随着我国养殖行业快速发展，市场对饲料原材料的需求量增加，优质蛋白质饲料原料供给较为紧缺。2019年国内鱼粉产量为66万t，进口鱼粉141.9万t，进口依存度达77%；大豆进口量8 851.1万t，豆粕需求量7 309.4万t[1]。因此，寻找优质蛋白替代源，是水产营养学家长期致力的研究方向之一[2]。豆渣是在生产豆腐、豆奶、豆浆等大豆制品过程中得到的副产物。目前，我国湿豆渣年产约2 000多万t，仅有10%被加工利用。未经加工的湿豆渣水分、粗蛋白、粗脂肪含量高，易受微生物浸染而腐败变质，且豆渣中的脂肪氧化酶可以氧化其不饱和脂肪，使其产生豆腥味[3]。因此，豆渣常被当作农业废弃物丢弃，造成经济损失和一系列环境问题[4]。发酵可以有效改善豆渣的营养组成、适口性，降低粗纤维和抗营养因子含量，用发酵豆渣作为配合饲料原料饲喂水产动物，可以节约饲料资源、保护环境[4-5]。文章综述发酵豆渣的营养特性、功能及其在水产饲料中的研究进展，为发酵豆渣的进一步应用提供参考。1豆渣和发酵豆渣的研究进展1.1豆渣的营养特性豆渣的主要营养成分见表1。由表1可知，干燥豆渣粗蛋白含量为18%~33%，主要由碱性7S球蛋白和11S球蛋白构成；粗脂肪含量约4%~10%；矿物质元素中钾、钙、磷含量高；维生素B1含量高于或接近于其他粮食作物。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.18.032.T001表1豆渣的主要营养成分（干基）编号灰分粗蛋白粗脂肪膳食纤维赖氨酸苏氨酸缬氨酸亮氨酸蛋氨酸苯丙氨酸文献来源13.7218.174.1460.260.890.640.781.180.100.74姜慧燕等[11]22.7624.40~25.809.30~10.9052.80~58.101.470.991.182.310.311.49徐赏等[12]34.4626.0410.0248.780.670.380.381.390.050.17周亚楠等[13]43.1018.306.8064.80——————祝义伟等[14]53.7033.408.5054.30——————Inmaculada等[15]注：“—”表示原文献无相关数据。g/100 g豆渣中含有多种功能活性成分物质，主要包括：（1）膳食纤维。豆渣中膳食纤维含量为48%~60%，其中，调节血脂、血糖及肠道益生菌的可溶性膳食纤维（SDF）约占10%[6]。（2）酮酚类化合物。大豆异黄酮含量较高，是一类能够影响动物激素分泌、调控蛋白合成以及预防癌症的非甾族杂环多酚类物质[7]。大豆异黄酮属于氧苷类，分子结构主链上含有羟基和羰基使其具有抗氧化活性。（3）大豆多糖。由中性糖与糖醛酸通过1,4-糖苷键、1,6-糖苷键连接在一起的长链复杂酸性多糖，具有低黏度、乳化稳定性、稳泡性、良好的抗黏结性等特性[8]。豆渣中存在部分抗营养因子，一方面阻碍动物吸收豆渣中的营养成分，另一方面与肠道相关酶产生反应，造成动物出现不良反应，影响动物的健康和生产性能。豆渣中的抗营养因子主要包括：（1）胰蛋白酶抑制剂。胰蛋白酶抑制剂作为豆渣主要抗营养因子，通过与小肠的糜蛋白酶和胰蛋白酶结合形成复合物抑制胰蛋白酶活性，对动物生长造成不利影响[9]。（2）凝集素。凝集素主要由4个亚基组成，不易被肠道中的蛋白酶水解，可以与小肠壁上皮细胞表面的特异性受体结合并抑制消化液的分泌，从而阻碍消化道养分的消化与吸收[9]。（3）致甲状腺肿素。前体为硫代葡萄糖苷，在催化作用下会产生恶唑烷硫酮、硫氰酸酯、异硫氰酸酯以及腈等有毒物质[10]。1.2发酵豆渣的营养特性豆渣发酵处理能够促进蛋白、膳食纤维、维生素和矿物质等营养分子吸收及利用，降低粗纤维含量，改善饲料适口性及风味，有效降低饲料原料部分抗营养因子含量，提高饲料原料营养价值，调控动物机体肠道菌群平衡，改善动物生产性能[16]。