目前，我国畜禽饲料配方大多采用玉米-豆粕型饲粮[1]。海关总署公布数据显示，我国2022年进口大豆9 108.1万t[2]。在欧盟国家，蛋白质原料产量无法满足生产需求，缺口率达到了50%以上[3]。现阶段，我国蛋白质资源短缺，尤其是优质蛋白质原料的缺乏限制了畜牧和水产养殖业的发展。因此，农业农村部在2021年制定《饲料中玉米豆粕减量替代工作方案》，通过“提效、开源、调结构”等综合措施开辟新饲料资源，降低对进口大豆的依赖。棕榈粕（palm kernel meal，PKM）是非洲油棕提取棕榈油所产生的副产品，最初为生长在西非的棕榈科植物，后被引入印度尼西亚和马来西亚，并开始了棕榈油工业化生产过程。PKM蛋白质含量丰富，抗营养因子少，价格低廉，是较好的植物蛋白质饲料资源。经微生物发酵处理得到的发酵棕榈粕（ferment palm kernel meal，FPKM）能提高蛋白质含量，降低粗纤维与β-甘露聚糖含量，提高养殖效益。因此，本文主要针对PKM和FPKM的营养特点、利用方式以及在动物生产中的应用进行综述，以期为PKM和FPKM在饲料生产中减量替代豆粕方面的应用提供参考。1PKM概述PKM加工过程见图1。从油棕树采摘新鲜棕榈果串，将棕榈果串在140 ℃的高温蒸汽下处理75~90 min进行杀酵，将果实压榨，得到棕榈油和油饼，油饼中的棕榈果渣和果仁壳分离出来即可得到棕榈仁，再对棕榈仁进行干燥处理，压榨后制成PKM[4]。PKM和FPKM的营养水平见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.03.030.F001图1PKM加工过程10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.03.030.T001表1PKM与FPKM的营养水平项目PKMFPKM天冬氨酸/%1.2511.525谷氨酸/%2.8693.148丝氨酸/%0.6690.758组氨酸/%0.3330.394甘氨酸/%0.4240.757苏氨酸/%0.6950.473精氨酸/%1.1911.137丙氨酸/%0.6310.983酪氨酸/%0.3110.602蛋氨酸/%0.2050.216缬氨酸/%0.7310.857苯丙氨酸/%0.6770.766异亮氨酸/%0.4750.559亮氨酸/%0.8650.968赖氨酸/%0.6140.068色氨酸/%0.1020.221蛋白质消化率/%34.08049.790粗蛋白/%13.13015.860粗脂肪/%9.1407.710粗灰分/%4.0302.840粗纤维/%38.74024.620无氮浸出物/%34.96048.970总能/(MJ/kg)12.72015.210表观代谢能/(MJ/kg)8.6807.490数据来源：中国饲料数据库、文献[10]至[12]；FPKM中的发酵微生物为黑曲霉[13]。PKM的蛋白质含量通常为12%~21%[5-6]，含有50.3%碳水化合物和16.7%粗纤维[7]。PKM价格较低，产量较高[8]，可替代部分肉鸡、猪和鱼饲粮中的原料，如大豆和玉米。研究表明，添加适量PKM可改善肉鸡抗氧化能力，降低热应激损伤[5]。从PKM中提取的低聚糖可以减少沙门氏菌对细胞的黏附[9]。推测原因可能为PKM中的甘露聚糖在肠道中分解为低聚甘露糖，促进了肠道益生菌的生长和繁殖，而低聚甘露糖具有和大肠杆菌、沙门菌结合的位点，可以联结大肠杆菌、沙门菌排出体外。由表1可知，PKM蛋白质组成中精氨酸含量较高，色氨酸含量很低。当饲粮中精氨酸含量远超其他氨基酸含量时，高水平精氨酸会抑制赖氨酸的消化率。