发酵菜籽粕在肉鸡生产中应用的研究进展

杨 乾，仲庆振，张柏林，刘 宁，孙泽威*

（1.吉林农业大学动物科学技术学院，吉林省动物营养与饲料科学重点实验室，动物生产及产品质量安全教育部重点实验室，吉林长春 130118；2.遵义师范学院生物与农业科技学院，赤水河流域动物资源保护与利用重点实验室，贵州遵义 563006）

油菜是我国种植面积最大的油料作物，其年产量超过1 000 万t，是重要的蛋白质资源和植物油来源[1]。菜籽粕是油菜籽预榨浸提后的产物，年产量达700 万t，仅次于豆粕，居世界第二位[2]。菜籽粕中富含蛋白质、维生素、胆碱和生物素，是一种极具开发潜力的蛋白质饲料原料[3]。但菜籽粕中含有单宁、植酸、芥子酸（Sinapic Acid，SA）、硫甙（Glucosinolates，GS）及异硫氰酸酯（Isothiocyanate，ITC）、噁唑烷硫酮（Oxazolidine thione，OZT）等有毒有害物质会影响饲料适口性、机体健康和营养物质吸收[4]。因此，降低或消除菜籽粕中抗营养因子是提高其在饲料中使用量及饲用价值的有效途径。消除抗营养因子的方法有物理法、化学法和生物法。物理法和化学法在消除抗营养因子时也会降低菜籽粕本身的营养价值或造成化学残留。生物法包括酶制剂法和微生物发酵法。与酶制剂法相比，微生物发酵法可消除多种抗营养因子，产生的小肽、酶和有益微生物在维持肠道健康、增强机体免疫力等方面发挥着重要作用。生物法是消除抗营养因子有效的途径[3]。目前，有关发酵菜籽粕的研究集中在抗营养因子消除效果上，关于饲养试验和应用的报道较少。本文综述了发酵菜籽粕的发酵工艺、优势及其在肉鸡生产中的应用，以期为发酵菜籽粕在肉鸡养殖中的应用提供理论依据。

1 发酵菜籽粕的发酵工艺及发酵效果

根据发酵工艺不同，微生物发酵法又可分为固态生物发酵和液态生物发酵。与液态发酵相比，固态发酵的投资和能耗更低、污染更小、产量更高[5]。目前，国内对于菜籽粕、豆粕、棉籽粕等原料的加工处理多采用固态发酵，对于液态发酵的研究仍处在初探阶段，国内有关菜籽粕液态发酵的报道也比较少。李绍章等[6]研究发现，与固态发酵相比，液态发酵和液态转固态发酵可不同程度提高发酵后饲料的感官品质、提高乳酸含量、降低能量消耗和pH，其中液态转固态发酵效果最好。发酵菜籽粕品质的好坏与发酵过程中的条件控制也有着密切联系，影响发酵菜籽粕品质的因素包括底物组成、菌种及数量、发酵温度、发酵时间和含水率等。于新颖等[7]利用粗壮脉纹孢菌对菜籽粕进行发酵，在不同时段取样检测，测得发酵后的菜籽粕中蛋白质、氨基酸和类胡萝卜素含量比发酵前显著提升，硫甙、植酸和单宁等含量显著下降。一般而言，多菌种发酵的发酵效果优于单一菌种发酵效果，单一菌种发酵时不同菌种发酵的效果也不同。李莉娜等[8]将植物乳杆菌、黑曲霉菌、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和粪链球菌分别接到菜籽粕中进行发酵，结果显示枯草芽孢杆菌优于其他菌种，能降低抗营养因子，显著提高蛋白质和氨基酸含量，而多种混合菌发酵的效果普遍优于单一菌群发酵效果，其中枯草芽孢杆菌、黑曲霉、粪链球菌和酿酒酵母的混合菌发酵效果最好。吴正可等[9]对发酵过程中的菌群比例进行了优化，并对温度、接种量、水料比及发酵时间分别进行了正交测试发现，食酸乳杆菌、酿酒酵母和枯草芽孢杆菌的比例为1:2:3、温度33℃、水料比为1:1、接种6%的混合菌并发酵84 h 后，菜籽粕中硫甙降解48.79%，总酸增加499.65%，多肽增加148.37%，总变化率为131.36%。由此可以看出，不同发酵工艺或同种发酵工艺不同处理产生的发酵效果也不尽相同。

