豆粕發(fā)酵產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展對(duì)策

PAGEPAGE1豆粕發(fā)酵產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展對(duì)策【摘要】：本文綜述了發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)現(xiàn)狀及其生產(chǎn)工藝，分析了影響發(fā)酵豆粕品質(zhì)的發(fā)酵菌種、水分、溫度、批量大小、發(fā)酵設(shè)備等因素及傳統(tǒng)發(fā)酵豆粕生產(chǎn)過程中存在的不足，如蛋白質(zhì)含量低、抗?fàn)I養(yǎng)因子去除不徹底、適口性差及成本高等問題，并對(duì)發(fā)酵豆粕的市場(chǎng)前景做了進(jìn)一步展望?！娟P(guān)鍵詞】：豆粕固體發(fā)酵飼料抗?fàn)I養(yǎng)因子1.1豆粕及發(fā)酵豆粕簡(jiǎn)介 1.1.1豆粕簡(jiǎn)介豆粕是大豆經(jīng)提取豆油后得到的副產(chǎn)品。研究表明，其營(yíng)養(yǎng)成分主要有蛋白質(zhì)40%～44%，脂肪1%～2%、碳水化合物10%～15%，賴氨酸2.5%～3.5%，色氨酸0.6%～0.7%，蛋氨酸0.5%～0.7%，胱氨酸0.5%～0.8%，以及多種礦物質(zhì)、維生素和必需氨基酸，營(yíng)養(yǎng)成分比較齊全且均衡，還含有異黃酮、磷脂等生物活性物質(zhì)[l]。1.1.2我國(guó)餅粕資源開發(fā)利用現(xiàn)狀因?yàn)轱炂稍谏a(chǎn)應(yīng)用中的諸多優(yōu)勢(shì)，使得其在代替魚粉制造發(fā)酵蛋白飼料方面的應(yīng)用開始受到了越來越多的關(guān)注，雖然餅粕的發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)展迅猛，但畢竟還處于發(fā)展的初期，還存在許多問題[2]，主要包括：①粗纖維含量高達(dá)14%以上，蛋白質(zhì)含量20%-40%不等，有效能值不到豆粕的70%，由于殘留皮殼，餅粕顏色發(fā)黑，嚴(yán)重影響其商品價(jià)值；②餅粕的蛋白質(zhì)（氨基酸）消化利用率低，只有30%-60%，均明顯低于魚粉及豆粕等優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料資源；③低質(zhì)餅粕中有毒有害物質(zhì)含量高。不僅嚴(yán)重影響畜禽生產(chǎn)性能，還會(huì)損害動(dòng)物器官，影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，甚至導(dǎo)致動(dòng)物死亡。 1.1.3發(fā)酵豆粕簡(jiǎn)介(1)發(fā)酵豆粕發(fā)酵豆粕又名生物肽，生物豆粕，生物活性小肽，大豆肽[3]。是指利用有益微生物發(fā)酵低質(zhì)豆粕，去除多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，同時(shí)產(chǎn)生微生物蛋白質(zhì)，豐富并平衡豆粕中的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平，最終改善豆粕的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，提高飼料效率。發(fā)酵豆粕含益生菌、酶、水溶性維生素、肽、氨基酸、大豆異黃酮等功能成分。這對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)十分有利。另外在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸味物質(zhì)，對(duì)于幼齡動(dòng)物，具有明顯的誘食效果。并且，由于部分碳水化合物被降解，豆粕致密結(jié)構(gòu)變得疏松，適口性顯著提高。(2)發(fā)酵豆粕的特點(diǎn)豆粕經(jīng)過發(fā)酵產(chǎn)生了一減一增的雙重功效[4]：一減，是將豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子降解為動(dòng)物可利用的營(yíng)養(yǎng)素；一增，是較普通豆粕增加了活菌、肽、氨基酸、活性酶、乳酸、維生素、大豆異黃酮等活性因子。相比于普通豆粕，發(fā)酵豆粕具有以下優(yōu)點(diǎn)。