【ag亚游集团】微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的研究进展。“给猪吃发酵过的豆粕可促进猪生长?”日前,象山县百余位养猪行业内的专家和养猪专业户齐聚宁波佳诚海洋生物科技有限公司,共同探讨健康养殖新技术。其中讨论的部分养殖新技术、科技新成果,被专家们认为将引发养猪业革命。
研讨会上,菌酶发酵生产优质蛋白质项目特别引起了专家和养猪专业户们的关注。
据介绍,该项目是利用现代生物技术将大豆蛋白通过蛋白酶酶解或微生物发酵降解为可溶性蛋白和小分子多肽的混合物,经过酶解或发酵处理的蛋白由于比传统大豆中蛋白质更易于吸收,被认为是幼龄动物饲料的理想植物蛋白。
象山县农林局研究员陈维虎介绍说,将豆粕通过生物发酵处理后,使豆粕中的各种抗原成分、抗营养因子被有效降低去除,豆粕中的蛋白质被分解成大量的植物小肽。这种无抗原的植物小肽吸收率高,可作为断奶子猪、幼禽、虾蟹,尤其是许多高档经济动物的优良蛋白质来源。整个发酵生物处理工艺效率高、安全性强,在整个发酵过程中,益生菌也还能产生一些维生素,和对动物生长有好处的营养成分,通过发酵以后的豆粕广泛应用于畜牧业当中,对健康养殖畜牧有促进作用。

