簡談發(fā)酵豆粕的應(yīng)用

張志斌

（河南省安陽市林州市農(nóng)業(yè)畜牧局，河南 安陽 456550）

1 起源與發(fā)展歷程

1.1 豆粕

豆粕是大豆提取豆油后得到的一種副產(chǎn)品，廣泛用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)（圖1），按國家標(biāo)準(zhǔn)可分為3個(gè)等級：一級（蛋白質(zhì)46%、48%），二級（蛋白質(zhì)43%），三級（蛋白質(zhì)小于43%，目前很少使用）。

圖1 豆粕在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

1.1.1 優(yōu)勢 1）氨基酸比例平衡。2）原料充足，是目前使用量最多的植物蛋白源。

1.1.2 豆粕的局限性（表1）

表1 豆粕抗?fàn)I養(yǎng)因子的缺點(diǎn)

1.2 改良方法與手段

1.2.1 物理方法：加熱、膨化 缺點(diǎn)：對熱穩(wěn)定抗?fàn)I養(yǎng)因子（大豆抗原、低聚糖）等無效，加熱過度引起的美拉德反應(yīng)，會(huì)降低蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值。

1.2.2 化學(xué)方法：酸堿、乙醇等 缺點(diǎn)：化學(xué)物質(zhì)殘留，產(chǎn)生毒副作用，造成營養(yǎng)價(jià)值降低，成本高，后期處理麻煩。

1.2.3 作物育種：基因改良、培育低抗的大豆品種缺點(diǎn)：作物抗病能力降低，周期長，成功率不高，成本高。

1.2.4 生物方法：微生物發(fā)酵、酶解 優(yōu)點(diǎn)：降解抗原、不良寡糖效果顯著，成本低，污染小等。

1.3 發(fā)酵豆粕發(fā)展階段

發(fā)酵豆粕產(chǎn)業(yè)化始于歐洲，20世紀(jì)90年代經(jīng)中國臺灣傳入大陸（圖2）。2005年底開始的魚粉漲價(jià)讓諸多飼料養(yǎng)殖企業(yè)認(rèn)可了這一產(chǎn)品，生產(chǎn)商迅速增加，產(chǎn)品良莠不齊，2011年以后逐漸建立、完善了檢測方法，2013年劃入農(nóng)業(yè)部《飼料原料目錄》（2013）。近一兩年來國內(nèi)發(fā)酵飼料企業(yè)紛紛創(chuàng)立，不同品牌產(chǎn)品在市場隨處可見。以發(fā)酵豆粕為代表的飼料到底有哪些特點(diǎn)，它同益生素有何異同，生產(chǎn)者如何確定產(chǎn)品生產(chǎn)方向，使用者如何評定和有效利用這類產(chǎn)品等問題需要共同探討闡明。

圖2 發(fā)酵豆粕發(fā)展過程

2 工藝介紹

2.1 發(fā)酵方式

2.1.1 液態(tài)（體）發(fā)酵 以液體（含碳源、氮源、無機(jī)鹽等營養(yǎng)物質(zhì)）作為菌株的培養(yǎng)基，通過發(fā)酵罐為主體，控制發(fā)酵溫度、pH、通氧量、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，讓微生物迅速繁殖。一般用于生產(chǎn)微生態(tài)產(chǎn)品或其代謝物產(chǎn)品（酶、肽類、抗生素等）。

2.1.2 固態(tài)（體）發(fā)酵 廣義上講固態(tài)發(fā)酵是指一類使用不溶性固體基質(zhì)來培養(yǎng)微生物的工藝過程，既包括將固態(tài)懸浮在液體中的深層發(fā)酵，也包括在沒有（或幾乎沒有）游離水的濕固體材料上培養(yǎng)微生物的工藝過程。多數(shù)情況下是指在沒有或幾乎沒有自由水存在下，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)過程。

狹義上講固態(tài)發(fā)酵是指利用自然底物作碳源及能源，或利用惰性底物作固體支持物，其體系無水或接近于無水的任何發(fā)酵過程。與液態(tài)培養(yǎng)方式相比，固態(tài)發(fā)酵具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）培養(yǎng)基簡單且來源廣泛；2）投資少，能耗低；3）高底物濃度可以產(chǎn)生高產(chǎn)物濃度；4）基質(zhì)含水量低，可大幅減少生物反應(yīng)器的體積，不需要廢水處理，環(huán)境污染較少，后處理加工方便；5）發(fā)酵過程一般不需要嚴(yán)格的無菌操作。

