作者：袁汝喜沈水宝吴克宁韦晓芳
导读：生物技术处理豆粕多利用益生菌发酵及酶解的作用，将豆粕中大分子物质和抗营养因子进行分解、转化。发酵后的豆粕抗营养因子含量低；富含有益菌、活性酶，提高了小分子有机酸、维生素、游离氨基酸等发酵代谢产物的含量；提高了豆粕的适口性和利用率。利用益生菌处理的发酵豆粕及利用酶处理的酶解豆粕可将豆粕中的大分子蛋白降解为小肽、氨基酸，提高豆粕的消化利用率。菌酶协同发酵豆粕，在微生物发酵的基础上添加外源蛋白酶，由于微生物和酶有较好的协同作用，大分子物质被降解得更彻底，与微生物发酵、酶解相比，缩短了发酵周期，效率更高。生物技术处理豆粕提高了豆粕利用率、畜禽健康水平、畜产品品质，并具有改善养殖环境的功能。文章综述了生物技术处理豆粕的工艺特点、营养特性、代谢产物、应用效果，并进行了总结、分析，对以豆粕为代表的植物蛋白饲料资源的开发和应用有一定的参考意义。全文已在《饲料工业》年第5期刊出。
豆粕的蛋白质含量43%~48%、氨基酸含量均衡且丰富，但是其中大豆球蛋白（Glycinin）、β-伴大豆球蛋白（β-conglycinin）、大豆胰蛋白酶抑制因子、大豆凝集素等抗原蛋白占大豆蛋白的65%~80%，耐热且免疫原性强。大豆抗原蛋白诱发的仔猪断奶综合征，每年给我国养猪业造成的损失超过50亿元。生物技术处理豆粕是指以豆粕为主要底物，在人为可控条件下通过发酵、酶解、菌酶协同等生物技术处理的豆粕。生物技术处理后的豆粕具有小肽含量高，抗营养因子含量低，富含益生菌、高活性酶和发酵代谢产物，营养价值高、促进机体生长和消化，维持动物胃肠道菌群平衡、增强免疫力，适口性好等特点。目前我国畜牧行业面临饲料无抗、养殖减抗、非瘟疫情、食品安全等多重压力，豆粕生物技术处理可以提高饲料营养价值及利用率、促进动物生长，保障动物健康和改善养殖生态环境，成为行业研究和应用热点。现将生物技术处理豆粕的研究进行概述，以期为豆粕的生物处理提供参考。
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生物技术处理豆粕的工艺特点和实用性比较
1.1发酵豆粕
通过微生物的生长产生的水解酶，将豆粕中的大分子糖和蛋白质降解，生产有机酸、小肽、游离氨基酸，并降解抗营养因子。
生产工艺按照发酵工艺可分为：液态发酵和固态发酵；按发酵剂组成分为：单菌发酵、混菌发酵、菌酶联合发酵；按照对氧气的需求分为：好氧发酵、厌氧发酵、两段式发酵；按发酵装置分为：袋式、箱式、池式、罐式。
关键工艺参数有菌种、接种量、水分、温度、发酵时间，核心技术是发酵菌种。生产中常见的工艺形式有浅层堆砌式、深层堆砌式、箱式发酵等。
常用菌剂多为复合菌，包括芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌等）；乳酸菌（植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌等）；酵母菌（产朊假丝酵母、酿酒酵母）和霉菌（米曲霉、毛霉、根霉等）。
稳定工艺制备的发酵豆粕，产酸、产肽量高，富含菌体和芽孢，不仅饲料消化率高、促进采食，而且具有调节动物肠道菌群平衡、增强机体免疫力和促生长等功能性作用。
简而言之，发酵豆粕所用原料明确、多菌复合、工艺相对粗放，虽然发酵终点和产物不明确，但富含益生菌、酸和肽等代谢产物，味道酸香，饲用效果良好。
1.2酶解豆粕
酶解豆粕是通过单酶或多酶，将豆粕中大分子蛋白质降解成活性小分子肽、有机酸等小分子物质。
酶解豆粕生产中常用酶解罐、浓缩罐、烘干机等工艺设备，按照原料预处理、液态酶解、浓缩、烘干等工序生产。需要注意的关键工艺参数有底物浓度、酸度、温度、酶解时间、烘干温度，核心技术是加酶种类和加酶量。
