等好(需)氧菌的存在为乳酸菌的生长繁殖创造了厌氧环境，而乳酸菌大量繁殖产生乳酸，降低了pH，不仅能抑制肠道中有害菌的繁殖，维持肠道菌群平衡，而且使得发酵豆粕具有浓郁的酸香味，从而改善适口性，提高动物采食量。⑵产生多种酶，使蛋白质消化率高达95％以上，极大地减少了饲料在大肠中的异常发酵，从而降低或消除营养性腹泻，使抗营养因子降解，使不易降解的可溶性非淀粉多糖类物质降解率提高。⑶具有生物活性的小肽能显著地提高动物血液中胰岛素水平，促进淋巴细胞增生，提高动物免疫水平。⑷微生物代谢产生的未知生长因子、维生素等还有对动物有直接营养作用的营养因子的产生，对于促进动物生长和提高免疫具有重要作用。⑸发酵豆粕产品具有溶解度高、黏度低、抗凝胶形成性好等优良物理特性，使日粮中由黏性组分(如次粉、小麦麸等麦类)引起的抗营养作

用消失，使得发酵豆粕的应用更加广泛。

3 发酵豆粕的优点豆粕经过发酵产生了一减一增的双重功效：一减，是将豆粕中不能被动物的抗营养因子降解为动物可利用的营养素；一增，是较普通豆粕增加了活菌、肽、氨基酸、活性酶、乳酸、维生素、大豆异黄酮等活性因子。发酵等生物技术的应用，使低值的蛋白原料发酵为高质的蛋白原料，作为“生化养殖模式”的一种雏形，引起了许多研究者的兴趣，相比于普通豆粕，发酵豆粕具有以下优点：3.1 能有效去除豆粕中的抗营养因子豆粕中含有多种抗营养因子(表1)。通过微生物发酵技术,可将豆粕中目前已知的多种抗原进行降解，有效去除豆粕中的抗营养因子(表2)[1]。微生物发酵法降解豆粕

中抗营养因子主要通过微生物及其产生的代谢产物对抗营养因子的降解来实现，部分对热敏感的抗营养因子，通过加热途径即可将其去除。3.2 营养价值显著提高豆粕在微生物作用下发酵，经过一系列的生物化学变化，在有效去除抗营养因子的同时，营养价值显著提高。

3.2.1 蛋白含量显著提高 豆粕发酵过程中，微生物大量繁殖，将豆粕培养基中的非蛋白氮、培养基无机氮(硫酸铵或尿素)及抗营养因子等各种物质分解利用转化为营养价值高的菌体蛋白。张红等[4]研究表明，

豆粕固态发酵后的产品经检测其蛋白质含量都较先前有了提高。而且经过微生物酶的作用，使发酵豆粕较普通豆粕的必需氨基酸含量丰富，结构更加合理。汤红武等[5]推理这

主要是因为在发酵过程中，酵母的呼吸作用消耗了部分有机物料(释放出CO2和H2O)，使产物总量减少，

蛋白质含量相对提高，出现了蛋白质的“浓缩效应”；还有部分增加的蛋白质是酵母菌体含有的蛋白质和发酵过程中硫酸铵经由酵母转化生成的，是发酵产品蛋白质含量提高的真正有意义的部分。3.2.2 产生多种小肽 豆粕通过微生物的降解，产生具有特殊功能的营养小肽。小肽吸收具有吸收快、能耗低、效率高、载体不易饱和等优点。大豆肽还能赋予产品特殊生理活性，如促生长、调节免疫、抗菌、抗病毒、催乳、抗氧化、刺激食欲、促进矿物质吸收和抗肿瘤等[3]。大豆

肽的开发开创了动物营养的新纪元，丰富了大豆制品的种类，增加了大豆产品的附加值。肽较游离氨基酸的重要特性之一在于可提高动物对日粮氮利用率的巨大潜力，减少畜禽含氮物质的排放，这对于节约蛋白质饲料、减轻环境污染具有重要的经济和社会意义。3.2.3 富含多种生物活性因子 豆粕发酵中产生的益生菌和乳酸，一方面能抑制肠道中有害菌的繁殖，

表2 优质豆粕与发酵豆粕产品中抗营养因子含量对比项目优质豆粕发酵豆粕胰蛋白酶抑制因子(mg/g)10～15≤1植酸(mg/g)10.60-大豆凝血素(mg/g)1.93～7.58-不良寡糖(%)5～20＜0.9大豆球蛋白(mg/g)400＜0.02β-大豆伴球蛋白(mg/g)155＜0.01脲酶活性(mg/g•min)0.40.02