发酵豆粕技术及其在单胃动物和水产动物上应用的研究进展

2017-01-08刘向阳

饲料工业 2017年14期

■韩冰刘向阳晨光

（中牧实业股份有限公司，北京100095）

豆粕是一种常见的动物饲料原料，其不仅含有较高含量的蛋白和脂肪，而且含有异黄酮等活性物质[1]。同时，因为豆粕含有的氨基酸较为平衡，使得其成为动物的较好的蛋白原料[2]。但因为豆粕原料中含有较高含量的抗营养因子，比如胰蛋白酶抑制因子、脲酶、大豆抗原蛋白等，这些抗营养因子会对动物营养物质的消化吸收产生影响[3]。

通过微生物发酵，可以减少抗营养因子的含量，提高豆粕的利用率。一般采用曲霉、芽孢杆菌等产酶菌以及乳酸菌等产酸菌进行发酵。研究表明，通过发酵技术，可以消除抗营养因子，提高豆粕的利用价值。发酵豆粕不仅对幼年和成年单胃动物具有明显的改善作用[4-5]，还可以替代水产动物的昂贵的蛋白原料——鱼粉[6]。所以，发酵豆粕在动物上具有较好的应用前景。

1 发酵菌种功能

我国农业部最新的《饲料添加剂品种目录（2013）》中，饲料中允许添加的微生物种类增加到34种，利用目录中可利用的有益菌对豆粕进行发酵，既可以改善豆粕的品质，又可以作为微生态制剂使用。目录中曲霉菌和芽孢杆菌类可以产生丰富的酶类，植物乳酸杆菌、粪肠球菌等乳酸菌类可以产生丰富的乳酸、乙酸等有机酸类，将这些不同的菌株添加到豆粕中，可以产生不同品质的发酵豆粕（见表1）。曲霉菌和芽孢杆菌类产生的蛋白酶类物质可以将豆粕中的大分子物质降解成小分子物质，并且可以降解部分抗营养因子[7-8]，这可能与其产生的多种酶类有关，乳酸菌其产生的有机酸可有效地减少发酵豆粕中杂菌的污染，有的乳酸菌与其他菌协同也可能会降低豆粕中抗营养因子的含量[9-11]，其具体的原理有待于进一步的研究。

菌株种类抗营养因子变化

表1 不同菌株对豆粕中抗营养因子的影响

同时，不同的菌株对于发酵的条件要求不同。单一菌株的发酵可根据其发酵条件进行温度、氧气所需进行控制，但复合菌株发酵需要兼顾到不同菌株的需求进行，比如当有枯草芽孢杆菌存在时，为了利于其产生蛋白酶类，需要进行有氧发酵，有氧发酵的好处是便于芽孢杆菌的发酵，但是缺点是可能会滋生有害菌；同时，需要在发酵过程中进行翻料，而当有乳酸菌存在时，需要进行厌氧发酵，其优点是不需进行翻料，但在密闭过程中，如果湿度未控制好，容易滋生霉菌。陈炳钿等[12]对分段发酵进行了研究，发现在有乳酸菌、芽孢杆菌和酵母菌同时存在时，好氧和厌氧发酵的分段控制对发酵总菌数和小肽含量有显著影响，先好氧48 h，后厌氧24 h所发酵出来的多肽含量最高，而纯厌氧条件只利于嗜酸乳杆菌的生长，不利于地衣芽孢杆菌产酶和生长，反之，纯需氧条件只利于地衣芽孢杆菌的生长，不利于嗜酸乳杆菌产酸。所以，在发酵过程中，要根据产品需要对豆粕添加合适的菌株，并严格控制好发酵条件，使得菌株生长最优化。

2 发酵工艺控制

目前，发酵豆粕一般采取固体发酵的工艺，其优点不仅在于操作简单，而且成本较低，减少污染的风险。市场上的发酵豆粕的发酵方式有采用发酵罐式、木箱式、水泥槽式等，其中最后一种操作简单，且成本较低，但其保温效果不如前两种方式好。发酵罐式多采取厌氧发酵，木箱式多为有氧和厌氧结合方式，水泥槽式多采取有氧发酵，具体发酵工艺要根据所用菌株判定。

除了发酵设备，发酵重要的工艺参数包括温度、湿度、氧气、菌株之间的颉颃作用等，这些都决定了菌株的生长状态，从而影响豆粕的品质。在实际发酵生产中，常将细菌和真菌结合发酵，这时要同时兼顾二者的培养条件，考虑到不同细菌和真菌之间的协同作用，使其发酵效果达到最佳。刘洋等[13]用正交试验法对米曲霉、根霉、枯草芽孢杆菌和酵母菌的组合进行了优化试验，并以最终发酵的肽含量和蛋白水解率作为评价指标，发现四株菌之间只有当达到1∶1∶1∶1的时候，肽含量和蛋白水解率才达到最高点。