楊 陽(yáng)，陳伊靈，好善鑫，趙安冉，劉雨露，朱小燕，2*，李相前，2*

1.淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江蘇 淮安 223003；2.江蘇省益生制劑重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 淮安 223003

棕櫚粕作為棕櫚油生產(chǎn)過(guò)程中的一種副產(chǎn)品，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，其價(jià)格低廉且蛋白價(jià)效高[1]，可作為飼料添加劑使用[2]。但棕櫚粕高含量的纖維素會(huì)影響動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)成分的消化率，對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響[3]，所以棕櫚粕多用于反芻動(dòng)物[4]。微生物發(fā)酵處理可以降解棕櫚粕中粗纖維成分，降解粗蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)為氨基酸與小分子肽，產(chǎn)生大量益生菌及有機(jī)酸，使棕櫚粕具有更好的營(yíng)養(yǎng)性能、消化率及適口性，部分可替代魚(yú)粉、玉米和大豆等傳統(tǒng)蛋白原料，減少飼料成本[5]。全文綜述了各種微生物發(fā)酵棕櫚粕降解抗?fàn)I養(yǎng)因子及其在動(dòng)物飼料中的應(yīng)用，旨在為微生物發(fā)酵棕櫚粕的研究發(fā)展提供參考。

1 棕櫚粕的化學(xué)成分

棕櫚粕含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[6]。因其產(chǎn)地及加工方式有所區(qū)別，蛋白含量相比于豆粕、花生粕等蛋白質(zhì)含量偏低，約為14%～20%[7-8]。棕櫚粕含有大量動(dòng)物生長(zhǎng)所需的氨基酸，如賴氨酸、蘇氨酸、胱氨酸和精氨酸等，這些氨基酸可以促進(jìn)動(dòng)物肌肉的生長(zhǎng)，提高動(dòng)物的免疫功能，增強(qiáng)畜禽動(dòng)物生產(chǎn)性能[9]。棕櫚粕還含有礦物質(zhì)，其含量約為1.00%～2.00%，主要包括鈣、鎂、磷和鉀等[10]。

粗纖維可以用來(lái)預(yù)測(cè)棕櫚粕飼料的飼料價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的指標(biāo)，纖維和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與動(dòng)物消化率之間存在相反關(guān)系。棕櫚粕的粗纖維含量約為6.00%～24.90%，其中，中性洗滌纖維約占66.70%，酸性洗滌纖維約占43.70%，木質(zhì)素約占21.10%。棕櫚粕纖維主要成分為非淀粉多糖（Non-starch polysaccharides，NSPs）[11]。其中纖維素、甘露聚糖、葡萄糖醛酸木聚糖、阿拉伯木聚糖含量分別約為12%、78%、3%、3%，甘露聚糖包括葡甘露聚糖、純甘露聚糖、半乳甘露聚糖以及半乳葡甘露聚糖，這些非淀粉多糖會(huì)降低畜禽動(dòng)物對(duì)棕櫚粕的消化率及營(yíng)養(yǎng)利用率，降低動(dòng)物生產(chǎn)性能[3]。纖維素和甘露聚糖具有較強(qiáng)的水合能力，會(huì)增加動(dòng)物的飲水量，有可能導(dǎo)致動(dòng)物腹瀉，影響動(dòng)物消化系統(tǒng)的健康[12]。棕櫚粕中粗纖維含量較高，造成飼料的適口性較差，導(dǎo)致動(dòng)物攝食量與代謝能力降低，影響動(dòng)物的生長(zhǎng)速度，不適于配制雛雞和仔豬飼糧[13]。因此，棕櫚粕中雖含有蛋白質(zhì)和脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但其高含量的纖維會(huì)對(duì)動(dòng)物的生產(chǎn)性能產(chǎn)生不良影響，不能直接用作動(dòng)物飼料原料。

2 微生物發(fā)酵棕櫚粕

微生物在植物飼料的發(fā)酵方面已有大量的應(yīng)用研究[14]。這些微生物能夠利用粕類等植物原料中的纖維素、甘露聚糖、木聚糖等降解粗纖維，分泌多種水解酶降解大分子物質(zhì)，降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的水平，產(chǎn)生易于消化和有活性的小分子物質(zhì)和代謝產(chǎn)物，提升植物蛋白飼料原料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，增加其應(yīng)用價(jià)值。在固態(tài)發(fā)酵中，常用菌屬為芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌及曲霉菌。芽孢桿菌產(chǎn)酶能力極強(qiáng)，在固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中，能夠產(chǎn)生木聚糖酶、甘露聚糖酶、纖維素酶、漆酶、蛋白酶和脂肪酶等[15-17]。芽孢桿菌具有較強(qiáng)的抗逆性，可以高溫制粒[18]，此外，部分芽孢桿菌還會(huì)產(chǎn)生抗菌肽類物質(zhì)，能在一定程度上抑制有害菌繁殖[19]。酵母菌具備無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)化能力，可以合成蛋白，同時(shí)酵母菌富含營(yíng)養(yǎng)氨基酸、維生素多糖等豐富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[20]，能夠提升固態(tài)發(fā)酵飼料的營(yíng)養(yǎng)特性[21]。乳酸菌是一類常見(jiàn)的發(fā)酵微生物，發(fā)酵后能產(chǎn)乳酸類物質(zhì)[22]，具有調(diào)節(jié)腸道菌群的功能，能夠抑制有害菌群的產(chǎn)物代謝，提高飼料利用率及動(dòng)物抗病能力[23]。在處理高粗纖維含量的飼料原料時(shí)常使用曲霉菌[24]。其中，黑曲霉、米曲霉是常用菌株，在固態(tài)發(fā)酵菜籽粕過(guò)程中會(huì)分泌糖化酶、植酸酶等10 余種酶，顯著降低抗?fàn)I養(yǎng)因子含量[25]。

