此外，小麦麸皮还容易受到呕吐毒素的污染，这些因素共同限制了其在食品及饲料领域的产业化应用。我国小麦麸皮资源极为丰富，每年大约产生两千多万吨的麸皮副产品。
为了更好地利用这些资源，可以通过物理方法对其特性进行改变，也可以采用生物方法对其进行发酵处理，从而提高其附加值。与此同时，随着饲料中促生长类抗生素的逐渐禁用，开发营养平衡、绿色保健的饲料已成为一种趋势。
生物发酵方式的价值和理念正逐渐被人们所认可，例如发酵豆粕作为一种优质的蛋白原料，已经在饲料领域得到了广泛的应用。相比之下，发酵麸皮目前在动物饲料中的应用还相对较少，其潜在价值尚未得到充分挖掘。
1 麸皮的理化特点
小麦在提取胚芽和胚乳后，剩余的部分被统称为麸皮，其主要由皮层和糊粉层构成，通常占小麦籽粒总重量的22%到25%。麸皮含有丰富的蛋白质和矿物质，含量远高于胚乳部分，因此具有较高的开发价值。
例如，它可以被加工成麦麸膳食纤维乳酸饮料，或者用于提取谷氨酸多糖、丙酮、丁醇等物质。此外，小麦麸皮还含有大量膳食纤维、叶酸、维生素B族以及多酚类化合物。
其中，酚类化合物和活性多糖是麸皮中两类重要的生理活性成分。活性多糖主要包括小麦膳食纤维，能够调节断奶仔猪的肠道菌群结构；而酚类物质则包括酚酸、类黄酮和木酚素等，具有显著的抗氧化功能。
然而，麸皮中也存在一些不利因素，例如氨基酸组成虽然相对平衡，但粗纤维和抗营养因子含量较高，且容易受到呕吐毒素等污染物的污染。此外，麸皮的成分会因小麦品种、质量、制粉工艺条件以及面粉出粉率的不同而有所变化。
2 麸皮发酵
通过微生物发酵，麸皮的纤维结构得以改良，同时抗营养因子的含量显著降低，蛋白质含量及消化率得到提升。这种经过发酵处理的麸皮可以作为优质蛋白饲料原料，部分替代传统蛋白饲料，具有广阔的应用前景。
2.1 发酵菌种
在麸皮发酵过程中，常用的微生物主要包括乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和霉菌等。乳酸菌是一类能够利用碳水化合物发酵产生乳酸的革兰氏阳性厌氧菌。
根据其代谢途径的不同，乳酸菌可以分为同型发酵乳酸菌和异型发酵乳酸菌。同型发酵乳酸菌的代谢产物主要是乳酸，而异型发酵乳酸菌则会产生乳酸、乙酸以及二氧化碳等多种代谢产物。
枯草芽孢杆菌是一种好氧型、能够产生芽孢的革兰氏阳性菌，广泛存在于自然环境中。这种菌对人和动物是无毒无害的，并且具有广泛的抗菌能力。酵母菌是一种以芽殖为主要繁殖方式的兼性厌氧型单细胞真菌。
在无氧条件下，酵母菌可以利用糖类底物发酵产生酒精等代谢产物；而在有氧条件下，酵母菌则会进行有氧代谢，将有机物彻底氧化为二氧化碳和水。
霉菌是丝状真菌的总称，其中常用于发酵的霉菌包括黑曲霉和米根霉等。这些霉菌可以通过孢子进行无性或有性繁殖，是发酵工业和食品加工领域中不可或缺的重要菌种。
2.2 发酵方式
在发酵过程中，根据所使用的菌种种类数量，发酵方式可分为单菌发酵和混菌发酵两种。单菌发酵是指仅使用单一菌种进行发酵，而混菌发酵则是利用两种或多种微生物的协同作用来完成发酵过程的一种创新技术。
当前，由于单一菌种发酵在微生态制剂效果上的局限性，越来越多的研究者开始关注多菌种复合发酵。这是因为混菌发酵能够产生更为复杂的酶系，有效弥补单一菌种酶系单一的不足。
2.3 发酵影响因素
