发酵蛋白技术背景

固态法微生物发酵蛋白饲料技术背景及必展望固态法微生物发酵蛋白饲料近年因生物工程技术的进步，得到了长足的发展，西北地区以2008年前仅以西安汉宝生物科技公司为主，现已发展到宁夏、甘肃、陕西均有生产企业存在情况；西安汉宝集团也是以年产3000吨，发展到24万吨的大型企业。固态法发酵蛋白的几个相关产品：一、发酵豆粕豆粕中的大豆蛋白含量很高，在43.0%-55.0%之间，而且其中80.0%以上都是水溶，性蛋白。其中赖氨酸2.5%一3.0%、色氨酸0.6%—0.7%、蛋氨酸0.5%一0.7%、胱氨酸0.5%一0.8%、胡萝卜素每千克0.2毫克一0.4毫克、硫胺素每千克3毫克6毫克、核黄素每千克3毫克6毫克、烟酸每千克15毫克30毫克、胆碱每千克2200毫克一2800毫克。1、 固态发酵豆粕的工艺流程微生物发酵豆粕采用生物发酵工程技术，通过发酵过程中微生物分泌的酶将豆粕中的部分蛋白酶解为分子量3000以上的大豆肽。2、 发酵选用菌种：乳酸菌、酵母菌、芽匏杆菌等。研究者利用乳酸链球菌发酵豆粕。豆粕经乳酸菌发酵后有酸甜芳香的气味，pH值下降，能有效改善豆粕的适口性，促进畜禽生长，同时可以降低抗生素、酸化剂的添加量，降低饲料成本。除此之外，霉菌也经常被研究人员用于固态发酵豆粕的生产，且常常与其他菌种混合发酵。研究者采用米曲霉和啤酒酵母混合菌株固态发酵法生产发酵豆粕，利用霉菌产生的多种酶系，降解其中的纤维素及蛋白质等物质，利用酵母菌合成菌体蛋白。得到的发酵豆粕中粗蛋白含量可达49.10%，比原料中增加12.1%。而用米曲霉菌和酵母菌以麸皮和豆饼粉为主要底物，30C混合固态发酵36小时。获得了酸性蛋白酶活力达1440U/克、酵母菌数6.29义09个/克、粗蛋白质高达70.56%（其中小肽10.12%）、还原糖8%的新型蛋白饲料。从而获得一项富含小肽的新型蛋白饲料生产工艺。3、 固态发酵生产豆粕过程发酵过程中分为好氧发酵和厌氧发酵。在发酵前期采用好氧发酵，促使芽匏杆菌、酵母菌等好氧微生物繁殖生长，同时芽匏杆菌、酵母菌分泌产生大量酶类、维生素等活性产物促进乳酸菌的生长。后期的厌氧发酵，促进乳酸菌的增殖，并产生大量乳酸。微生物在无氧条件下发生强制自溶，细胞中的胞内酶及其他生物活性成分分泌出来。厌氧发酵时蛋白酶发生酶解反应，并产生香味物质。综合好氧发酵和厌氧发酵的优缺点，将两者结合起来用于发酵豆粕基本可以达到以下指标：发酵酶解产生的小肽占豆粕中粗蛋白含量的30%，占成品的10%。发酵豆粕与酶解相比风味得到极大改善，且产生大量生物活性成分，但分子量多在5000—1万之间，属于多肽范畴，离大豆寡肽、小肽的生理活性、易吸收性距离很大，所以成本相对也比较低。因此越来越多的学者及研究人员研究固态发酵法发酵豆粕。固态发酵豆粕的现状及应用前景将豆粕通过生物发酵处理后，使豆粕中的各种抗原成分、抗营养因子被有效降低去除，豆粕中的蛋白质被分解成大量的植物小肽。这种无抗原的植物小肽吸收率高，可作为断奶子猪、幼禽，尤其是许多高档经济动物的优良蛋白质来源。这一产品的推广应用，将大大降低饲料工业对鱼粉等动物性饲料的依赖，性，为我国节省大量用于进口鱼粉的外汇，推动饲料工业的技术进步，同时产生巨大的经济效益。4、 发酵前后营养物质的变化豆粕经过微生物发酵脱毒，可将其中的多种抗原进行降解，使各种抗营养因子的含量大幅度下降。发酵豆粕中胰蛋白酶抑制因子一般三200tiu/g凝血素三6g/g，寡糖三1%，脲酶活性三0.1mg/gmin而抗营养因子、植酸、伴豆蛋白，致甲状腺肿素可有效去除，使大豆蛋白中的抗营养因子的抗营养作用。