精氨酸与赖氨酸在肠细胞共用相同的转运蛋白，肠道内高浓度精氨酸抢占转运蛋白，低浓度赖氨酸以较低的转运速率被吸收入体内[14]，可以在饲粮中补充足够的赖氨酸来平衡饲粮配方[15]。PKM粗纤维含量高，适口性较差。主要原因是其非淀粉多糖（non-starch polysaccharide，NSP）含量高，其中包含了78% β-甘露聚糖、12%纤维素和3%木聚糖。PKM中还存在半乳甘露聚糖和甘露聚糖等抗营养因子[16]，这些化合物增加了肠道内容物的黏度，降低了营养物质的消化率。PKM中甘露聚糖约占干物质含量的39%，且其中β支链含量较高，易结晶，不溶于水，难以被动物消化道分解吸收。动物体内无可分解NSP的酶，依靠肠道内的微生物对NSP进行降解，PKM中的β-甘露聚糖在肠道内遇水形成胶团，增加食糜黏度[17]，进一步阻挡消化酶与食糜接触，阻碍肠道对营养物质的降解与吸收[18]。β-甘露聚糖与肠道内源酶、微量元素和胆酸盐相结合，在肠道后端的厌氧菌作用下进行厌氧发酵，促使生孢梭菌等有害菌大量繁殖，分泌毒素造成养殖动物发生腹泻[19]。2提高PKM利用率的方式2.1蒸汽闪爆预处理蒸汽闪爆预处理后的PKM更易被机体消化。该技术较为环保，广泛应用于多种生物饲料原料的处理方面[20]。该工艺能够增加原料的总孔隙度，降低纤维素的结晶度，降低半纤维和木质素含量。蒸汽预处理后PKM蛋白质含量提高了23.78%，总糖和还原糖分别增加了200、30 g/L[21]。2.2酶处理饲粮中补充甘露聚糖酶可以降解β-甘露聚糖为甘露寡糖，提高蛋鸡产蛋率和部分必需氨基酸的表观回肠消化率[22]；可以改善肠道形态，提升干物质与粗纤维的消化率[23]。研究表明，0.01%纤维素酶或0.01%木聚糖酶可以使PKM粗蛋白消化率提高16%，食糜的黏度降低17%，缩短了PKM型饲粮在肠道内的通过时间[24]。纤维素酶可以使PKM的纤维含量从32.80%降至22.10%，抑制大肠杆菌增殖，提高乳酸杆菌数量，产生大量的甘露寡糖[25]，提高肠道免疫力。PKM中添加蛋白酶和NSP复合酶能够降解大分子蛋白和碳水化合物，提高PKM的养分利用率[26]。甘露聚糖酶与蒸汽预处理协同处理PKM能够有效提高其利用率[21]。2.3微生物发酵处理固态发酵技术能够降低PKM中抗营养因子的含量，提高其生物利用度，同时增加有益的代谢物、酶和益生菌含量[10]。PKM经过微生物处理后，蛋白质含量提升20%，无氮浸出物含量提高40%，总能提高2 MJ/kg[11]，而粗脂肪、粗纤维、粗灰分含量和表观代谢能分别降低15.64%、36.45%、29.52%和13.71%[12,27]，蛋白质消化率可提高46.09%，大部分氨基酸回肠消化率均有所提高[12]。发酵过程中，微生物以PKM作为有机氮源合成氨基酸。有机氮产生的氨基酸可被动物吸收，增加乳酸杆菌和芽孢杆菌等丰度[28]。发酵处理后的饲料总酸含量提高，小肽含量增加[29]，饲料适口性得到改善，进而提高养殖动物的采食量。发酵菌株可以促进复杂碳水化合物降解为短链有机酸，从而保持较低的pH值，在肠道中产生厌氧微生态环境[30]。不同微生物发酵对PKM营养成分的影响见表2。现阶段PKM的发酵菌种以酵母、芽孢杆菌、霉菌为主。混合多菌种能够提高饲料的发酵效率，解决发酵过程中间生成物质含量过多等问题，但不同菌株之间可能存在拮抗作用[31]。