1、課程名稱：發(fā)酵豆粕,主講：程彬,行動電話2020/8/28,蛋白飼料的來源,飼料蛋白來源動物源性因其蛋白結(jié)構(gòu)及氨基酸組成優(yōu)于植物源性，所以動物蛋白優(yōu)于植物蛋白。 但動物源性蛋白來源有限制性 1、飼用的安全性。 飼料的變質(zhì)、霉變、脂肪的氧化酸?。灰资芗?xì)菌感染；加工過程導(dǎo)致的有毒有害物質(zhì)超標(biāo)；同源性動物蛋白的隱患等 2、貨源受國外控制，價格居高不下，使其使用量受限 隨著養(yǎng)殖的不斷發(fā)展，植物性蛋白原料的開發(fā)利用越來越迫切。,2020/8/28,豆粕的使用,我國養(yǎng)殖業(yè)消費豆粕的比重： 豬料用豆粕比例約29%，肉禽料約30%，蛋禽料約22%，合計52。 豆粕因其蛋白質(zhì)含量豐富、

2、氨基酸較平衡，成為植物蛋白的首選原料。其貨源保障也優(yōu)于其他餅粕。,2020/8/28,大豆的抗?fàn)I養(yǎng)因子,2020/8/28,豆粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子蛋白類,發(fā)胰蛋白酶抑制因子(TI): 大豆中最重要蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子。主要存在于大豆籽實的子葉中，尤其以子葉外側(cè)部分含量豐富，約占大豆蛋白6%，對胰蛋白酶有特異性的抑制作用，每克分子TI能夠鈍化1分子的胰蛋白酶。TI對多數(shù)動物均可引起生長抑制胰腺肥大和胰腺增生，甚至產(chǎn)生腺瘤。 KTI對熱、酸和胃酶不穩(wěn)定。 大豆凝集素（SBA）SBA是一種能夠凝集動物和人紅細(xì)胞的蛋白質(zhì)。含4.5甘露糖和1%氨基葡萄糖的糖蛋白，脫脂大豆粕中約含3%SBA。難以完整吸收進(jìn)入血液，

3、引起紅細(xì)胞凝集，能凝集細(xì)胞、多糖或糖復(fù)合物的糖蛋白。在消化道中損壞小腸壁粘膜結(jié)構(gòu)，影響多種酶的分泌，對腸道的消化和吸收功能有嚴(yán)重的抑制作用，凝集素也對動物的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，抑制動物生長。對熱不穩(wěn)定。,2020/8/28,豆粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子非蛋白類,非淀粉多糖(NSP)是植物細(xì)胞壁物質(zhì)主要成分。NSP是植物組織中除了淀粉以外所有碳水化合物的總稱，由纖維素、半纖維素、果膠類物質(zhì)和抗性淀粉四部分組成；前三者由多種單糖和糖醛酸經(jīng)糖苷鍵連接而成，大多數(shù)有分支結(jié)構(gòu)，常與蛋白質(zhì)和無機(jī)離子等結(jié)合，是植物細(xì)胞壁主要成分，一般難以被單胃動物自身分泌的消化酶水解。其中一些NSP(主要是葡聚糖、阿拉伯木聚糖、果膠

4、、甘露聚糖等）以氫鍵松散地和纖維素、木質(zhì)素及蛋白結(jié)合，溶于水，稱水溶性非淀粉多糖（SNSP)； SNSP具有明顯抗?fàn)I養(yǎng)作用，能在消化道形成粘性食糜，降低飼料脂肪、淀粉和蛋白等養(yǎng)分營養(yǎng)價值； 豆類原料中的非淀粉多糖主要是果膠、甘露聚糖和纖維素。玉米豆粕型日糧中的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子是非淀粉多糖。,2020/8/28,豆粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子非蛋白類,植酸：與飼料原料中的磷結(jié)合,形成難于被動物消化吸收的植酸磷，降低動物對磷的消化吸收。 酚類化合物：酚類化合物是一族結(jié)構(gòu)中含有酚的化合物，廣泛存在于植物食品中，大豆中酚類化合物如單寧可以與蛋白質(zhì)如賴氨酸、甲硫氨酸相結(jié)合，使蛋白質(zhì)的利用率降低。,2020/8/28,豆