IRENE等（1977）研究表明，豆粕经过乳酸发酵，其VB12会大大提高，由原来的不足1ng/g升高到148ng/g马文强等利用枯草芽匏杆菌（bacillussub）i酿酒酵母菌、乳酸菌对豆粕进行发酵，并对发酵后豆粕的营养特性进行分析。结果表明：发酵后豆粕中粗蛋白的含量比发酵前提高了13.48%,同时发现，粗脂肪的含量比发酵前提高了18.18%，磷的含量比发酵前提高了55.56%（p<0.01，氨基酸的含量比发酵前提高了11.49%。其中胰蛋白酶抑制因子和豆粕中的其他抗营养因子得到了彻底消除。5、 发酵豆粕在动物生产中的应用效果发酵豆粕在猪上的应用效果报道比较多。利用发酵豆粕替代部分鱼粉可以降低仔猪腹泻率，提高仔猪日采食量和平均日增重。刘欣等（2007）在28日龄断奶仔猪饲粮中以发酵豆粕部分替代进口鱼粉和乳清粉，结果表明饲喂微生物发酵豆粕使仔猪料重比降低5.56%(p<0.05)血清IgG降低21.43%(p<0.05,肠系膜淋巴结系数提高2.08%(p<0.05。用曲霉发酵豆粕喂鸡，通过收集粪便测定其磷含量，结果发现磷的含量大大减少。此试验说明通过发酵可以提高植酸磷的利用率。柯祥军(2007)在玉米-豆粕基础日粮上添加5%、10%、15%三种不同水平的发酵豆粕饲喂肉鸡。结果发现，试验组与对照组相比日增重、日采食量提高，料肉比下降，差异均极显著。试验II与对照组比较粗蛋白的表观消化率提高12.20;试验I、I、III组与对照组比较钙的表观消化率分别提高5.67%，但差异性均不显著(p>0.05)。Feng等(2007),用米曲霉菌发酵豆粕替代豆粕饲喂肉鸡。结果表明，在0〜21d，处理组肠道内的胰蛋白酶、脂肪酶、蛋白酶活性都得到了升高(p<0.05)，十二指肠绒毛高度也明显增加，21〜42d，蛋白酶活性仍显著升高。整个生长过程中处理组空肠绒毛的高度增加，隐窝的深度减小。胡梦红等报道，发酵豆粕富含的小肽能直接被动物吸收，参与机体的生理活动，很好的促进氨基酸吸收，提高蛋白质合成利用率，促进鱼类的生长；还能改善饲料风味和提高饲料适□，性，增强鱼类免疫能力，提高成活率，从而促进动物生产性能的提高。二、发酵棉粕棉籽粕是一种蛋白质含量较高的饲料，粗蛋白含量为36%〜42%左右，各氨基酸组成较好，但由于棉籽饼粕中含有0.12%〜0.28%游离棉酚，对畜禽有毒害作用。棉酚中毒的原因棉酚与蛋白质分子中的游离氨基酸各赖氨酸中的£-氨基结合，直接降低了蛋白质和赖氨酸的利用率，使消化道中的酶活性降低而影响整个消化过程，因而限制了其在畜牧饲养中的应用。1、棉粕发酵的脱毒效果棉粕经过微生物发酵以后，其所含的棉酚、环丙烯脂肪酸、植酸及植酸盐、a-半乳糖苷、非淀粉多糖等抗营养因子就会降低或消除，饲喂效果大大增加。研究发现，发现发酵后的棉籽粕的粗蛋白质提高10.92%，必需氨基酸除精氨酸外均增加，赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸分别提高12.73%，22.39%和52.00%。施安辉等利用4种酵母混合发酵，使棉酚得到高效降解，脱毒率高达97.45%。2、发酵棉粕在动物生产中的应用效果何涛等(2008)研究表明，处理组分别添加发酵棉粕15%、20%、30%替代部分豆粕，试验为时6周。结果显示，发酵棉籽处理组的肉仔鸡生产性能、肉品质，免疫器官指数和表观蛋白代谢值与对照组相比未有显著差异(P<0.05)，但饲料成本有不同程度的下降。