菌酶协同发酵可以提高饲料发酵过程中微生物对饲料中大分子物质利用效率，如纤维素酶水解秸秆生成的单糖能为酵母菌合成菌体蛋白提供能量[32]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.03.030.T002表2不同微生物发酵对PKM营养成分的影响发酵菌种产生的酶发酵时间与温度发酵效果文献来源黑曲霉脂肪酶、淀粉酶、葡聚糖酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、木聚糖酶30 ℃温度下发酵2 d增加粗蛋白、粗脂肪、灰分含量，减少粗纤维、水分、酸性与中性洗涤纤维含量MUANGKEOW等[33-34]纤维素分解菌纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶30 ℃温度下发酵4~7 d减少粗蛋白和纤维素含量，增加灰分含量ALSHELMANI等[35]多粘类芽孢杆菌纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶30 ℃温度下发酵9 d不会对营养消化率造成不利影响ALSHELMANI等[36]3PKM与FPKM在动物生产中的应用3.1PKM与FPKM在反刍动物生产中的应用PKM中高含量的粗纤维及β-甘露聚糖可被反刍动物瘤胃微生物有效降解。饲粮中分别添加14.3%、32.3%和44.3% PKM，泌乳中后期PKM组荷斯坦牛的产奶量、干物质和粗蛋白消化率均显著高于对照组[37]。在肉牛精料中添加20% PKM对其生长性能无显著影响[38]。FPKM作为杂交育成肉牛育肥期的粗饲料，对育成牛的末重、日增重和死亡率均无显著影响[39]。水牛饲粮中添加PKM含量不超体重1%的情况下，PKM饲粮不会影响其卵泡、黄体的发育以及外周孕酮浓度[40]。在山羊精料中添加11.5% PKM可提高胴体产量[41]。15% PKM能够显著增强藏羊体内抗氧化酶和纤维素酶活性，促进肠道绒毛生长[42]。但PKM在藏羊、Naemi羔羊生产中添加量超过18%容易造成酸中毒[43]。相较其他养殖动物，反刍动物能够利用瘤胃更有效地利用PKM饲料。3.2PKM与FPKM在家禽生产中的应用NWOKOLO等[44]测定了PKM的氨基酸组成，并最早将PKM作为蛋白饲料饲喂肉鸡。研究发现，PKM添加量的不断提高会使饲粮适口性变差，降低饲料转化率[45]。低pH值、高乳酸菌和乙酸含量的发酵饲料，可通过调节肠道菌群平衡，有效改善肠道健康[46]。与20% PKM相比，利用黑曲霉和绿色木霉发酵后的20% FPKM可维持肉仔鸡的生产性能[47]。PKM发酵处理后能够降低真菌毒素含量[48]，提高肉鸡免疫性能，抑制肉鸡盲肠内大肠杆菌繁殖，降低血清甘油三酯浓度[49]和血清甲状腺球蛋白水平[50]。多粘类芽孢杆菌是一种能产生纤维素酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶的细菌，可用于发酵PKM。利用多粘类芽孢杆菌ATCC842发酵PKM，能够提高3周龄肉鸡的营养物质消化率，增加肠道益生菌数量[36]。植物乳酸杆菌中的RG11菌株可形成附着在PKM表面的细胞外基质，分泌多种细胞外酶类，如蛋白水解酶、纤维素水解酶和半纤维素水解酶[51]。黑曲霉对甘露聚糖的降解，可以使FPKM中的粗纤维与粗脂肪含量下降，蛋白质含量提高[52]。与PKM组相比，饲喂15% FPKM的肉鸡增重和饲料转化率显著提高[53]。FPKM可提高后肠道拟杆菌门类菌群的丰度，拟杆菌门能够产生丙酸盐，改善肠道屏障功能，减轻炎症反应[48]。王卫卫[54]试验筛选了适合发酵PKM的植物乳杆菌D和酿酒酵母Y1，采用正交试验确定最佳菌酶配比，FPKM的蛋白质含量与氨基酸的表观回肠消化率均有提高，并降低了中性洗涤纤维含量。PKM在蛋鸡生产中的适宜添加比例在5%左右。在罗曼粉蛋鸡饲粮中添加3%~5% PKM对产蛋高峰期的生产性能和蛋品质无不良影响[55]。添加4% FPKM能够提高海兰褐蛋鸡的平均日产蛋重、蛋白高度、哈夫单位和蛋黄颜色[56]。