發(fā)酵豆粕在犢牛飼料中的應(yīng)用進(jìn)展

毛宏祥，宋 鵬，胡 杰，朱宏娟

豐益（上海）生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司，上海 200137

0 引言

牧場母犢的品質(zhì)直接決定了整個牛群的發(fā)展趨勢，所以要求培育的犢牛要品質(zhì)優(yōu)、成活率高、生長速度快、周期短[1]。由于犢牛的免疫系統(tǒng)不完善，非常容易受環(huán)境和營養(yǎng)應(yīng)激的影響（包括突然斷奶、環(huán)境變化和飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)），易使?fàn)倥；疾『蜕L受阻。研究發(fā)現(xiàn)，犢牛階段的瘤胃發(fā)育[2]和健康狀況與成母牛的產(chǎn)量、疾病的發(fā)生率和使用年限關(guān)系較大[3]，因此牧場的管理者對犢牛的營養(yǎng)和健康越來越重視。

近些年，隨著國家禁止抗生素在養(yǎng)殖中的使用，犢牛腹瀉問題長期困擾著牧場，部分單產(chǎn)水平較高的牧場也會出現(xiàn)該現(xiàn)象，造成較高的犢牛死淘率，對處于快速發(fā)展的國內(nèi)養(yǎng)殖形勢造成很大的影響。研究發(fā)現(xiàn)，豆粕經(jīng)過微生物發(fā)酵后（即發(fā)酵豆粕），抗?fàn)I養(yǎng)因子可以得到充分的降解，大分子蛋白質(zhì)也會被降解成小肽和氨基酸，同時還會產(chǎn)生益生菌、有機(jī)酸和消化酶等多種有益代謝產(chǎn)物，有利于犢牛的消化吸收[4]。此外，發(fā)酵豆粕所含的益生菌和有機(jī)酸對于改善犢牛腸道健康，降低腹瀉率，減少生產(chǎn)中抗生素的使用等均有積極意義[5]。本文就豆粕經(jīng)過發(fā)酵后帶來的營養(yǎng)價值及在犢牛上的應(yīng)用進(jìn)行綜述，旨在為發(fā)酵豆粕在犢牛生產(chǎn)上的應(yīng)用提供參考。

1 發(fā)酵背景

豆粕是大豆榨油之后的副產(chǎn)品，相比其他植物性原料，粗蛋白質(zhì)含量較高，氨基酸結(jié)構(gòu)和組成相對均衡，是一種優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白原料。由于國內(nèi)限制動物性蛋白原料在反芻動物中使用，加上豆粕適口性好，供應(yīng)非常穩(wěn)定，相比其他植物性蛋白原料營養(yǎng)價值高、消化率好，故豆粕成為當(dāng)前反芻動物不可或缺的蛋白原料，但也存在些許不足，其含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，最主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子為胰蛋白酶抑制因子、大豆抗原蛋白和大豆凝集素[6]。胰蛋白酶抑制因子和大豆凝集素屬于熱不穩(wěn)定抗?fàn)I養(yǎng)因子，經(jīng)過高溫處理后這兩類抗?fàn)I養(yǎng)因子絕大部分可以被消除，殘留較少，對幼齡動物影響較小，但是大豆抗原蛋白屬于熱穩(wěn)定抗?fàn)I養(yǎng)因子，普通的熱處理不能進(jìn)行有效破壞，殘留較多[7]，對幼齡動物影響較大，是導(dǎo)致幼齡動物腹瀉最為主要的原因之一[8]，故需要經(jīng)過其他的方式進(jìn)行破壞。目前能有效破壞豆粕中抗原蛋白的方法是微生物發(fā)酵，這也是市場上最常用的方法之一，同時隨著行業(yè)的發(fā)酵技術(shù)相對成熟，豆粕經(jīng)過微生物發(fā)酵后可以進(jìn)一步提高其營養(yǎng)價值[9]。

2 發(fā)酵豆粕的營養(yǎng)價值

豆粕經(jīng)過微生物發(fā)酵后，可以帶來以下營養(yǎng)價值的改變。

（1）降低抗?fàn)I養(yǎng)因子

微生物發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量的蛋白酶、纖維素酶等，可對豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子進(jìn)行降解。楊玉娟等[10]對國內(nèi)不同批次豆粕和發(fā)酵豆粕抗?fàn)I養(yǎng)因子做了詳細(xì)的分析，結(jié)果顯示，發(fā)酵豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子顯著低于豆粕，這與周天嬌等[11]研究結(jié)果一致，說明豆粕經(jīng)過微生物發(fā)酵后，抗?fàn)I養(yǎng)因子水平會降低。