近几年来,大豆的副产物豆粕的深加工和综合利用越来越受到人们的关注。此文从豆粕的组成、营养成份、抗营养因子等方面入手,着重介绍了豆粕的特点以及近年来发酵豆粕的发展及研究成果。概括发酵豆粕的用途、工艺流程和优缺点。并对固态发酵豆粕在饲料中的应用前景进行展望。豆粕大部分用作饲料,少部分用于发酵食品生产,以豆粕为原料进行深加工和综合利用的研究相对薄弱。常见的加工豆粕方法是酶解豆粕和发酵豆粕,即利用现代生物技术将大豆蛋白通过蛋白酶酶解或微生物发酵降解为可溶性蛋白和小分子多肽的混合物。经过酶解或发酵处理的蛋白由于比传统大豆中蛋白质更易于吸收、低抗原等特点,被认为是幼龄动物饲料的理想植物蛋白。
酶解豆粕主要用于大豆肽的液态生产。它存在一系列的限制因素,首先蛋白质水解过程中产生的苦味、臭味无法完全抑制,尤其是大规模生产中,降低和脱除水解过程中的苦味和臭味需要很高的成本。较高的价格是限制大豆肽进入市场的主要原因。其次用于水解的酶制剂仅限于食品工业中的常用几种,单一或混合使用均无法彻底消除水解过程中产生的苦味和臭味。寻找克服水解过程中的苦味的蛋白酶,任务非常艰巨。且水解度难以控制。
随着固态发酵技术的改进和完善,固态发酵不仅可以应用于液态生产不能实现的过程,而且可以弥补液态生产的不足与缺陷。应用现代固体发酵技术能实现大规模生产,而且其投资规模和生产成本往往要比液态法低,更重要的是现代固态发酵往往没有影响环境的污染废物产生,在食品加工业中将发挥越来越重要的作用。固态发酵其中一个重要应用领域就是利用微生物转化农作物及其副产物,以提高它们的营养价值,减少对环境的污染。经研究表明,豆粕经固态发酵则可有效提高蛋白质的生物转化率。
豆粕中的大豆蛋白含量很高,在43.0%~55.0%之间,而且其中80.0%以上都是水溶性蛋白。其中赖氨酸2.5%~3.0%、色氨酸0.6%~0.7%、蛋氨酸0.5%~0.7%、胱氨酸0.5%~0.8%、胡萝卜素0.2mg/kg~0.4mg/kg、硫胺素3mg/kg~6mg/kg、核黄素3mg/kg~6mg/kg、烟酸15mg/kg~30mg/kg、胆碱2200mg/kg~2800mg/kg。1固态发酵豆粕的工艺流程
微生物发酵豆粕采用生物发酵工程技术,通过发酵过程中微生物分泌的酶将豆粕中的部分蛋白酶解为分子量3000以上的大豆肽。
2发酵选用菌种 微生物发酵豆粕常用菌种:乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等。
季伟等利用产Nisin的乳酸链球菌发酵豆粕。豆粕经乳酸菌发酵后有酸甜芳香的气味,pH值下降,能有效改善豆粕的适口性,促进畜禽生长,同时可以降低抗生素、酸化剂的添加量,降低饲料成本。
除此之外,霉菌也经常被研究人员用于固态发酵豆粕的生产,且常常与其他菌种混合发酵。莫重文等人采用米曲霉和啤酒酵母混合菌株固态发酵法生产发酵豆粕,利用霉菌产生的多种酶系,降解其中的纤维素及蛋白质等物质,利用酵母菌合成菌体蛋白。得到的发酵豆粕中粗蛋白含量可达49.10%,比原料中增加12.1%。而刘超[7]等用米曲霉菌和酵母菌以麸皮和豆饼粉为主要底物,30℃混合固态发酵36h。获得了酸性蛋白酶活力达l440U/g、酵母菌数6.29×109个/g、粗蛋白质高达70.56%、还原糖8%的新型蛋白饲料。从而获得一条富含小肽的新型蛋白饲料生产工艺。
由此可知,用于固态发酵的菌种范围广泛、常见、易于获得。
3固态发酵生产豆粕过程
发酵过程中分为好氧发酵和厌氧发酵。在发酵前期采用好氧发酵,促使芽孢杆菌、酵母菌等好氧微生物繁殖生长,同时芽孢杆菌、酵母菌分泌产生大量酶类、维生素等活性产物促进乳酸菌的生长。后期的厌氧发酵,促进乳酸菌的增殖,并产生大量乳酸。微生物在无氧条件下发生强制自溶,细胞中的胞内酶及其他生物活性成分分泌出来。厌氧发酵时蛋白酶发生酶解反应,并产生香味物质。
综合好氧发酵和厌氧发酵的优缺点,将两者结合起来用于发酵豆粕基本可以达到以下指标:发酵酶解产生的小肽占豆粕中粗蛋白含量的30%,占成品的10%。
发酵豆粕与酶解相比风味得到极大改善,且产生大量生物活性成分,但分子量多在5000~10,000之间,属于多肽范畴,离大豆寡肽、小肽的生理活性、易吸收性距离很大,所以成本相对也比较低。因此越来越多的学者及研究人员研究固态发酵法发酵豆粕。
4固态发酵豆粕的现状及应用前景
将豆粕通过生物发酵处理后,使豆粕中的各种抗原成分、抗营养因子被有效降低去除,豆粕中的蛋白质被分解成大量的植物小肽。这种无抗原的植物小肽吸收率高,可作为断奶仔猪、幼禽、虾蟹,尤其是许多高档经济动物的优良蛋白质来源。这一产品的推广应用,将大大降低饲料工业对鱼粉等动物性饲料的依赖性,为我国节省大量用于进口鱼粉的外汇,推动饲料工业的技术进步,同时产生巨大的经济效益。
由于幼畜的消化酶系统尚未发育完全,对于植物蛋白质的消化能力较弱。而大豆肽中富含许多小肽,能直接被动物吸收,而且大豆肽抗原性较低,幼畜使用后发生过敏反应的概率大大降低。利用多菌种、多温相、多重发酵技术发酵生产的新型发酵豆粕在水产饲料中应用后,可明显抑制消化道疾病的发生;提高动物机体免疫力,促进动物生长;同时可大幅度减少疫苗、抗生素等药物使用量;提高水产动物的成活率;减少对环境的污染,社会效益和生态效益明显。
在早期断奶仔猪饲料中添加大豆肽作为血浆蛋白粉的替代品,大豆肽可以部分替代中华鳖和鳗鱼人工配合饲料中的白鱼粉,日均增质量率、饵料系数、特定生长率等无显着性差异。陈萱等用经微生物混菌发酵的豆粕与未经发酵的豆粕依不同比例混合,连续投喂异育银鲫(Carassiusauratusgibelio)30d后,发现随着饲料中发酵豆粕添加量的上升,供试异育银鲫不仅增重量有所提高,各项非特异性免疫指标也有所改善。
5发酵豆粕在饲料中应用推广面临的问题
从当前国内市场来看,发酵豆粕生产仍处于研究和试制阶段,国内还没形成大规模商业生产。目前,其应用推广存在以下主要问题。
5.1影响大豆肽作用效果因素的研究
虽然很多研究证实了大豆肽能提高畜禽水产动物的生长速度,改善饲料利用率,但大豆肽的吸收和利用效果也将受到多种因素的影响。大豆肽的主要成分为小肽,和其他小肽一样。因此,大豆肽的消化吸收效果将受到动物因素、日粮蛋白质的含量和品质、大豆肽的理化性质和大豆肽的用量等因素的影响。现在,对影响大豆肽作用效果因素及解决措施,还没有形成相对深入广泛的研究。对其进一步的研究,是大豆肽在饲料中推广应用的前提和保障。
5.2潜在的毒性问题
大豆与发酵大豆产品已食用了几千年,没有明显的副作用。肽一般在胃肠道蛋白质消化过程中生成,消化过程释放产生毒性肽的几率是十分微小的,现尚无出现毒性肽的报道。但是大豆肽的生产涉及生产工艺及其发酵、酶解选用的菌种及酶等,需要注意其安全性。
6结论
发酵豆粕饲料作为继配合饲料、膨化饲料之后新的工业饲料将得到推广应用,它可避免配合饲料污染、残留和膨化饲料高耗能以及高温、高压对饲料营养物质的损害等问题,以品质良好、营养价值高和价格低廉赢得人们的青睐。