①能有效去除豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，其對(duì)動(dòng)物的生理效應(yīng)[5]見表1-1。通過微生物發(fā)酵技術(shù),可將豆粕中目前已知的多種抗原進(jìn)行降解，有效去除豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。微生物發(fā)酵法降解豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子主要通過微生物及其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子的降解來實(shí)現(xiàn)，部分對(duì)熱敏感的抗?fàn)I養(yǎng)因子，通過加熱途徑即可將其去除。表1-1大豆中抗?fàn)I養(yǎng)因子及其對(duì)動(dòng)物的生理效應(yīng)抗?fàn)I養(yǎng)因子名稱生理效應(yīng)胰蛋白酶抑制因子降低胰（糜）蛋白酶活性，生長(zhǎng)遲緩，胰腺增生、腫大大豆凝集素腸壁損傷，免疫反應(yīng)，增加內(nèi)源氮排出量，增加內(nèi)源蛋白分泌抗原蛋白免疫反應(yīng)，影響腸壁完整性單寧通過形成蛋白質(zhì)－碳水化合物復(fù)合物，影響蛋白質(zhì)和碳水化合物的消化皂甙溶血，影響腸道滲透性植酸磷與蛋白質(zhì)和微量元素形成復(fù)合物，抑制微量元素的吸收大豆寡糖漲氣、腹瀉，影響?zhàn)B分消化異黃酮抑制生長(zhǎng)，子宮增大抗維生素因子干擾動(dòng)物對(duì)維生素的利用，引起維生素缺乏癥6300萬噸。全球畜牧業(yè)已經(jīng)過10年的快速發(fā)展，其蛋白飼料的缺口更大。1.2發(fā)酵豆粕生產(chǎn)工藝研究現(xiàn)狀在實(shí)際生產(chǎn)過程中,對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響比較大的有3個(gè)方面[10]：一個(gè)是所采用的發(fā)酵菌種;其次是發(fā)酵工藝,如淺層發(fā)酵、深層發(fā)酵、批次式發(fā)酵或連續(xù)式發(fā)酵;其三是發(fā)酵容器(發(fā)酵容器與發(fā)酵工藝相適應(yīng))。1.2.1發(fā)酵菌種適于豆粕發(fā)酵的理想微生物應(yīng)具備下列特性[11]：①能較好地分解和利用豆粕，能夠以豆粕為底物進(jìn)行較好的生長(zhǎng)、繁殖；②繁殖速度快，菌體蛋白含量高；③無毒性和致病性：④菌種性能穩(wěn)定。發(fā)酵菌種主要有液體和固體兩種。一般來說，大多數(shù)純培養(yǎng)的發(fā)酵菌種是液體發(fā)酵菌種，菌種的生產(chǎn)是從保存斜面，菌種活化、三角瓶、小型種子罐到大型種子罐，然后用于生產(chǎn)性接種。液體發(fā)酵菌種比較適用于批量式生產(chǎn)。固體發(fā)酵菌種主要是曲種，按傳統(tǒng)固體制曲技術(shù)制作。固體劑型的發(fā)酵劑適用于連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)線使用。常見的固體發(fā)酵菌種有細(xì)菌類和真菌類，細(xì)菌類主要有芽孢桿菌、乳酸菌；真菌類主要有酵母菌和霉菌（根霉、毛霉、木霉、曲霉）[12]。這些微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)生蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶等活性較高的酶，能夠有效降解豆粕中的大分子蛋白質(zhì)，消除抗?fàn)I養(yǎng)因子。此外不同的菌種還具有獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì)，如芽孢桿菌菌種具有不易致死的芽孢，飼喂時(shí)能以活菌的狀態(tài)進(jìn)入動(dòng)物的消化系統(tǒng)，進(jìn)而抑制腸道中有害菌的生長(zhǎng)繁殖；酵母菌菌體蛋白質(zhì)含量高，氨基酸構(gòu)成合理，富含B族維生素，可以同化尿素、硫酸銨等非蛋白氮源，并能產(chǎn)生促進(jìn)細(xì)胞分裂的生物活性物質(zhì)，有強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)和抗病促生長(zhǎng)的效果；乳酸菌在發(fā)酵過程中具有產(chǎn)酸作用，能降低產(chǎn)品pH值，產(chǎn)生酸甜芳香的氣味，改善產(chǎn)品的風(fēng)味和適口性。