发酵对豆渣营养特性的影响见表2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.18.032.T002表2发酵对豆渣营养特性的影响发酵菌种发酵工艺发酵效果文献来源酵母菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌、Saccharomyces、Bacillus subtilis and Lactobacillus固态厌氧发酵粗纤维素降解49.3%、粗脂肪降解17.5%；粗蛋白提高14.8%赵鹏飞[17]解脂耶氏酵母菌、Lipopolytic yeasts固态厌氧发酵琥珀酸、谷氨酸等游离氨基酸和酮类含量显著增加Vong等[19]羊肚菌、Morchella esculenta固态有氧发酵粗脂肪降解6.47%、纤维降解5.81%；蛋氨酸增加35.70倍和异亮氨酸含量增加4.66倍、可溶性糖增加73%Li等[18]灵芝菌、Ganoderma lucidum固态厌氧发酵粗脂肪含量下降37.6%；多肽含量提高65%；可溶性蛋白升高3.9倍，氨基酸态氮升高7.6倍申春莉等[20]嗜酸乳杆菌、纳豆芽孢杆菌、酿酒酵母、Lactobacillus acidophilus、Bacillusnatto、Saccharomyces cerevisiae固态好氧、厌氧发酵纤维素降解12.96%、半纤维降解素31.99%、胰蛋白酶抑制剂降解84.98%；大豆肽含量提高4.91倍和苷元型大豆异黄酮增加70.97%李继彬[5]酿酒酵母、黏红酵母、葡萄有孢汉逊酵母、小球藻、Saccharomyces cerevisiae、Rhodotorula glutinis、Hanseniaspora uvarum、Chlorella半固态厌氧发酵VB增加0.5倍、醇类增加8.26%、酯类增加4.84%、醛类增加19.24%和酮类增加3.01%王静等[21]毛霉、发酵乳杆菌、副干酪乳杆菌、Mucor sufu、Lactobacillus fermentum、Lactobacillus paracasei固态厌氧发酵显著增加8.5倍可溶性纤维素、43%可溶性蛋白和49.76%可溶性糖含量张瑜[6]枯草芽孢杆菌、Bacillus subtilis液态厌氧发酵显著增加乙酸、丁酸等短链脂肪酸以及游离氨基酸含量Mok等[22]由表2可知，与豆渣相比，发酵豆渣的营养特性可从以下几个方面进行概括：（1）粗蛋白、可溶性蛋白含量升高[17]；（2）粗脂肪、粗纤维含量降低，适口性与风味得到改善[18]；（3）可溶性多糖、B族维生素、酯类、酮类等有益物质含量升高[19]；（4）抗胰蛋白酶等抑制因子含量下降[6]；（5）大豆抗氧化肽和大豆异黄酮等功能营养成分含量显著升高[6]。发酵豆渣的营养成分主要由发酵工艺和发酵菌种等发酵条件决定。因此，发酵方式的选择、发酵时间、发酵温度、含水量等关键发酵工艺的参数和发酵菌种的筛选组合、接种量等因素优化对降低发酵成本、生产优质发酵豆渣具有重要意义。2发酵豆渣中生物活性物质的生理功能2.1促进营养物质消化吸收利用，改善动物生产性能豆渣中存在胰蛋白酶抑制素、致甲状腺肿素等抗营养因子，严重降低饲料营养价值，使蛋白质消化率降低，引发胰腺增生和肿大等症状，严重影响动物健康和生产性能[8]。益生菌发酵豆渣能够有效降低胰蛋白酶抑制素等抗营养因子和粗纤维含量，产生微生物酶及微生态蛋白等有益生物活性分子[22]，提高豆渣的饲用价值。发酵豆渣中存留的有益菌可以进入肠道与有害微生物竞争肠道黏膜上的定植，有效减少有害菌的数量，防止肠道黏膜萎缩，如枯草芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌能够随饲料进入消化道并定植于肠道中，调控动物机体肠道菌群平衡[23]。微生物代谢产生的各种消化酶可以将动物机体难消化的生物大分子物质分解为活性小分子肽、赖氨酸和半胱氨酸等游离氨基酸、葡萄糖等有益活性物质，提高动物对营养物质的消化、吸收和利用[24]。豆渣膳食纤维（DF）在肠道被发酵产生短链脂肪酸（SCFAs），SCFAs可以降低肠道pH值，抑制梭菌和大肠杆菌的增殖，促进双歧杆菌和乳酸菌等有益菌的数量[25]，进而调控肠道健康。DF发酵产生的SCFAs大量积聚，显著降低pH值，增加肠道中Ca2+、Mg2+等矿物质溶解度；SCFA通过阳离子交换机制直接促进镁的吸收，DF在肠道发酵降低肠道pH值，可以激活肠上皮细胞顶端Mg2+/2H+逆向转运体，刺激黏膜中Mg2+向浆膜方向流动[26]。