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发酵豆粕


课程名称:发酵豆粕

主讲:程彬
行动电话:15981970849

蛋白饲料的来源
饲料蛋白来源动物源性因其蛋白结构及氨基酸组成优于植物源性, 所以动物蛋白优于植物蛋白。 但动物源性蛋白来源有限制性 1、饲用的安全性。 饲料的变质、霉变、脂肪的氧化酸败;易受细菌感染;加工过程 导致的有毒有害物质超标;同源性动物蛋白的

隐患等 2、货源受国外控制,价格居高不下,使其使用量受限 随着养殖的不断发展,植物性蛋白原料的开发利用越来越迫切。
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豆粕的使用

我国养殖业消费豆粕的比重: 猪料用豆粕比例约29%,肉禽料约30%,蛋禽料约22%,合计52%。 豆粕因其蛋白质含量丰富、氨基酸较平衡,成为植物蛋白的首选原料。 其货源保障也优于其他饼粕。

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大豆的抗营养因子
球蛋白 抗原 外源 植酸 凝集素 异黄酮 致甲状腺 肿素 皂角 皂甙 大豆 抗原 胰蛋白酶 抑制因子 脂肪 氧化酶 脲酶 固醇

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豆粕的抗营养因子—蛋白类 豆粕的抗营养因子 蛋白类
发胰蛋白酶抑制因子(TI): 大豆中最重要蛋白类抗营养因子。主要 存在于大豆籽实的子叶中,尤其以子叶外侧部分含量丰富,约占大 豆蛋白6%,对胰蛋白酶有特异性的抑制作用,每克分子TI能够钝化1 分子的胰蛋白酶。TI对多数动物均可引起生长抑制胰腺肥大和胰腺 增生,甚至产生腺瘤。 KTI对热、酸和胃酶不稳定。 大豆凝集素(SBA)SBA是一种能够凝集动物和人红细胞的蛋白质。 含4.5%甘露糖和1%氨基葡萄糖的糖蛋白,脱脂大豆粕中约含 3%SBA。难以完整吸收进入血液,引起红细胞凝集,能凝集细胞、 多糖或糖复合物的糖蛋白。在消化道中损坏小肠壁粘膜结构,影响 多种酶的分泌,对肠道的消化和吸收功能有严重的抑制作用,凝集 素也对动物的免疫系统产生不良影响,抑制动物生长。对热不稳定。
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豆粕的抗营养因子—非蛋白类 豆粕的抗营养因子 非蛋白类
非淀粉多糖(NSP)是植物细胞壁物质主要成分。NSP是植物组织中除 了淀粉以外所有碳水化合物的总称,由纤维素、半纤维素、果胶类 物质和抗性淀粉四部分组成;前三者由多种单糖和糖醛酸经糖苷键 连接而成,大多数有分支结构,常与蛋白质和无机离子等结合,是 植物细胞壁主要成分,一般难以被单胃动物自身分泌的消化酶水解。 其中一些NSP(主要是β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、果胶、甘露聚糖等) 以氢键松散地和纤维素、木质素及蛋白结合,溶于水,称水溶性非 淀粉多糖(SNSP); SNSP具有明显抗营养作用,能在消化道形成粘性食糜,降低饲料脂 肪、淀粉和蛋白等养分营养价值; 豆类原料中的非淀粉多糖主要是果胶、甘露聚糖和纤维素。玉米- 豆粕型日粮中的主要抗营养因子是非淀粉多糖。
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豆粕的抗营养因子—非蛋白类 豆粕的抗营养因子 非蛋白类
植酸:与饲料原料中的磷结合,形成难于被动物消化吸收的植酸磷,降低动
物对磷的消化吸收。

酚类化合物:酚类化合物是一族结构中含有酚的化合物,广泛存在 于植物食品中,大豆中酚类化合物如单宁可以与蛋白质如赖氨酸、 甲硫氨酸相结合,使蛋白质的利用率降低。

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豆粕的抗营养因子—非蛋白类 豆粕的抗营养因子 非蛋白类
胃肠胀气因子:豆类种子容易产生肠胃胀气,这是由于存在棉子糖 与水苏糖的缘故。由于肠道中缺乏半乳糖苷酶,人和动物不能消化 这些低聚糖,结果这些半乳糖苷进入结肠被细菌发酵产生大量二氧 化碳和氢,少量甲烷,从而引起肠道胀气,并导致腹痛、腹泻、肠 鸣等。胃肠胀气因子耐高温,但可溶于水和80%的酒精。 脲酶:生大豆中脲酶活性很高。一般说来,脲酶对动物生产性能无 影响。但若和尿素等非蛋白氮同时使用,用于饲喂反刍家畜,则可 能加速尿素分解而引起氮中毒。脲酶不耐热。