實(shí)際生產(chǎn)中，結(jié)合各種微生物不同的特性進(jìn)行合理的選擇和組合非常之關(guān)鍵。另外有研究表明，采用多菌種協(xié)同發(fā)酵，是考慮到芽孢桿菌、霉菌、酵母菌和乳酸菌等具有各自獨(dú)特的發(fā)酵性質(zhì)，如芽孢桿菌因?yàn)檠挎叩拇嬖谑沟媚褪苄詷O強(qiáng)，可以保證大量繁殖；酵母菌菌體本身蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成合理，而且極易利用非蛋白氮合成優(yōu)質(zhì)的酵母菌體蛋白，提高蛋白品質(zhì)；乳酸菌在發(fā)酵過程中由于其產(chǎn)酸作用，能降低物料pH值，抑制雜菌滋生，同時(shí)改善物料風(fēng)味和適口性[13]。實(shí)際生產(chǎn)中，如何對(duì)各菌種進(jìn)行組合，進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)于進(jìn)行一個(gè)高品質(zhì)的發(fā)酵極為重要。1.2.2發(fā)酵工藝目前我國(guó)豆粕生物降解的生產(chǎn)工藝五花八門，從簡(jiǎn)單的手工批次操作到復(fù)雜的自動(dòng)化連續(xù)流水線生產(chǎn)，應(yīng)有盡有。歸納起來主要有酶解法和微生物發(fā)酵法[14]。酶解法可用特定酶定位產(chǎn)生特定肽或氨基酸，酶解過程和產(chǎn)物易控制，生產(chǎn)條件溫和、產(chǎn)品安全性高；但由于酶解后產(chǎn)物需要脫苦；而且單一酶種降解產(chǎn)物單一，復(fù)合酶降解又增加成本，因此，人們?cè)絹碓蕉嗟亻_始轉(zhuǎn)向微生物發(fā)酵降解豆粕。應(yīng)用于微生物發(fā)酵豆粕的技術(shù)方法目前主要有固態(tài)發(fā)酵技術(shù)和液態(tài)發(fā)酵技術(shù)兩種。液體發(fā)酵使養(yǎng)分和微生物處于水溶狀態(tài)，充分的水分活度使微生物充分活化，又是在物料消毒滅菌后密閉發(fā)酵，保證了產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)和穩(wěn)定性。但鑒于液體發(fā)酵設(shè)備造價(jià)高，發(fā)酵過程中的廢液排放造成環(huán)境污染，發(fā)酵后處理成本高，因此，基于環(huán)保和經(jīng)濟(jì)方面的綜合考慮，對(duì)于低質(zhì)的豆粕發(fā)酵，目前多采用的是固體發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵投資少，能耗低，技術(shù)較簡(jiǎn)單，且生產(chǎn)過程對(duì)無菌操作要求較低，產(chǎn)生的污染較少，是飼料生產(chǎn)業(yè)中較為適用的工藝。固體發(fā)酵多數(shù)采用開放式發(fā)酵。按照生產(chǎn)模式，可分為淺層發(fā)酵和深層發(fā)酵[15]。①淺層發(fā)酵的物料厚度一般在5cm以下，采取水泥地面平鋪式發(fā)酵，適合好氧發(fā)酵。物料厚度薄，利于氧氣擴(kuò)散，需氧菌可以得以大量繁殖。另外，由于是淺層發(fā)酵，也利于菌種產(chǎn)生熱量的擴(kuò)散，使發(fā)酵始終保持在一個(gè)適合菌種生長(zhǎng)的溫度。但由于淺層發(fā)酵占地面積大，不利于高效率的發(fā)酵生產(chǎn)。②深層發(fā)酵的物料一般在30cm以上，多數(shù)在100cm左右，甚至有高達(dá)200cm以上的，采取水泥池自然堆放式發(fā)酵，這種物料堆放模式適合混合菌種發(fā)酵，前期好氧菌活動(dòng)頻繁、中后期兼性厭氧發(fā)酵。1.2.3發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵豆粕加工裝備作為生產(chǎn)的載體，其技術(shù)水平的高低對(duì)發(fā)酵豆粕的品質(zhì)起到關(guān)鍵性作用，但是與豆粕發(fā)酵工藝的研究重視程度相比，在相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備方面研究的投入很少，因此在缺少科研支撐的情況下，我國(guó)目前發(fā)酵豆粕飼料加工設(shè)備低水平重復(fù)，開發(fā)能力不足，標(biāo)準(zhǔn)水平低，在實(shí)際生產(chǎn)中大都采用通用加工設(shè)備，技術(shù)相對(duì)落后，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)物料的適應(yīng)性差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)規(guī)模小，自動(dòng)化程度低，不能完全適應(yīng)生物飼料加工的需要，與國(guó)外的專用發(fā)酵豆粕生產(chǎn)技術(shù)相比有很大的差距，這些已成為發(fā)酵豆粕飼料生產(chǎn)和發(fā)展的制約因素。