介绍

2019年，墨西哥家禽产量约为360万吨，国内消费量为450万吨；因此，它被认为是拉丁美洲主要的家禽生产商之一。然而，家禽消费的增加导致从其他市场进口约 90 万吨鸡肉（美国农业部，2019 年）。这种增长导致其他小型家禽的消费量增加（Mnisi & Mlambo，2018）。

在这种背景下，日本鹌鹑（Coturnix japonica）是一种在集约化系统下生产的小型鸟类；主要发生在欧洲和拉丁美洲国家，以获得用于消费的肉和蛋（图1）。这些鸟类的生产特点是生长速度快、性成熟早和空间要求低

鹌鹑集约化生产系统需要某些营养成分，这些营养成分可从大豆和玉米等农工业作物中获取；然而，这取决于它们在市场上的可用性和成本（Mnisi & Mlambo，2018）。在此背景下，根据NRC (1994)，鹌鹑饮食必须平衡到特定的能量水平；除含有一定含量的蛋白质外，还含有氨基酸（主要是赖氨酸、蛋氨酸、蛋氨酸+半胱氨酸、精氨酸和苏氨酸）和脂肪酸（亚油酸）。它还需要矿物质（钙、非肌醇六磷酸磷、钠、铜、铁、锰和锌）和维生素（A、D、E、硫胺素、核黄素、吡哆醇、B12、叶酸、烟酸、泛酸和胆碱）。然而，这些成分的使用将取决于禽类的年龄、气候带以及它们是否用于肉类或蛋类生产（Mnisi & Mlambo，2018；NRC，1994）。

先前的研究表明，农工副产品，包括果肉、种子和壳，被认为是营养和生物活性成分的重要来源（Dong等人，2014 年；Friedman等人，2017 年；Gazalli等人，2013 年）；Kruczek等人，2017；Rosero等人，2019；Saleem y Saaed，2020；Scully等人，2016）。这些副产品已作为成分直接纳入鹌鹑饲料中，以提高产量和肉质（Ghazaghi等人，2014 年）; 姆尼西和姆兰博，2018）。这些营​​​​）。因此，为了回收这些营养物质，有必要通过使用不同的回收或提取方法来制定策略（Azmir等，2013；Rajavat等，2020））。因此，回收这些营养物质和生物活性化合物的新策略是固态真菌发酵（SSF），它在固体基质（基质）中进行。在没有或几乎没有自由水的情况下；尽管基质需要水分来支持真菌的生长和代谢活动（Chawla等人，2017；Wang等人，2019）。

因此，本研究的目的是记录 SSF 作为从农工业副产品中回收营养和生物活性成分的战略方法，以及将其用作鹌鹑饲料添加剂的可能性。

墨西哥的农工副产品

墨西哥领土总面积约为 1.964 亿公顷 (MH)，其中 2100 万公顷用于农业用途（6.5 MH 灌溉面积和 14.5 MH 雨养面积）。此外，该国的气候和土壤多样性允许种植多种作物，其中一些用于直接贸易，另一些则用于出口市场（SAGARPA，2015）。墨西哥种植的各种农产品中，主要有玉米、豆类、小麦、大米、高粱、甘蔗、油籽、大豆、红花、芝麻、咖啡、辣椒、草莓、花生等（Mussatto等，2011）；SAGARPA，2015；Valdez-Vazquez等人，2010）。然而，农工活动产生了大量废物，从塑料和金属到化学品和蔬菜（SAGARPA，2015）。植物残留物，也称为农工副产品，可分为两大类：收获后留在田间的初级副产品或残留物（例如秸秆/茎）和加工收获作物时产生的次级副产品或残留物（例如玉米棒子） 、果壳、果肉和甘蔗渣）（Valdez-Vazquez等人，2010）。尽管墨西哥产生的农工副产品的确切数量尚不清楚，但已努力估算其产量

