发酵豆粕在断奶仔猪生产中的应用研究

2011-04-01王晓翠

动物营养学报 2011年6期

王晓翠王浩李杰

(东北农业大学动物科学技术学院,哈尔滨 150030)

豆粕是大豆经提取豆油后得到的副产物,是目前应用最广泛的蛋白质饲料,其营养成分主要有蛋白质(40%～44%)、碳水化合物、脂肪、维生素、必需氨基酸以及多种矿物质,营养成分较齐全、均衡,但也存在多种抗营养因子及抗原蛋白。而早期断奶仔猪的消化酶系统尚未发育完全,对于植物蛋白质的消化能力弱,且对抗营养因子较敏感,普通豆粕难以适应断奶仔猪饲养需要[1]。发酵豆粕是经现代生物工程发酵技术生产的无抗原优质蛋白质,微生物将大豆蛋白降解为小分子蛋白、小肽,并将抗营养因子彻底分解,同时生成大量的益生菌、乳酸、未知生长因子等物质,因此被认为是幼龄动物理想的植物蛋白质饲料,近年来逐渐应用到断奶仔猪养殖中并收到很好的效果。本文就发酵豆粕的营养特性、在断奶仔猪生产中的应用效果及影响其在仔猪生产中应用效果的因素作一简述。

1 发酵豆粕的营养特性

1.1 适口性好,大豆蛋白的吸收率高

豆粕经发酵后具有一定的芳香味、鲜味,Omafuvbe等[2]认为,混合发酵中的非优势菌主要是起调节风味的作用。如采用乳酸菌发酵豆粕的过程中,会产生大量乳酸,使之具有酸香味,具有一定的诱食性,从而增加仔猪的采食量。同时,发酵过程中蛋白质水解产生的可溶性肽类和游离氨基酸都会提高发酵豆粕的适口性[3-5],也有利于幼龄动物的消化吸收。一般情况下,蛋白质水解的程度是评价发酵产物质量和风味的最重要指标[6]。发酵豆粕的核心是降解大豆蛋白,使豆粕中的蛋白质大分子在微生物的作用下降解为可溶性蛋白、多肽、小肽及游离氨基酸等小分子。在仔猪对蛋白质的消化过程中,肽的形式较游离氨基酸形式具有速度快、耗能低、载体不易饱和等特点,且 2种吸收形式相互补充,从而提高蛋白质的吸收效率[7-8]。

1.2 富含各种消化酶,有利于提高消化吸收和改善饲料转化率

发酵豆粕中的微生物代谢产物如消化酶,可提高饲料的消化率。在发酵温度为 30℃、接种量4%条件下用枯草芽孢杆菌发酵豆粕 72 h,可使发酵豆粕中的蛋白酶活力达到 630 U/g[9]。Chantasartrasam ee等[10]使用米曲霉 AK 9发酵豆粕得到的植酸酶酶活每克可达 16 U,在仔鸡饲粮中添加该酶 500 U/kg后,体外消化液中磷释放量增加了1.6倍,蛋白质释放量提高了 4.6倍。可以看出,发酵豆粕中微生物代谢产出的消化酶,可以一定程度上改善由仔猪的消化酶系统尚未发育完全而引起的消化蛋白质能力差的问题,从而提高消化吸收能力。

1.3 抗营养因子含量显著降低甚至完全消除

普通豆粕中普遍含有胰蛋白酶抑制因子、大豆抗原蛋白等抗营养因子,现已明确胰蛋白酶抑制因子可引起消化吸收功能失调或紊乱,严重时可引起腹泻;而大豆抗原蛋白的过敏反应是仔猪腹泻的主要原因之一,可引起体重下降和突然死亡等现象[11]。导致其使用范围及价值大大下降。Hong等[12]采用米曲霉发酵处理豆粕显著降低了胰蛋白酶抑制因子和大分子抗原蛋白水平;Feng等[13]使用产蛋白酶菌 -米曲霉发酵豆粕,可以完全消除豆粕胰蛋白酶抑制因子;马文强等[14]研究表明,发酵后豆粕中的胰蛋白酶抑制因子、大豆凝血素、脂肪氧化酶和致甲状腺肿素都能被较完全地降解。以上研究显示,使用微生物处理豆粕可以有效去除这些不良因子,使其成为优质的蛋白质饲料,饲喂给仔猪时会降低由大豆抗原蛋白等抗营养因子引起的腹泻的几率,从而提高了豆粕的利用价值。

1.4 大豆异黄酮含量增加,提高抗氧化酶活力和抗菌能力

豆粕中含的大豆异黄酮具有广泛的生物学活性。但豆粕中的异黄酮主要以异黄酮糖苷的形式存在,然而只有游离的异黄酮甙元才具有生物学功能[15-16]。发酵处理可以显著提高豆粕中游离异黄酮甙元的含量,同时,异黄酮经发酵后抗氧化活性也显著增强。姚明兰等[17]指出,大豆异黄酮也可作为营养保健成分添加到其他产品中,或作为防腐剂添加到食品中,可防止食品腐败变质和食物中毒及其他一些食源性疾病的发生。另外,从发酵豆粕中提取、精制的异黄酮对细菌的最低抑制浓度为 0.24%,而从普通豆粕中提取、精制的异黄酮对细菌的最低抑制浓度为 0.48%[18],这表明异黄酮经过发酵后,其抗菌活性明显的增强,这样,仔猪料中就可以减少防腐类物质的添加,既降低了成本,又减少了有害药物的残留。