近幾年來隨著國(guó)內(nèi)飼料企業(yè)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，為了提高產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效益，廠家對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)創(chuàng)新，并出現(xiàn)了一些新技術(shù)裝備，這對(duì)發(fā)酵豆粕在我國(guó)的推廣與普及提高豆粕資源的利用率具有重要的意義。1.2.4各條件對(duì)豆粕質(zhì)量的影響(1)發(fā)酵菌種對(duì)發(fā)酵豆粕品質(zhì)的影響固體發(fā)酵過程中許多參數(shù)是在變動(dòng)的，如水分、溫度、營(yíng)養(yǎng)素、pH值、氧氣等都在發(fā)生變化，一種微生物是很難適應(yīng)全部條件的[16]。當(dāng)一種適應(yīng)的微生物繁殖后，其活動(dòng)結(jié)果改變了自身的生存環(huán)境，為其它微生物提供了最佳的生長(zhǎng)條件，導(dǎo)致其它微生物的生長(zhǎng)。不同微生物對(duì)物料的各種理化因子要求不同，而發(fā)酵過程中又難以維持某一個(gè)理化條件，因此，決定了豆粕發(fā)酵是由多種微生物共同協(xié)同或按順序進(jìn)行的。例如，當(dāng)?shù)蜏睾醚跷⑸锓敝称饋砗?，?dǎo)致溫度的上升和氧氣的減少，使嗜溫兼性厭氧微生物有機(jī)會(huì)大量繁殖，兼性厭氧微生物往往產(chǎn)酸，發(fā)酵物料的pH值下降，又引起嗜酸性微生物生長(zhǎng)。所以，發(fā)酵豆粕產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，單菌不如多菌，純培養(yǎng)(多菌種的純培養(yǎng)物之間的相容性不一定協(xié)調(diào))不如曲種(曲種中的微生物是天然組合的，相互之間互補(bǔ)性強(qiáng))。液體發(fā)酵菌種[l7]往往是一次性制作的，當(dāng)發(fā)酵菌種培養(yǎng)到微生物適用于接種時(shí)(對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期)，開始接種，如果發(fā)酵批量大(如一個(gè)批量為20t)，則開始接種到接種完畢至少需要5h，造成菌種的種齡不一致，影響發(fā)酵效果。但固體發(fā)酵菌種由于其中的微生物處于休眠狀態(tài)只有接種后才活化，因此，接種時(shí)間對(duì)發(fā)酵菌種的種齡沒有影響[18]。(2)發(fā)酵批量大小對(duì)發(fā)酵豆粕品質(zhì)的影響大多數(shù)豆粕發(fā)酵的研究工作都是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)小批量(一般50～500g、最多不超過5000g)進(jìn)行[19]。由于批量小，接種其體積自然也小，發(fā)酵劑種齡一致,但保溫性能差、水分?jǐn)U散快、氧氣擴(kuò)散大，與實(shí)際大規(guī)模生產(chǎn)有很大的區(qū)別，因此，實(shí)驗(yàn)室做出來的數(shù)據(jù)往往無法在實(shí)際生產(chǎn)中使用。在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)酵物料與發(fā)酵劑、培養(yǎng)基、水的混合一般用常規(guī)飼料混合裝置來完成[20]。由于是濕料攪拌，物料的粘滯系數(shù)很大，一般2t的攪拌器只能攪拌1t干物質(zhì)。如果發(fā)酵批量大于1t，必須由2個(gè)攪拌批次來完成。如果發(fā)酵批量為20t，至少必須由20個(gè)攪拌批次來完成。一般1個(gè)攪拌批次為15rain，20個(gè)攪拌批次需要5h。第一個(gè)批次的物料已經(jīng)開始發(fā)酵而最后一個(gè)批次剛攪拌完，造成一個(gè)發(fā)酵批次中的物料發(fā)酵時(shí)間不一致。其次，在中間翻料過程中，批量過大，無法完全混合，也是物料發(fā)酵程度不均勻的一個(gè)問題。