1發酵粕類蛋白質飼料產生的背景
    近年來,飼料資源制約逐漸成為中國飼料行業甚至畜牧生產發展的瓶頸。目前,中國飼料糧約占糧食總產量的35%,預計到2020和2030年,比重將分別達到45%和50%(方天堃,2003),但糧食預期年增量只有1%左右,飼料糧缺口在所難免,其中優質蛋白質飼料資源將更加緊張。據齊廣海等(2002)預測,到2020年,中國蛋白質飼料的供需缺口將達到4800萬t,而目前中國大豆和魚粉等優質蛋白質飼料對進口的依存度已超過70%。因此,提高中國現有蛋白質飼料資源利用率是緩解這一矛盾的關鍵環節。中國應用最廣泛的蛋白質飼料主要有豆粕、菜粕、棉粕和魚粉。魚粉由于其資源性特點和產地集中性的特點,隨著自然環境惡化、過度捕撈導致漁業資源破壞、產地分布及國際市場的壟斷,魚粉價格居高不下已成為養殖業成本的巨大負擔。

 而植物性蛋白質飼料在中國資源豐富,產量巨大。因此如何改善植物性蛋白質飼料的利用率和飼喂效果將成為養殖業關心的大問題。
2  豆、菜、棉粕飼料的營養特點
2.1營養價值
    豆粕為大豆榨油的副產物,含有豐富蛋白質,氨基酸分布合理,是動物日糧中常用的植物性蛋白質原料。豆餅粕的粗蛋白質含量高達442%,是制備畜禽精飼料的基本原料,且富含多種氨基酸,尤其是其他植物性飼料容易缺乏的賴氨酸,含量高達2.68%(表1)。