1.5 改善动物肠道微生态,提高免疫力

发酵豆粕中富含酵母、芽孢杆菌、乳酸菌等益生菌,可以改善消化道的微生态,若在断奶仔猪饲养中使用,则会在仔猪的肠道内形成由益生菌组成的优势菌群,可大大降低断奶仔猪消化道疾病的发病率,从而起到预防仔猪下痢的效果[19]。另外,大豆肽还能显著提高机体 T细胞的吞噬活性[20],进而在不使用抗生素类药物的前提下也会提高动物机体的免疫力,更适应中国饲料行业的发展趋势。

2 发酵豆粕在断奶仔猪生产中的应用效果

2.1 提高断奶仔猪的生长性能

断奶仔猪的消化酶系统尚未发育完全,对于植物蛋白质的消化能力弱,而发酵豆粕中含有丰富的植物源蛋白多肽,易于幼龄动物消化吸收。饲喂发酵豆粕后可显著提高仔猪生产性能[21]。与普通豆粕相比,发酵豆粕降低了仔猪的料重比[22]。刘欣等[23]用微生物发酵豆粕替代断奶仔猪饲粮中的普通豆粕后发现,发酵豆粕对改善断奶仔猪消化道的应激反应有良好作用,且适口性良好,饲喂微生物发酵豆粕使仔猪料重比降低 5.56%(P＜0.05)。章世元等[24]用发酵豆粕替代仔猪饲料中17.5%和 35.0%的豆粕后发现,试验仔猪的生长性能显著提高。蔡国林等[25]用酵母菌和乳酸菌混合发酵豆粕饲喂肉猪,结果表明发酵豆粕可以改善平均增重、料重比。刘春雪等[26]用商品发酵豆粕以 5%、10%、15%和 20%的添加量等氮替代未发酵豆粕饲喂 32日龄断奶三元杂交仔猪后发现,随着发酵豆粕用量的增加,断奶仔猪的日增重提高(P＜0.05),饲料转化率也得到了改善。以 8%的发酵豆粕代替鱼粉和膨化大豆设计等氮饲粮饲喂 40日龄断奶仔猪,结果发现生产性能与对照组无显著差异,但试验组的腹泻率和死淘率显著降低[27]。另外,潘木水等[28]研究表明,在断奶仔猪饲粮中用发酵豆粕等量替代代乳粉,仔猪的生产性能与对照组相比均差异不显著,但是却可以降低饲养成本,这与李绍章等[29]的试验结果显示出了一定的一致性,这可能是因为豆粕中的蛋白质经过发酵后蛋白质品质得到了改善,可以部分替代鱼粉中的蛋白质,而乳酸菌发酵豆粕的过程中产生的大量乳酸可以部分替代乳清粉中的乳糖在断奶仔猪料中发挥作用。采用酶解或发酵处理豆粕代替普通豆粕显著改善断奶仔猪生产性能[30]。Kim等[31]研究发现,利用 6%发酵大豆型饲粮(FSBM)替代普通豆粕可以显著提高增重耗料比(P＜0.05)并改善腹泻状况。以上的研究结果充分的证实了发酵豆粕对断奶仔猪生长性能有显著的提高,而究其原因,主要是豆粕发酵产生的小肽和氨基酸等小分子共同的作用,它们从吸收的角度上,降低了仔猪的断奶应激,并且其中的活性小肽和一部分氨基酸还可产生协同作用,促进营养物质吸收,使得仔猪更快的度过断奶应激时期,进入正常的生长状态,从而更好的发挥了生产潜能。

2.2 改善动物肠道功能,提高消化能力,降低仔猪腹泻率

仔猪断奶应激会导致肠道受损、消化功能紊乱、消化酶活性低,同时也会破坏肠道微生态的平衡,致使蛋白质不能很好地被消化吸收,继而在大肠发生腐败,产生的氨和胺类物质对肠道黏膜有毒性作用,使腹泻率增加[32]。有报道显示,小肽特别是 2～3肽,可被仔猪完整而有效地吸收,从而减少大肠后段氨气和有毒胺类的产生,并且维持消化道正常的功能,降低腹泻率[33]。冯杰等[22]用米曲霉发酵豆粕饲喂早期断奶仔猪后,其小肠上皮细胞和微绒毛发育良好,使肠道维持良好的结构形态,从而促进营养物质的消化吸收。摄食发酵豆粕的仔猪胃和小肠发育良好,胃壁和胃黏膜厚度较高,绒毛高度/隐窝深度值、肠绒毛高度也增加,而肠壁厚度却降低,显著降低腹泻率[24],同时发现发酵豆粕可以降低仔猪胃内容物的 pH[34],而消化道内较低的 pH可以抑制病原菌繁殖、促进消化酶分泌[35]。饲粮中添加小肽能提高仔猪断奶后十二指肠食糜乳糖酶、脂肪酶、淀粉酶和胰蛋白酶的活性[36]。夏芳等[37]的研究显示用发酵豆粕部分替代乳猪料中的大豆浓缩蛋白可以减少仔猪的腹泻率,原因可能是豆粕通过微生物发酵降解可以将抗营养因子降低至饲用水平,或将其有效的去除,从而减少对肠道的刺激,使仔猪肠道更快的生长恢复、更好的发育,进而预防断奶仔猪的营养性腹泻。