2 发酵菜籽粕的作用机理

2.1 发酵可降低或消除菜籽粕中抗营养因子和有害物质菜籽粕中的抗营养因子制约了其在饲料中的应用。菜籽粕中单宁能与糖蛋白、唾液蛋白结合形成的苦涩味道影响了饲料的适口性，它还可以降低消化酶活性，进而影响营养物质的消化吸收[10]。单宁的多酚结构能与蛋白质、多糖等物质结合形成不易被机体消化的螯合物，部分单宁还可降解为没食子酸，影响氨基酸的利用[11]。植酸广泛存在于豆类、油料种子、谷物籽粒中，植酸能与淀粉、矿物质离子、蛋白质等结合形成溶解度低的物质，降低矿物质元素、氨基酸等的利用率，在饲料中通常配合植酸酶使用[12]。芥子酸、硫甙及其代谢产物异硫氰酸酯、恶唑烷硫酮等也是菜籽粕中的抗营养因子。“双低”油菜（低硫甙、低芥酸）的种植和推广使得膳食纤维成为影响菜籽粕使用的重要抗营养因子[13]。但SA 和GS 在普通菜籽粕中的含量仍然很高，是影响菜籽粕使用的主要因素。菜籽粕脱毒方法有很多，微生物发酵不仅能降低菜籽粕中抗营养因子含量，而且能提高蛋白质、氨基酸和粗脂肪等营养物质含量，增加有益菌数量，因而此方法得到广泛应用与推广[3,14-15]。胡永娜[16]研究表明，经混合菌发酵后，菜籽粕中ITC 被完全降解，GS、OZT、单宁和植酸等抗营养因子的降解率分别高达96.20%、83.13%、36.36%和19.13%。Xu 等[17]研究也表明，经乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌发酵，菜籽粕中的ITC 含量由108.7 mmol/kg 降低到13.1 mmol/kg。Hao 等[18]研究表明，经枯草芽孢杆菌和线虫放线菌发酵5 d，菜籽粕中GS、植酸和粗纤维含量分别显著降低45.26%、41.27%和31.19%。何小丽等[19]研究表明，通过微生物发酵，菜粕中GS、单宁和粗纤维含量分别下降了89.4%、28.6%和14%。综上所述，发酵可降低或消除菜籽粕中多种抗营养因子及有毒有害物质（表1）。

2.2 营养物质含量丰富 菜籽粕是一种高饲用价值的蛋白质饲料原料，富含维生素、全价蛋白质、矿物质和氨基酸[28]。菜籽粕在发酵过程消除抗营养因子的同时，也改变了菜籽粕本身的营养物质组成（表1）。发酵能降解菜籽粕中的蛋白质、多糖和脂肪，生成易被肠道吸收的小肽、有机酸和酶等小分子物质[29-30]。在发酵过程中，有益微生物能利用低聚木糖等小分子合成蛋白质，提高发酵饲料蛋白质含量[31]。吴东等[32]研究发现，与未发酵菜籽粕相比，发酵菜籽粕的粗蛋白质、粗脂肪、钙和磷分别提高了13.22%、0.46%、0.20%和0.14%，氨基酸含量也有不同程度提升。Ashayerizadeh 等[20]研究结果显示，菜籽粕经嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌三者混合发酵后，粗蛋白质增加了7.25%，非蛋白氮由0.6 g/kg 增加到1.02 g/kg，氨基酸也有不同程度提高，乳酸菌由5.44 log10CFU/g 增加到13.55 log10CFU/g，pH 由5.07 降低至3.97。Xu 等[17]研究显示，经乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌发酵后，菜籽粕的干物质含量从92.3% 下降到88.8%，粗蛋白质含量上升了6.74%，粗脂肪、钙、磷、肽类及氨基酸等含量均有上升。Rajabdeen 等[33]研究表明，与未发酵菜籽粕相比，经黑曲霉发酵后的菜籽粕中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和抗营养因子含量均有下降，粗蛋白质由417.33 g/kg 增加至467.53 g/kg，增加比例达12.03%，必需氨基酸含量均有提高，无氮浸出物（Nitrogen Free Extract，NFE）含量下降，这表明发酵菜籽粕比未发酵菜籽粕营养价值有所提高。

2.3 调节菌群、维护肠道健康 动物肠道内的菌群与宿主形成稳定的共生关系，菌群之间相互竞争，保持着动态平衡[34]。肠道微生物在调节机体免疫、促进肠道分泌和信号转导等方面发挥重要作用[35]。而调节肠道菌群又是发酵菜籽粕发挥作用的另一途径。菜籽粕发酵时使用的多为有益微生物，在发酵过程中，有益微生物可以产生乳酸、乙酸和丁酸，生成短链脂肪酸、抗菌肽、抗氧化肽及免疫活性肽等物质，能够降低并维持较低的pH[5,36-37]。此外，有益菌还可通过营养竞争的方式抑制有害菌的生长与繁殖[38]。有益微生物进入肠道也可刺激肠道产生免疫应答，提高免疫趋化因子、细胞因子及炎性细胞因子水平[37,39]。此外，有益微生物的代谢产物（如消化酶、抗菌物质和营养物质等）在促进动物生长、提高营养物质消化利用、有益菌群定植、改善肠道形态及维持肠道健康和菌群动态平衡方面也发挥着重要作用[39]。发酵菜粕中的有益微生物还可以激活宿主免疫细胞，发挥特异性免疫，促进免疫器官的生长发育，增强B 细胞产生抗体的能力，增强机体的细胞免疫和体液免疫[40]。罗玲等[41]研究发现，发酵菜籽粕中有益微生物能诱导巨噬细胞产生IgA、IgG、和IgM，提高免疫球蛋白含量，抑制感染，减少病原菌定植。

