菜粕(rapeseed meal，RSM)含有较高的粗纤维和抗营养因子，对单胃动物的营养价值和饲用价值有限。近年来的研究表明，微生物发酵是改善菜粕营养价值的有效措施，其效果与微生物菌种和发酵工艺参数有关，但发酵的作用机制尚不清楚，有待深入研究。为进一步弄清菜粕固态发酵的效果和机制，本文在筛选微生物菌种和优化发酵条件的基础上，深入研究了菜粕发酵前后的理化特性和结构变化及可能机制，评估了发酵菜粕(fermented rapeseed meal，FRSM)对猪的营养价值和饲用价值，为提高菜粕的利用效率提供试验依据。主要研究内容包括如下四个部分:　　试验一 菜粕固态发酵菌种的筛选及其发酵条件的优化　　本试验以硫甙降解程度和酸溶蛋白含量为效应指标，比较了5种微生物（黑曲霉、米曲霉、里氏木霉、白地霉和枯草芽孢杆菌）的发酵效果，以筛选最适微生物。为确定最适的发酵条件，试验考察了发酵底物组成、发酵温度、时间以及初始水分含量对菜粕中硫甙含量的影响。主要结果如下:　　不同微生物固态发酵均能不同程度降低硫甙含量。从硫甙降解以及粗蛋白含量增加的角度考虑，黑曲霉最适合，其次是里氏木霉和白地霉;从酸溶蛋白含量增加的角度考虑，米曲霉最佳，黑曲霉次之。综合考虑，选择黑曲霉作为菜粕发酵的出发菌。黑曲霉固态发酵菜粕的最适条件为:发酵时间72 h，发酵温度为34℃，初始含水量为60％，菜籽粕与麸皮的比例为7∶3，在最适发酵条件下菜粕中总硫甙降解率为76.89％。　　试验二 固态发酵对菜籽粕理化特性的影响及黑曲霉所产胞外酶组成分析　　为理解黑曲霉固态发酵对菜粕理化特性的影响，本试验首先在最适发酵条件下考察发酵菜粕的化学组成与体外氨基酸消化率。为弄清固态发酵对菜粕理化特性的影响及其可能机制，试验随后通过扫描电镜观察发酵前后菜粕的表面结构，运用红外光谱技术(FTIR)分析发酵过程中大分子有机物的变化，通过SDS-PAGE比较发酵前后菜籽蛋白分子量。最后利用双向电泳结合质谱技术，对黑曲霉固态发酵过程中所分泌胞外水解酶组成进行分析。主要结果如下:　　在最适发酵条件下，相对于未发酵底物，发酵菜粕中酸溶蛋白、粗蛋白和粗脂肪含量分别增加(P＜0.05)287.59％、23.02％和23.54％;而NDF和植酸含量分别降低(P＜0.05)9.12％和44.60％。发酵菜粕中大多数氨基酸的体外消化率显著高于(P＜0.05)未发酵底物，其中赖氨酸、蛋氨酸和总必需氨基酸体外消化率分别增加(P＜0.05)7.51％、7.82％和4.34％。通过扫描电镜可以看出未发酵菜粕呈规则的块状，表面平滑并附着部分淀粉颗粒。而发酵菜粕形态变小且呈不规则形状，其表面粗糙并出现很多小孔，淀粉颗粒消失。FTIR分析发现未发酵菜粕主要的几个吸收峰分别位于3334(OH)、1620(CO，CN)、1422(CH2)、1080(OH) cm-1处，表明未发酵菜粕主要由蛋白质(1620 cm-1)、多糖（1422和1080 cm-1）、纤维素(3334 cm-1)等大分子有机物组成。而发酵后这些位置吸收峰强度发生改变，同时产生一些新的吸收峰，光谱特征的变化提示固态发酵能够降解部分木质纤维素，并产生一些新的多糖，同时产生更多的酰胺基团。未发酵菜粕蛋白主要集中在29-97kDa之间，其中位于55 kDa处为菜粕的主要蛋白;发酵后60 kDa以上的菜籽蛋白含量显著减少，而35 kDa以下的蛋白显著增加。通过双向电泳结合质谱技术分析发现，黑曲霉所分泌的胞外水解酶有15个，包括酸性蛋白酶、淀粉酶、葡聚糖转移酶、植酸酶、β-葡聚糖酶、阿拉伯呋喃糖酶、木聚糖酶和羧酸脂酶。同时三个抗氧化相关的酶也被成功鉴定。以上结果表明:黑曲霉固态发酵可以改变菜粕的化学组成与理化特性，同时提高大部分氨基酸的体外消化率。