（2）產(chǎn)生有機(jī)酸

豆粕經(jīng)過發(fā)酵后會產(chǎn)生有機(jī)酸等風(fēng)味物質(zhì)，可以增加原料的適口性。有機(jī)酸以乳酸、乙酸、丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸為主。研究發(fā)現(xiàn)，不同菌株產(chǎn)酸的類型不一樣。枯草芽孢桿菌發(fā)酵的豆粕呈醬香味，以好氧發(fā)酵為主，不產(chǎn)生酸或產(chǎn)生極少量的酸；乳酸菌發(fā)酵的豆粕具有酸香味，以產(chǎn)生乳酸為主[12]。

（3）營養(yǎng)成分的變化

微生物可以將豆粕中的大分子蛋白降解為小分子蛋白（小肽）和氨基酸，同時微生物也會利用原料中的碳水化合物來維持自身的生長需求，故豆粕當(dāng)中碳水化合物的含量會降低，從而增加了粗蛋白質(zhì)的含量[13]，包括堿溶蛋白（氫氧化鉀溶解度）含量的增加。堿溶蛋白是評定豆粕加工適宜程度的方法，溶解度過高被認(rèn)為是加熱過度，溶解度過低被認(rèn)為是加工溫度過低，豆類產(chǎn)品中的脲酶等抗?fàn)I養(yǎng)因子消除不掉[14]。而發(fā)酵豆粕是將提油加工后的成品豆粕發(fā)酵，堿溶蛋白在發(fā)酵豆粕中不再代表豆粕的生熟度，更多地反映豆粕的微生物降解程度和烘干（溫度）對豆粕的影響。

（4）其他未知因子

發(fā)酵豆粕在微生物發(fā)酵的過程中除了降低抗?fàn)I養(yǎng)因子、產(chǎn)生有機(jī)酸和提高豆粕的營養(yǎng)成分外，還會產(chǎn)生一些未知的生長因子和免疫因子，同時還會保留一些微生物和酶的活性，有利于提供動物的生產(chǎn)性能和抗病能力[15]。

3 發(fā)酵豆粕在犢牛上的應(yīng)用

（1）提高干物質(zhì)采食量，增加斷奶日增重

犢牛的飼養(yǎng)質(zhì)量直接影響后備牛的培育，對成母牛體型的形成、采食粗飼料的能力以及之后的泌乳和繁殖性能都有著重要的影響[16，17]。犢牛斷奶后顆粒料采食量和日增重是評估犢牛飼養(yǎng)質(zhì)量的兩個重要指標(biāo)，在牛奶飼喂量一定的情況下，顆粒料的采食量與犢牛斷奶日增重成正比例關(guān)系。在國內(nèi)，大多數(shù)牧場犢牛顆粒料的采食量決定了犢牛的斷奶時間，部分犢牛會因?yàn)轭w粒料采食量達(dá)不到要求（至少1.2 kg以上）而推遲斷奶，從而影響了犢牛的生長發(fā)育。另外，高顆粒料采食量可以減少犢牛斷奶應(yīng)激，增加犢牛后期瘤胃發(fā)育以及生長性能，從而影響該牛只終身產(chǎn)奶量。

豆粕經(jīng)過發(fā)酵后風(fēng)味發(fā)生了變化，適口性增加，從而可以增加犢牛采食量。王曉平等[18]將39 頭犢牛隨機(jī)分為3 組，分別為對照組、8%發(fā)酵豆粕組和12%發(fā)酵豆粕組（發(fā)酵豆粕全部替換豆粕），研究結(jié)果顯示，發(fā)酵豆粕替代豆粕后可以增加犢牛采食量，替代量越多，采食量越高，犢牛日增重效果越明顯。王福慧等[1]在犢牛階段使用發(fā)酵豆粕替代膨化大豆，不僅降低了飼養(yǎng)成本，同時增加了犢牛采食量和斷奶日增重，說明發(fā)酵豆粕可以提高犢牛干物質(zhì)采食量，增加斷奶日增重。