而對(duì)于發(fā)酵批量為1t左右的發(fā)酵物，一個(gè)接種批次等于一個(gè)發(fā)酵批次，前后兩次攪拌不參合、不交叉，因而能夠保證產(chǎn)品接種時(shí)間的一致性。其次，一個(gè)發(fā)酵批次為1t的發(fā)酵批量，翻料時(shí)可以用攪拌機(jī)進(jìn)行，因而可以對(duì)發(fā)酵物料進(jìn)行翻動(dòng)并完全混合，保證了物料的一致性。生產(chǎn)過程中發(fā)酵物達(dá)到發(fā)酵目標(biāo)終點(diǎn)后停止發(fā)酵的唯一辦法是對(duì)物料進(jìn)行干燥[21]。干燥設(shè)備一般是連續(xù)生產(chǎn)的，國(guó)內(nèi)目前大多數(shù)發(fā)酵豆粕都采用中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所生產(chǎn)的內(nèi)置攪拌式流化床烘干機(jī)，一般干燥能力為1t/h，并聯(lián)兩套設(shè)備為2t/h。如果一個(gè)批次的發(fā)酵批量過大，同一個(gè)批次的物料干燥時(shí)問過長(zhǎng)，就完全有可能造成同一批次的發(fā)酵物發(fā)酵時(shí)間不一樣，引起品質(zhì)差異。例如，一個(gè)發(fā)酵批次的批量為20t，在發(fā)酵終點(diǎn)到達(dá)之后從開始干燥起到全部干燥完畢需要10h(2t/h)0h(1t/h)，因而造成同一個(gè)發(fā)酵批次的發(fā)酵豆粕的發(fā)酵時(shí)間不一致，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，以少量，多批次，連續(xù)進(jìn)行的發(fā)酵方式，即以每20min攪拌1個(gè)批次，每20min干燥1個(gè)批次，所有物料從接種到烘干的周期完全相同，保證了產(chǎn)品品質(zhì)的一致性。(3)發(fā)酵設(shè)備對(duì)發(fā)酵豆粕品質(zhì)的影響①發(fā)酵設(shè)備質(zhì)地對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量穩(wěn)定性的影響。發(fā)酵豆粕的研究大多數(shù)是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用玻璃瓶小批量(如50～500g)進(jìn)行，由于批量太小，不能形成積溫，發(fā)酵溫度靠恒溫箱提供，基本上屬于恒溫發(fā)酵。由于發(fā)酵過程的容器、物料和環(huán)境溫度一致，不會(huì)產(chǎn)生水蒸氣冷凝現(xiàn)象，對(duì)發(fā)酵物的水分均勻度沒有影響。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，物料的體積很大，發(fā)酵物的體系溫度呈一定的梯度，即物料中心的溫度高(可達(dá)55～60℃)，而四周接近發(fā)酵容器或表面的溫度比較低，接近環(huán)境溫度。熱量的擴(kuò)散靠水分傳導(dǎo)，當(dāng)發(fā)酵容器的質(zhì)地為非吸水性材料時(shí)，水蒸氣在容器表面冷凝為液態(tài)水，并吸附于四周的發(fā)酵物料中，造成與發(fā)酵容器接觸的局部發(fā)酵物料水分含量遠(yuǎn)高于其它物料，引起局部發(fā)酵異常，進(jìn)而影響發(fā)酵豆粕品質(zhì)均勻性，有些甚至腐敗霉?fàn)€，影響質(zhì)量。另外，發(fā)酵容器是否與地面直接接觸也影響發(fā)酵豆粕的質(zhì)量及其穩(wěn)定性。大多數(shù)水泥地面、地池的發(fā)酵容器直接建在地面上，一年四季的溫度差異很大而無法控制。而箱式發(fā)酵的容器為木箱，一方面，木質(zhì)材料為吸水性材料，容器的表面不產(chǎn)生冷凝水，不會(huì)造成發(fā)酵物料局部水分異常；另外，木箱與地面間隔為15—20cm，容器的溫度可通過發(fā)酵房的溫度來控制。一般在生產(chǎn)過程中，由于發(fā)酵自身產(chǎn)熱，發(fā)酵房的溫度相對(duì)比較高，容器的溫度也相應(yīng)比較高。因此，容器質(zhì)地為非吸水性的水泥或金屬不如吸水性的木質(zhì)材料。②發(fā)酵設(shè)備類型對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。