黑曲霉和米根霉協(xié)同處理棕櫚粕10 d 后，粗蛋白由18%提高到27%，NDF 和ADF 的含量分別從74%和43%降低到56%和37%[26]。棕櫚粕使用沙福芽孢桿菌、高地芽孢桿菌、維德曼芽孢桿菌，在36 ℃混菌發(fā)酵4 d 后，粗纖維與對(duì)照組相比下降了26.33%，粗蛋白、粗灰分、總酸及酸溶蛋白分別提高了25.45%、34.33%、498.44%、253.86%。此外，天冬氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、谷氨酸、甘氨酸及酪氨酸也增加了9.23%～16.67%[27]。啤酒酵母和乳酸菌在30 ℃混菌發(fā)酵棕櫚粕5 d 后，同時(shí)粗蛋白由未發(fā)酵對(duì)照組7.20%提高至18.63%，其粗脂肪、鈣、磷也得到了提升，粗纖維、粗灰分由對(duì)照組26.20%、5.20%降低至6.50%、3.86%，總活菌數(shù)可達(dá)7.2×1010CFU/g[28]。植物乳桿菌、釀酒酵母與酶在30 ℃協(xié)同發(fā)酵棕櫚仁粕5 d 后，其粗蛋白、粗脂肪較于對(duì)照組提高了15.10%、18.43%，粗纖維、NDF 分別降低了25.10%、21.96%，同時(shí)，甘氨酸、天冬氨酸、蘇氨酸等氨基酸有一定幅度的升高[6]。利用黑曲霉與釀酒酵母在35.06 ℃混菌發(fā)酵棕櫚粕7.34 d，發(fā)酵產(chǎn)物半纖維素、NDF、ADF 分別降低了24.66%、13.00%、1.36%，粗蛋白、水分及粗灰分分別提高了58.20%、9.06%、59.26%[29]。黑曲霉、白地霉和產(chǎn)朊假絲酵母在30 ℃混菌發(fā)酵含有少量羽毛粉的棕櫚粕底物48 h，粗蛋白由13.41%提高至46.74%，粗纖維由20.35%降低至8.12%，粗脂肪由5.50%降低至2.78%，其余營(yíng)養(yǎng)成分與抗?fàn)I養(yǎng)因子有不同程度的提高和降低[30]。經(jīng)黑曲霉在30 ℃發(fā)酵48 h 后，棕櫚粕粗蛋白含量由19.1%提高到21.3%，粗纖維、粗脂肪由24.60%、20.10%降低至19.80%、13.40%，粗蛋白消化率較對(duì)照組提高了23.64%，能量值可達(dá)18 413 J/g，甘露聚糖酶可達(dá)205.70 U/g，還原糖由0.80%提高至5.10%[31]。采用米曲霉、啤酒酵母、枯草芽孢桿菌、黑根霉、植物乳桿菌混菌在30 ℃發(fā)酵24 h 后于37 ℃發(fā)酵24 h，再于25 ℃厭氧發(fā)酵6 d，棕櫚粕粗蛋白可達(dá)32%，較于對(duì)照組提高59%，淀粉酶活性、蛋白酶活性可達(dá)103 U/g、123 U/g，乳酸菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌活菌數(shù)為4.70 ×1011CFU/g、1.30×1010CFU/g、1.80×104CFU/g[32]。使用EM 菌粉（含光合細(xì)菌、乳酸菌、固氮菌、酵母菌和芽孢桿菌）30 ℃避光發(fā)酵30 d，較對(duì)照組粗蛋白、無(wú)氮提取物及總能量分別提高了20.79%、40.07%、19.58%，粗脂肪、粗纖維和灰分分別降低15.65%、36.45%、29.54%[33]。總的來(lái)說(shuō)，曲霉菌在發(fā)酵棕櫚粕中應(yīng)用較多，可能與其高效的產(chǎn)酶能力和豐富的酶系有關(guān)。微生物發(fā)酵可以提升棕櫚粕的粗蛋白、氨基酸及微量元素等營(yíng)養(yǎng)成分，降低粗纖維、NDF 及ADF 等抗?fàn)I養(yǎng)因子，進(jìn)而提升棕櫚粕的品質(zhì)。