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豆粕的抗营养因子—非蛋白类 豆粕的抗营养因子 非蛋白类
大豆抗原:大豆蛋白中的抗原有四种:大豆球蛋白、α-、 β-和 γ-伴大豆球蛋白伴大豆球蛋白。其中大豆球蛋白占40%,β-伴大 豆球蛋白占30%,α-伴大豆球蛋白占15%,而γ-伴大豆球蛋白仅 占3%。作为大豆的主要球蛋白,大豆球蛋白和γ-伴大豆球蛋白提 供大豆饲料中65%-80%的蛋白质。大量的研究表明,断奶仔猪饲粮中 的抗原引起肠道的短暂过敏反应是断奶后腹泻的决定因素。大豆中 存在的抗原物质能引起仔猪肠道过敏-损伤,进而引起腹泻。已证 实,引起断奶仔猪过敏反应的主要抗原是大豆球蛋白和β-伴大豆 球蛋白。

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技术研究

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发酵豆粕的概念
发酵豆粕指利用有益微生物发酵低值豆粕,去除多种抗营养因子, 发酵豆粕指利用有益微生物发酵低值豆粕,去除多种抗营养因子,同时 产生微生物蛋白质,丰富并平衡豆粕中的蛋白质营养水平, 产生微生物蛋白质,丰富并平衡豆粕中的蛋白质营养水平,最终改善豆 粕的营养品质,提高饲料效率。发酵豆粕含益生菌、酶制剂、 粕的营养品质,提高饲料效率。发酵豆粕含益生菌、酶制剂、肽等功能 成分。 成分。 生物发酵法处理生豆粕, 相对物理、化学、 生物发酵法处理生豆粕, 相对物理、化学、作物育种等方法具有成本 无化学残留, 应用较安全; 对饲料营养成分的影响较小, 低、无化学残留, 应用较安全; 对饲料营养成分的影响较小, 且能 使营养物质更易被动物吸收等优点。是目前减少抗营养因子的影响, 使营养物质更易被动物吸收等优点。是目前减少抗营养因子的影响,提 高豆粕蛋白质的消化利用率的有效方法。 高豆粕蛋白质的消化利用率的有效方法。发酵豆粕已成为豆粕开发生产 的热点。 的热点。

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豆粕发酵技术
发酵方式:固态;复合;联合;混菌;多菌 发酵菌种:霉菌;酵母;细菌 发酵目的: (1)营养目的:降解蛋白质,增加有益AA和肽类物质;平衡AA; 营养目的:降解蛋白质,增加有益AA和肽类物质;平衡AA; AA和肽类物质 AA 减少抗营养因子; 减少抗营养因子;提高原料利用率 (2)安全目的:饲料用抗生素替代技术的物质基础 安全目的: (3)安全+营养目的:多功能添加剂——益生菌/复合酶/抗氧化 安全+营养目的:多功能添加剂——益生菌/复合酶/ ——益生菌 成分/酵母培养物/发酵混合物/ 成分/酵母培养物/发酵混合物/未知生长因子 (4)原料目的:优质乳猪料蛋白原料/替代鱼粉 原料目的:优质乳猪料蛋白原料/

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豆粕发酵技术
豆粕发酵主要功能: 增加肠道内不能生存的微生物种群,将动物不能利用的物质转化为 动物能利用的营养素; 提高抗营养素的处理效率,使原来有限的肠道内部处理能力在体外 人工条件控制下大幅度提高; 增加微生物源性营养素。

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豆粕发酵技术
微生物发酵法是降解豆粕中抗营养因子的主要途径 发酵过程微生物的大量繁殖消耗利用非蛋白类抗营养因 子(如植酸、低聚糖、致甲状腺肿素等), 微生物会分泌一些蛋白酶对豆粕中的蛋白类抗营养因子 进行降解(如大豆抗原蛋白、胰蛋白酶抑制剂、大豆凝集 素、脲酶、脂肪氧化酶)。