5、粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子非蛋白類,胃腸脹氣因子：豆類種子容易產(chǎn)生腸胃脹氣，這是由于存在棉子糖與水蘇糖的緣故。由于腸道中缺乏半乳糖苷酶，人和動物不能消化這些低聚糖，結(jié)果這些半乳糖苷進(jìn)入結(jié)腸被細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生大量二氧化碳和氫，少量甲烷，從而引起腸道脹氣，并導(dǎo)致腹痛、腹瀉、腸鳴等。胃腸脹氣因子耐高溫，但可溶于水和80%的酒精。 脲酶：生大豆中脲酶活性很高。一般說來，脲酶對動物生產(chǎn)性能無影響。但若和尿素等非蛋白氮同時使用，用于飼喂反芻家畜，則可能加速尿素分解而引起氮中毒。脲酶不耐熱。,2020/8/28,豆粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子非蛋白類,大豆抗原：大豆蛋白中的抗原有四種：大豆球蛋白、 和伴大豆球蛋白伴大豆球蛋白。其中大豆球

6、蛋白占40%，伴大豆球蛋白占30%，伴大豆球蛋白占15%，而伴大豆球蛋白僅占3%。作為大豆的主要球蛋白，大豆球蛋白和伴大豆球蛋白提供大豆飼料中65%-80%的蛋白質(zhì)。大量的研究表明，斷奶仔豬飼糧中的抗原引起腸道的短暫過敏反應(yīng)是斷奶后腹瀉的決定因素。大豆中存在的抗原物質(zhì)能引起仔豬腸道過敏損傷，進(jìn)而引起腹瀉。已證實，引起斷奶仔豬過敏反應(yīng)的主要抗原是大豆球蛋白和伴大豆球蛋白。,2020/8/28,發(fā)酵豆粕及豆粕發(fā)酵理論,技術(shù)研究,2020/8/28,發(fā)酵豆粕的概念,發(fā)酵豆粕指利用有益微生物發(fā)酵低值豆粕，去除多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，同時產(chǎn)生微生物蛋白質(zhì)，豐富并平衡豆粕中的蛋白質(zhì)營養(yǎng)水平，最終改善豆粕的營養(yǎng)品質(zhì)

7、，提高飼料效率。發(fā)酵豆粕含益生菌、酶制劑、肽等功能成分。 生物發(fā)酵法處理生豆粕， 相對物理、化學(xué)、作物育種等方法具有成本低、無化學(xué)殘留， 應(yīng)用較安全； 對飼料營養(yǎng)成分的影響較小， 且能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更易被動物吸收等優(yōu)點。是目前減少抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響，提高豆粕蛋白質(zhì)的消化利用率的有效方法。發(fā)酵豆粕已成為豆粕開發(fā)生產(chǎn)的熱點。,2020/8/28,豆粕發(fā)酵技術(shù),發(fā)酵方式：固態(tài)；復(fù)合；聯(lián)合；混菌；多菌 發(fā)酵菌種：霉菌；酵母；細(xì)菌 發(fā)酵目的： （1）營養(yǎng)目的：降解蛋白質(zhì)，增加有益AA和肽類物質(zhì)；平衡AA；減少抗?fàn)I養(yǎng)因子；提高原料利用率 （2）安全目的：飼料用抗生素替代技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ) （3）安全+營養(yǎng)目的：多功

8、能添加劑益生菌/復(fù)合酶/抗氧化成分/酵母培養(yǎng)物/發(fā)酵混合物/未知生長因子 （4）原料目的：優(yōu)質(zhì)乳豬料蛋白原料/替代魚粉,豆粕發(fā)酵的兩個階段,好氧發(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(jìn)乳酸菌的生長。 厭氧發(fā)酵:后期的厭氧發(fā)酵,促進(jìn)乳酸菌的增殖,由于乳酸菌屬厭氧菌,在無氧條件下產(chǎn)生大量乳酸。微生物在無氧條件下發(fā)生強(qiáng)制自溶,細(xì)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)。,2020/8/28,2020/8/28,豆粕發(fā)酵技術(shù),豆粕發(fā)酵主要功能： 增加腸道內(nèi)不能生存的微生