黑曲霉在固态发酵过程中分泌多种胞外水解酶（尤其是木质纤维水解酶、酸性蛋白酶和植酸酶），这些水解酶的作用有助于菜粕大分子物质的降解。　　试验三 黑曲霉发酵菜粕在生长猪上的营养价值评定　　为考察黑曲霉发酵菜粕对生长猪的营养价值，本试验首先对发酵菜粕进行中试生产。随后以生长猪为研究对象，分三个部分系统评价黑曲霉发酵菜粕的营养价值。实验1选择6头在回肠末端安装T型瘘管的阉公猪（初始体重=21.20±1.47 kg），通过重复型3×3拉丁方设计（3种饲粮，3个实验期），测定发酵菜粕的回肠粗蛋白和氨基酸表观消化率(AID)和标准消化率(SID)。实验2选择16头平均体重在32.57±2.67 kg的健康阉公猪，随机分配至两个处理组，以菜粕或发酵菜粕作为饲粮磷的唯一来源，测定猪全肠磷消化率;实验3选择24头平均体重在32.23±1.33kg的健康阉公猪，随机分配至三个处理组，，分别饲喂玉米基础饲粮（含玉米98.4％），菜粕饲粮（35％菜粕替代基础饲粮）和发酵菜粕饲粮（35％发酵菜粕替代基础饲粮），测定发酵菜粕和普通菜粕的有效能值。主要结果如下:　　中试发酵菜粕中营养组成与此前实验室发酵得到的结果接近。在中试条件下，发酵后粗蛋白和小肽含量分别增加15.55％和222.27％，然而粗脂肪含量下降13.93％。发酵能显著降低菜粕中的抗营养因子，其中发酵菜粕中非植酸磷含量是未发酵菜粕的2.83倍。此外NDF、ADF、硫甙、异硫氰酸酯(ITC)、恶唑烷硫酮(OZT)和植酸含量分别降低14.45％、9.79％、43.72％、56.11％、44.91％和86.08％。发酵菜粕的粗蛋白和大多数氨基酸AID（Lys、Met、Asp、Gly、Tyr除外）或SID（Gly和Tyr除外）与未处理菜粕相比无显著差异。发酵菜粕中磷的全肠表观消化率(ATTD)和全肠标准消化率(STTD)分别为72.10％和77.31％，极显著高于(P＜0.01)未发酵菜粕（34.79％和41.34％）。以干物质为基础，发酵菜粕的消化能和代谢能(2，887和2，650 kcal/kg)均显著高于未发酵菜粕（2，609和2，328 kcal/kg）。结果表明，黑曲霉固态发酵可显著改善菜粕对猪的营养价值。　　试验四 黑曲霉发酵菜粕对生长育肥猪生产性能、养分消化率和血液指标的影响　　本试验旨在探讨黑曲霉发酵菜粕在生长育肥猪上的饲喂效果。72头生长猪(40.8±2.1kg)随机分配至三个处理组，分别饲喂玉米豆粕基础饲粮（对照组）、未发酵菜粕饲粮和发酵菜粕饲粮，其中待测原料均等量替代基础饲粮中10％豆粕。进行42天的饲养试验，考察生产性能、养分消化率和血液相关指标。主要结果如下:　　在整个实验期内，发酵菜粕处理组与对照组相比生长性能差异不显著;与未发酵菜粕组相比，发酵菜粕组日增重显著增加(P＜0.05)，料肉比显著降低(P＜0.05)。对照组干物质、蛋白质、钙和磷的全肠消化率均显著高于(P＜0.05)未发酵菜粕组，但与发酵菜粕组相比差异均不显著。发酵菜粕组血清谷草转氨酶含量显著低于(P＜0.05)未发酵菜粕组，血清总磷含量则显著高于(P＜0.05)未发酵菜粕组，但无论饲喂10％的发酵菜粕还是10％未发酵菜粕，均不影响血清T3和T4含量。以上结果表明:黑曲霉固态发酵处理菜粕能在一定程度上提高生长育肥猪的生产性能和养分消化率，发酵菜粕作为一种新的蛋白原料，等量替代10％豆粕不影响生长育肥猪的生产性能。　　本研究表明，黑曲霉在固态发酵过程中分泌多种胞外水解酶，这些酶可以破坏菜粕的表面结构、降解大分子有机物和抗营养因子，显著改善其对猪的营养价值和饲用价值;与未发酵菜粕相比，发酵菜粕具有更高的可消化磷和有效能值，在饲粮中用发酵菜粕等量替代10％豆粕，不影响生长育肥猪的生产性能和养分消化率。