发酵小麦麸皮及其在动物生产中的应用

马玉静，何荣香， 陈 福， 贺建华

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙410128）

小麦麸皮是小麦面粉加工中主要的副产物，每年产量可达3000万t以上（王小平，20170）。作为一种重要的饲料原料，小麦麸皮具有来源广、价格低、营养丰富等优点。但由于小麦麸皮粗纤维和抗营养因子含量高且容易被霉菌毒素污染 （夏超笃等，2017），限制了其在动物生产中的利用。微生物发酵可显著改善小麦麸皮的生物学特性，提高其附加价值，但发酵小麦麸皮的发酵条件和其在动物生产中的应用尚未制定统一标准，因此有必要进一步加深对发酵小麦麸皮的研究。本文主要综述了现阶段发酵小麦麸皮的研究及应用进展，为以后发酵小麦麸皮的研究提供参考。

1 小麦麸皮的理化性质

小麦麸皮的组成成分因小麦品种、质量、加工条件、出粉率的不同而存在差异。麸皮含有较丰富的膳食纤维、酶、蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质等（史建芳等，2012），可获得多种功能成分，如：多糖、低聚糖、膳食纤维、维生素E、酚类化合物等(包成龙等，2014)，酚类物质和维生素E具有抗氧化功能，膳食纤维能够促进动物肠道健康（夏超笃等，2017）。但小麦麸皮中粗纤维和抗营养因子含量高，蛋白质品质较差(刘春雪等，2017)，消化利用率低，热量低，且适口性差(杨旭等，2011)，直接用于饲料营养价值不高，所以需要对小麦麸皮进行合理的加工处理。微生物发酵作为其中一种处理方法，可以使小麦麸皮的纤维结构发生变化(夏超笃等，2017)，降低抗营养因子水平，提高粗蛋白质含量，优化氨基酸组成(刘春雪等，2017)，产生多种活性因子，提高小麦麸皮的营养价值。

2 发酵麸皮

2.1 发酵用菌种种类和功效 作为微生态饲料的菌种要符合以下条件：（1）对人和动植物无致病性。（2）容易繁殖、定植。（3）可生成抑制有害菌生长的物质，促进机体健康。（4）耐热性好，可进行饲料加工。（5）为动物自身肠道有益菌群最好。所以，用于微生物发酵的菌种要经过严格的筛选 (胡学智等，2011）。市面上常用的菌种为酵母菌、霉菌、乳酸菌和芽孢杆菌(王德香等，2017)。

2.1.1 酵母菌 酵母菌含有大量的蛋白质、维生素B、脂肪和糖类等营养成分。研究表明，酵母类产品能显著提高动物的抗病能力和生产性能 (陈洪伟，2011)。酵母菌可利用糖类合成蛋白质，提高饲料原料中蛋白质和游离氨基酸的含量 （朱廷恒等，2016），除此以外，酵母菌还可产生各种酶、维生素和其他活性物质，提升饲料原料的营养价值(夏超笃等，2017)。

2.1.2 霉菌 霉菌高产蛋白酶、淀粉酶及纤维素酶，能将饲料中的淀粉和纤维素降解为可被酵母菌利用的简单糖类，提高饲料营养价值及适口性(夏超笃等，2017)，除此以外，霉菌还可产生多种水解酶，以作为提供蛋白质和维生素的来源，并且其与芽孢杆菌有互作作用(胡学智等，2011)。

2.1.3 乳酸菌 乳酸菌为厌氧或兼性厌氧菌，耐酸不耐热，除个别嗜热性菌株外，65～75℃便会死亡（胡学智等，2011）。研究发现，乳酸菌的代谢产物和活菌液无论对革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌均有很强的抑菌效果，并且与pH的降低呈负相关，活菌体内和代谢产物中含有较高的超氧化物歧化酶，可提高动物免疫力（陈洪伟，2011），降低生产成本。乳酸菌还可在代谢过程中产生酶类，对仔猪断奶应激造成的能量和营养物质吸收不足具有重要的预防和减缓作用。乳酸菌发酵可产生有机酸，乳酸菌还可通过自身的黏附和代谢作用抑制黄曲霉毒素的产生并分解已产生的毒素 （朱廷恒等，2016）。除此以外，还可产生大量酮类、醛类等化合物，在代谢作用中产生多种氨基酸、维生素，提高饲料的营养价值（王太军，2017）。并可与芽孢杆菌形成互补效应（曹香林等，2014)。

2.1.4 芽孢杆菌 芽孢杆菌，细菌科，是可形成芽孢的杆菌或球菌。芽孢杆菌耐高温、高压、酸碱，生命力强，不易被消化道中各种酶液破坏，可维持肠道厌氧环境，促进乳酸菌、双歧杆菌等有益菌的生长，抑制有害菌的繁殖，从而维持肠道菌群平衡（王子强，2010）。芽孢杆菌还可以产生B族维生素和维生素C，且具有高蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，能降解饲料中一些抗营养因子，使饲料转化率提高8%以上（朱廷恒等，2016）。

