固態(tài)發(fā)酵豆粕在飼料中的研究應(yīng)用

中ke小飯

近幾年來，大豆的副產(chǎn)物豆粕的深加工和綜合利用越來越受到人們的關(guān)注。此文從豆粕的組成、營養(yǎng)成份、抗營養(yǎng)因子等方面入手，著重介紹了豆粕的特點以及近年來發(fā)酵豆粕的發(fā)展及研究成果。概括發(fā)酵豆粕的用途、工藝流程和優(yōu)缺點。并對固態(tài)發(fā)酵豆粕在飼料中的應(yīng)用前景進行展望。豆粕大部分用作飼料，少部分用于發(fā)酵食品生產(chǎn)，以豆粕為原料進行深加工和綜合利用的研究相對薄弱。常見的加工豆粕方法是酶解豆粕和發(fā)酵豆粕，即利用現(xiàn)代生物技術(shù)將大豆蛋白通過蛋白酶酶解或微生物發(fā)酵降解為可溶性蛋白和小分子多肽的混合物。經(jīng)過酶解或發(fā)酵處理的蛋白由于比傳統(tǒng)大豆中蛋白質(zhì)更易于吸收、低抗原等特點，被認為是幼齡動物飼料的理想植物蛋白。

　　酶解豆粕主要用于大豆肽的液態(tài)生產(chǎn)。它存在一系列的限制因素，首先蛋白質(zhì)水解過程中產(chǎn)生的苦味、臭味無法完全抑制，尤其是大規(guī)模生產(chǎn)中，降低和脫除水解過程中的苦味和臭味需要很高的成本。較高的價格是限制大豆肽進入市場的主要原因。其次用于水解的酶制劑僅限于食品工業(yè)中的常用幾種，單一或混合使用均無法徹底消除水解過程中產(chǎn)生的苦味和臭味。尋找克服水解過程中的苦味的蛋白酶，任務(wù)非常艱巨。且水解度難以控制。

　　隨著固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的改進和完善，固態(tài)發(fā)酵不僅可以應(yīng)用于液態(tài)生產(chǎn)不能實現(xiàn)的過程，而且可以彌補液態(tài)生產(chǎn)的不足與缺陷。應(yīng)用現(xiàn)代固體發(fā)酵技術(shù)能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，而且其投資規(guī)模和生產(chǎn)成本往往要比液態(tài)法低，更重要的是現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵往往沒有影響環(huán)境的污染廢物產(chǎn)生，在食品加工業(yè)中將發(fā)揮越來越重要的作用。固態(tài)發(fā)酵其中一個重要應(yīng)用領(lǐng)域就是利用微生物轉(zhuǎn)化農(nóng)作物及其副產(chǎn)物，以提高它們的營養(yǎng)價值，減少對環(huán)境的污染。經(jīng)研究表明，豆粕經(jīng)固態(tài)發(fā)酵則可有效提高蛋白質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化率。

　　豆粕中的大豆蛋白含量很高，在43.0%～55.0%之間，而且其中80.0%以上都是水溶性蛋白。其中賴氨酸2.5%～3.0%、色氨酸0.6%～0.7%、蛋氨酸0.5%～0.7%、胱氨酸0.5%～0.8%、胡蘿卜素0.2 mg/kg～0.4 mg/kg、硫胺素3mg/kg～6mg/kg、核黃素3mg/kg～6 mg/kg、煙酸15mg/kg～30mg/kg、膽堿2200 mg/kg~2 800mg/kg。

　　1 固態(tài)發(fā)酵豆粕的工藝流程

　　微生物發(fā)酵豆粕采用生物發(fā)酵工程技術(shù)，通過發(fā)酵過程中微生物分泌的酶將豆粕中的部分蛋白酶解為分子量3000以上的大豆肽。

　　2 發(fā)酵選用菌種

　　微生物發(fā)酵豆粕常用菌種：乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌等。

　　季偉等利用產(chǎn)Nisin的乳酸鏈球菌發(fā)酵豆粕。豆粕經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后有酸甜芳香的氣味，pH值下降，能有效改善豆粕的適口性，促進畜禽生長，同時可以降低抗生素、酸化劑的添加量，降低飼料成本。

　　除此之外，霉菌也經(jīng)常被研究人員用于固態(tài)發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)，且常常與其他菌種混合發(fā)酵。莫重文等人采用米曲霉和啤酒酵母混合菌株固態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)發(fā)酵豆粕，利用霉菌產(chǎn)生的多種酶系，降解其中的纖維素及蛋白質(zhì)等物質(zhì)，利用酵母菌合成菌體蛋白。得到的發(fā)酵豆粕中粗蛋白含量可達49.10%，比原料中增加12.1%。而劉超[7]等用米曲霉菌和酵母菌以麩皮和豆餅粉為主要底物，30℃混合固態(tài)發(fā)酵36 h。獲得了酸性蛋白酶活力達l 440 U/g、酵母菌數(shù)6.29× 109個/g、粗蛋白質(zhì)高達70.56％（其中小肽10.12％）、還原糖8％的新型蛋白飼料。從而獲得一條富含小肽的新型蛋白飼料生產(chǎn)工藝。