在墨西哥，主要副产品生产地区如下：在该国西北部，阿霍梅、安戈斯图拉、库利亚坎、瓜萨韦、纳沃拉托、锡那罗亚·德莱瓦（锡那罗亚）、卡耶梅、埃乔霍阿和纳沃华（索诺拉）等市以及墨西卡利（下加利福尼亚州）也包括在内。此外，Cuauhtémoc（奇瓦瓦州）、马塔莫罗斯、雷诺萨、里奥布拉沃、圣费尔南多和 Valle Hermoso（塔毛利帕斯州）等市也被认为是副产品高产区。在墨西哥中部，有拉巴尔卡和圣马丁伊达尔戈（哈利斯科州），在墨西哥南部，有韦努斯蒂亚诺卡兰萨（恰帕斯州）、霍佩尔琴（坎佩切州）、奥顿·P.布兰科（金塔纳罗奥州）和圣马丁伊达尔戈（哈利斯科州）。布兰科（金塔纳罗奥州）、图斯特佩克、阿卡特兰德佩雷斯菲格罗亚、圣胡安包蒂斯塔（瓦哈卡）以及科萨马洛阿潘德卡尔皮奥、帕努科和特雷斯巴列斯（韦拉克鲁斯）市，Valdez-Vazquez等人，2010）。

然而，该国存在法律漏洞，不允许制定明确的减少或再利用法规（SAGARPA，2015）。尽管如此，在墨西哥，农工副产品的使用因其可用性、低成本及其成分（营养素和生物活性化合物）而受到特别关注；这可以被视为获得有可能掺入动物饲料的成分的替代方案（SAGARPA，2015；Valdez-Vazquez等，2010）。

农工副产品的化学成分

农工副产品的化学成分是可变的，取决于天然来源（植物种类）、解剖区域（果肉、果皮和种子）和加工条件（新鲜或干燥）。一些农工业副产品的大致化学成分如表1所示。农工副产品的主要成分是蛋白质、碳水化合物和脂肪（Gazalli等，2013；Kruczek等，2017；Mussatto等，2011）；而较小比例的是骨灰（Kruczek等，2017；Talabi等，2016））。另一方面，干物质含量变化很大，并且取决于热处理条件，因为在热处理过程中，植物材料中的该参数会因失水而增加

此外，农工业副产品因其必需氨基酸谱（包括 Cys、Phe、Ile、Leu、Lys、Met、Tyr、Thr 和 Val）而被认为是蛋白质的重要​​来源。此外，它们还是非必需氨基酸的重要来源，例如 Ala、Arg、Asp、Gly、Glu、His、Pro 和 Ser（Dadwal等人，2018；Campos-Vega等人，2015；Choi等人）等，2016）。另一方面，作为农工业副产品成分的一部分，已鉴定出不同的矿物质，如钙、铜、铁、镁、磷、钾、钠和锌（Dreher & Devenport，2013；Saleem & Saeed） ，2020；斯卡利等人.，2016）。另一个重要的化合物是脂肪酸谱，已证明存在油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸等（ Campos-Vega等人，2015； Dreher 和 Davenport，2013）。关于副产物的碳水化合物特征，一些研究表明存在 Ara、Gal、Glc、Fru、Man、Ram 和 Xil（ Choi等人，2016 年； González-Centeno等人，2010 年； Kruczek等人）等，2017）。

此外，农产品工业副产品还含有多种主要维生素，包括维生素 A、维生素 C、维生素 K1、硫胺素、核黄素、烟酸、泛酸、维生素 B6、叶酸、胆碱、甜菜碱和维生素 B12（Dreher & Davenport，2013）；M´hiri等人，2017 年；Talabi等人，2016 年）。然而，一些研究报告了某些抗营养化合物的存在，一些聚合物如果胶和其他有机物质如单宁（Deng等人，2011年；Talabi等人，2016年））。据报道，干鳄梨种子中存在生物碱、单宁、植酸、皂苷和草酸盐等抗营养物质（Talabi等，2016）；而在干马铃薯皮中，发现了生物碱的存在，包括α-卡茄碱和α-龙葵碱（Friedman et al ., 2017）。