近些年，熱應(yīng)激嚴(yán)重影響了荷斯坦牛的生產(chǎn)性能以及機(jī)體各營養(yǎng)物質(zhì)的代謝能力，導(dǎo)致奶牛健康狀況下降[19]。隨著牧場管理人員對熱應(yīng)激重視程度的增加，泌乳牛單產(chǎn)得以不斷提高，但是往往會忽視了熱應(yīng)激對犢牛的傷害，導(dǎo)致犢牛采食量、日增重和免疫力等急劇下降，對牧場造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在夏季熱應(yīng)激期間，通過使用發(fā)酵豆粕等風(fēng)味較好的原料，可以增加犢牛干物質(zhì)采食量，提高犢牛斷奶日增重，從而提高犢牛階段的飼養(yǎng)質(zhì)量。

（2）提高飼料消化率，改善牛舍環(huán)境，增加犢牛體高、胸圍和體長

體高、胸圍和體長是評估犢牛后期生長發(fā)育的重要指標(biāo)。體高和體重是牧場繁殖配種的重要指標(biāo)，較高的體高和體重可以降低后備牛參配日齡，培育健康狀況良好的后備牛；增加胸圍可以增加犢牛及后期成母牛的干物質(zhì)采食量，增加成母牛的粗飼料消化能力，從而保證成母牛更加健康，延長成母牛的使用時間，提高牧場的經(jīng)濟(jì)效益。

豆粕經(jīng)過微生物發(fā)酵后，消除了大部分的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高了干物質(zhì)、粗蛋白以及氨基酸的消化率[20]。高的飼料消化率以及干物質(zhì)采食量的增加，均可以增加犢牛體高、胸圍和體長。Rezazade等[21]研究表明，犢牛顆粒料中使用發(fā)酵豆粕可以提高飼料的轉(zhuǎn)化效率，增加犢牛的體高、胸圍和體長，這與王福慧等[1]的研究結(jié)果一致。與此同時，高的飼料消化率也可以提高飼料中氮的利用效率，減少環(huán)境中氮和硫的排放，進(jìn)而減少環(huán)境中氨氣、甲烷和含硫氣體的產(chǎn)生，提高犢牛舍空氣的新鮮度，降低犢牛呼吸道疾病。

（3）改善腸道健康，減少腸道疾病，改善水便和稀便等問題

犢牛腹瀉問題是飼養(yǎng)過程中最常見的疾病之一，單產(chǎn)水平較高的牧場也會出現(xiàn)該現(xiàn)象，特別是抗生素全面停用后，進(jìn)一步加大了犢牛腹瀉的比例，加上其他的一些因素，如斷奶后牧場各種應(yīng)激，造成犢牛較高的死淘率。

犢牛的腹瀉分為病毒性腹瀉和營養(yǎng)性腹瀉。病毒性腹瀉由病毒引起，主要與飼養(yǎng)環(huán)境關(guān)系較大，而營養(yǎng)性腹瀉最為主要的原因是營養(yǎng)物質(zhì)在腸道內(nèi)的異常發(fā)酵和抗?fàn)I養(yǎng)因子的免疫應(yīng)答作用，特別是豆粕中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白，是造成犢牛腹瀉最為主要的原因[7]。豆粕經(jīng)過發(fā)酵后，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白等抗?fàn)I養(yǎng)因子減少，并產(chǎn)生多種有機(jī)酸和益生菌，對犢牛腸道菌群的調(diào)控和免疫應(yīng)答有較大的益處，可以降低犢牛腹瀉的發(fā)生率。Kim等[22]研究表明，當(dāng)發(fā)酵豆粕替代5%的豆粕后，犢牛糞便評分平均下降0.10（糞便評分越低越好），健康評分平均下降0.99（健康評分越低越好），犢牛的糞便評分和健康狀況均得到了改善，死淘率也降低，這與王福慧等[1]研究結(jié)果一致，說明發(fā)酵豆粕可以改善腸道健康，減少犢牛腹瀉的發(fā)生率。

（4）提高免疫應(yīng)激能力，降低斷奶應(yīng)激

新生犢牛的自身免疫系統(tǒng)在功能上不成熟，其體液免疫系統(tǒng)不能對外來入侵的抗原產(chǎn)生有效的反應(yīng)，導(dǎo)致犢牛必須從外界攝取免疫球蛋白來抵抗疾病和應(yīng)激[23]。眾所周知的初乳飼喂流程就是補(bǔ)充免疫球蛋白必不可少的措施。另外，在犢牛飼養(yǎng)階段，也需要向犢牛提供優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，讓機(jī)體合成更多的免疫球蛋白，以抵抗外界的應(yīng)激。