2 发酵豆粕的特点与优势

面对中国畜牧业和饲料工业发展速度快、规模大的现状,为了减少我国饲料工业对鱼粉等昂贵动物蛋白源的依赖,开发、研制出更廉价易得的蛋白源产品来满足动物对饲料蛋白营养的需要至关重要。大豆粕中因含有丰富的营养成分成为一种重要的植物蛋白源,豆粕中的大豆蛋白含量在43.0%~55.0%之间,多数为水溶性蛋白,除蛋白质外还含有其他丰富的营养物质,是鱼类和单胃动物良好的日粮蛋白源。

文章摘要:

益生菌源泉,快速建立健康平衡的肠道微生物区系

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蛋白质原料的选择应从消化率、氨基酸比例、降解产生小肽的速度、蛋白质含量和成本等多方面考虑。在乳猪教槽料配方中,常用的蛋白质原料有血浆蛋白粉、高蛋白的乳清粉、鱼粉、膨化大豆、发酵豆粕和啤酒酵母等等。植物性蛋白中含有许多抗营养因子,如大豆抗原(主要以大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白为主)致敏因子,是导致仔猪营养性腹泻的主要原因。因此乳猪教槽料配方中一直尽量少用植物蛋白,多选用动物蛋白。

目前,乳酸菌、酵母菌、米曲霉、芽孢杆菌是发酵豆粕主要使用的几种菌种。通常在发酵过程中几种菌的接种量有所差异,一般情况为:酵母菌5%~10%,细菌1%~5%,霉菌7%~15%。实际生产中,可以通过单菌或者混菌种来开发出不同功能性的高活性大豆肽饲料。刘海燕研究证明,乳酸菌发酵豆粕能显著增加游离氨基酸含量,豆粕中的总糖含量经过发酵后会减少,还原糖含量增加。季伟等使用可以产Nisin的乳酸链球菌进行豆粕发酵,发酵后所含的生物量达到1.03
g/kg,Nisin 效价达到997
IU/g,对饲料的细菌具有抑制作用。马文强等利用枯草芽孢杆菌、酵母和乳酸菌混合发酵豆粕,并且对发酵前后的营养成分进行了分析,结果表明,发酵后粗蛋白和粗脂肪含量分别提高了13.48%
和18.18%,氨基酸提高了11.49%,磷的含量在发酵后也提高了55.56%。周伏忠等利用乳酸杆菌、芽孢杆菌和曲霉菌多菌种混合发酵豆粕,结果显示,发酵后豆粕中的大分子蛋白降解为易吸收的大豆肽,而且发酵豆粕中含有大量活性益生菌。何勇锦等采用枯草芽孢杆菌KJ
发酵豆粕,发酵48
h后,豆粕粉蛋白中小分子肽含量达58.86%,与未发酵豆粕相比提高了37.99%。在发酵豆粕的实际生产过程中,使用单一菌种或多菌种混合发酵得到的各项指标参数和质量有所差异。