麸皮发酵过程中，发酵效果主要受到多种因素的影响，包括培养温度、外源氮水平、发酵液的初始pH值、发酵时间以及发酵液中菌种的接种量等。
由于不同微生物的生长对温度和pH值的要求各不相同，且对菌种的接种量也有特定要求，因此在发酵过程中需要精确控制这些条件。在一定的接种量范围内，增加接种量可以促进菌体数量的快速增长，增加发酵过程中的活菌数量，从而缩短发酵周期。
然而，如果接种量过高，培养基中的营养物质将无法满足菌体的生长需求，反而会限制菌体的生长，导致发酵后活菌数量减少。
2.4 发酵效果
在麸皮发酵过程中应用乳酸菌，能够产生乳酸等有机酸，进而降低发酵体系的pH值，有效抑制杂菌的生长。
同时，乳酸菌还能产生呈味氨基酸，赋予发酵麸皮独特的酸香味，这种香味可以刺激动物的食欲，促进其采食，进而提高动物的增重效果。
此外，乳酸菌发酵还可以降低麸皮中抗营养因子（如植酸）的含量，同时增加阿拉伯木聚糖（Arabinoxylans，AX）和酚酸的含量，从而增强小麦麸皮的抗氧化活性。
枯草芽孢杆菌在生长代谢过程中能够产生多种酶，包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶等。这些酶可以将麸皮中的大分子物质（如蛋白质、碳水化合物和脂肪）分解为更易被动物消化吸收的小肽、氨基酸、低聚糖和游离脂肪酸。
这一过程不仅提高了饲料的可消化性和营养价值，还能消除麸皮中的抗营养因子，如植酸。此外，枯草芽孢杆菌能够产生耐热性强的芽孢，这些芽孢在高温制粒和动物胃肠道中仍能存活，从而竞争性地抑制有害菌的生长，维护动物肠道健康。
酵母菌同样可以分泌多种酶，其代谢产物富含B族维生素，对动物的健康生长具有重要意义。酵母菌发酵可以增加麸皮中的可溶性阿拉伯木聚糖（SAX）和多酚含量，同时降低植酸含量。
此外，发酵后麸皮的酸度和成分会发生显著变化，从而进一步提升其营养价值。Moore等的研究表明，通过酵母菌固态发酵，麸皮的蛋白质含量可以提高11%到12%，但纤维组成没有显著变化。
王立克等的研究发现，酵母菌发酵后，麸皮的粗蛋白含量比发酵前提高了119.59%，乙醇浸提物含量提高了73.68%，赖氨酸含量增加，同时维生素和酶的含量也更为丰富。
在发酵体系中引入霉菌（例如里氏木霉）的主要目的是利用其高效产生蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶的特性，这些酶能够有效降解发酵底物中的蛋白质和纤维素等成分，从而提升发酵麸皮的营养价值和适口性。
此外，发酵麸皮中丰富的酶系能够弥补动物内源酶分泌不足的问题，进而提高动物肠道对营养物质的吸收效率。
陈洪伟等研究者利用酵母菌与高产纤维素酶的黑曲霉之间的协同作用，以麸皮为发酵底物进行混菌固态发酵，生产蛋白饲料。研究结果显示，发酵产物中的粗蛋白含量达到了25.26%，相比发酵前的麸皮提高了33.93%。由此可见，麸皮发酵过程对其主要营养成分和功能的改善具有显著的作用。
3 发酵麸皮的特性与功能
经过微生物发酵处理后，小麦麸皮在多个方面发生了显著的改善。一方面，发酵有效降低了麸皮中抗营养因子的含量，同时增加了低聚木糖和一些生物活性物质的含量。
此外，发酵过程还能产生重要的风味化合物，显著提升了麸皮的风味和理化性质。发酵麸皮具有多种功能和特点，例如具有抗氧化功能，富含可溶性膳食纤维、低聚木糖、有机酸、有益菌以及未知生长因子等。