3 发酵菜籽粕在肉鸡生产上的应用

发酵菜籽粕在肉鸡上的研究主要集中在生产性能、免疫性能、肉品质、抗氧化能力、肠道形态及消化酶活性等方面[15]。

3.1 发酵菜籽粕对肉鸡生产性能的影响 发酵菜籽粕特有的香味能极大地改善饲料的适口性，动物喜采食，有利于增加动物采食量。菜籽粕发酵后会降低其抗营养因子含量，小肽类物质、益生菌、矿物质及维生素等含量会增加，酶系更复杂且活性升高，能促进小肠对营养物质的吸收利用[29]。多数研究表明，发酵菜籽粕添加量在5%～15%可以改善肉鸡的生长性能。吴正可等[42]研究表明，日粮添加5%～15% 发酵菜籽粕可不同程度提高试验后期AA 肉鸡的采食量、日增重和饲料转化率。Chiang 等[43]研究表明，与未发酵菜籽粕组相比，日粮中添加10%发酵菜籽粕可以显著提升42 日龄爱拔益加肉鸡的日增重，对采食量和饲料转化率无显著影响。吴东等[44]研究结果显示，用9%的发酵菜籽粕代替豆粕后，66 日龄黄羽肉鸡的日增重、采食量、耗料增重比与对照组均无显著差异。陈昭琪等[45]研究表明，与对照组相比，15%发酵菜籽粕组7～42 日龄肉仔鸡的采食量、日增重和耗料增重比均无显著差异；当日粮中发酵菜籽粕的比例超过15% 时，采食量开始下降，日增重开始下降。而胡永娜等[16]研究表明，日粮中添加25%发酵菜籽粕仍能提高肉鸡1～21、22～42、1～42 d 的采食量、日增重和饲料转化率，当添加比例达到50% 时，日增重呈下降趋势。产生此结果的原因可能是发酵菜籽粕中氨基酸含量偏高或抗营养因子的积聚。研究发现，当饲料中游离氨基酸比例过大时，机体会消耗大量能量用于吸收氨基酸，会造成生长抑制[46]。虽然饲养试验中添加的菜籽粕经过了脱毒处理，但是仍有少部分抗营养因子未被去除，还会影响动物机体健康。当添加量超过一定比例时，菜籽粕中残余的抗营养因子随动物采食进入体内并产生累积，这也可能引发炎症反应，进而影响动物采食量和日增重。

3.2 发酵菜籽粕对血液生化指标及抗氧化能力的影响 血液生化指标能反映出机体的代谢水平和健康状况。肝脏能够合成总蛋白，其含量增高表明肝脏合成加强，蛋白质沉积作用加快，分解代谢降低，能够促进机体生长[47]。白蛋白是内源氨基酸的营养来源，白蛋白能够维持血管胶体渗透压，具有营养物质的转运和贮存功能[48]。谷丙转氨酶（Alanine Aminotransferase，ALT）和谷草转氨酶（Aspartate Aminotransferase，AST）是机体参与转氨基作用的主要物质，主要存在于肝脏的细胞质和线粒体中，谷草转氨酶含量升高时，表明线粒体损伤，ALT含量升高，表明肝脏损伤[49]。吴东等[44]研究表明，日粮添加3%～9% 发酵菜籽粕均可提高66 日龄黄羽肉鸡血清总蛋白含量，降低血清ALT 含量，但对血清尿素氮和AST 含量无显著影响。而刘长松等[50]研究表明，日粮中添加12% 发酵菜籽粕对42 日龄AA 肉鸡血清AST 和ALT 含量无显著影响，但总蛋白和白蛋白含量有降低的趋势。产生此结果的原因可能与试验肉鸡日龄、品种和发酵菜籽粕添加量有关，需要进一步探究。

机体在正常情况下产生的自由基能够处于平衡状态，但当自由基含量过多时，会诱导细胞不饱和脂肪酸产生丙二醛（Malondialdehyde，MDA），对机体造成损伤[26]。超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GSHPx）能清除体内多余的MDA，保证机体健康，是机体良好的自由基清除剂[51]。胡永娜等[16]研究表明，饲喂发酵菜籽粕的肉鸡血液MDA 含量显著降低，总超氧化物歧化酶（Total Superoxide Dismutase，T-SOD）含量显著提高。Hu 等[52]研究表明，与饲喂未发酵菜籽粕组相比，饲喂发酵菜籽粕可提高AA 肉鸡血清T-SOD 活性，降低血清MDA 含量。吴正可等[42]研究也发现，随着发酵菜籽粕添加比例的增加，血清SOD 含量逐渐升高，血清MDA 含量逐渐降低。