在半番鸭生长前期添加低水平PKM对生长性能影响不大，但超过15%则降低生长速度，可补充甘露聚糖酶改善这种状况[57]。王爽等[58]研究发现，蛋鸭饲粮PKM添加量低于3%对平均蛋重、蛋黄质量改善效果最佳。家禽的肠道中处理纤维素的微生物数量较少，发酵能够有效减少PKM的抗营养因子，FPKM在家禽养殖中具有广泛的应用前景。3.3PKM与FPKM在猪生产中的应用育肥猪生长阶段可以添加20% PKM，育肥阶段可以添加30% PKM[59]。7% PKM能够提高生长猪的平均日采食量和平均日增重[60]，10% FPKM可增加育肥猪粪便中乳酸杆菌和埃希氏菌水平[61]。PKM中添加复合酶可以提高断奶仔猪的绒毛高度[62]。在添加0.10%甘露聚糖酶的玉米-豆粕型饲粮中添加12%的PKM对生长肥育猪的生长性能和肉品质无不利影响[63]。断奶仔猪饲粮中添加15% PKM不会影响生长性能[64]。PKM替代20%玉米饲喂育肥猪对生产性能和胴体品质无不良影响[65]。饲粮中添加20% PKM可提高哺乳母猪肠道中乳酸杆菌丰度，进而改变其肠道微生物群[66]，同时能够降低哺乳母猪所产仔猪肠道中变形杆菌的丰度，增加普雷沃氏菌的丰度。妊娠母猪饲粮中添加30% PKM可以解决母猪妊娠过程中容易便秘的问题，有效降低母猪流产率[67]。PKM在商品猪的不同生长阶段添加量不同，FPKM饲料的应用还待深入研究。3.4PKM与FPKM在水产养殖中的应用罗非鱼饲料生产中，PKM替代鱼粉技术已在国外广泛应用。30% PKM替代鱼粉对罗非鱼的采食量无影响[68]，对照组罗非鱼的氮排泄率比PKM组高两倍[69]，原因可能是PKM中的植物源蛋白替代部分鱼粉中动物蛋白，降低了氮排泄率。PKM组中水体环境的粪便产量提高了35.89%[68]，主要是罗非鱼对粗纤维消化能力较差，造成粪便排泄率上升。因此，想要进一步推广PKM在水产饲料中的应用，需要对PKM进行预处理，从而降低高纤维对饲料颗粒和水质氨氮含量带来的负面影响。WATTANKUL等[11]在罗非鱼养殖试验中发现50% FPKM替代豆粕效果较好，显著降低了粗纤维含量，改善了罗非鱼生长性能和饲料利用率，提高了消化酶活性与肌肉蛋白质合成能力，且对胴体组成、肝脏组织和血液参数无负面影响。在水产动物生产中应用PKM饲料，还需优化发酵工艺，更大程度地降解PKM的抗营养因子。不同动物养殖生产中PKM的推荐含量见表3。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.03.030.T003表3不同动物养殖生产中PKM的推荐含量养殖动物PKM推荐含量效果文献来源奶牛12%~44%改善乳成分和脂肪含量，降低饲料成本丁翠英[37]肉牛20%~40%降低饲料成本，不影响生长性能梁怡等[38]、于长青等[39]肉羊11%~15%增强纤维素酶活性，提高胴体产量周力等[42]肉鸡12.5%~15%改善肠道健康，增加有益菌数量HAKIM等[50]、ALSHELMANI等[36]蛋鸡5%改善肠道健康，蛋黄颜色变淡ZANU等[70]肉鸭15%+复合酶降低饲料成本苏满春等[57]蛋鸭3%不降低平均蛋重王爽等[58]断奶仔猪15%不影响生长蒋晓霞等[59]生长育肥猪25%不影响背膘WANG等[61]罗非鱼30%降低氮排泄率，提高消化酶活性WATTANKUL等[11]4结论PKM产量丰富、营养价值高，结合相应的预处理或者添加酶制剂、菌制剂能够有效提高PKM的营养价值。经发酵处理后的PKM能够提高动物消化率和生产性能，具有替代豆粕的潜力，为豆粕减量替代工作提供了可行方案。现阶段，FPKM不同发酵机制还有待进一步探究，FPKM相关发酵工艺尚待优化，应该筛选培育优势菌种，研发多菌种联合发酵PKM的技术，对FPKM营养价值进行精准评估。