此外，最近有证据表明在农工业副产品中发现了一些有机酸（硝酸和柠檬酸等）；以及色素（胡萝卜素）和酚类化合物（图 3），包括酚酸和类黄酮（Dreher & Davenport，2013；M´hiri等，2017；Rosero等，2019；Scully等，2016） 。在后一组化合物中，已在干苹果种子和果肉中鉴定出没食子酸、咖啡酸和原儿茶酸（Dadwal等人，2018）。此外，在干苹果果肉（Dadwal）中还发现了肉桂酸和绿原酸。等，2018；加西亚等人，2009）。另一方面，据报道，鳄梨籽和新鲜果皮中含有咖啡酸、对香豆酸、阿魏酸、芥子酸、丁香酸和香草酸，以及类黄酮 (+)-儿茶素、槲皮素、芹菜素和山奈酚（ Rosero等）等，2019）。一些研究报告称，在干胡萝卜皮、干马铃薯皮和新鲜马铃薯皮以及咖啡甘蔗渣中存在绿原酸（ Friedman et al ., 2017； Panusa et al ., 2013； Zhang y Hamauzu, 2004））。其他已分析的副产品有葡萄柚、柠檬和柑橘皮，据报道其中含有咖啡酸、对香豆酸、阿魏酸和芥子酸；以及类黄酮橙皮苷和柚皮素（M´hiri等人，2017）。这些黄酮类化合物也在干柑橘和橙子种子中被发现（Moulehi等，2012）。

咖啡酸和没食子酸的另一个重要来源是玉米芯和覆盖它的叶子（Dong et al ., 2014）；然而，关于一些农工副产品的营养价值和生物活性化合物的信息仍然未知，这些副产品可以获取或回收用于药物开发、饲料成分以及家禽饲料添加剂。

从农产品工业副产品中提取化合物

分离、灭菌和颗粒减少过程（薄片/切片或粗粉）被认为是处理农工业副产品的第一步，用于分离杂质、消除可能改变成分的微生物以及增加化合物的回收（Azmir等人，2013；Trakulvichean等人，2017）。然而，有必要使用合适的提取方法来回收任何成分

例如，Zhang & Hamauzu (2004)，使用胡萝卜皮来获得生物活性化合物。对果皮进行粉碎处理，并用丙酮 60 分钟（浸渍）回收化合物。随后，使用分离过程（离心）将固体与溶剂分离；同时通过在35°C真空下蒸发溶剂来浓缩化合物。在另一部作品中，加西亚等人。(2009)利用苹果果肉获得生物活性化合物，预先经过粒度减小过程（研磨和压榨），并进行化合物提取过程，使用丙酮和水（7:3）的混合物作为提取溶剂，并进行超声波- 辅助萃取作为回收方法。然后通过离心（17,000xg/10℃/10分钟）分离固体，并在30℃下真空蒸发溶剂，以回收干提取物。同时，Moulehi等人。(2012)收集柑橘种子，对其进行消毒、干燥和粉碎处理。随后，使用乙醇作为提取溶剂 30 分钟（浸渍）来回收生物活性化合物。过滤溶剂并真空蒸发以获得干提取物。此外，弗里德曼等人。(2017)收集不同品种的马铃薯，对其进行消毒处理；以及果皮的分离、干燥（冻干）和粉碎。使用超声波作为提取方法（60°C 60 分钟），用甲醇和水（8:2）的混合物回收获得的马铃薯皮粉中的化合物。然后，将样品离心（18,000×g/1℃/10分钟）并过滤（0.45μm），分离固体残留物，得到液体提取物。

在这方面，传统方法（浸渍提取、索氏提取和水蒸馏）和非常规方法（酶辅助提取、微波、加压液体、超临界流体和超声波）通常用于提取生物活性化合物。然而，这些方法与其他因素的结合，例如提取过程中所用溶剂的极性、溶剂混合物、溶剂与固体的比例、溶剂pH、固体颗粒尺寸、温度、时间和真空；以及发酵条件，是必要的（Azmir等人，2013；Chawla等人，2017；Morales等人，2018））。此外，使用生物技术方法，例如在液体和固体培养基中进行真菌发酵，被认为是从农工业副产品中回收生物活性化合物的替代方法（Vargas-Sánchez等人，2021）。