9、物種群，將動物不能利用的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為動物能利用的營養(yǎng)素； 提高抗?fàn)I養(yǎng)素的處理效率，使原來有限的腸道內(nèi)部處理能力在體外人工條件控制下大幅度提高； 增加微生物源性營養(yǎng)素。,2020/8/28,豆粕發(fā)酵技術(shù),微生物發(fā)酵法是降解豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的主要途徑 發(fā)酵過程微生物的大量繁殖消耗利用非蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子(如植酸、低聚糖、致甲狀腺腫素等)， 微生物會分泌一些蛋白酶對豆粕中的蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子進(jìn)行降解(如大豆抗原蛋白、胰蛋白酶抑制劑、大豆凝集素、脲酶、脂肪氧化酶)。,2020/8/28,肽營養(yǎng)學(xué)理論,小肽的水溶性原理：蛋白質(zhì)酶解后由一較長的鏈分解成許多短鏈的肽類物質(zhì)，使游離出親水的氨基酸結(jié)構(gòu)的數(shù)量大大增多，

10、促進(jìn)了肽的水溶性。 小肽的產(chǎn)生及營養(yǎng)作用：動物體內(nèi)的蛋白質(zhì)消化酶對蛋白質(zhì)分解： 其中小肽能直接由消化道吸收，并重新合成機(jī)體組織蛋白。 小肽能促進(jìn)礦物質(zhì)微量元素在動物消化道中的消化吸收作用。金屬礦物質(zhì)元素在動物胃酸作用下溶解成離子，與水溶性的小肽、氨基酸結(jié)合，形成水溶性的、動物易吸收的金屬-有機(jī)物的鰲合物，在堿性的小腸環(huán)境中不會形成金屬沉淀物，易在消化道內(nèi)吸收：,金屬 礦物質(zhì),胃酸,溶解成 金屬離子,酸性 胃,堿性 小腸,水溶性 小肽,水溶性 鰲合物,消化道 吸收,不沉淀,堿性 小腸,金屬離子 重新沉淀,排泄,不吸收,2020/8/28,發(fā)酵豆粕的生產(chǎn),生產(chǎn)應(yīng)用,2020/8/28,發(fā)酵工藝流程

11、,成品,計量秤,豆粕,除雜、除鐵,原料倉,水 微生物制劑 其他物料,2020/8/28,影響發(fā)酵豆粕的三個因素,所采用的發(fā)酵劑。就是用來發(fā)酵的微生物菌種。使用不同的微生物發(fā)酵，其代謝功能不同，產(chǎn)品的質(zhì)量也必然有所不同。 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； 發(fā)酵容器(發(fā)酵容器與發(fā)酵工藝相適應(yīng)),2020/8/28,發(fā)酵劑的種類和劑型,發(fā)酵劑的種類：包括細(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。以上采用的發(fā)酵劑都是純培養(yǎng)菌種，或單一菌種和復(fù)合菌種。此外，還有一類非純培養(yǎng)發(fā)酵劑 曲種，該發(fā)酵劑的制作是采用傳統(tǒng)制曲技術(shù)制作的。 發(fā)酵劑的劑型：主要有液

12、體和固體兩種。一般來說，大多數(shù)純培養(yǎng)的發(fā)酵劑采用液體劑型，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。液體劑型的發(fā)酵劑比較適用于批量式生產(chǎn)。固體劑型的發(fā)酵劑主要是曲種，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。,2020/8/28,發(fā)酵工藝,淺層發(fā)酵: 淺層發(fā)酵的發(fā)酵物料厚度一般在5 cm以下，適用于純好氧發(fā)酵。由于物料的厚度對物料的通氣性能有影響，物料厚度高不利于氧氣的擴(kuò)散。由于淺層發(fā)酵需要大量發(fā)酵面積，只能采用淺盤架式生產(chǎn)，因此，難以機(jī)械化生產(chǎn)，大多數(shù)采用手工操作。 深層發(fā)酵: 深層發(fā)酵的物料一般在3Ocm以上，有的高達(dá)10