3.1 发酵麸皮的抗氧化功能
麸皮本身含有阿魏酸，但在正常状态下，阿魏酸主要与纤维素形成酯键结合，难以游离并发挥其抗氧化作用。微生物发酵能够使麸皮的结构从紧密的交联状态变得疏松，从而使酚酸得以释放，显著提高发酵麸皮中总酚和阿魏酸的含量，进而有效清除氧自由基，增强抗氧化能力。
孙盈乾通过固态发酵法对紫麦麸皮中的酚酸释放和抗氧化活性进行研究，结果表明，经过固态发酵后，麸皮的总酚含量达到463 mgGAE/g麸皮，酚酸含量达到2084.56μg/g麸皮。
此外，使用高活性干酵母发酵大麦麸皮的研究发现，随着发酵时间的延长，发酵液中的多酚含量呈明显上升趋势，发酵6天后，多酚含量达到420.4 mgGAE/mL，表现出良好的抗氧化性能。
纳豆芽孢杆菌发酵麸皮的体外试验也表明，发酵麸皮液的抗氧化活性显著高于未发酵麸皮水提液，其抑制猪油氧化的效果与维生素E相近。
3.2 发酵麸皮富含可溶性膳食纤维与低聚木糖
膳食纤维（Dietary Fiber，DF）是一种重要的营养成分，具有多种生理功能，包括润便、调节血糖、降低血胆固醇水平、预防肥胖和高血压等。膳食纤维主要分为可溶性膳食纤维（Soluble Dietary Fiber，SDF）和不可溶性膳食纤维（Insoluble Dietary Fiber，IDF）。
IDF在体内主要通过增加肠道内容物的体积和黏度，促进肠道蠕动，但同时也可能会降低动物对营养物质的消化吸收效率。而SDF则可以通过促进后肠有益菌的增殖，在微生物的作用下生成短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids，SCFA），进而促进机体的能量代谢和吸收，具有降血脂、降血压、增强免疫力和抗炎等作用。
然而，小麦麸皮中SDF的含量相对较低，限制了其在食品和饲料中的应用。通过物理或生物加工方法可以提高麸皮中SDF的含量，从而提升其应用价值。
在菌种选择方面，研究者们既采用单菌发酵，也进行混菌发酵。例如，以普通小麦麸皮为原料，利用黑曲霉、纳豆芽孢杆菌、酿酒酵母和粪链球菌进行混菌固态发酵后，麸皮中的粗纤维含量从10.5%降低到5.32%。
此外，也有研究以米根霉作为发酵菌种，通过优化培养条件，液态发酵和固态发酵的SDF得率分别达到9.71%和8.48%，并且在发酵过程中，可溶性蛋白和总蛋白含量均呈现增加趋势。
吴学凤等研究了小麦麸皮膳食纤维的发酵制备方法，在优化的混菌发酵条件下，SDF含量达到11.74%，提高了86.94%，符合高品质膳食纤维的标准。
3.3 发酵麸皮具有丰富的有机酸
微生物发酵能够使麸皮产生多种对机体有益的有机酸，这些有机酸在调节机体肠道pH值以及促进有益菌增殖等方面具有显著效果。此外，发酵处理还显著提升了小麦麸皮的经济附加值。
在食品加工领域，以麸皮为原料，利用根霉菌进行发酵，可以高效生物转化制备富马酸；采用干酪乳杆菌ET-8作为发酵菌株，以小麦麸皮为发酵原料生产乳酸。
通过优化预处理和培养发酵条件，可以进一步提高乳酸的产量。此外，通过在黑麦麸皮中添加α-淀粉酶、糖化酶、酸性蛋白酶和纤维素酶等，可以提高L-乳酸的产量。