固态发酵

固态发酵（SSF）广泛用于在低水分含量的固体材料或基质上生长或培养真菌（Chawla等，2017；Wang等，2019）。SSF被认为是一种从天然来源及其残留物中生产或回收生物活性化合物的清洁技术；然而，该过程的效率取决于真菌种类以及所使用的环境条件和底物（Chawla等人，2017 年；Pleissner等人，2015 年；Rajavat等人，2020 年））。关于环境条件，培养基的 pH 值和成分组成、温度和培养时间等的影响已得到证实（Pleissner等，2015；Xu等，2019）。例如，之前的研究表明，培养基成分（果糖、甘油、蛋白胨、矿物质和维生素）、温度（22-32℃）和时间（1-11天）是固态发酵生产的关键因素。大米多糖（农用基质）与蛹虫草（Xu等人，2019）。

关于基质，一些研究表明，真菌生长和生物活性化合物的回收与材料成分（含水量）、材料的物理特性（基质孔隙率、孔径、粒径）和材料类型高度相关（Egbuonu＆Osuji，2016 ） ；Shankar 和 Mulimani，2007；Saber等人，2010；Torrado等人，2011；Wang等人，2019）。在其他研究中，农工副产品已被用作蘑菇生产的农业基质；例如，红豆植物副产品、鹰嘴豆植物、红鹰嘴豆粉、红鹰嘴豆壳、麦麸、米糠、菠萝、苹果和橙子残渣；以及花生饼、甘蔗渣、角豆荚、玉米芯和麦麸（Shankar & Mulimani，2007；Torrado等人，2011；Wang等人，2019）。

SSF获得的鹌鹑饲料添加剂

因此，已证明SSF可用于从农产品中获取或回收可用于鹌鹑饲料的成分（表2），包括蛋白质和氨基酸、脂肪酸、抗氧化剂和抗菌化合物、酶、维生素和矿物质。 -工业副产品，例如农业基质。

这些成分对鹌鹑的生产性能（采食量、体重增加和饲料转化率）、胴体和产肉量以及肉质发挥着重要且特定的作用。因此，膳食蛋白质补充已被用作增加体重和保持鹌鹑胸肉特有的红色的策略（Cullere et al ., 2016；Mosaad & Iben, 2009）；以及减少烹饪失重和乳房韧性（Cullere等人，2016）。此外，日粮中添加氨基酸对热应激鹌鹑的采食量、增重和饲料转化率也有积极影响（Baylan et al ., 2006）; 德尔韦斯科等人，2014）。

还测定了米根霉固态发酵米糠营养液中粒径（0.18-0.39 mm）和硫酸铵浓度对生物量和蛋白质产量的影响。结果表明，颗粒尺寸的减小和硫酸铵水平的增加增加了蛋白质的获得。此外，作者得出结论，发酵过程增加了回收成分在饲料配方中的潜在用途的价值（Schmidt & Furlong，2012）。在另一项研究中，木薯叶和巴巴苏 ( Orbignya sp.) 中果皮粉与少孢根霉一起进行固态发酵使用这些残留物进行蛋白质含量评估。结果表明，经过发酵处理后，木薯叶的蛋白质含量和蛋白质消化率有所增加，并得出结论：来自农产品工业副产品的SSF可以通过将能量食品转化为含有更多蛋白质的结构性食品来生产更有营养的食品。 （莫拉莱斯等人，2018）。

另一方面，研究表明，膳食中补充中链脂肪酸可以增强鸟类的免疫反应并降低总胆固醇和甘油三酯。以及鹌鹑胸脯的腹部脂肪含量（Saeidi et al ., 2016）。因此，这些饲养条件可以改善鹌鹑肉的氧化稳定性并提高储存过程中的肉质（Ghazaghi et al ., 2014）。