發(fā)酵豆粕中優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的含量顯著高于豆粕，如小肽的含量，為機(jī)體合成免疫球蛋白提供了有力條件。研究表明，小肽相比氨基酸的吸收速度更快，且各類肽之間轉(zhuǎn)運(yùn)無抑制性和競爭性，可以避免相互競爭，加快蛋白質(zhì)的合成和沉積等作用[24]，為機(jī)體合成免疫球蛋白提供更好的條件。Kim等[25]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆粕還可以降低犢牛中性粒細(xì)胞/免疫球蛋白的比例，從而降低犢牛斷奶應(yīng)激，這可能是由于發(fā)酵豆粕中存在其他一些不確定的免疫因子，可以進(jìn)一步增加機(jī)體的免疫能力，降低斷奶應(yīng)激和犢牛死淘率。

（5）提高犢牛顆粒料硬度，促進(jìn)瘤胃的發(fā)育

瘤胃是犢牛的“發(fā)酵罐”，瘤胃發(fā)育程度直接影響到后期成母牛生產(chǎn)性能的發(fā)揮[26]。研究表明，犢牛僅采食液體飼料會顯著降低瘤胃重量和容量，并抑制瘤胃乳頭生長和肌肉結(jié)構(gòu)發(fā)育[27]，因此，盡早飼喂?fàn)倥ｎw粒料對瘤胃發(fā)育至關(guān)重要。顆粒料的硬度是評估顆粒料質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，顆粒料硬度越高，對瘤胃乳頭的刺激作用越明顯[28]，因此，好的犢牛顆粒料不僅營養(yǎng)水平要好，而且顆粒料硬度也要高。當(dāng)前為了提高犢牛顆粒料的硬度，營養(yǎng)師通常會添加次粉或大麥等黏合性較高的原料，但這些原料的消化率相對較差，降低了犢牛顆粒料的養(yǎng)分利用率。豆粕是犢牛顆粒料中使用最多的蛋白原料，但飼料廠為了降低電耗和損耗，往往豆粕不經(jīng)粉碎直接制作顆粒，影響了顆粒料硬度，而發(fā)酵豆粕經(jīng)過粉碎后，顆粒粒度較細(xì)，替代豆粕后不僅能增加營養(yǎng)水平，還能增加犢牛顆粒料的硬度。

犢牛出生后以皺胃和小腸吸收葡萄糖獲取能量，隨著機(jī)體發(fā)育，以揮發(fā)性脂肪酸提供能量成為瘤胃發(fā)育成熟的標(biāo)志。研究表明，犢牛階段添加外源的短鏈脂肪酸可以促進(jìn)瘤胃發(fā)育[29]。趙會利等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在犢牛的日糧中添加丁酸鹽可以促進(jìn)瘤胃發(fā)育。Beiranvand等[31]在犢牛的日糧中添加丙酸鹽，結(jié)果顯示，對瘤胃的發(fā)育有促進(jìn)作用，但促進(jìn)作用有限。相比丙酸和乙酸，丁酸在瘤胃上皮能更快地通過離子交換和擴(kuò)散作用被吸收，轉(zhuǎn)化為酮體，為上皮細(xì)胞提供能量，故發(fā)酵豆粕中的短鏈脂肪酸不僅可以為機(jī)體提供能量，還可以進(jìn)一步促進(jìn)瘤胃的發(fā)育。

4 小結(jié)

豆粕中的胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白和大豆凝集素等抗?fàn)I養(yǎng)因子影響犢牛健康和生長性能，常規(guī)的熱處理等對抗?fàn)I養(yǎng)因子（特別是抗原蛋白）的降解有限。而微生物發(fā)酵生產(chǎn)的發(fā)酵豆粕可以有效降解豆粕當(dāng)中的抗原蛋白，并產(chǎn)生有機(jī)酸、小肽和未知的生長因子，利于犢牛腸道健康，降低犢牛斷奶應(yīng)激，改善犢牛糞便成型度，提高犢牛斷奶日增重，促進(jìn)瘤胃發(fā)育，故發(fā)酵豆粕在犢牛上應(yīng)用前景廣泛。