3.3 发酵菜籽粕对免疫功能及肠道健康的影响 免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质构成。免疫器官指数是衡量动物免疫器官发育状况和体重变化的重要指标，间接反映了动物应对外部应激的能力[53]。家禽的胸腺、脾脏和法氏囊是抗体产生、形成和分化免疫细胞的地方，也是机体抵抗感染、产生免疫应答的重要场所[16]。肠道既是消化器官，又是机体最大的免疫器官，其在免疫健康及营养调节中发挥着重要作用[54-55]。肠道的发育情况、消化酶活性和肠道菌群的动态变化影响着肠道屏障的完整性、肠道抵御外界病原菌的能力及营养物质的吸收利用效率。Chiang 等[43]研究发现，日粮添加发酵菜籽粕可增加肉鸡空肠和回肠绒毛高度，增加绒毛高度与隐窝深度的比值，降低肠隐窝深度，改善肠道形态。Hu 等[52]研究表明，发酵菜籽粕可提高肉仔鸡回肠、空肠、十二指肠和盲肠的绒毛高度，降低隐窝深度，增加绒毛高度与隐窝深度的比值。胡永娜[16]的研究发现，日粮添加25%发酵菜籽粕可提高肉仔鸡空肠、回肠和十二指肠绒毛高度，提高绒毛高度与隐窝深度比值，降低隐窝深度。Ashayerizadeh 等[56]研究发现，饲喂发酵菜籽粕的鸡回肠和盲肠段乳酸菌数量显著高于其他饲喂组，鼠伤寒沙门氏菌定殖率较低。胡永娜等[29]研究发现，发酵菜籽粕可显著提高21日龄肉仔鸡的脾脏指数和胸腺指数，但对42 日龄肉鸡的免疫器官指数无显著影响。由以上试验可以看出，发酵菜籽粕对幼龄动物的免疫功能影响较大，随着机体免疫系统的逐渐发育，其作用效果逐渐减弱；肉鸡饲喂发酵菜籽粕可促进免疫器官及肠道发育，增加肠道优势菌群定植，提高消化酶活性，促进营养物质吸收，保持肠道屏障的健康完整。

3.4 发酵菜籽粕对屠宰性能及肉品质的影响 屠宰率及全净膛率是评定屠宰性能的重要指标。肉品质也是影响消费者购买力的重要因素。而肉色、pH、蒸煮损失、滴水损失和鸡肉的质构特性等是鸡肉外观和口感评定的重要指标[57]。目前，有关发酵菜籽粕对肉鸡屠宰性能和肉品质影响的研究鲜有报道。吴正可等[42]研究表明，日粮添加10% 发酵菜籽粕能够提高肉鸡屠宰率、半净膛率、全净膛率及胸肌率，并能降低肉鸡腹脂率。吴东等[44]研究表明，用发酵菜籽粕替代部分豆粕可降低肉鸡胸肌滴水损失。陈昭琪等[45]发现，与对照组相比，菜籽粕组肉鸡胸肌亮度（L*）显著提高，红度（a*）、黄度（b*）、剪切力显著降低，菜籽粕组肌苷酸含量均有不同程度提高。Ashayerizadeh 等[20]研究表明，饲喂发酵菜籽粕可提高肉鸡腿肌pH24h和系水力，降低脂质和胆固醇含量。综上所述，发酵菜籽粕可提高肉鸡屠宰性能，并在一定程度上改善鸡肉品质，进而提高鸡肉产出量及消费购买力。

4 小 结

菜籽粕是仅次于豆粕的一类极具开发潜力的蛋白质饲料资源，其中的抗营养因子及有毒有害物质是影响其利用的限制因素。目前，菜籽粕脱毒是饲料资源开发的研究热点，而微生物发酵法是菜籽粕脱毒最具潜力的加工工艺，但发酵过程中的菌种、温度、湿度和发酵时间诸多因素仍然没有具体的参考标准，发酵效果也不尽相同。另一方面，由于缺乏设备和专业的技术人员，以及固态发酵工艺本身的限制，在发酵和取用过程中容易引入氧气和杂菌，造成发酵饲料酸败变质。因此，优化发酵工艺、制定品质评判标准和加强专业人员的培养与培训是今后发酵饲料产业发展的方向。随着科技的不断进步，未来发酵菜籽粕的生产、运输、储存及应用将会更加科学合理，更加安全高效，畜牧养殖也将更加绿色环保。