发酵豆渣含有特殊的有益微生物及其代谢产物和高含量的DF，具有调控肠道健康、促进营养物质吸收利用和改善动物生产性能的作用。2.2增强抗氧化水平饲粮中添加适宜的微生物发酵豆渣可以显著提高大鳞鲃肌肉中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）与谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，有效降低脂质过氧化产物丙二醛（MDA）的含量[27]。Tian等[28]、钟云飞等[29]报道，发酵豆渣能够显著提高动物肌肉中T-SOD、CAT活性，减少MDA含量。魏长浩等[30]报道，发酵豆渣的抗氧化能力与大豆异黄酮和活性肽含量相关，以粗壮脉纹孢菌对豆渣进行发酵处理，可以提高其多肽、总酚、总黄酮含量，显著性清除DPPH和ABTS+等自由基。吴永祥等[27]利用云芝、灵芝和杏鲍菇混合对豆渣发酵也得到相似的结论。发酵处理后，豆渣的活性肽含量显著提高，某些活性肽（如抗氧化肽）含有Tyr、Phe和Try等芳香族氨基酸，可以提供质子直接猝灭氧自由基、超氧阴离子自由基等单线态氧，同时通过共振使Cys、Met等疏水基氨基酸与自由基直接作用，维持机体氧化还原状态的平衡；抗氧化肽还可以螯合Cu2+与Fe2+，从而减少其在高含量下通过菲林反应产生的自由基；某些抗氧化肽富含Pro、Phe、Leu等疏水性氨基酸的侧链，可以与不饱和脂肪酸相互作用，抑制脂质过氧化链式反应以达到抗氧化作用[31]。体外研究表明，染料木黄酮和大豆黄酮以类似于维生素E的方式抑制血管内膜下的低密度脂蛋白（LDL）氧化[32]；大豆异黄酮对肝细胞氧化损伤具有保护作用，主要通过调控核转录相关因子2（Nrf2）/血红素氧合酶1（HO-1）提高抗氧化酶的活性和表达，使机体免受氧化应激损伤。在正常代谢水平下，Nrf2与骨架相关蛋白（Keap1）结合成二聚体游离于细胞核外，当机体体内ROS自由基含量升高时，Nrf2与Keap1解离，促使Nrf2转移到细胞核内与抗氧化反应元件（ARE）作用位点结合，促进HO-1、SOD、CAT等抗氧化酶的转录与表达，进而增强机体抗氧化功能[33]。发酵豆渣具有高含量的酚类结构物质和抗氧化肽，一方面可以直接结合并清除DPPH和ABTS+等自由基，另一方面可能通过调控Nrf2因子提高SOD、CAT等抗氧化酶活性，从而增强机体的抗氧化能力，降低机体的氧化应激损伤。2.3调节脂代谢，改善动物血脂水平大豆肽可以抑制动物体内脂肪酸合成酶（FAS）对乙酰辅酶A（Acetyl-CoA）的调节，进而抑制3-羟基3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGCR）活性，降低胆固醇合成；同时可以抑制固醇调节元件结合蛋白-1c（SREBP-1C）活性，导致胆固醇7α-羟化酶（CYP7A1）活性升高，促使胆固醇代谢[34]。孙青[35]报道，7S球蛋白大豆肽可以提高机体脂蛋白脂肪酶（LPL）、肝脂酶（HL）与卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（LCAT）活性，从而调控脂肪酶降低血脂水平。LPL可以调控VLDL和HDL之间的载脂蛋白和磷脂的转换，增强乳糜微粒（CM）残粒与LPL受体结合，促使CM和VLDL核心处的甘油三酯（TG）水解；由476个氨基酸单链多肽构成的HL，在与脂蛋白结合过程中选择性将高密度脂蛋白-2（HDL-2）中的磷脂和TG降解，从而降低血清TG和TC含量；LCAT由416个氨基酸构成，与HDL形成复合物，使卵磷脂分子上β位的不饱和脂酰基转移至游离胆固醇分子上，形成胆固醇酯，从而降低机体脂肪沉积。DF可以促进肝核受体（LXRα）表达，进而催化CYP7A1的活性，促使胆固醇向胆汁酸代谢[36]。另外，SDF表面含有很多活性基团，可以将具有羟基的胆汁酸束缚或增加肠道黏度以降低胆汁酸盐的重吸收，从而促进胆固醇代谢，消耗体内多余脂肪，改善机体的脂肪沉积[37]。胆汁酸可以经动物肠道菌群消化分解为次级胆汁酸，后者可以活化法尼醇X受体（FXR）[38]。