2.3 增强其免疫功能,提高抵抗疾病的能力

大豆发酵蛋白具有促进断奶仔猪肠道乳酸菌的增长和抑制大肠杆菌的作用[19]。微生物发酵豆粕替代断奶仔猪饲粮中的普通豆粕,可以使仔猪血清免疫球蛋白 G(IgG)降低 21.43%(P＜0.05),肠系膜淋巴结系数提高 2.08%(P＜0.05);在刀豆素 A的刺激作用下,血液中刺激指数(SI)下降了 63.73%(P＜0.01),在脂多糖的刺激作用下,SI下降了 47.67%(P＜0.01),直接增强了断奶仔猪的细胞免疫功能和体液免疫功能[23]。并且,豆粕发酵过程中产生的大豆肽会提高 T细胞的嗜菌活性也会增强仔猪的非特异性免疫能力。

3 影响发酵豆粕在仔猪生产中应用效果的因素

首先,发酵菌种不同会导致发酵豆粕的品质差异。以发酵豆粕 A(发酵菌种为酵母菌、枯草杆菌和曲霉菌)和发酵豆粕 B(发酵菌种为酵母菌、枯草杆菌和乳酸菌)饲喂断奶仔猪后,前者对仔猪的免疫增强作用显著低于后者;与鱼粉组相比,发酵豆粕 A组降低仔猪的生长性能、提高腹泻率,而发酵豆粕 B组则显著提高其生长性能、降低腹泻率,其结果不同主要是由于两种发酵菌种的差异导致,前者的过敏蛋白含量显著高于后者[19];吴昌征[38]的研究结果却是：用不同来源发酵豆粕配制的饲粮饲喂断奶仔猪,结果显示差异不显著。试验结果不同的原因需要我们继续研究;另外,目前已发现很多菌种可用于豆粕发酵,但筛选优良的菌株并进行适宜的组合使之发酵的豆粕能够在各方面都有益于断奶仔猪度过这一特殊时期仍需要进一步的研究。

其次,发酵条件的不同也会导致发酵豆粕产品的质量参差不齐,目前我国发酵豆粕大部分采用开放式固体发酵技术,这种技术对发酵的时间、温度、用水量、发酵厚度等的控制大都靠经验确定,因此要想在北方这样四季环境变化较大的地区做到质量稳定是非常难的,因此,摸索出最适宜的发酵条件尚需进一步研究。

再次,发酵豆粕作为一种新型的蛋白质饲料,饲粮蛋白质含量和环境条件等因子都会影响动物对饲粮中发酵蛋白质的需求量,由于发酵豆粕良好的适口性,仔猪日采食量也随着发酵豆粕用量增加而增加,但断奶仔猪处于特殊的生理时期,细微的蛋白质改变都可能会引起较为严重的后果,因此,不论是针对断奶仔猪营养需求,还是从经济效益考虑,发酵豆粕的用量并不是越多越好,最适用量还需要科研工作者的进一步研究。

4 小结

在我国,常选乳清粉和鱼粉来改善断奶仔猪饲料的适口性、利用率,同时提高饲料的品质。但鱼粉的品质易受原料、加工方法及储存条件的影响,使用效果不稳定,特别是卫生指标超标极易造成仔猪下痢,加上 2009、2010年鱼粉价格大幅升高,乳清粉价格也不断攀升,加大仔猪料中乳清粉和鱼粉添加量定会增加饲养成本。因此,来源丰富、价格低廉、营养性能好的新型廉价发酵豆粕成为了理想的蛋白质饲料之选。经微生物发酵后大豆蛋白被分解成多肽和氨基酸,易被小肠吸收;并且,小肽具有为机体提供营养并调节机体生理功能的双重功效,它几乎影响着机体的一切代谢合成,饲喂后可以促进动物的生长,抑制其消化道的疾病,提高机体免疫力,而这对于断奶仔猪而言极为重要。因其用酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌等益生菌发酵,故还可以减少抗生素等药物的使用量,进而减少药物残留。所以,在当今大力提倡“绿色健康养殖”的情况下,发酵豆粕定能使豆粕这一优质的植物蛋白质饲料在仔猪料中得到更加充分的利用,同时还可以缓解我国优质蛋白质饲料的不足,减少对动物蛋白质饲料的依赖,降低生产成本。

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