无杂菌和有害菌,稳定性好

3.2 生产工艺

通过发酵后,富含大量的有益微生物如乳酸菌、酵母菌等,有些是可以直接附着于肠道的益生菌。猪e网网友认为,如嗜酸乳酸杆菌,通过采食后,定植于肠道绒毛上,使病原菌无法入侵,快速建立肠道微生态平衡,有利于肠道的健康发育,减少乳猪的应激,使乳猪快速度过危险期。

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由于经发酵而成,发酵豆粕具有特殊天然发酵酸香味,具有诱食性,提高饲料采食量。

研究显示,通过枯草芽孢杆菌、酵母菌等益生菌发酵处理豆粕后,可以使豆粕中的各种抗营养因子有效地降低或去除,同时可以将其中的大分子蛋白质有序降解为多肽、小肽及游离氨基酸,并且富含蛋白酶、有机酸以及消化酶、益生菌和未知生长因子等多种营养物质。微生物发酵豆粕具有较多的特点和优势,通过微生物发酵使豆粕中的抗营养因子降解,无刺激作用、无抗原作用,无药物残留,因而利用发酵豆粕可以更有效地优化动物蛋白质日粮,使日粮更安全、更多营养,更适合作为动物的植物性蛋白源饲料。

发酵豆粕是利用现代生物技术将植物蛋白源同微生态技术完美结合在一起,是微生态制剂在饲料中原料化的一个体现。发酵豆粕采用优质多菌种协同发酵,利用微生物丰富的酶系,将植物大分子蛋白降解为寡肽,并将植物蛋白中的抗营养物质如胰蛋白酶抑制因子、脲酶、血凝素、抗原蛋白等彻底分解,植物细胞壁100%破裂,蛋白质消化率大于95%,显著改善了适口性和消化率。同时通过工艺条件的控制,将大量有益菌及其产物(乳酸菌、酵母菌、小分子蛋白、乳酸、维生素和未知促生长因子都保留了下来,使得产品既具有优质蛋白饲料的特性,又具有微生态制剂的功能。发酵豆粕同其它植物来源蛋白原料相比较,有以下优势:

4微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的应用

适口性好

然而,由于我国在这方面的研究起步晚,国内仍处于大规模产业化的初期。目前,致力于开发研制发酵豆粕的企业仍处于少数,由于生产工艺的差异,产品的品质也参差不齐。所以,目前微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料仍存在一些问题,如:国家没有出台统一的标准,不同企业生产出来的发酵豆粕质量不一;发酵工艺对发酵豆粕中活性肽含量的影响;目前生产发酵豆粕的企业小而少,生产规模小,为了节约成本利用低质的原料生产,导致质量参差不齐;发酵豆粕产活性大豆肽饲料在配合动物日粮时对其他营养素的影响还是未知。如果这些问题被解决,含有高活性大豆肽的微生物发酵豆粕作为高新技术研究开发的优质饲料蛋白质资源,将具有广阔的开发应用前景,也将产生巨大的经济效益和社会效益。

动物性蛋白质也有一定的劣势,价格比较昂贵,一些动物性蛋白加工或储存不当容易携带或滋生病原体,鱼粉容易氧化产生过氧化物、组胺和肌胃糜烂素等,同时还有同源性比较近等生物安全问题。这些问题常常困扰一些配方师,左右为难,难以取舍。