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肽营养学理论
小肽的水溶性原理:蛋白质酶解后由一较长的链分解成许多短链的肽类物 质,使游离出亲水的氨基酸结构的数量大大增多,促进了肽的水溶性。 小肽的产生及营养作用:动物体内的蛋白质消化酶对蛋白质分解:
蛋白质 蛋白胨 多肽 小肽 氨基酸

其中小肽能直接由消化道吸收,并重新合成机体组织蛋白。 小肽能促进矿物质微量元素在动物消化道中的消化吸收作用。金属矿物质 元素在动物胃酸作用下溶解成离子,与水溶性的小肽、氨基酸结合,形成 水溶性的、动物易吸收的金属-有机物的鳌合物,在碱性的小肠环境中不 会形成金属沉淀物,易在消化道内吸收: 金属离子
碱性 小肠 重新沉淀 碱性 小肠 不吸收 排泄 金属 矿物质
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酸性 胃

溶解成 金属离子 水溶性 小肽

水溶性 鳌合物

不沉淀

消化道 吸收

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生产应用

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发酵工艺流程
豆粕 除杂、 除杂、除铁 原料仓 计量秤 水 微生物制剂 其他物料 检验

翻料、 翻料、混合

一次发酵

发酵容器

混合机

二次发酵

气流烘干

粉碎

打包

成品

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影响发酵豆粕的三个因素
所采用的发酵剂。就是用来发酵的微生物菌种。使用不 同的微生物发酵,其代谢功能不同,产品的质量也必然 有所不同。 发酵工艺,如浅层发酵、深层发酵、批次式发酵或连续 式发酵; 发酵容器(发酵容器与发酵工艺相适应)

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发酵剂的种类和剂型
发酵剂的种类:包括细菌类和真菌类:细菌类主要有芽孢 杆菌、乳酸菌;真菌类主要有酵母菌和霉菌。以上采用的 发酵剂都是纯培养菌种,或单一菌种和复合菌种。此外, 还有一类非纯培养发酵剂—— 曲种,该发酵剂的制作是 采用传统制曲技术制作的。 发酵剂的剂型:主要有液体和固体两种。一般来说,大多 数纯培养的发酵剂采用液体剂型,菌种的生产是从保存斜 面,菌种活化、三角瓶、小型种子罐到大型种子罐,然后 用于生产性接种。液体剂型的发酵剂比较适用于批量式生 产。固体剂型的发酵剂主要是曲种,按传统固体制曲技术 制作。固体剂型的发酵剂适用于连续发酵生产线使用。
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发酵工艺
浅层发酵: 浅层发酵的发酵物料厚度一般在5 cm以下,适 用于纯好氧发酵。由于物料的厚度对物料的通气性能有影 响,物料厚度高不利于氧气的扩散。由于浅层发酵需要大 量发酵面积,只能采用浅盘架式生产,因此,难以机械化 生产,大多数采用手工操作。 深层发酵: 深层发酵的物料一般在3Ocm以上,有的高达 100 cm以上,主要适用前期好氧、中后期兼性厌氧发酵, 因此适用于复合菌种、曲种发酵。

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发酵容器
发酵容器本质上与发酵工艺相适应。 一般来说,豆粕发酵目前使用的发酵容器主要有:地板 (堆式发酵)、水泥池/槽(池式或槽式)以及箱式。箱式发 酵也可以是手工式、半机械化和机械化加自动化。 由于容器的质地不同,对发酵过程有一定的影响。但有关 发酵容器的质地对发酵物的影响未见任何研究报道。