3 發(fā)酵棕櫚粕在動(dòng)物養(yǎng)殖中的應(yīng)用

通過(guò)微生物固態(tài)發(fā)酵可大幅提高棕櫚粕營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，與魚(yú)粉、豆粕等蛋白原料相比，其在畜禽養(yǎng)殖及水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)具有更高的經(jīng)濟(jì)效益[34]。多粘類芽孢桿菌ATCC 842 發(fā)酵棕櫚粕替代肉雞日糧飼喂后，其纈氨酸、組氨酸、蛋氨酸和精氨酸的消化率分別為70.42%、71.50%、71.92%和81.15%，粗蛋白消化率提高了61.83%；在日糧中飼喂比例達(dá)到15%時(shí)，肉雞體重增加和飼料轉(zhuǎn)化率提高了1.75%、1.91%，腸道內(nèi)腸桿菌和乳酸菌有不同程度降低和提高，達(dá)到4.03 CFU/g、5.56 CFU/g，較大豆和玉米日糧無(wú)明顯差異[35]。廣西黃雞日糧中添加一定比例的經(jīng)丁酸梭菌與枯草芽孢桿菌發(fā)酵的棕櫚粕飼料，較對(duì)照組日增重提高了6.80%，料重比降低了6.12%，死淘率降低了16.67%，對(duì)廣西黃雞十二指腸、空腸及回腸絨毛有提高的趨勢(shì)[36]。在肉雞腸道菌群中添加甘露寡糖與棕櫚粕可以提升雙歧桿菌、乳桿菌菌落數(shù)，降低腸桿菌菌落數(shù)，同時(shí)使雛雞的腸炎沙門(mén)氏菌定植敏感性提高[37]。日糧中添加15%發(fā)酵棕櫚粕飼養(yǎng)45 d對(duì)櫻桃谷肉鴨的生產(chǎn)性能有所提高，其出欄重較對(duì)照組增加102 g/只，料重比較對(duì)照組降低1.67%[38]。使用50%發(fā)酵棕櫚粕替代豆粕飼喂蛋雞12 周，蛋雞采食量和增質(zhì)量較對(duì)照組分別提高4.91%、4.82%，日產(chǎn)蛋率、單蛋質(zhì)量、蛋殼厚度、蛋形指數(shù)、蛋黃顏色較對(duì)照組無(wú)顯著影響，飼料成本降低14.54%，飼料效率提高5.80%，血液中總蛋白、白蛋白及球蛋白較對(duì)照組分別提高了28.87%、27.78、32.00%[39]。肉牛養(yǎng)殖中使用棕櫚粕發(fā)酵飼料取代秸稈在10%、20%、30%后飼養(yǎng)80 d 對(duì)肉牛育肥均無(wú)顯著影響[40]。沙福芽孢桿菌、高地芽孢桿菌和維德曼芽孢桿菌發(fā)酵棕櫚粕4 d 后在肉雞日糧中替代10%飼養(yǎng)42 d，肉雞平均日增重和料重比較對(duì)照組提高了5.26%、降低了3.90%，平均日采量較對(duì)照組無(wú)顯著差異；對(duì)肌肉品質(zhì)、嫩度及顏色無(wú)顯著影響；對(duì)體長(zhǎng)、臟器、重量、血清及血常規(guī)無(wú)顯著影響[27]。在日糧中添加50% EM 菌發(fā)酵棕櫚粕投喂紅羅非魚(yú)12周，與對(duì)照組相比，其存活率與日增重分別提高2.00%、4.17%，全魚(yú)蛋白、全魚(yú)脂肪分別降低11.36%、19.70%，肌肉總蛋白、肌肉球蛋白分別提高20.23%、19.40%，胃蛋白酶及胰蛋白酶分別提高184.00%、24.58%，體長(zhǎng)、肥滿度、飼料利用率均無(wú)顯著變化[33]?？梢?jiàn)，發(fā)酵棕櫚粕可以用于飼喂畜禽動(dòng)物、反芻動(dòng)物及水產(chǎn)動(dòng)物，提升了動(dòng)物的飼料消化率、蛋白消化率、肌肉、腸道及血液等生產(chǎn)性能。

4 結(jié)論

微生物發(fā)酵可大幅降解棕櫚粕抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高粗蛋白等營(yíng)養(yǎng)成分，改善棕櫚粕營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及生物利用度。發(fā)酵棕櫚粕具有較高經(jīng)濟(jì)效益，在畜禽動(dòng)物及水產(chǎn)動(dòng)物中已有部分研究。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，深入研究微生物在棕櫚粕中的發(fā)酵機(jī)理及協(xié)同機(jī)制、優(yōu)化發(fā)酵工藝、引入蒸汽爆破等預(yù)處理手段，以及建立完備的動(dòng)物應(yīng)用評(píng)價(jià)體系，使棕櫚粕有望進(jìn)一步提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值后替代魚(yú)粉、豆粕等傳統(tǒng)蛋白原料，推動(dòng)畜禽養(yǎng)殖及水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)健康發(fā)展。