5前景与展望

核心提示:本文为大家分析乳猪教槽料配方的首选发酵豆粕的用途,详情见下文。

2.2 有效去除抗营养因子,促进肠道的消化机能

发酵过程中通常选用特殊菌种,加大菌种接种量及优化生产工艺抑制杂菌和有害菌的繁殖生长。每批次生产时,均按相同比例添加纯菌种,使得产品稳定性能够得到充分保证。

微生物发酵豆粕是国内近年来发展起来的,利用微生物发酵技术处理豆粕使其含有高活性大豆肽的一种新型的植物蛋白源饲料,其早在欧洲形成产业化,近年来从台湾省传到大陆后逐渐兴起。发酵豆粕主要以豆粕为原料,以麸皮、玉米皮等为辅助原料,使用微生物菌种进行固态发酵,再经干燥等工艺制成的蛋白质饲料产品,又名生物肽、生物豆粕、大豆肽、生物活性小肽等。Hong等研究表明,通过微生物发酵,豆粕中的抗营养因子被有效降解,小分子蛋白的比例提高。与传统豆粕相比,经微生物发酵后的豆粕不仅使抗营养成分降解,并且富含活性大豆肽和营养物质,更利于动物吸收利用,减少能量消耗,具有更大的应用价值。

发酵时间适当后,抗营养因子得到充分降解

4.1 在畜类养殖上的应用

富含消化酶、乳酸及生长因子,补充内源消化酶不足,使乳猪更快适应常规饲料的采食。发酵过程中B族维生素、烟酸和生物素等通常会有不同程度的提高。

4.2 在禽类养殖上的应用

通过发酵处理去除豆粕中的抗营养因子,降低植物性蛋白的抗原性。这样可以提高饲料的适口性和植物性原料的消化利用率,对防止仔猪腹泻也十分有益。例如,大豆中的胰蛋白酶抑制素、尿酶、血球凝集素、致甲状腺肿因子、抗维生素因子等,均可通过发酵降低或消除它们的活性。

传统营养学认为,在动物消化道内的蛋白酶和肽酶作用下,蛋白质只有降解为游离氨基酸才可以被动物吸收利用。但是,有研究表明,动物饲喂低蛋白质氨基酸平衡日粮或理想氨基酸模式配制的日粮时,动物并不能达到预期的最佳生产性能。因此,学术界提出了动物可以吸收、利用蛋白质本身或肽的观点。试验证明,循环中的小肽能直接参与组织蛋白质的合成,并且小肽转运系统速度快、耗能低及不易饱和等。活性大豆肽不仅作为营养物质,还可以作为机体生理活性调节物,活性大豆肽也可以直接被组织蛋白质合成利用,参与组织蛋白质的合成与调节。也有研究认为,大豆蛋白中草酸、植酸、纤维、单宁及其他多酚等物质显著抑制了动物机体对铁、钙、锌等金属离子的利用,而小分子的肽可以通过与这些金属离子形成螯合物后在小肠中进行主动转运,吸收速率更快。豆粕经微生物发酵,不仅使可利用蛋白含量提高,而且富含活性大豆肽、消化酶、有机酸、小肽、维生素、氨基酸等,具有重要的营养功能。由于大豆多肽吸收率高,富含活性大豆肽的发酵豆粕可作为断奶仔猪、虾蟹、幼禽及高档经济动物的蛋白质来源。

1 蛋白质原料的选择

2.1 改善营养价值

消化吸收率高,预防乳猪营养性腹泻

目前,为了有效提高豆粕的蛋白利用率和营养价值,应用微生物发酵技术处理豆粕的研究成为热点。经研究表明,微生物发酵豆粕不但可以有效地去除豆粕中的植物凝集素、脲酶、蛋白酶抑制剂等抗营养因子,而且能够使抗原蛋白的含量明显降低,同时增加了游离氨基酸、活性大豆肽等营养物质的含量,提高了豆粕的应用价值的同时使饲料具有较好的动物适口性。

酶和维生素补充剂

2微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的特点

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左玉帮研究结果表明,豆粕中含有大豆异黄酮(Soybean Isoflavones,
ISO),它是重要的生理活性物质,有较强的抗菌活性。杨国峰等研究发现,豆粕发酵后异黄酮的抗氧化、抗菌能力明显增强。此外,发酵豆粕中活性大豆肽抗菌和抗病毒双重活性,可以减少药物的使用,改善动物肠道健康。有研究发现,一些糖肽、脂肽和环状肽具有抗生素和抗病毒作用,可以作为健康促进剂代替抗生素的使用。此外,微生物发酵豆粕中富含有益的菌体蛋白,如乳酸链球菌肽,由乳酸菌产生的短肽,可以在胃内低pH值环境中稳定存在,具有抑制腐败菌活性的能力,也可以抑制梭状芽孢杆菌等菌属芽孢的形成。