FXR一方面通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体-γ（PPARγ）与Wnt/β-catenin信号转导通路，调节脂肪细胞分化[39]；另一方面通过抑制肝X受体对SREBP-1C的诱导，调节肠道中胆固醇的逆转运[40]。研究表明，DF经肠道发酵得到乙酸、丙酸和丁酸等SCFAs，其中丁酸可以激活过氧化物酶体增殖物和受体γ辅激活物-1α（PGC1α）、促进腺苷单磷酸激活激酶（AMPK）磷酸化来增强脂肪酸氧化[41]。SCFAs激活胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和激素肽YY（PYY），后者可抑制HMGCoA活性，进而降低胆固醇的合成[42]。Donohoe等[41]研究表明，丙酸通过激活AMPK和赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1（LSD1）的磷酸化，促进上皮细胞脂肪酶、激素敏感脂肪酶、溶酶体等解脂蛋白合成，促进脂肪分解和代谢。因此，发酵豆渣或其活性营养成分可以通过促进胆固醇的代谢、调控相关基因表达以及DF发酵产生SCFA改善机体脂代谢平衡。3发酵豆渣在水产饲料中的应用3.1发酵豆渣添加对水产动物生长性能的影响日粮添加适量发酵豆渣可以促进水产动物生长。蒋余等[43]将发酵豆渣作为建鲤日粮的蛋白质源，发现添加10.2%发酵豆渣有效改善生长性能，提高饲料利用率；但添加24%发酵豆渣会抑制生长，可能与发酵豆渣中仍含有部分粗纤维和胰蛋白酶抑制因子有关。研究表明，20%发酵豆渣与鱼粉、豆粕、菜籽粕等按一定比例配成配合饲料可以提高鲫鱼生长性能，但加入100%发酵豆渣会抑制鲫鱼增重率和蛋白质效率[44]。使用16%发酵豆渣替代豆粕可以显著提高大口黑鲈生长性能[17]，但当代替比例达到24%时，其生长性能显著降低。因此，日粮中添加一定比例发酵豆渣可以改善水产动物的生长性能，但添加过量则不利于动物生长；日粮中发酵豆渣的适宜添加比例因水产动物种类、生长阶段不同而异，且目前国内外的相关研究较少，有待进一步研究。3.2发酵豆渣对水产动物形体指标和体组成的影响日粮料添加适量发酵豆渣对鱼类的形体指标具有明显改善作用。添加发酵豆渣不会引起虹鳟肠道形态学的变化[45]，添加10.2%发酵豆渣可以降低鲫鱼肝体比和脏体比[42]。发酵豆渣替代16%豆粕可以显著性降低鱼肝体比，因为发酵豆渣中含有DF、大豆肽、异黄酮、多糖等营养成分，可以减少肝脏脂肪的沉积[45]。日粮中添加豆渣可以提高肝脏中甾醇14a-去甲基化酶与PPARα表达，从而降低大鳞鲃腹脂比和降低肝脏的脂肪沉积[29]，但脏体比降低与肝体比无关，可能由鱼类肠系膜脂肪降低导致，具体机理有待进一步研究。3.3发酵豆渣添加对水产动物血清生化指标的影响日粮添加发酵豆渣对鱼类的血脂水平有明显改善作用。添加发酵豆渣能够显著降低建鲤血浆总胆固醇含量[43]。高含量发酵豆渣替代豆粕可以显著升高大口黑鲈血浆总蛋白（TP）含量和碱性磷酸酶（ALP）活性，显著降低血浆谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）活性，可能与发酵豆渣富含大豆异黄酮、DF等有益活性分子有关[17]。当发酵豆渣替代豆粕水平超过8%，大口黑鲈血浆MDA含量保持在较低水平，可能是发酵豆渣有效成分因子增强CAT和SOD活性，保护肝脏细胞不受内源氧自由基的损伤[17]。4展望发酵豆渣富含某些特殊益生菌及其代谢产物、膳食纤维、抗氧化肽以及异黄酮等酚类化合物。日粮中添加适量的发酵豆渣能够促进水产动物消化道对养分的吸收利用，提高机体抗氧化能力，维持血脂平衡，减少脂肪在腹腔中沉积。目前，对发酵豆渣研究主要集中在发酵加工食品的应用效果和功能成分的改性提高。发酵豆渣的营养特性受许多因素的影响，如菌种组合、发酵工艺等，因此，规范发酵豆渣的生产工艺为其作为一种非常规饲料源的开发利用具有重要的意义。另外，作为一种非常规饲料源的开发利用，今后应着重于养殖动物对发酵豆渣的消化率、发酵豆渣在日粮中的配伍比例、限制性因子等方面的研究。