我國(guó)的發(fā)酵豆粕廣泛采用固態(tài)發(fā)酵工藝生產(chǎn)，大多生產(chǎn)企業(yè)采用傳統(tǒng)的堆砌式發(fā)酵方法或用水泥池或木箱作為發(fā)酵工具，從物料搬運(yùn)混合接種布料松散和溫度檢測(cè)等均采用人工作業(yè)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度極大，而且效率很低，發(fā)酵程度主要靠人為經(jīng)驗(yàn)判斷，但是人為的頻繁進(jìn)出會(huì)破壞發(fā)酵環(huán)境，極易使物料受到外界雜菌感染，嚴(yán)重影響發(fā)酵飼料的品質(zhì)。表1-3幾種常用固體發(fā)酵反應(yīng)器[22]生物反應(yīng)器類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)木盒式系統(tǒng)簡(jiǎn)單操作方便溫度濕度不易控制，不易工程放大加蓋盤式所需空間少卸料困難，不易工程放大垂直培養(yǎng)盤式適合實(shí)驗(yàn)室小試固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)傳熱困難，不易工程放大傾斜接種盒式易于裝卸料，能防止?jié)裎锪隙逊e成團(tuán)溫度不易控制，不易工程放大淺盤式設(shè)計(jì)和操作簡(jiǎn)單溫度濕度難以控制，裝料量較少傳動(dòng)帶式能夠連續(xù)作業(yè)，節(jié)約空間濕度難以控制，成本高(4)發(fā)酵體系水分含量對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量穩(wěn)定性的影響在開放體系下，如果不添加人工發(fā)酵劑，只給豆粕加水，可以肯定地說，添加不同水分后，豆粕中長(zhǎng)出來的微生物是不同的。微生物繁殖與水分活度之間的關(guān)系[23]見表1-4。如果所使用的發(fā)酵劑微生物類型與原料配制的水分不協(xié)調(diào)，必然造成反客為主的現(xiàn)象，即發(fā)酵物中大量繁殖起來的，不是發(fā)酵劑中的目標(biāo)微生物，而是豆粕原料中自身的微生物，由于豆粕中自身的微生物含量在原料批次中差異很大，必然影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。值得一提的是，發(fā)酵豆粕生產(chǎn)過程中，水分的含量對(duì)后續(xù)的烘干工序影響很大，一是高水分使得發(fā)酵豆粕的粘性增加，在烘干機(jī)內(nèi)部難以分散，容易結(jié)塊而影響干燥的均勻度；其次是水分含量越高，烘干成本也越高。因此，為了降低烘干成本，生產(chǎn)廠家往往盡量降低發(fā)酵物料的水分，從而造成所接種的微生物不能很好地生長(zhǎng)，而自然微生物則大量繁殖，由于每個(gè)批次的原料中微生物組成不同，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生較大的變化。由此可見，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量來說，霉菌發(fā)酵劑比細(xì)菌、酵母發(fā)酵劑穩(wěn)定；曲種(以曲霉為主)發(fā)酵劑比純培養(yǎng)發(fā)酵劑穩(wěn)定。表1-4水分活度與微生物的生長(zhǎng)水分活度最低水分所能抑制的微生物1.0～0.95假單胞菌、大腸桿菌、變形桿菌、志賀氏菌屬、芽孢桿菌、克雷伯氏菌屬、產(chǎn)氣梭狀芽孢桿菌、某些酵母0.95～0.91沙門氏桿菌屬、溶副血弧菌、肉毒梭狀芽孢桿菌、沙雷氏桿菌、足球菌、部分霉菌和酵母0.91～0.87假絲酵母、擬球酵母、漢遜酵母、小球菌0.87～0.80大多數(shù)霉菌(產(chǎn)毒素的青霉)、大多數(shù)酵母、金黃色葡萄球菌0.80～0.75大多數(shù)嗜鹽細(xì)菌、產(chǎn)毒素的曲霉0.75～0.65嗜旱霉菌、二孢酵母0.65～0.60耐滲酵母和少數(shù)霉菌(刺孢曲霉、二孢紅曲霉)<0.05微生物不能繁殖(5)發(fā)酵溫度和時(shí)間對(duì)發(fā)酵豆粕品質(zhì)的影響發(fā)酵溫度和時(shí)間對(duì)豆粕的發(fā)酵品質(zhì)的影響存在交互作用[24]。在不同溫度和時(shí)間作用下發(fā)酵豆粕的pH、粗蛋白含量、酸結(jié)合力和氨基酸組成的情況都會(huì)發(fā)生變化。1.3發(fā)酵豆粕生產(chǎn)蛋白飼料的優(yōu)點(diǎn)1.3.1開發(fā)新型蛋白原料，找到高質(zhì)蛋白原料替代品將發(fā)酵法應(yīng)用于畜牧業(yè)，主要是利用微生物的降解作用對(duì)蛋白原料進(jìn)行改性，將低質(zhì)的蛋白原料轉(zhuǎn)化為高質(zhì)的蛋白原料。