固態(tài)發(fā)酵中，微生物是在接近于自然條件的狀況下生長的，越來越多的研究證明，固態(tài)發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生一些通常在液體培養(yǎng)中不產(chǎn)生的酶和其他代謝產(chǎn)物，所以固態(tài)發(fā)酵以其獨(dú)特的優(yōu)勢，越來越引起人們的關(guān)注和重視，像酒類、醬油等具有特殊風(fēng)味的產(chǎn)品，都是固態(tài)發(fā)酵的產(chǎn)品。

2.2 發(fā)酵豆粕—固態(tài)發(fā)酵

（1）淺層發(fā)酵（一般指好氧發(fā)酵）。

（2）深層發(fā)酵（全厭氧、兼性厭氧）。

2.3 固態(tài)發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)流程圖（圖3）

圖3 固態(tài)發(fā)酵豆粕生產(chǎn)流程

3 產(chǎn)品功效

3.1 發(fā)酵豆粕的價(jià)值

去除：1）抗原蛋白：β-伴大豆球蛋白、大豆球蛋白；2）不良寡糖：水蘇糖、棉籽糖；3）胰蛋白酶抑制因子；4）凝集素。

增加：1）粗蛋白質(zhì)；2）小肽含量；3）酶類；4）維生素；5）益生菌；6）乳酸。

3.2 發(fā)酵豆粕的功能

產(chǎn)品功效：1）高蛋白質(zhì)含量（50%以上），增加了飼料配方空間；2）蛋白質(zhì)消化率在95%以上，極大地減少了飼料在大腸中的異常發(fā)酵，從而降低或消除營養(yǎng)性腹瀉；3）小肽含量豐富，提高飼料利用率，降低料重比；4）產(chǎn)品中的益生菌和乳酸，能抑制腸道中的有害菌繁殖，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)環(huán)境，改善動(dòng)物小腸機(jī)能，改善養(yǎng)殖環(huán)境；5）微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酶類（蛋白酶、淀粉酶等）、B族維生素、未知生長因子等，可提高飼料消化率，增加飼料營養(yǎng)成分；6）特殊的活性肽成分，可降低抗生素使用，治療與預(yù)防動(dòng)物腸道疾??；7）產(chǎn)品溶解度高、黏度低、抗凝膠形成性好等優(yōu)良物理特性，可緩解動(dòng)物飼糧中因黏性組分（次粉、小麥麩等）引起的抗?fàn)I養(yǎng)作用；8）發(fā)酵產(chǎn)品中特殊的酸、香味，可改善適口性，增加動(dòng)物采食量。發(fā)酵豆粕主要功能見圖4。

圖4 發(fā)酵豆粕的主要功能

4 質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4.1 外觀指標(biāo)

1）顏色；2）氣味；3）粒度；4）均勻度。

4.2 常規(guī)及理化指標(biāo)

（1）粗蛋白質(zhì)與水分。粗蛋白質(zhì)≥50%，水分≤12%。在水分一定范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)不夠或是過高，都是不正常的產(chǎn)品；或者說，在蛋白質(zhì)一定的情況下，水分過高或是過低，也是不正常的產(chǎn)品。

（2）酸溶蛋白（小肽）。營養(yǎng)關(guān)鍵性指標(biāo)（占粗蛋白質(zhì)量）。豆粕中含量：1%～2%；一般產(chǎn)品：4%左右；優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品：8%以上。

（3）水蘇糖。豆粕中不良寡糖代表。判斷經(jīng)發(fā)酵后，豆粕中不良寡糖的降解水平＜0.5%。

（4）抗原蛋白質(zhì)含量（定性與定量）。大豆球蛋白：120～180 mg/g；β-伴大豆球蛋白：110～150 mg/g；優(yōu)質(zhì)發(fā)酵豆粕：50 mg/g以下。建議與蛋白溶解度聯(lián)合判斷。

（5）蛋白溶解度。營養(yǎng)性指標(biāo)之一，小于50%一般認(rèn)為不能被利用吸收，可作為鑒別豆粕是否經(jīng)過“處理”的指標(biāo)。

（6）乳酸含量。乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)物≥2.5%。

（7）揮發(fā)性鹽基氮。合理范圍：20～60 mg/100 g。

（8）其他輔助甄別指標(biāo)。大豆異黃酮含量、氨基酸組成、有益菌、pH等。

5 結(jié)論

通過比較，用發(fā)酵豆粕替代魚粉在哺乳母豬和早期斷奶仔豬養(yǎng)殖中，母豬產(chǎn)仔數(shù)情況變化不大，仔豬初生重和斷奶體重略有增加；對降低料重比，改善生豬腹瀉方面有較好效果；豬舍臭味明顯降低；采用發(fā)酵豆粕的早期斷奶仔豬采食量已接近采用進(jìn)口魚粉的水平，并超過了采用國產(chǎn)魚粉的水平；降低飼料成本，增加了養(yǎng)殖場戶的養(yǎng)殖效益。