2.2 发酵方式 根据发酵利用的菌种数量不同，可将发酵方式分为单菌发酵和混菌发酵，但由于受到发酵效果的限制，发酵方式基本上由单菌发酵转变为混菌发酵，并注重不同微生物之间的正组合效应（陈洪伟等，2011）。发酵效果主要受发酵时间、发酵温度、pH、接种量、含水量、氮源等影响。

3 发酵对麸皮营养成分的影响

杨旭等（2011）用黑曲霉、纳豆芽孢杆菌、酿酒酵母菌和粪链球菌对小麦麸皮在合适的条件下进行混菌发酵，粗蛋白质含量、有益菌数量和产品的适口性显著提高，粗纤维含量降低。TengPoyun等（2017）利用芽孢杆菌和酵母菌对小麦麸皮进行发酵，结果显示，无论是单菌发酵还是混菌发酵均能降低小麦麸皮中中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。曹香林等（2014）研究发现，小麦麸皮经枯草芽孢杆菌、酵母菌及乳酸菌混菌固态发酵，其粗蛋白质含量和菌落数显著提高，在体外试验中，发酵麸皮干物质、粗蛋白质消化率和氨基酸含量均显著高于未发酵组，具有较高的营养价值和消化率。陈洪伟等（2011）用酵母菌和黑曲霉混菌固态发酵麸皮发现，发酵产物中粗蛋白质含量为25.26%，比发酵前提高了33.9%。杨旭等（2011）、李翔宇等（2017）研究结果与上述一致。此外崔晨晓（2015）用酵母菌在最适条件下发酵小麦麸皮发现，植酸含量减少33.8%。Koo等（2018）发现，发酵小麦麸皮较未发酵小麦麸皮有更高的代谢能和净能含量。综上所述，微生物发酵可显著提高小麦麸皮的营养成分含量，降低抗营养因子含量，提高其生物学价值。

4 发酵小麦麸皮的功能及特点

小麦麸皮发酵，不仅可降低抗营养因子含量，提高营养物质的利用率，还可产生很多生物活性物质，使其具备更多功能和特点 （夏超笃等，2017）。

4.1 发酵麸皮的抗氧化功能 阿魏酸是国内外普遍认可的天然抗氧化剂，阿魏酸作为麦麸中的主要酚酸，正常情况下主要与半纤维素支链结合形成酯键，不能发挥作用，通过微生物发酵可使麸皮结构变得疏松，使酚酸游离，提高发酵麸皮中阿魏酸的含量。阿拉伯木聚糖中含有阿魏酸，因阿魏酸的存在，呈现出一定的抗氧化性。研究发现，麸皮多糖可很好地清除羟自由基 （夏超笃等，2017），具有良好的抗氧化能力（Yan 等，2015）。王小平等（2017）对小麦麸皮混合物进行发酵，得到的发酵小麦麸皮多酚、黄酮和阿魏酸含量显著提高，抗氧化活性明显高于未处理麸皮。崔晨晓等（2016）研究发现，用酵母菌发酵小麦麸可增加可溶性阿拉伯木聚糖和总酚含量。安晓萍等（2017）利用固态发酵小麦麸皮可制备包括纤维多糖在内的复合多糖。史俊祥（2017）利用酿酒酵母菌与枯草芽孢杆菌在适宜条件下发酵，得到了高含量的麸皮多糖。祁红兵等（2014）在适宜条件下用纳豆芽孢杆菌发酵麸皮，得到的发酵麸皮具有很强的羟自由基清除能力。所以，通过微生物对小麦麸皮进行合理发酵，可提高其生物活性物质含量和抗氧化能力。

4.2 发酵麸皮的免疫调节功能 多糖具有天然、无残留、无毒副作用的特点，是一种被广泛认可的免疫调节制剂。史俊祥等（2017）发酵麸皮得到的阿拉伯木聚糖具有免疫调节功能，可增强自然杀伤细胞和吞噬细胞的活性。Cao等（2011）发现小麦麸皮阿拉伯木聚糖可显著促进S 180荷瘤小鼠胸腺和脾脏指数提高、脾细胞增殖、自然杀伤细胞和巨噬细胞吞噬活性、白细胞介素2生成和延迟型过敏反应。王园等（2018）通过发酵小麦麸皮得到麸皮多糖，研究发现麸皮多糖可缓解应激引起的炎性因子含量增加，并随着使用量的增加，机体炎性因子含量逐步恢复正常。发酵饲料中的益生菌可促进机体实质性免疫器官的发育，提高机体的免疫应答能力。梁菲菲等（2017）研究发现，益生菌可提高肉鸭免疫器官指数和体内免疫球蛋白G含量。所以，由于麸皮多糖和益生菌的存在，发酵麸皮具有良好的免疫调节功能。