天然来源的抗氧化剂和抗菌化合物已被用于增加鹌鹑的采食量、体重增加和胴体产量，减少肠道中的有害微生物种群，并减少鹌鹑胸肉和大腿肉中的脂质氧化（Ghazaghi等，2014；Ghasemi ） -Sadabadi等人，2020）。在这种背景下，Bind等人。(2014 )，在之前的工作中，评估了用黑曲霉固态发酵的石榴皮的抗氧化和抗菌酚类化合物。结果显示，酚类化合物、DPPH 自由基的抗氧化活性和肺炎克雷伯菌的抗菌性能有所增加。他们还得出结论，农工副产品的 SSF 是获得抗氧化剂和抗菌化合物的潜在策略（Bind等，2014）。

此外，酶（植酸酶、α-半乳糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、内切纤维素酶和外切纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和木聚糖酶）已被用作家禽饲料添加剂，其特点是具有不同的功能。例如，植酸酶分解不可消化的植酸（phytate）并释放磷、钙和其他可消化的营养物质（Shehab等，2012）；而ɑ-半乳糖苷酶则从植物来源释放多糖，改善其消化和吸收（Munir & Maqsood，2013）。此外，β-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、内切纤维素酶和外切纤维素酶可降解植物来源的细胞壁结构并增强营养物质的消化和吸收（Kilany & Mahmoud, 2014；Munir & Maqsood, 2013）。此外，这些酶还可以降低肠道粘度，去除抗营养因子，增强免疫力并改善鹌鹑的生产性能（Chawla等人，2017 年；Kilany 和 Mahmoud，2014 年）。

其他酶如木聚糖酶的特点是分解植物材料中的木聚糖，形成的木聚糖低聚糖分解产物可以改善有益肠道微生物的菌群和免疫反应( Munir & Maqsood, 2013 )。而脂肪酶和蛋白酶通常用于刺激内源性消化酶的排泄，分别提高能量效率、味道、脂质和蛋白质的消化和吸收（Munir & Maqsood，2013；Mnisi & Mlambo，2018）。在之前的工作中，SSF 使用Aspergillum ficuum评估了马铃薯废物中植酸酶的生产。这项工作的结果表明，发酵过程后植酸酶产量有所增加；表明 pH、接种量和水分含量不影响植酸酶的产量。因此，他们得出结论，SSF 可以用来利用食物垃圾并生产增值产品（Tian & Yuan，2016）。

在家禽生产中，禽类饲养不足是导致维生素和矿物质缺乏的最常见问题之一，从而增加健康问题和死亡率。因此，在鹌鹑日粮中添加维生素和矿物质是一种常见的常规做法（Imik等，2010；Sahin等，2005）。在这方面，膳食补充维生素 E 和 C 可以减少脂质氧化、鹌鹑胸肉中的总需氧菌和大肠菌群计数，并改善样品的红色（Imik等，2010）。膳食补充矿物质可改善受热影响的鹌鹑的性能和抗氧化状态（Sahin等人., 2005 )。此外，膳食补充有机酸已被认为是避免使用抗生素并增加鹌鹑采食量和体重增加的策略（ Khan et al ., 2016）。因此，在之前的一项研究中，研究了采用香菇和杏鲍菇的SSF 在豆酱中生产维生素 D 的情况发酵过程增加了维生素D2的含量；此外，SSF还增加了植物材料的营养强化（ Choi等，2005）。

另一项研究确定了米曲霉SSF对豇豆籽粕矿物质含量的影响，结果表明发酵过程后矿物质成分（铁和锌）有所增加。作者得出结论，SSF 提高了矿物质的生物利用度（Chawla等人，2017）。

结论

使用农工业副产品作为农业基质的固态真菌发酵可能是获得鹌鹑饲料添加剂的一种有前途的策略，其中添加剂包括蛋白质和氨基酸、脂肪酸、抗氧化剂和抗菌化合物、酶、酸化剂、维生素和矿物质。