经发酵酶解,大部分大分子蛋白质被降解为小肽及氨基酸。小肽含量高,通常达到10%以上,更易于乳猪肠道的消化吸收,可以为乳猪肠道的生长直接提供能量。

微生物发酵菌种的选择及固态发酵过程中工艺参数对产品质量具有重要的影响,为了提高发酵豆粕的品质,对微生物发酵豆粕的菌种和工艺进行研究必不可少。

在发酵生产过程中,工艺条件严重影响着微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的质量,因此,需要对原料的状态,如含水量、底物组成、pH值等,以及发酵条件,如发酵时间、温度、菌种的组成和接种量、通气量等进行选择和优化。在发酵过程中,发酵用菌种的接种量通常为10%,发酵温度与菌种的生长温度相关,一般在25~30
℃间,最适pH值为7,发酵时间控制在2~5
d较佳,由于湿度较低会导致发酵时间的延长和效率低,而湿度过高易滋生其他杂菌从而产生霉变,所以湿度一般控制在50%~95%。发酵豆粕的味道、色泽及活性大豆肽及营养成分的含量等品质会因发酵工艺的影响有所区别。处理豆粕的方法有很多,包括物理方法(热失活方法、水浸泡方法、机械加工方法)、化学方法以及生物处理方法(作物育种方法、酶制剂处理方法、微生物处理方法),以上方法各有利弊。目前,我国生物降解豆粕的生产工艺主要有两种:酶解法和微生物发酵法,其中液态发酵技术和固态发酵技术是主要的微生物发酵豆粕的技术方法。

与畜禽相比,水产动物对饲料的营养水平及蛋白质饲料原料品质要求均较高,所使用配合饲料的蛋白质水平一般在30%~50%,所以其配合饲料中必须使用鱼粉。饲喂豆粕可能会造成水产动物的生长抑制和生理异常,研究表明,发酵可以消除豆粕的这些不良影响,发酵豆粕可以替代部分鱼粉。赵丽梅等研究发现,用发酵豆粕代替25%的鱼粉用量对金鲳鱼的生产性能没有不良影响。程成荣等研究,40%以下的鱼粉用发酵豆粕代替饲喂杂交罗非鱼,不影响杂交罗非鱼特定生长率、增重率、饲料效率以及蛋白质效率。Kim
等用米曲霉发酵豆粕替代日粮中50%的豆粕饲喂鹦鹉鱼幼鱼,对鹦鹉鱼幼鱼生长性能和血液指标无显著影响,但是显著提高了肝脏超氧化物歧化酶的活性。

4.3 在水产养殖中的应用

1豆粕和微生物发酵豆粕

研究表明,幼畜体内的消化酶系统发育尚不完全,对植物蛋白质的消化吸收能力较薄弱,而在发酵豆粕中大豆肽抗原性较低并且富含易消化吸收的小肽,还具有过敏性低、能促进脂肪及矿物质等营养元素的吸收等特性,能直接被动物吸收,因而使幼畜发生过敏反应的概率大大降低,有利于提高畜禽的生产性能和畜禽产品品质。所以,微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料在畜牧业和养殖业中的应用研究越来越广泛。

由于不同氨基酸序列的肽能够改变酸、咸、甜、苦这四种味觉,所以微生物发酵豆粕产生的活性大豆肽可以改善饲料的风味,并且发酵后的豆粕具有发酵的醇香味,减少豆粕本身的异味,从而提高饲料适口性。当微生物发酵豆粕后,在微生物酶的作用下,能对豆粕中的苦味肽基团进行部分的修饰和重组,使小肽和小肽之间,小肽和氨基酸之间发生重排或是移位,从而获得无苦味或无异味的发酵产品。有研究发现,大豆蛋白酶解物中存在多种改善风味的肽,如鸟氨酸-B-丙氨酸是一种强烈的苦味肽,天冬酰苯丙氨酸甲酯是一种强烈的甜味剂,此外,Val-Glu、Gly-Leu
和Pro-Glu
等也是一类风味增强肽。可以利用肽增强风味,饲料中含有活性肽可以提高适口性和诱食性。