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发酵工艺与品质的关系
发酵豆粕的生产几乎都是不经过“熟化”处理的“生料发 酵”,没有消毒灭菌。因此,在发酵过程中,物料自身携带的 微生物、环境中的微生物都会在一定程度上起作用。自然微生 物的贡献越大,发酵系统的可控性、稳定性也就越小, 固体发酵不能随时搅拌,发本地体系内部温度、pH值、水 分、氧气压都分布不均匀,无法随时调控;另外,大多数固体 发酵都采用批次发酵而不是连续发酵,因而批次之间存在着种 种差异,导致产品的稳定性难以控制。 作为商品,品质的稳定性比品质本身更重要。
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发酵剂对发酵豆粕质量的影响
发酵剂微生物种类对发酵豆粕质的影响 不同微生物对物料的各种理化因子要求不同,而发酵过程 中又难以维持某一个理化条件,因此,决定了豆粕发酵是 由多种微生物共同协同或按顺序进行的。例如,当低温好 氧微生物繁殖起来后,导致温度的上升和氧气的减少,使 嗜温兼性厌氧微生物有机会大量繁殖,兼性厌氧微生物往 往产酸,发酵物料的pH值下降,又引起嗜酸性微生物生长。 所以,发酵豆粕产品质量,单菌不如多菌,纯培养(多菌种 的纯培养物之间的相容性不一定协调)不如曲种(曲种中的 微生物是天然组合的,相互之间互补性强)。
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发酵剂对发酵豆粕质量的影响
发酵剂微生物剂型对发酵豆粕质量的影响 液体发酵剂往往是一次性制作的,当发酵剂培养到微生物 适用于接种时(对数生长期),开始接种,如果发酵批量大 (如一个批量为20 t),则开始接种到接种完毕至少需要5 h, 造成菌种的种龄不一致,影响发酵效果。但固体发酵剂由 于其中的微生物处于休眠状态,只有接种后才活化,因此, 接种时间对发酵剂的种龄没有影响。

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发酵批量大小对发酵豆粕质量稳定性的影响
发酵批量与搅拌批量不一致对发酵豆粕品质的影响。 在实际生产中,生产一批次发酵往往要分多次搅拌。由于 搅拌时间的不一致,造成一个发酵批次中的物料发酵时间 不一致。 在发酵中间翻料过程中,批量过大,无法完全混合,也是 物料发酵不均匀的一个问题。

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发酵批量大小对发酵豆粕质量稳定性的影响
发酵批量与干燥速度不一致对发酵豆粕品质的影响。 干燥是终止发酵的唯一办法。发酵豆粕一般采用烘干机。 如果一个批次的发酵批量过大,同一个批次的物料干燥时 间过长,就完全有可能造成同一批次的发酵物发酵时间不 一样,引起品质差异。

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发酵批量大小对发酵豆粕质量稳定性的影响
如果采用小批量生产,接种批量等于发酵批量,等于翻动 批量,等于干燥批量。同批次物料生产周期基本相同,则 可以保证产品品质的一致性。 但这种生产方式会影响产量,生产企业要投入大量的生产 设备和生产用场地。

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发酵容器质地对发酵豆粕质量的影响
发酵豆粕的研究基本是在实验里用玻璃瓶小批量(50— 500g)进行,发酵温度靠恒温箱提供,发酵过程中的容器、 物料和环境温度一一致,不会产生水蒸气将信将疑现象, 不会积温,对发酵物的水分均匀度没有影响。 一般生产企业的发酵容器为直接建在地面上的水泥地面或 地池。一年四季温差较大而无法控制。物料的体积大,体 系温度呈一定的梯度,即中心高(55-60℃)四周和表面低, 接近环境温度。导致发酵不均匀。

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发酵容器质地对发酵豆粕质量的影响
生产中物料的温度和湿度都高于环境。热量的扩散使水分 凝结在非吸水性材料的容器壁上,形成液态水,并吸附于 四周的发酵物料中,造成与发酵容器接触的物料水分含量 远高于内部物料,引起局部发酵异常,进而影响发酵豆粕 品质均匀性,有些甚至腐败霉烂,影响质量。

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发酵体系水分含量对发酵豆粕质量的影响
生产中,豆粕不经过灭菌处理,其自身及环境中,有大量不确定 的微生物。 在开放体系下,如果原料配制的水分与所使用的发酵剂微生物类 型不协调,必然造成发酵物中大量繁殖的不是目标微生物,而是 豆粕自身的微生物。这些微生物的种类、数量及不同原料批次的 差异,尽然影响产品质量的稳定性。 生产中,水分含量对后烘干工序影响很大。高水分增加物料粘性, 在烘干机内难以分散,因结块而影响干燥均匀度。高水分也会增 加干燥成本。所以厂家会尽量降低发酵物料水分,从而使目标微 生物和自然微生物的繁殖生长无法控制。最终影响产品质量。
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