13、0 cm以上，主要適用前期好氧、中后期兼性厭氧發(fā)酵，因此適用于復(fù)合菌種、曲種發(fā)酵。,2020/8/28,發(fā)酵容器,發(fā)酵容器本質(zhì)上與發(fā)酵工藝相適應(yīng)。 一般來說，豆粕發(fā)酵目前使用的發(fā)酵容器主要有：地板(堆式發(fā)酵)、水泥池槽(池式或槽式)以及箱式。箱式發(fā)酵也可以是手工式、半機(jī)械化和機(jī)械化加自動化。 由于容器的質(zhì)地不同，對發(fā)酵過程有一定的影響。但有關(guān)發(fā)酵容器的質(zhì)地對發(fā)酵物的影響未見任何研究報道。,2020/8/28,發(fā)酵工藝與品質(zhì)的關(guān)系,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”，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)境中的微生物都會在一定程度上起作用。自然微生物的貢獻(xiàn)

14、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。 作為商品，品質(zhì)的穩(wěn)定性比品質(zhì)本身更重要。,2020/8/28,發(fā)酵劑對發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響,發(fā)酵劑微生物種類對發(fā)酵豆粕質(zhì)的影響 不同微生物對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锓敝称饋砗螅瑢?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)會大量繁殖，兼

15、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。所以，發(fā)酵豆粕產(chǎn)品質(zhì)量，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))。,2020/8/28,發(fā)酵劑對發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響,發(fā)酵劑微生物劑型對發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響 液體發(fā)酵劑往往是一次性制作的，當(dāng)發(fā)酵劑培養(yǎng)到微生物適用于接種時(對數(shù)生長期)，開始接種，如果發(fā)酵批量大(如一個批量為20 t)，則開始接種到接種完畢至少需要5 h，造成菌種的種齡不一致，影響發(fā)酵效果。但固體發(fā)酵劑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，接種時間對發(fā)酵劑的種齡沒有影響。,

16、2020/8/28,發(fā)酵批量大小對發(fā)酵豆粕質(zhì)量穩(wěn)定性的影響,發(fā)酵批量與攪拌批量不一致對發(fā)酵豆粕品質(zhì)的影響。 在實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)一批次發(fā)酵往往要分多次攪拌。由于攪拌時間的不一致，造成一個發(fā)酵批次中的物料發(fā)酵時間不一致。 在發(fā)酵中間翻料過程中，批量過大，無法完全混合，也是物料發(fā)酵不均勻的一個問題。,2020/8/28,發(fā)酵批量大小對發(fā)酵豆粕質(zhì)量穩(wěn)定性的影響,發(fā)酵批量與干燥速度不一致對發(fā)酵豆粕品質(zhì)的影響。 干燥是終止發(fā)酵的唯一辦法。發(fā)酵豆粕一般采用烘干機(jī)。 如果一個批次的發(fā)酵批量過大，同一個批次的物料干燥時間過長，就完全有可能造成同一批次的發(fā)酵物發(fā)酵時間不一樣，引起品質(zhì)差異。,2020/8/28,發(fā)

17、酵批量大小對發(fā)酵豆粕質(zhì)量穩(wěn)定性的影響,如果采用小批量生產(chǎn)，接種批量等于發(fā)酵批量，等于翻動批量，等于干燥批量。同批次物料生產(chǎn)周期基本相同，則可以保證產(chǎn)品品質(zhì)的一致性。 但這種生產(chǎn)方式會影響產(chǎn)量，生產(chǎn)企業(yè)要投入大量的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)用場地。,2020/8/28,發(fā)酵豆粕的研究基本是在實驗里用玻璃瓶小批量（50500g)進(jìn)行，發(fā)酵溫度靠恒溫箱提供，發(fā)酵過程中的容器、物料和環(huán)境溫度一一致，不會產(chǎn)生水蒸氣將信將疑現(xiàn)象，不會積溫，對發(fā)酵物的水分均勻度沒有影響。 一般生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)酵容器為直接建在地面上的水泥地面或地池。一年四季溫差較大而無法控制。物料的體積大，體系溫度呈一定的梯度，即中心高（55-60）四周和