张维德等(1999)在饲料中添加了6.5%、7.66%,10%的发酵棉粕，鸡的产蛋率提高了0.03%、1.71%和4.03%;试验组和对照组血清中谷丙转氨酶活性、总蛋白含量、白蛋白和球蛋白的相对含量、白蛋白和球蛋白之比差异不显著。说明饲喂发酵棉粕的鸡，其肝脏和其他组织的功能仍正常。张国民等(2004)利用微生物发酵棉粕代替豆粕进行饲喂犊牛试验，经过17d的实验研究，结果发现实验1组与实验2组与对照组相比，在生产性能上没有显著，性差异，但是饲料成本分别降低了36.84%和21.37%。同时发现，棉粕经过发酵后适口性提高了，粪尿中的nh3、H2S等有害气体大大降低，生态环境得到改善。三、发酵菜籽粕和其他的蛋白源相比，菜籽饼粕是一种比较廉价的蛋白质饲料资源，其含有较丰富的蛋白质与氨基酸组成，但因为菜籽粕中含有大量的毒素及抗营养因子，限制了其作为饲料的利用。目前国内外关于菜籽粕脱毒的方法主要有：物理脱毒法，化学脱毒法及生物脱毒法3大类。生物学脱毒法主要有酶催化水解法，微生物发酵法。和其他脱毒方法相比，微生物发酵法具有条件温和，工艺过程简单，干物质损失小等优点。1、 微生物发酵对菜籽粕的作用效果钟世荣等(2001)利用曲霉菌将菜籽饼粕与酱油渣混合发酵生产蛋白饲料，发酵后粗蛋白质提高16.9%，粗纤维下降。研究人员利用摸拟瘤胃技术对菜籽粕进行发酵脱毒，试验表明，在菜籽粕发酵培养基含水60%的条件下，39C厌氧发酵4天，其嗯哩烷硫酮(OZT)和异硫氰酸酯(ITC)的总脱毒率可达82.7%和90.5%，单宁的降解率为48.3%。2、 发酵菜籽粕在动物生产上的应用效果刘清兰等(2008)以玉米-豆粕型基础日粮及用5%、10%和15%的固态发酵菜粕替代豆粕的日粮，以研究固态发酵菜粕对肉鸡肝脏和甲状腺的影响。结果表明，日粮中用15%以内的固态发酵菜粕替代部分豆粕对肉鸡的肝脏和甲状腺指数没有显著影响，因此在日粮中使用15%以内的固态发酵菜粕替代部分豆粕不会引起肉鸡的表观毒性反应。四、 发酵血粉动物血液是一种潜力很大蛋白质资源。血液可直接干燥制成血粉，血粉的蛋白质含量很高，但其最大的缺点是氨基酸组成不平衡，消化率低、适口性差。发酵血粉与其他原料相比，其维生素、促生长因子以及游离氨基酸都增加了，各种营养物质的含量更全面、更平衡，是一种优质的蛋白质饲料。1、发酵血粉在畜禽生产上的应用杨远新等（2006）用发酵血粉代替豆粕对育肥猪进行试验，3个试验组分别替代日粮中的豆粕50%、75%和100%，试验期60d。结果表明：与对照组相比，试验II组和试验III组的末重与日增重均有显著提高（p<0.05），其中日增重分别提高11.33%和14.34%;同时，试验I组料重比显著降低。刘定发（1998）用发酵血粉替代进口鱼粉观察对肉鸡生产性能的影响，试验发现，0〜4周、5~8周试验肉鸡的日增重情况均较对照组略低，但差异不显著。同时，作者也对三个试验组鸡的健康状况进行了观察，没有发现传染病、中毒和啄肛等现象，生长发育均正常，说明发酵血粉替代部分鱼粉制定饲料配方是切实可行的。五、 其他肉骨粉，羽毛粉等产量也很大，含有丰富的营养物质。肉骨粉蛋白质含量在45%〜50%，矿物质铁、磷、钙含量很高，但骨钙大多以羟磷灰石形式存在，不利于吸收，微生物发酵产酸使羟磷灰石中磷酸钙在酸的作用下生成可溶性乳酸钙，有利于动物吸收。家禽羽毛粉蛋白质含量在85%〜90%，胱氨酸含量高达4.65%。也含有维生素B和一些未知的生长素；铁、锌、硒含量很高。羽毛粉经过微生物发酵，羽