酶解技术中的单一酶解较为简单，只对大分子蛋白质进行简单地分解，酶解效率低，所得产物单一。复合酶解技术采用多种酶协同作用，酶解效率高，产品水解率提高，小分子肽含量也显著升高。
生产中直接水解营养底物的有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等；去除抗营养因子的多为植酸酶及非淀粉多糖酶（木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶等）；酶的特异碳水化合物酶（β-甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶、壳聚糖酶、甲壳素酶等）。
综上所述，稳定工艺制备的酶解豆粕：用料明确、用酶明确、工艺苛刻、终点明确、产物明确，具有促进幼龄动物蛋白质合成和消化道发育、提高动物生长和免疫性能的功能。
1.3菌酶协同发酵豆粕
菌酶协同发酵通过外加酶的酶解和接种微生物生长产生的微生物酶，将底物中的大分子物质高效率降解为肽等小分子物质。
按发酵工艺分：菌酶协同好氧发酵、菌酶协同厌氧发酵；按菌酶添加工序分：菌酶同步发酵、菌酶异步发酵。
目前菌酶协同发酵大多数在固态形式上进行，关键工艺参数有水分、温度、发酵时间，核心技术是酶和菌。
常用的酶多为复合酶，包括纤维素酶、蛋白酶、木聚糖酶、果胶酶等，常用菌剂多为复合菌，包括植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、米曲霉、黑曲霉等。
菌酶协同发酵豆粕，可将酶制剂和发酵菌种的功效有机结合，高效降解豆粕。显著提高营养物质的消化、吸收；高效降解抗营养因子；富含有益菌和发酵代谢产物，抑制有害菌的生长，减少疾病的发生；提高生产性能。菌酶协同处理豆粕在发酵效率、发酵豆粕质量上优于菌和酶的单独使用。
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生物技术处理豆粕的意义
2.1消除抗营养因子，利于营养成分的消化、吸收、利用，提高豆粕的利用率
生物技术处理豆粕，可以最大限度地消除豆粕中的抗营养因子。豆粕中大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、大豆胰蛋白酶抑制因子、大豆凝集素占大豆蛋白的65%~80%，目前多采取物理、化学、生物技术等方式降解抗营养因子，其中生物技术处理的方式效率高、健康、安全，对耐热的大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、棉子糖以及水苏糖及热不稳定性的胰蛋白酶抑制因子、脲酶均有理想的处理效果。杨玉娟等（）研究发现：豆粕仅发酵处理可将大豆球蛋白平均含量降低57.7%；β-伴大豆球蛋白平均含量降低63.2%；胰蛋白酶抑制因子降低59.1%；棉子糖平均含量降低82.5%；水苏糖降低82.5%；脲酶检出为零。张煜等（）用实验室筛选的枯草芽孢杆菌和粪肠球菌发酵玉米豆粕型饲料，同时加入5%的复合酶，可降解饲料中80%的抗原蛋白。
生物技术处理豆粕，可以提高蛋白质、氨基酸的含量并产生功能性小肽。小肽不但可以促进蛋白质的合成、避免氨基酸间的吸收竞争，还可以二、三肽形式进入血液循环，在蛋白质营养中起着重要的作用。侯楠楠等（）用复合益生菌固态方式发酵豆粕：酸溶蛋白含量提高3.87倍，粗蛋白含量提高6.07%(P0.05)。张艳萍等（）用产朊假丝酵母发酵豆粕，粗蛋白提高3.95%，用枯草芽孢杆菌发酵豆粕，小肽提高4.35%、总氨基酸含量提高12.57%。郑环宇等（）利用黑曲霉、酿酒酵母菌、枯草芽孢杆菌、植物乳酸杆菌按照2：2：1：1的比例混菌发酵豆粕，粗蛋白含量较发酵前提高了24.36%；氨基酸含量由发酵前的41.53%提高至48.18%。毛银等（）采用菌酶协同方法发酵豆粕，优选一株植物乳酸菌DY6按照5%的菌液接种量接种后，添加中性蛋白酶U/g，37℃发酵48h后肽含量提高了%，粗蛋白含量提高了6.23%，蛋白质体外消化率提高了17.85%。以上研究发现生物技术处理后的豆粕，蛋白质、氨基酸、小肽水平均有不同程度的提升。