18、表面低，接近環(huán)境溫度。導(dǎo)致發(fā)酵不均勻。,發(fā)酵容器質(zhì)地對發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響,2020/8/28,發(fā)酵容器質(zhì)地對發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響,生產(chǎn)中物料的溫度和濕度都高于環(huán)境。熱量的擴(kuò)散使水分凝結(jié)在非吸水性材料的容器壁上，形成液態(tài)水，并吸附于四周的發(fā)酵物料中，造成與發(fā)酵容器接觸的物料水分含量遠(yuǎn)高于內(nèi)部物料，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。,2020/8/28,發(fā)酵體系水分含量對發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響,生產(chǎn)中，豆粕不經(jīng)過滅菌處理，其自身及環(huán)境中，有大量不確定的微生物。 在開放體系下，如果原料配制的水分與所使用的發(fā)酵劑微生物類型不協(xié)調(diào)，必然造成發(fā)酵物中大量繁殖的不是目標(biāo)微生

19、物，而是豆粕自身的微生物。這些微生物的種類、數(shù)量及不同原料批次的差異，盡然影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。 生產(chǎn)中，水分含量對后烘干工序影響很大。高水分增加物料粘性，在烘干機(jī)內(nèi)難以分散，因結(jié)塊而影響干燥均勻度。高水分也會增加干燥成本。所以廠家會盡量降低發(fā)酵物料水分，從而使目標(biāo)微生物和自然微生物的繁殖生長無法控制。最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。,2.2.1 微生物發(fā)酵豆粕常用菌種: 乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌等。 好氧發(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(jìn)乳酸菌的生長。 厭氧發(fā)酵:后期的厭氧發(fā)酵,促進(jìn)乳酸菌的增殖,由于乳酸菌屬厭

20、氧菌,在無氧條件下產(chǎn)生大量乳酸。微生物在無氧條件下發(fā)生強(qiáng)制自溶,細(xì)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)。,2020/8/28,菌種選擇,所用菌種需具有以下幾個特性：1、對大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子的消除；“對大豆蛋白的有效降解，即降解為小肽而不是轉(zhuǎn)化為氨類；#有利于動物腸道微生態(tài)平衡的建立；2、有利于飼養(yǎng)環(huán)境衛(wèi)生改善及水生動物水質(zhì)的維護(hù)。所用菌種涉及3大種類：酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌。符合我國飼料添加劑管理規(guī)范允許使用的菌種范圍。,2020/8/28,芽孢桿菌是一類好氧生長，具有抗逆性強(qiáng)、耐高溫、易存儲等獨特的生物學(xué)特性，且能長生多種酶類。實驗證明枯草芽孢桿菌產(chǎn)蛋白酶可以鈍化大豆中的胰蛋白酶抑制因子。目前利用乳酸菌發(fā)酵豆粕已有研究，豆粕經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后能有效改善其適口性，促進(jìn)畜禽生長、提高飼料轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)性能。 料水比1:1 接種量越高越好9% 枯草芽孢桿菌、啤酒酵母菌、乳酸桿菌3大菌種進(jìn)行混合固體靜止發(fā)酵，在發(fā)酵前期，枯草芽孢桿菌類好氧菌可以進(jìn)行生長繁殖，產(chǎn)生豐富的酶類，由于氧氣的逐漸缺乏，中期兼性好氧菌酵母菌可以進(jìn)行生長繁殖，得到菌體蛋白質(zhì)的同時，分泌的一些產(chǎn)物可以促進(jìn)后期乳酸菌的生長繁殖，乳酸菌可以失活如大豆寡糖、非淀粉多糖類抗?fàn)I養(yǎng)因子的活性，生產(chǎn)乳酸等有益產(chǎn)物。單純用枯草芽孢桿菌進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物有一股豆醬臭味，而啤酒酵母