这一过程主要是利用α-淀粉酶、酸性蛋白酶和纤维素酶将麸皮水解为乳杆菌可利用的单糖，随后通过乳杆菌发酵获取L-乳酸。因此，选择合适的菌种和酶，以麸皮为底物发酵生产各种有机酸是完全可行的。
3.4 发酵麸皮富含有益菌
发酵麸皮富含大量有益菌，例如乳酸菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌等。这些有益菌能够在机体肠道内与大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌竞争肠道黏膜的结合位点，从而阻止有害菌的定植，形成肠道微生物屏障，维持机体的健康状态。
例如，以普通小麦麸皮为原料，采用黑曲霉、纳豆芽孢杆菌、酿酒酵母和粪链球菌进行混菌固态发酵后，发酵麸皮中有益菌的总数可达到10⁹个/g干物料。
任科润等研究者以麸皮为主要原料，利用乳酸菌和酵母菌进行固态发酵，结果显示，植物乳杆菌L.casei Zhang p8的菌数可达39.8×10⁸ CFU/g，酵母菌S1的菌数可达17.1×10⁸ CFU/g。
同时，大量有益菌的存在使得麸皮发酵过程中产生丰富的代谢产物，如矿物质、维生素、小肽、酶、核苷酸以及未知生长因子（UGF）等。
4 发酵麸皮在动物饲料中的应用
尽管关于发酵麸皮在动物饲料中应用的研究报道相对较少，但现有研究一致表明，发酵麸皮作为动物饲料具有显著的积极效果。刘春雪等的研究发现，用发酵麸皮等量替代基础日粮中5%的普通麸皮，可以显著提升育肥猪的生长性能并改善肉质。
具体而言，采用发酵麸皮饲料饲喂的育肥猪日采食量增加了3.7%，料重比降低了4.3%，日增重提高了8.2%。曹香林等通过草鱼离体消化试验，研究了不同比例的枯草芽孢杆菌、酵母菌及乳酸菌固态发酵组合，筛选出麸皮发酵的最佳条件。
结果显示，最佳组合发酵后的麸皮粗蛋白含量提高了56.56%，且发酵麸皮的干物质、粗蛋白消化率以及氨基酸生成量相较于发酵前均有显著提升。
此外，Eang等的研究表明，用10%的发酵麸皮替代玉米饲喂肉鸡，可以增加木质纤维素分解酶的活性，并提高肉鸡的抗氧化能力。将发酵后的麸皮用作酵母菌饲料，可以显著提高畜禽的蛋白质含量。在家禽饲养中的应用表明，产蛋率可提高约20%。
5 发酵麸皮在动物饲料应用中面临的挑战
作为生物发酵饲料的重要原料，发酵麸皮在应用过程中需要重点关注以下几个关键问题。首先，必须确保所使用的发酵菌种的安全性。菌种的安全性是保障动物健康以及食品安全的基石。
其次，需要对发酵麸皮在动物饲料中的营养价值进行全面评估。例如，针对猪和鸡的消化代谢能、氨基酸生物利用率等基础研究是必不可少的。只有掌握了这些关键参数，发酵麸皮在饲料配方中的应用才能具有科学依据和实际价值。
最后，亟待建立统一的发酵麸皮质量标准。一套完善的标准化体系能够客观地评估发酵麸皮的品质，为其在动物饲料中的广泛应用奠定坚实基础。
只有解决了上述问题，通过精心挑选合适的微生物菌种及其组合，才能高效地发酵降解和转化小麦麸皮中的粗纤维、蛋白质、抗营养因子以及霉菌毒素等成分。
进而制备出富含高品质膳食纤维、低聚木糖、有机酸和益生菌，并具有抗氧化功能的生物保健饲料。这不仅有助于促进动物的健康生长，还能显著提升麸皮的附加值，具有极其重要的现实意义。
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