對(duì)于豆粕而言，一方面，豆粕中的蛋白質(zhì)被降解為小肽和氨基酸類易被動(dòng)物吸收利用的物質(zhì)；另一方面，豆粕中的植酸、寡糖、大豆球蛋白等抗?fàn)I養(yǎng)因子被部分或完全消除，飼用價(jià)值提高。而對(duì)于雜粕類的蛋白飼料，應(yīng)用微生物處理，除了提高蛋白的目的，重在降低其抗?fàn)I養(yǎng)因子的拮抗作用，提高其在配方中的應(yīng)用比例，菜粕經(jīng)過發(fā)酵后，其含有的硫代葡萄糖甙、異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮、植酸等含量大大降低；發(fā)酵前棉粕中的游離棉酚含量為852mg/kg，發(fā)酵后為135mg/kg。發(fā)酵效果良好的棉粕和菜粕可以添加到畜禽日糧中用以代替部分豆粕而不會(huì)影響生產(chǎn)性能。1.3.2發(fā)酵流程簡(jiǎn)單、成本低、便于應(yīng)用推廣與傳統(tǒng)的液體發(fā)酵對(duì)比，固體發(fā)酵存在以下優(yōu)點(diǎn)：①微生物發(fā)酵，在實(shí)際生產(chǎn)中只需定期對(duì)菌種進(jìn)行復(fù)壯活化，與酶解中的用酶成本相比，菌種成本在整個(gè)生產(chǎn)費(fèi)用中所占比例基本可以忽略不計(jì)；②多菌種協(xié)同發(fā)酵，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，抑制雜菌滋生；③開放式曲種發(fā)酵，對(duì)無菌程度的要求較低，可節(jié)省高昂的設(shè)備投資；④固體發(fā)酵，水分含量低，后處理成本降低；⑤傳統(tǒng)的酶解豆粕制備方法，第一步先用蛋白酶將豆粕進(jìn)行降解，第二步則是采用風(fēng)味酶或者活性炭或者層析法對(duì)酶解產(chǎn)物進(jìn)行脫苦；該微生物發(fā)酵法則是將大豆蛋白的水解與大豆肽的脫苦兩步合二為一，節(jié)省了酶的種類和用量，也節(jié)省了成本和時(shí)間。1.3.3發(fā)酵產(chǎn)品綠色環(huán)保應(yīng)用微生物發(fā)酵，就發(fā)酵產(chǎn)品而言，不僅提高了蛋白飼料的價(jià)值，而且包含有多種活性營(yíng)養(yǎng)因子，起到了多效合一的作用[25]。發(fā)酵蛋白飼料中多包含有多種有益微生物、酸、肽、酶、微生物，以及多種細(xì)菌代謝產(chǎn)物，將傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)中單獨(dú)添加的多種添加劑的多重功效同時(shí)表達(dá)，一方面對(duì)于動(dòng)物生產(chǎn)性能的提高具有積極作用；另一方面主要在于提高動(dòng)物機(jī)體的免疫機(jī)能。就生產(chǎn)工藝而言，整個(gè)固體發(fā)酵過程無廢液產(chǎn)生，發(fā)酵產(chǎn)品全部回收，安全無污染，復(fù)合綠色環(huán)保的要求。1.4發(fā)展豆粕生產(chǎn)蛋白飼料工藝存在的問題發(fā)酵豆粕的研究和應(yīng)用還存在以下問題[26]：①發(fā)酵豆粕的工業(yè)化生產(chǎn)需要具備較高的技術(shù)水準(zhǔn)．嚴(yán)格的工藝規(guī)范，優(yōu)良的菌種，以及完善的工藝設(shè)備和配套設(shè)施，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性；②發(fā)酵豆粕是以植物蛋白為原料的產(chǎn)品，其氨基酸組成和含量與優(yōu)質(zhì)進(jìn)口魚粉仍有一定的差距，其代替魚粉的比例還不能過高，在以后的研究中，應(yīng)從改善工藝、調(diào)整飼料配方等方面提高產(chǎn)品品質(zhì)、降低飼料成本；③發(fā)酵豆粕產(chǎn)品在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用研究還應(yīng)進(jìn)一步拓展和深入，將其應(yīng)用到更多諸如兔、羊、牛以及更多的特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物中；④針對(duì)養(yǎng)殖生產(chǎn)者對(duì)其認(rèn)識(shí)還不夠深刻和不足，從多個(gè)方面加強(qiáng)對(duì)發(fā)酵豆粕的宣傳和普及；⑤盡快形成權(quán)威的或行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的飼料用發(fā)酵豆粕標(biāo)準(zhǔn)。