酵母培养物固体发酵工艺优化研究

文│何家运（北京英惠尔生物技术有限公司）

酵母培养物近年在我国饲料行业中的应用方兴未艾，它作为一种新型饲料单细胞原料添加剂，被越来越多的养殖客户接受。北京英惠尔早在2008年就开始研究生产酵母培养物，其良好的产品性能已被大量的养殖客户认可。但生产工艺的研究改良永无止境，如何稳定、高效地生产酵母培养物产品，降低生产能耗，始终是工业生产不懈探索的课题。酵母培养物固体发酵工艺的优化，是北京英惠尔产品在生产工艺环节节能改良方面的第一个研究课题。

一、酵母培养物生产工艺简述

英惠尔专利酵母菌株加入到经过加热灭菌的酵母培养物（主要为酵母膏、糖蜜等），经过摇瓶扩大培养得到酵母生产种液，再经300升、5吨发酵罐进行进一步的种液扩大培养，最后进入30吨的发酵罐进行生产规模的培养，得到用于下一步生产的发酵液。将发酵液用小麦麸等混合载体混合吸附，潮湿的吸附物在常温常压下固体发酵3天左右，再将其经过链板干燥机干燥，然后经粉碎、过筛、称量包装即得产品。

二、酵母培养物固体发酵工艺存在的主要问题

从酵母培养物生产工艺流程可以看出，酵母培养物固体发酵时间太长，这是它很大的一个生产缺点，而且因此派生的生产缺点很多，主要有以下三点：

第一，由于固体发酵，且在一个个发酵箱中进行，使得固体发酵设备投入很大，占用厂房的面积也很大。一个年产1万吨酵母培养物的装置，仅固体发酵工艺占地面积就达600平方米。如果此工序生产装置再按自动化建设估算，建设资金投入就差不多1000万元。

第二，由于工序操作的物料是潮湿固体，在生产装置未实现自动化时，流水作业就十分不便，它不能像液体那样，很方便地用管道长距离输送，且便于自动控制。原料因工艺要求人工搬运，工人劳动强度很大。即使自动化，如果过多的发酵箱运来运去，对操作安全都十分不利。

第三，潮湿固体在车间堆得越多，火灾危险性就越大，对防火等安全的软硬件管理要求就越高。

表1 各试验产品重点工艺的主要相关操作参数

三、酵母培养物固体发酵工艺的优化试验方案

针对酵母培养物固体发酵工艺存在的问题，查阅国内外发酵同行业的生产工艺资料，制定出的固体发酵工艺优化试验方案如下：

1.优化试验内容。对酵母培养物固体发酵工艺主要进行以下两方面的优化试验：用液体发酵工艺替代固体发酵工艺，即取消固体发酵，将发酵液在发酵罐内发酵结束后，直接在固体发酵条件下发酵；适当改变条件，压缩固体发酵时间，节约厂房等资源。

2.优化试验原则。工艺小调，确保产品质量不受影响。大量的文献及大量的养殖试验中发现，酵母对动物生长性能的影响是综合的，酵母产品质量的保证是通过对全流程工艺所有操作参数的严格控制和检测来共同保证的。单纯的检测不一定能反映产品质量。正是由于酵母产品的特殊性，故对其生产工艺流程的优化是不能冒进的，绝不能进行过多调整。

3.优化试验操作。按以下方案制备3批试验产品，分别标记为百惠邦1号、百惠邦2号和百惠邦3号，在不影响原产品性能的情况下，对其进行人工检测评价，并进行喂养试验，以此确定生产工艺方案优化是否成功。

（1）百惠邦1～3号试验产品制备。百惠邦1号拟为不调工艺，在同一试验生产时间的试验产品，它是对照品；百惠邦2号为取消固体发酵，只进行液体发酵的试验产品；百惠邦3号为缩短固体发酵时间的试验产品（表1）。

取代固体发酵的液体发酵，直接在发酵罐内进行，即30吨发酵罐发酵结束后，停止通入罐内所有物料，包括发酵净化空气，关闭罐出口阀，使罐基本上和外界隔离。除了为了使罐保持常温常压短暂进行的以下操作外：根据罐压的升高情况，偶尔进行放空；根据罐温情况，适当开一下冷却水。使罐严格在常温常压下，在剩余培养基下发酵到规定的实验时间。

固体发酵在发酵箱进行，即：将有定量剩余培养基的发酵液用小麦麸等混合载体混合吸附，混合后的含水量约40%，然后将其放入特制的304发酵箱中，发酵箱密闭，设放空口、冷风系统。发酵箱发酵时间严格控制。

（2）试验产品的评判。试验产品评价十分严肃。由于酵母培养物成分复杂，有限的检测不能评判产品的所有最佳性能。故对试验产品的评价是全方位的，不但要进行产品的定性观察，还要进行定量检测，更要通过喂养试验来评判。北京英惠尔具体采取了以下方案来评判。

定性观察。在对产品颜色、流散性、气味等表观指标方面，安排了5位有经验的专家（2位来自销售、3位来自技术服务），对产品仔细观察评判打分。他们观察的试验产品样品有6个，每种试验产品各有2个，且编号被打乱，即他们不知道各试验产品编号对应的生产流程。他们评价的标准是，统一把公司在市场上销售的酵母培养物产品定义为100分。每种样品最终得分，为5位专家打分的平均值。

定量分析。按企业标准，对每种试验产品的检测指标进行检测，它们为粗蛋白质、甘露聚糖、水分、粗灰分。

表2 三种产品的检测指标百分比（%）

喂养试验。选择120头25日龄断奶仔猪，按体重和性别相近的原则随机分成3组，每组4个重复，每个重复10头。进行3组简单的对比喂养实验，试验1组基础日粮+0.5%百惠邦1号，试验2组基础日粮+0.5%百惠邦2号，试验3组基础日粮+0.5%百惠邦3号。上述日粮均含有氧化锌和酸化剂。

四、试验产品评判结果

1.定性观察方面。百惠邦1号产品的综合得分为100，百惠邦2号产品的综合得分为98.5，百惠邦3号产品的综合得分为100。三种产品在颜色、流散性、粒度等方面，5位专家都没有看出差别。但在气味及味道方面，百惠邦2号产品略有不同。

2.定量分析方面。三种产品均达到了企业标准，具体结果见表2。

3.喂养试验结果概述。喂养结果表明，酵母培养物百惠邦1号、2号、3号均不影响仔猪的生长性能，其增重效果无显著偏差，百惠邦2号腹泻率略高。

五、结论

本项试验明显看出，酵母培养物液体发酵后的固体发酵工艺不能用液体发酵简单替代，但可以进行发酵条件调整，来缩短固体发酵时间，温度适当调整到28℃，固体发酵时间缩短到48小时，不影响产品品质。液体发酵不能取代固体发酵，这似乎可以从大量的文献检索中查出一些根据：酵母培养物是一种含有酵母菌蛋白、大量细胞代谢产物和发酵培养基的混合物，固体发酵一定是酵母细胞生长代谢的又一环境，一定会产生液体发酵不可能有的一些细胞代谢产物及未知活性因子，固体发酵工艺当然不能被简单取消或替代。从我们后续谨慎推广到市场上的多批产品来看，固体发酵时间缩短到48小时，的确未对产品质量有负面影响，这说明，固体发酵时间缩短的这一固体发酵优化操作是成功的。