2.2产生大量的益生菌、菌体及发酵代谢产物，保护动物肠道健康
健康的肠道应具有以下标准：具有完整的肠道黏膜屏障、有效消化和吸收营养物质的能力、平衡稳定的微生物区系，并具有健全的免疫防御功能和神经内分泌功能。其中肠道结构和功能的完整性关乎着畜禽的生长发育和生产性能。
豆粕发酵产生的大量有益菌可以在肠道形成优势菌群，维护肠道菌群的平衡；有益菌生长产生的细菌素、有机酸等代谢产物可以抑制有害菌群的生长；益生菌代谢产生的多种消化酶，能促进营养物质的消化吸收，菌体蛋白也可被动物作为营养吸收。秦红等（）研究发现：乳酸片球菌可以显著提高猪十二指肠、空肠绒毛高度（P0.05），显著降低猪十二指肠、空肠隐窝深度（P0.05），显著提高空肠乳酸菌的数量并降低大肠杆菌的数量，进而改善猪肠道菌群和肠道形态结构。
2.3提高动物机体免疫性能，影响动物健康
发酵豆粕可以降低新生儿受体（NFcR）、白细胞热休克蛋白70（HSP70）、空肠和回肠自我吞噬因子（LC3B）的基因表达；上调免疫球蛋白G2a（IgG2a）、白细胞介素-4（IL-4）、免疫球蛋白G1（IgG1）和干扰素-γ（IFN-γ）的基因表达；提高IgG、IgA、IgM的含量，增强免疫性能。
生物发酵豆粕利用率高，降低了后肠道粪臭素、吲哚、硫化氢、组胺等有害物质对肠道结构的破坏及其引发的免疫反应。
另外，宿主-肠道微生物代谢轴、肠-肝轴、肠-脑轴等都影响着机体的健康。
2.4改善适口性
生物技术处理的豆粕生成鲜味肽及乳酸，酸香味、香甜味浓郁，对豆粕酶解产生的苦味肽有一定的掩盖作用；微生物酶可对苦味肽基团进行部分修饰和重组，也会改善适口性，增加动物的采食量。
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不同工艺处理豆粕的优缺点
豆粕的发酵处理工艺简单、设备投资少、便于推广，但也存在着产酶不足、料损大、易污染等问题，菌酶协同的生产工艺将是必然趋势。酶解豆粕在酶、设备的选择，酶解工艺的控制上对生产者提出了极高的要求，推广、应用领域受到很大的制约，今后会以生产高端产品为主。菌酶协同发酵豆粕不仅可以对豆粕中大分子营养物质、抗营养因子进行充分降解，还能增加特定产物的产量、提高豆粕的特定附加值，采用菌酶协同两步法能得到含量更高、纯度更好的发酵代谢产物。鉴于以上原因，菌酶协同已成为最有前景、应用最广泛的发酵豆粕生产方式（见表1）。但基于不同生物技术处理豆粕的品质指标的差异性，应用也有所差异（见表2）。
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小结
虽然生物技术处理豆粕还存在特色功能菌和酶的选育、改造；“菌菌”“酶酶”“菌酶”组合；发酵程度、饲料利用率改善程度、对肠道健康的改善程度、畜产品品质改善程度、畜禽舍内氨气降低程度等价值指标评价；发酵产物安全等问题，尚需要大量的研究。但是，总体来说以上生物方式处理豆粕：成本低、效率高、对环境友好，尤其菌酶协同发酵豆粕可大幅度提高豆粕的消化、利用率，潜力巨大、优势明显，在饲料行业中具有广阔的前景。
参考文献及更多内容详见：
饲料工业，，43（5）：61-64
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