　　由此可知，用于固態(tài)發(fā)酵的菌種范圍廣泛、常見、易于獲得。

　　3 固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)豆粕過程

　　發(fā)酵過程中分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵。在發(fā)酵前期采用好氧發(fā)酵，促使芽孢桿菌、酵母菌等好氧微生物繁殖生長，同時芽孢桿菌、酵母菌分泌產(chǎn)生大量酶類、維生素等活性產(chǎn)物促進乳酸菌的生長。后期的厭氧發(fā)酵，促進乳酸菌的增殖，并產(chǎn)生大量乳酸。微生物在無氧條件下發(fā)生強制自溶，細胞中的胞內(nèi)酶及其他生物活性成分分泌出來。厭氧發(fā)酵時蛋白酶發(fā)生酶解反應(yīng)，并產(chǎn)生香味物質(zhì)。

　　綜合好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵的優(yōu)缺點，將兩者結(jié)合起來用于發(fā)酵豆粕基本可以達到以下指標：發(fā)酵酶解產(chǎn)生的小肽占豆粕中粗蛋白含量的30%，占成品的10%。

　　發(fā)酵豆粕與酶解相比風味得到極大改善，且產(chǎn)生大量生物活性成分，但分子量多在5000～10,000之間，屬于多肽范疇，離大豆寡肽、小肽的生理活性、易吸收性距離很大，所以成本相對也比較低。因此越來越多的學者及研究人員研究固態(tài)發(fā)酵法發(fā)酵豆粕。

　　4 固態(tài)發(fā)酵豆粕的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

　　將豆粕通過生物發(fā)酵處理后，使豆粕中的各種抗原成分、抗營養(yǎng)因子被有效降低去除，豆粕中的蛋白質(zhì)被分解成大量的植物小肽。這種無抗原的植物小肽吸收率高，可作為斷奶仔豬、幼禽、蝦蟹，尤其是許多高檔經(jīng)濟動物的優(yōu)良蛋白質(zhì)來源。這一產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，將大大降低飼料工業(yè)對魚粉等動物性飼料的依賴性，為我國節(jié)省大量用于進口魚粉的外匯，推動飼料工業(yè)的技術(shù)進步，同時產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

　　由于幼畜（特別是對于早期斷奶的動物）的消化酶系統(tǒng)尚未發(fā)育完全，對于植物蛋白質(zhì)的消化能力較弱。而大豆肽中富含許多小肽，能直接被動物吸收，而且大豆肽抗原性較低，幼畜使用后發(fā)生過敏反應(yīng)的概率大大降低。利用多菌種、多溫相、多重發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵生產(chǎn)的新型發(fā)酵豆粕在水產(chǎn)飼料中應(yīng)用后，可明顯抑制消化道疾病的發(fā)生；提高動物機體免疫力，促進動物生長；同時可大幅度減少疫苗、抗生素等藥物使用量；提高水產(chǎn)動物的成活率；減少對環(huán)境的污染，社會效益和生態(tài)效益明顯。

　　在早期斷奶仔豬飼料中添加大豆肽作為血漿蛋白粉的替代品，大豆肽可以部分替代中華鱉和鰻魚人工配合飼料中的白魚粉，日均增質(zhì)量率、餌料系數(shù)、特定生長率等無顯著性差異。陳萱等（2005）用經(jīng)微生物混菌發(fā)酵的豆粕與未經(jīng)發(fā)酵的豆粕依不同比例混合，連續(xù)投喂異育銀鯽（Carassius auratus gibelio）30d后，發(fā)現(xiàn)隨著飼料中發(fā)酵豆粕添加量的上升，供試異育銀鯽不僅增重量有所提高，各項非特異性免疫指標也有所改善。

　　5 發(fā)酵豆粕在飼料中應(yīng)用推廣面臨的問題

　　從當前國內(nèi)市場來看，發(fā)酵豆粕生產(chǎn)仍處于研究和試制階段，國內(nèi)還沒形成大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)。目前，其應(yīng)用推廣存在以下主要問題。

　　5.1 影響大豆肽作用效果因素的研究

　　雖然很多研究證實了大豆肽能提高畜禽水產(chǎn)動物的生長速度，改善飼料利用率，但大豆肽的吸收和利用效果也將受到多種因素的影響。大豆肽的主要成分為小肽，和其他小肽一樣。因此，大豆肽的消化吸收效果將受到動物因素（如動物種類、年齡和生理階段等）、日糧蛋白質(zhì)的含量和品質(zhì)、大豆肽的理化性質(zhì)和大豆肽的用量等因素的影響?，F(xiàn)在，對影響大豆肽作用效果因素及解決措施，還沒有形成相對深入廣泛的研究。對其進一步的研究，是大豆肽在飼料中推廣應(yīng)用的前提和保障。

　　5.2 潛在的毒性問題

　　大豆與發(fā)酵大豆產(chǎn)品已食用了幾千年，沒有明顯的副作用。肽一般在胃腸道蛋白質(zhì)消化過程中生成，消化過程釋放產(chǎn)生毒性肽的幾率是十分微小的，現(xiàn)尚無出現(xiàn)毒性肽的報道。但是大豆肽的生產(chǎn)涉及生產(chǎn)工藝及其發(fā)酵、酶解選用的菌種及酶等，需要注意其安全性。

　　6 結(jié)論

　　發(fā)酵豆粕飼料作為繼配合飼料、膨化飼料之后新的工業(yè)飼料將得到推廣應(yīng)用，它可避免配合飼料污染、殘留和膨化飼料高耗能以及高溫、高壓對飼料營養(yǎng)物質(zhì)的損害等問題，以品質(zhì)良好、營養(yǎng)價值高和價格低廉贏得人們的青睞。