2.3 替代部分抗生素

3.1 发酵菌种的选择

由于我国饲料工业的发展,动物性蛋白源饲料特别是鱼粉,国内生产供不应求,对植物性蛋白原料需求不断增加,豆粕因营养丰富、廉价易得成为目前使用最多、研究较为广泛的植物性蛋白质饲料原料。

2.4 改善饲料风味,提高适口性

但是,豆粕中含有多种抗营养物质,阻碍动物对营养物质的消化、吸收和代谢,严重影响了豆粕在动物生产上的应用价值。目前,一般认为豆粕在断奶仔猪配合饲料中的添加比例不宜超过10%,最大添加量为15%,仔猪饲料蛋白质需求不足,被迫使用昂贵的蛋白原料,导致饲料配方成本和饲养成本增加,养殖户、养殖企业的养殖积极性下降。因此,利用含有活性大豆肽的微生物发酵豆粕作为功能性蛋白质饲料而受到广泛关注。以豆粕为原料进行深加工和综合利用,具有重要的经济价值和社会意义,而开发出价廉优质的蛋白源对饲料工业、畜牧业具有重要意义。

由于肉鸡的消化道短、生长周期短,所以对饲料营养水平要求较高,豆粕是养鸡生产中使用的主要植物蛋白饲料原料,但是豆粕中存在抗营养因子严重影响了肉鸡对豆粕中的蛋白质的吸收和利用。而经过微生物发酵后的豆粕,富含游离氨基酸、小分子蛋白、肽类、益生菌和未知生长因子等易于吸收的有益物质,促进肉鸡健康和生长。王龙昌等使用发酵豆粕饲喂肉鸡,试验结果证明,添加3%的发酵豆粕后料重比明显降低,肉鸡平均增重有所提高,粪便中的粗蛋白含量明显降低。发酵豆粕起到了替代部分鱼粉、提高经济效益的效果。Feng等研究表明,以发酵豆粕替代日粮中的全部豆粕时,显著提高肉鸡平均日增重和平均日采食量,提高前期饲料转化效率,饲喂发酵豆粕可以降低血清尿素氮水平,提高血清免疫球蛋白M(Immunoglobulin
M,IgM)和免疫球蛋白A(Immunoglobulin
A,IgA)的水平。张红芬等在肉仔鸡日粮中添加大豆发酵肽粉,研究显示,大豆发酵肽粉有提高肉仔鸡日增重和饲料转化率的趋势,并且能改善肉鸡的肉品质。柯祥军等研究显示,肉鸡日粮中添加10%的发酵豆粕不但可以提高肉鸡的生产性能,而且可以增强肉鸡的免疫力。

由于液体发酵的设备造价高、发酵过程中的废液排放易造成环境污染、处理成本高等缺点而不易被采用,综合考虑环保和经济方面,目前发酵豆粕多采用固体发酵,在发酵过程中发酵底物与种子液按比例均匀混合,在适当的条件下进行固体发酵,再经过干燥等工艺制成发酵豆粕成品。

3微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的生产工艺

但是,豆粕中因含有的蛋白酶抑制剂(Protease
Inhibitors)、脲酶、大豆原蛋白(Antigen Protein)、大豆低聚糖(Soybean
Oligosaccharides) 、植物凝集素(Soybean Agglutinin,SBA)及植酸(Phytic
Acid)等成分,影响了动物机体对豆粕中营养物质的充分利用,不但阻碍了动物肠道对豆粕中营养成分的消化、吸收和利用,而且严重地危害了动物机体的健康生长。