4.3 发酵麸皮的益生作用 吴逸飞等 （2016）研究发现，发酵饲料提取液可抑制有害菌的生长，促进有益菌的生长。发酵饲料中的益生菌可与小肠绒毛特异性结合，定植于小肠绒毛形成肠道菌群屏障，抑制有害菌在肠道内生长 （梁菲菲等，2017）。发酵用枯草芽孢杆菌进入肠道后消耗氧气，营造肠道厌氧环境，从而产生乳酸或挥发性脂肪酸及蛋白质多肽类颉颃物质，抑制好氧菌、促进有益厌氧菌生长，平衡肠道菌群（王震，2018）。麸皮经微生物发酵后可产生有机酸，如孙骏飞等（2017）利用麸皮水解液发酵生产D-乳酸，孙兆远等（2014）利用乳杆菌发酵麸皮获得L-乳酸，而有机酸可降低肠道pH，促进有益菌生长。王吉中等（2011）研究表明，麦麸多糖可以抑制大肠杆菌、金黄色葡糖球菌及沙门氏菌等常见致病菌的生长。发酵后得到的阿拉伯木聚糖及其水解产物阿拉伯木寡糖（Yang等，2014）和β-葡聚糖都可促进肠道有益菌的增殖（史俊祥，2017），抑制有害菌的生长，促进乳酸和短链脂肪酸的生成 （赵梦丽，2015），且益生效果随分子量的降低而升高。说明发酵小麦麸皮中的益生菌及多糖可发挥良好的益菌效果，具有良好的益生作用。

4.4 发酵麸皮可提高饲料风味 麸皮经黑曲霉发酵后可产生β-葡萄糖苷酶等生物活性物质，提高饲料风味，增加动物采食量（罗建平等，2007）。王小平等（2016）利用酵母对小麦麸皮进行发酵发现，发酵麸皮风味得到改善，由原来的苦涩味变为米酒芳香味，且色泽呈亮黄色。

4.5 其他功能 阿拉伯木聚糖寡糖被证明可以降低血清中甘油三酯和胆固醇水平 （Yang等，2014）。发酵还可提高小麦麸皮中可溶性膳食纤维含量，从而达到降血脂和血糖的作用（刘洋洋等，2017）。

5 发酵麸皮在动物中的研究

曹香林等 （2014）进行草鱼体外消化试验发现，最优发酵麸皮组的干物质、粗纤维消化率和氨基酸生成量比未发酵麸皮组明显提高。Teng等（2017）进行肉鸡消化试验，结果显示，发酵小麦麸皮可提高饲料转化率、回肠乳酸水平和回肠绒毛高度，降低血清胆固醇。王政等（2016）研究表明，在饲料中添加发酵小麦麸皮可提高白羽肉鸡后肠道挥发性脂肪酸的含量和生长性能。Chu等（2017）发现，饲料中添加10%发酵小麦麸皮的肉仔鸡饲料消耗量降低，饲料转化率升高，且肠绒毛高度、绒毛高度/隐窝深度比显著高于对照组，且大肠杆菌数量减少。Kraler等（2014）通过猪消化试验，研究发酵麸皮对猪肠道消化率的影响，结果表明，试验中干物质、有机物及粗纤维等的表观消化率均有增加。刘春雪等（2017）用5%的发酵麸皮替代基础日粮中5%麸皮，研究其对育肥猪生长性能、屠宰性能及肉品质的影响，结果发现，与对照组相比，试验组平均日增重显著提高，料重比降低，育肥猪生长性能提高，肌内脂肪增加，滴水损失降低，肉品质提高。李加友（2013）以发酵麸皮替代麸皮发现，饲料的气味和适口性得到改善，育肥猪的日均采食量提高3.7%，由于发酵产生大量生物活性成分，益生菌数量上升，改善了机体肠道微生态，饲料增重比降低4.3%，平均日增重提高8.2%。史俊祥（2017）研究了麸皮多糖对Wistar大鼠氧化应激的保护作用。经试验发现，麸皮多糖可降低大鼠机体的氧化应激，并呈现剂量依赖性。Kehaliew等（2014）在犊牛试验中发现，有效微生物处理的小麦麸皮可提高日增重和饲料转化率，对犊牛生长性能有正向影响。综上所述，在饲料中添加发酵小麦麸皮，可提高动物的生产性能，其主要原因可能是饲料的生物特性得到改善，平衡了肠道菌群，从而保护动物机体健康，提高了采食量。

6 小结

小麦麸皮经微生物发酵后，提高了其营养价值和利用价值，由低利用率的饲料原料变为绿色健康的保健饲料，具有巨大的利用前景。但目前发酵小麦麸皮的开发和利用还存在一定问题，生产设备落后，缺少专业人才；部分用于发酵的饲料原料存在一定程度的污染；发酵饲料未形成统一标准，发酵条件和选用菌种存在较大差异，产品质量难保证；发酵饲料厂管理和卫生条件差。另外，发酵小麦麸皮对动物机体的作用机制还不明了，动物试验较少，不能形成统一的应用标准(刘春雪等，2017），因此，我们需要进一步研究小麦麸皮的适宜发酵条件和其在不同动物、不同生产阶段的适宜添加量，为发酵小麦麸皮在畜牧业生产中的应用及畜禽的绿色养殖提供理论依据。