菜籽粕營養價值如表1,粗蛋白質含量為38.6%,與豆粕相比低12.7%,且消化率較低。粗纖維含量為11.8%,賴氨酸含量為1.3%,精氨酸為1.83%,兩者之比優于棉籽餅粕。菜籽餅粕中磷含量較其他餅粕類飼料高,為10%左右,但有效磷含量不高(羅有文等,2006)。
    棉籽餅粕中的粗蛋白質含量為43.5%,與豆粕相當。粗纖維含量隨脫殼程度的不同而異,一般在10%~14%。棉籽粕中賴氨酸含量較低,為197%,只有豆粕的66.8%;而精氨酸含量高達4.65%,是菜籽餅粕的2.5倍,賴氨酸和精氨酸含量之比遠遠超過了100120的理想比值。棉籽餅粕富含泛酸、硫胺素和VE等,磷含量1%左右(羅有文等,2006)。總之,豆、菜、棉粕因為其粗蛋白質含量高,容易被動物消化吸收,是動物飼料較理想的植物性蛋白質飼料。但由于其粗纖維含量較高、氨基酸組成不如動物源性蛋白質飼料理想,且含有不同的抗營養因子,對動物生理和生產性能都會造成不同程度的影響。
    因此,微生物發酵是改善粕類蛋白質飼料質量,挖掘植物性蛋白質飼料深層次利用潛能的有效途徑。
2. 2  抗營養因子
    Huisman 等( 1990) 指出, 抗營養因子的作用主要表現為降低飼料中營養物質的利用率、動物的生長速度和動物的健康水平。飼料中對營養物質的消化、吸收和利用產生不利影響的物質及影響畜禽健康和生產能力的物質,統稱為抗營養因子。豆、菜、棉粕中抗營養因子主要有胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素、胃脹氣因子、抗原蛋白、植酸、單寧、芥子堿、硫苷、棉酚及環丙烯類脂肪酸。
2. 2. 1  胰蛋白酶抑制因子
    胰蛋白酶抑制因子(trypsinInhibitor,TI)主要有2種,即Kunitz胰蛋白酶抑制因子(Kunitztrypsininhibitor,KTI)和BowmanBirk胰蛋白酶抑制因子(BowmanBirkinhibitor,BBI)。大豆中Kunitz和BowmanBirk胰蛋白酶抑制因子的平均含量分別為1.4%和0.6%(張建云等,2009)。TI是一種抑制蛋白質消化的物質,它的作用是抑制胰蛋白酶、胃蛋白酶的活性,促進胰腺分泌,使胰腺腫大,由于胰腺分泌的增加,胰腺機能亢進,造成必需氨基酸內源性損失,從而阻礙動物生長(郭順堂等,2002)。
2. 2. 2  植物凝集素
    植物凝集素( SBA) 是一種能凝集動物和人紅細胞的蛋白質,又稱植物紅細胞凝集素。它主要以糖蛋白形式存在于豆科植物種子中,其主要作用是對免疫系統和器官具有一定的毒害作用,對腸道產生的免疫球蛋白具有顯著的頡頏作用,也能影響畜禽的生產性能;它也是一種抑制蛋白質消化的物質(郭順堂等,2002)。
2. 2. 3  胃脹氣因子
    棉子糖和水蘇四糖是造成動物胃腸道脹氣反應的主要原因(張玲華等,2005);它們屬于半乳糖苷類物質,一般在豆粕中含量約為5%,以水蘇糖含量較高。人和動物腸道中缺乏分解二者的酶,當其進入大腸后,被腸道微生物發酵,產生大量二氧化碳、氫和少量甲烷,從而引起腸道脹氣,并導至腹痛、腹瀉和腸鳴等(張建云等,2009)。
2. 2. 4  抗原蛋白
    抗原蛋白主要指大豆中的球蛋白。大豆球蛋白約占大豆蛋白的90%左右;根據免疫學的分析,球蛋白又可分大豆球蛋白(glycinin)、伴大豆球蛋白(conglycinin)、伴大豆球蛋白(conglycinin)和伴大豆球蛋白(conglycinin),且它們是大豆蛋白中主要的抗原成分;根據超速離心分析,7S組分主要是伴大豆球蛋白,而11S組分主要是大豆球蛋白,因此常把伴大豆球蛋白稱7S球蛋白,大豆球蛋白稱11S球蛋白(韓鵬飛等,2009)。大豆抗原蛋白主要引起仔豬(特別是斷奶仔豬)的過敏反應,并表現為腹瀉、腸絨毛萎縮、腺窩細胞增生、黏膜雙糖分解酶的數量及活性降低、腸道吸收功能降低等(Li等,1991)。
2. 2. 5  植酸
    植酸通常以其鈣、鎂復鹽的形式普遍存在于豆科、油科類植物種子中。植酸具有很強的螯合能力,在消化道中能結合二價和三價金屬離子(如鈣、鋅、鎂、鐵、銅等),影響這些礦物元素的吸收(羅有文等,2006);它還能與蛋白質結合降低其溶解性,影響蛋白質的生理功能,或與酶結合抑制其活性。這些酶包括淀粉酶、胰酶和胃蛋白酶(郭順堂等,2002)。
2. 2. 6  單寧
    單寧亦稱鞣酸, 為水溶性酚類化合物,主要存在于豆科、油科類植物籽實中。單寧在對動物生產的影響表現在:具有澀味,降低飼料適口性和動物采食量;與日糧中的蛋白質結合,降低蛋白質消化率;與腸道消化酶結合,抑制酶的活性;與鈣、鎂、鋅、鐵、銅等金屬離子絡合,降低礦物質元素的吸收和利用;單寧具有收斂性,降低腸道上皮的通透性,減弱腸道的運動機能,導致腸道吸收養分量減少和便秘。
2. 2. 7  芥子堿
    芥子堿( sinapine) 廣泛存在于十字花科植物中,在粕類飼料中主要存在于菜籽粕中。菜籽粕芥子堿含量1%~1.5%。芥子堿是芥子酸(sinapic)和膽堿(choline)作用生成的酯類物質,稱為4羥基3,5二甲氧基苯丙烯膽堿酯,分子式為C6H25O6N,能溶于水,易發生非酸催化的水解反應,生成芥子酸和膽堿。芥子堿是菜籽粕產生苦味的主要原因之一,會導致適口性不良(金晶等,2009)。此外,芥子堿還與腥味蛋的產生有關(羅有文等,2006)。
2. 2. 8  硫代葡萄糖苷及其降解產物
    硫代葡萄糖苷(β-thioglucoside Nhy droxysulfates glucosinolate,GS)簡稱硫苷,是十字花科植物中一組富含氮硫的陰離子次生代謝物質,在粕類飼料中主要存在于菜籽粕飼料中。硫苷的毒性主要來自于其降解產物噁唑烷硫酮(oxazolidinethione,OZT)、異硫氰酸酯(ITC)、硫氰酸鹽和氰等,其毒性作用表現為:OZT具有抗甲狀腺作用,抑制甲狀腺中碘和甲狀腺結合,阻止甲狀腺激素的生成;異硫氰酸鹽和硫氰酸鹽都具有強烈的刺激性和穿透性,長期飼喂含硫氰酸鹽的飼料,易對動物的消化道黏膜產生強烈的刺激和損傷,長期積累會抑制動物生長,同時也具有抗甲狀腺作用;ITC具有辛辣味,影響飼料適口性,使動物采食量降低;氰的毒性作用與氫氰酸相似,可引起細胞內窒息而導致機體缺氧,還可引起肝臟、腎臟腫大,并抑制動物生長。
2. 2. 9  棉酚
   棉酚是錦葵科植物棉類植物所特有的多酚類物質,棉粕中棉酚含量為0.15%~l.80%,按其存在形式可分為游離棉酚(FC)和結合棉酚(BG)兩種。游離棉酚分子結構中的活性基團(醛基與羧基)對動物毒性較大。結合棉酚在動物消化道內不被動物吸收,毒性很小。但結合棉酚在動物體可能由結合態轉化為游離態,繼而對動物體產生毒性(侯紅利等,2005)。棉酚的毒性和危害主要表現為:是細胞、血管和神經毒物;可與許多功能蛋白質和一些重要的酶結合,使它們喪失活性;可與鐵離子結合,從而干擾血紅蛋白合成,引起缺鐵性貧血;破壞雄性動物睪丸生精上皮,導致精子畸形、死亡,甚至無精子影響繁殖機能;降低蛋白質和氨基酸的吸收利用率;抑制消化酶的活性,從而影響整個消化過程,使動物對飼料的利用率下降;影響禽蛋品質。

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