2.5 原料绿色、来源丰富,降低成本

研究表明,肠道既是消化器官,也是免疫器官,消化不良会导致动物机体的抗病能力下降、食欲不振、采食量不足、胃肠道功能紊乱,对营养的吸收率下降,直接影响动物的生产性能。豆粕中含有的抗营养物质,严重阻碍了动物机体对豆粕中营养物质的吸收、利用,如抗原蛋白具有抗原性和致敏性,刺激机体产生抗体,从而出现肠道过敏反应,这是引起动物腹泻的主要原因;此外,不良寡糖在动物小肠内不能水解,进入消化道后被微生物利用,发酵产生大量气体,导致动物胃肠胀气和腹痛;此外,所含有的植酸可以与金属离子形成稳定的植酸盐,与蛋白质、脂肪、淀粉结合后降低蛋白酶及脂肪酶的活性,从而导致饲养动物消化不良。通过微生物发酵处理豆粕,可以将豆粕中的抗原降解,如胰蛋白酶抑制因子、大豆凝血素、植酸等,更有利于动物肠道对营养物质的吸收和利用。有研究显示,使用产蛋白酶菌发酵豆粕,可以完全消除豆粕胰蛋白酶抑制因子。另一方面,微生物发酵豆粕中的活性肽对肠道内益生菌群的生长与繁殖以及体内菌体蛋白的合成有促进作用,可以提高动物肠道微生物的消化能力,而且发酵豆粕中还含有多种生物活性因子,这些活性因子有利于动物肠道菌群的平衡,这对动物机体的肠道消化机能及其健康有重要作用。

与鱼粉、蛋白粉、肉骨粉等动物源性蛋白质饲料相比,植物性蛋白源饲料来源丰富、绿色,在加工过程中具有营养优势和资源优势,产品应用安全、无化学残留。发酵豆粕中可利用蛋白能够满足动物机体对蛋白能源的需求,减少了对高价鱼粉的使用,从而节约了成本。由于豆粕易得且廉价,降低了原料成本,因发酵过程简单、无害,也减少了其他费用,所以使用微生物发酵豆粕降低了养殖户的成本。另外,因微生物发酵豆粕含有多种营养物质,可以降低酶制剂、酸化剂及治疗药物的用量,如微生物发酵豆粕含有益生菌,在养殖过程中无需使用微生态制剂。所以,微生物发酵豆粕这种植物性蛋白源饲料对养殖业具有重要的应用价值。

近年来,国内饲用蛋白源短缺、饲料成本增加、利润降低等现状严重制约着我国畜牧业的发展,豆粕因含有丰富的营养成分成为重要的植物蛋白源。但是,因含有抗营养因子制约了动物对豆粕中营养物质的吸收和利用,为了改善这一状况,利用微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的研究已成为国内外研究的热点。文章概括了目前微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的特点、生产及应用的研究进展。

目前,微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料主要应用于断奶仔猪。单达聪等研究表明,用发酵豆粕替代普通豆粕饲喂断奶仔猪,血清白蛋白和白球比分别提高18.73%和11.11%,日增重提高14.5%,料重比降低9.5%,腹泻率降低29.1%,死淘率降低50%。徐述亮等研究表明,饲喂发酵豆粕可显著提高22~35日龄仔猪的平均日增重,极显著降低料重比,降低腹泻率。Min等按2.5%、5.0%和7.5%的比例在断奶仔猪的日粮中添加发酵豆粕,研究不同比例的发酵豆粕对断奶仔猪的生长性能及营养物质消化率的影响,结果显示,随着发酵豆粕用量的增加,仔猪全期平均日增重和平均日采食量也随之显著提高,并发现饲喂发酵豆粕可以提高干物质及氮的表观全肠道消化率。Kim等以20%、40%和60%的比例用发酵豆粕等量替代豆粕饲喂断奶仔猪,结果与Min
等研究结果相类似。Yang等研究了米曲霉发酵豆粕及米曲霉和枯草芽孢杆菌混合发酵豆粕对断奶仔猪生长性能的影响,结果表明,饲喂两种发酵豆粕均显著提高断奶仔猪的平均日增重,并发现饲喂米曲霉和枯草芽孢杆菌混合发酵豆粕可以显著提高干物质、粗蛋白总能和钙的全肠道表观消化率。刘海燕等使用发酵豆粕代替仔猪日粮中一半的豆粕和全部的豆粕,试验结果证明,发酵豆粕不仅能降低仔猪的腹泻率、提高仔猪的生长性能和饲料转化率,而且可以改善仔猪的血液生化指标以及抗氧化指标。由此可见,用适当比例发酵豆粕饲喂断奶仔猪,可以改善仔猪的肠道健康,提高仔猪的生长性能和营养物质消化率。

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