植物蛋白飼料的微生物固體發(fā)酵新技術(shù)

邵春榮

近年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷提高和生活質(zhì)量的提升，人們對(duì)肉、蛋、奶品質(zhì)要求日益提高，需求量迅速增加，使得對(duì)畜禽飼料的需求也愈來(lái)愈大。 2009年全年我國(guó)飼料總量約1.5億噸，畜牧業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用。目前我國(guó)飼料生產(chǎn)中的蛋白原料主要是：魚粉、肉骨粉和豆粕等，它們的蛋白質(zhì)含量分別約為65 ％、53 ％和44 ％，但魚粉、肉骨粉、大豆的需求長(zhǎng)期依賴國(guó)際市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)供應(yīng)不足，全球資源的短缺，致使飼料原料價(jià)格不斷上漲，飼料成本不斷提高，已經(jīng)成為制約我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的重要因素。而菜籽餅粕、棉籽餅粕、醋糟等工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，蛋白質(zhì)含量高，是很好的植物蛋白飼料，但由于其含有抗?fàn)I養(yǎng)因子、氨基酸平衡性差、蛋白質(zhì)利用率低等因素，制約了其在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用。用微生物固態(tài)發(fā)酵技術(shù)處理這些植物性蛋白飼料，使其成為家畜飼料蛋白來(lái)源，不僅能促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展，而且也能改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用，緩解我國(guó)蛋白飼料資源緊張的局面。

一、多肽在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的作用

經(jīng)典營(yíng)養(yǎng)學(xué)認(rèn)為，蛋白只有被水解為氨基酸后才能被人體或動(dòng)物吸收，后來(lái)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在消化道的降解產(chǎn)物大部分是小分子多肽，他們以完整形式被吸收進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)而被組織利用；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與游離氨基酸相比，小肽吸收具有吸收快、耗能低、吸收率高等優(yōu)勢(shì)。研究還發(fā)現(xiàn)多肽具有與金屬結(jié)合的特性從而促進(jìn)鈣、銅、鋅、鐵等的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程及在體內(nèi)的儲(chǔ)存，能促進(jìn)礦物質(zhì)元素的吸收和利用。特別引起人們關(guān)注的是，一些多肽還對(duì)動(dòng)物具有明顯的生理活性，如提高免疫能力、調(diào)節(jié)機(jī)體生理國(guó)內(nèi)以及抗菌抗氧化和降血壓、降血脂等。多肽飼料的開發(fā)引起人們的極大關(guān)注。

二、固體發(fā)酵生產(chǎn)飼料技術(shù)

植物蛋白的微生物固體發(fā)酵技術(shù)就是利用微生物在植物蛋白飼料原料中的生長(zhǎng)繁殖和新陳代謝積累有用的菌體、酶和中間代謝產(chǎn)物，加工成畜禽易于吸收的植物蛋白原料的技術(shù)。由于使用的發(fā)酵基質(zhì)含水量低，可大大減少生物反應(yīng)器的體積，設(shè)備和技術(shù)簡(jiǎn)單，投資較低，不需要廢水處理，環(huán)境污染較少。同時(shí)，固態(tài)發(fā)酵后的植物蛋白類原料，由于復(fù)雜的大分子物質(zhì)被微生物消化分解為小分子物質(zhì)（如各種糖類），抗?fàn)I養(yǎng)因子被去除，同時(shí)增加了動(dòng)物易于吸收的蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、B族維生素、微量元素、活性酶、抗生素、有機(jī)酸、醇和各種風(fēng)味物質(zhì)等，使得這些原料更有利于動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和腸道的吸收利用。發(fā)酵植物蛋白的生產(chǎn)是一項(xiàng)綜合效益大且具有廣闊發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。

三、國(guó)內(nèi)固體發(fā)酵生產(chǎn)飼料技術(shù)發(fā)展概況

固態(tài)發(fā)酵（Solid State Fermentation,SSF）有著悠久的歷史，早在2500 年前就有中藥神曲的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)。從廣義上講，它是指一類使用不溶性固體基質(zhì)來(lái)培養(yǎng)微生物的工藝過(guò)程，既包括將固態(tài)懸浮在液體中的深層發(fā)酵，也包括在沒(méi)有（或幾乎沒(méi)有）游離水的濕固體材料上培養(yǎng)微生物的工藝過(guò)程。多數(shù)情況下是指在沒(méi)有或幾乎沒(méi)有自由水存在下，在有一定濕度的水不溶性固態(tài)基質(zhì)中，用一種或多種微生物發(fā)酵的一個(gè)生物反應(yīng)過(guò)程。目前我國(guó)植物蛋白飼料的生產(chǎn)多采用固體發(fā)酵的方法，如王興華等利用玉米秸粉微生物固體發(fā)酵生產(chǎn)飼料；張繼以蔬菜廢棄物固體發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料；趙建國(guó)以熱帶假絲酵母固體發(fā)酵黃酒生產(chǎn)蛋白飼料。

從2002年起，吳其飛等進(jìn)行了固態(tài)發(fā)酵蛋白飼料生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與研制，開展了一系列飼料固態(tài)發(fā)酵技術(shù)和裝備的研究工作，特別是近幾年來(lái)重點(diǎn)研究餅粕混菌固態(tài)發(fā)酵制備蛋白多肽飼料的技術(shù)，做了大量的基礎(chǔ)研究工作。尤其值得注意的是，他們創(chuàng)新性地將超聲技術(shù)應(yīng)用于混菌液態(tài)制種過(guò)程，大大提高了菌種生長(zhǎng)性能和酶活力，提高了生產(chǎn)效率。超聲輔助制種技術(shù)是指利用低功率超聲波促進(jìn)微生物菌種生長(zhǎng)、增加其細(xì)胞膜通透性以促進(jìn)各類酶系的分泌，使得菌種培養(yǎng)液在后續(xù)的固態(tài)發(fā)酵過(guò)程發(fā)揮更大的效力。

目前，植物蛋白固態(tài)發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越受到農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)研究人員和企業(yè)的極大關(guān)注。