以統(tǒng)一和規(guī)范其質(zhì)量指標(biāo)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。另外，發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)幾乎都是不經(jīng)過“熟化”處理的“生料發(fā)酵”[27]，沒有消毒滅菌。因此，在發(fā)酵過程中，物料自身攜帶的微生物、環(huán)境中的微生物都會(huì)在一定程度上起作用。自然微生物的貢獻(xiàn)越大，發(fā)酵系統(tǒng)的可控性、穩(wěn)定性也就越小，固體發(fā)酵不能隨時(shí)攪拌，發(fā)本地體系內(nèi)部溫度、pH值、水分、氧氣壓都分布不均勻，無法隨時(shí)調(diào)控；另外，大多數(shù)固體發(fā)酵都采用批次發(fā)酵而不是連續(xù)發(fā)酵，因而批次之間存在著種種差異，導(dǎo)致產(chǎn)品的穩(wěn)定性難以控制。1.5發(fā)酵豆粕生蛋白飼料展望蛋白質(zhì)飼料資源嚴(yán)重不足一直是困擾我國(guó)畜牧業(yè)健康平穩(wěn)發(fā)展的瓶頸問題，業(yè)內(nèi)人士都在積極尋求各種解決途徑，在此情況下，以發(fā)酵豆粕為代表的一系列發(fā)酵蛋白飼料應(yīng)運(yùn)而生。發(fā)酵豆粕產(chǎn)業(yè)化始于歐洲，從20世紀(jì)90年代開始，經(jīng)臺(tái)灣省傳入大陸。近幾年，發(fā)酵豆粕的工業(yè)化生產(chǎn)也已在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)。發(fā)酵豆粕，以及下游進(jìn)行分離純化生產(chǎn)的生物活性肽領(lǐng)域己作為國(guó)際上新興的生物高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，是具有極大市場(chǎng)潛力的朝陽產(chǎn)業(yè)，對(duì)于緩解我國(guó)蛋白飼料的緊缺具有重要的意義，隨著發(fā)酵豆粕逐漸被更多的養(yǎng)殖生產(chǎn)者所認(rèn)識(shí)和接受，其市場(chǎng)前景非?？春?。參考文獻(xiàn)[l]姚琨，李兆勇.發(fā)酵豆粕生產(chǎn)工藝的最新研究進(jìn)展.《飼料工業(yè)》.2011年第32卷第23期.[2]李建.發(fā)酵豆粕研究進(jìn)展[J].糧食與飼料工業(yè),2009(6):31-35.[3]張吉鹍.大豆肽蛋白飼料的營(yíng)養(yǎng)特性及其作用機(jī)制[J].江西畜牧獸醫(yī)雜志,2009(6):25-27.[4]姚琨，李富偉，李兆勇.發(fā)酵豆粕概述.蛋白飼料研究.[5]高愛琴,賈仙.豆粕飼料發(fā)酵工藝的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),S7(10)：4510-4512,4521.2009.[6]蔡國(guó)林,楊旭,曹鈺.微生物發(fā)酵對(duì)豆粕營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響[J].中國(guó)油脂,2008,33(10):21-24.[7]周伏忠,謝寶恩,賈蘊(yùn)麗,等.幾株益生菌發(fā)酵豆粕及其產(chǎn)物分析[J].飼料工業(yè),2007,28(06):35-37.[8]楊旭，蔡國(guó)林，曹鈺，等.固態(tài)發(fā)酵提高豆粕蛋白含量的條件優(yōu)化研究[J].中國(guó)釀造,2008(5):17-20.[9]劉海燕，邱玉朗，魏炳棟，閆曉剛，于維，陳群．微生物發(fā)酵豆粕研究進(jìn)展.動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)．2012,24(1):35-40．[10]湯紅武,薛智秀,錢紅,等．酵母固體發(fā)酵對(duì)物料營(yíng)養(yǎng)組分及生物活性的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2003(5):274-276.[11]陳萱.豆粕發(fā)酵工藝改進(jìn)與發(fā)酵豆粕功能拓展的研究[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.[12]高翔，虞宗敢，周榮,康立新.我國(guó)發(fā)酵豆粕加工裝備發(fā)展現(xiàn)狀.中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2011,1