豆粕大部分用作飼料,,少部分用于發(fā)酵食品生產(chǎn),以豆粕為原料進(jìn)行深加工和綜合利用的研究相對(duì)薄弱,。
常見的加工豆粕方法是酶解豆粕和發(fā)酵豆粕,,即利用現(xiàn)代生物技術(shù)將大豆蛋白通過蛋白酶酶解或微生物發(fā)酵降解為可溶性蛋白和小分子多肽的混合物。經(jīng)過酶解或發(fā)酵處理的蛋白有比傳統(tǒng)大豆中蛋白質(zhì)更易于吸收,、低抗原等特點(diǎn),,被認(rèn)為是幼齡動(dòng)物飼料的理想植物蛋白。
酶解豆粕主要用于大豆肽的液態(tài)生產(chǎn),。它存在一系列的限制因素,,首先蛋白質(zhì)水解過程中產(chǎn)生的苦味,、臭味無法完全抑制,尤其是大規(guī)模生產(chǎn)中,,降低和脫除水解過程中的苦味和臭味需要很高的成本,。較高的價(jià)格是限制大豆肽進(jìn)入市場(chǎng)的主要原因。其次用于水解的酶制劑僅限于食品工業(yè)中的常用幾種,,單一或混合使用均無法徹底消除水解過程中產(chǎn)生的苦味和臭味,。如何克服水解過程中產(chǎn)生的苦味,任務(wù)非常艱巨,,且水解度難以控制,。
隨著固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的改進(jìn)和完善,固態(tài)發(fā)酵不僅可以應(yīng)用于液態(tài)生產(chǎn)不能實(shí)現(xiàn)的過程,,而且可以彌補(bǔ)液態(tài)生產(chǎn)的不足與缺陷,。應(yīng)用現(xiàn)代固體發(fā)酵技術(shù)能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),而且其投資規(guī)模和生產(chǎn)成本往往要比液態(tài)法低,,更重要的是現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵往往沒有影響環(huán)境的污染廢物產(chǎn)生,,在食品加工業(yè)中將發(fā)揮越來越重要的作用。固態(tài)發(fā)酵其中一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域就是利用微生物轉(zhuǎn)化農(nóng)作物及其副產(chǎn)物,,以提高它們的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,,減少對(duì)環(huán)境的污染。研究表明,,豆粕經(jīng)固態(tài)發(fā)酵可有效提高蛋白質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化率,。
豆粕中的大豆蛋白含量很高,在43.0%~55.0%之間,,而且其中80.0%以上都是水溶性蛋白,。其中賴氨酸2.5%~3.0%、色氨酸0.6%~0.7%,、蛋氨酸0.5%~0.7%,、胱氨酸0.5%~0.8%、胡蘿卜素每千克0.2毫克~0.4毫克,、硫胺素每千克3毫克~6毫克,、核黃素每千克3毫克~6毫克、煙酸每千克15毫克~30毫克,、膽堿每千克2200毫克~2800毫克,。
固態(tài)發(fā)酵豆粕的工藝流程
微生物發(fā)酵豆粕采用生物發(fā)酵工程技術(shù),通過發(fā)酵過程中微生物分泌的酶將豆粕中的部分蛋白酶解為分子量3000以上的大豆肽,。
發(fā)酵選用菌種
微生物發(fā)酵豆粕常用菌種:乳酸菌,、酵母菌、芽孢桿菌等,。
研究者利用乳酸鏈球菌發(fā)酵豆粕,。豆粕經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后有酸甜芳香的氣味,,pH值下降,能有效改善豆粕的適口性,,促進(jìn)畜禽生長(zhǎng),,同時(shí)可以降低抗生素、酸化劑的添加量,,降低飼料成本,。
除此之外,霉菌也經(jīng)常被研究人員用于固態(tài)發(fā)酵豆粕的生產(chǎn),,且常常與其他菌種混合發(fā)酵,。研究者采用米曲霉和啤酒酵母混合菌株固態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)發(fā)酵豆粕,利用霉菌產(chǎn)生的多種酶系,,降解其中的纖維素及蛋白質(zhì)等物質(zhì),,利用酵母菌合成菌體蛋白。得到的發(fā)酵豆粕中粗蛋白含量可達(dá)49.10%,,比原料中增加12.1%,。而用米曲霉菌和酵母菌以麩皮和豆餅粉為主要底物,30℃混合固態(tài)發(fā)酵36小時(shí),。獲得了酸性蛋白酶活力達(dá)l440U/克,、酵母菌數(shù)6.29×109個(gè)/克、粗蛋白質(zhì)高達(dá)70.56%(其中小肽10.12%),、還原糖8%的新型蛋白飼料,。從而獲得一項(xiàng)富含小肽的新型蛋白飼料生產(chǎn)工藝。
固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)豆粕過程
發(fā)酵過程中分為好氧發(fā)酵和厭氧發(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(zhǎng),,同時(shí)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(zhǎng),。后期的厭氧發(fā)酵,,促進(jìn)乳酸菌的增殖,并產(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(shí)蛋白酶發(fā)生酶解反應(yīng),,并產(chǎn)生香味物質(zhì)。
綜合好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn),,將兩者結(jié)合起來用于發(fā)酵豆粕基本可以達(dá)到以下指標(biāo):發(fā)酵酶解產(chǎn)生的小肽占豆粕中粗蛋白含量的30%,,占成品的10%,。
發(fā)酵豆粕與酶解相比風(fēng)味得到極大改善,且產(chǎn)生大量生物活性成分,,但分子量多在5000~1萬之間,,屬于多肽范疇,離大豆寡肽,、小肽的生理活性,、易吸收性距離很大,所以成本相對(duì)也比較低,。因此越來越多的學(xué)者及研究人員研究固態(tài)發(fā)酵法發(fā)酵豆粕,。
固態(tài)發(fā)酵豆粕的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景
將豆粕通過生物發(fā)酵處理后,使豆粕中的各種抗原成分,、抗?fàn)I養(yǎng)因子被有效降低去除,,豆粕中的蛋白質(zhì)被分解成大量的植物小肽。這種無抗原的植物小肽吸收率高,,可作為斷奶子豬,、幼禽,尤其是許多高檔經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的優(yōu)良蛋白質(zhì)來源,。這一產(chǎn)品的推廣應(yīng)用,,將大大降低飼料工業(yè)對(duì)魚粉等動(dòng)物性飼料的依賴性,為我國(guó)節(jié)省大量用于進(jìn)口魚粉的外匯,,推動(dòng)飼料工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,,同時(shí)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
由于幼畜(特別是早期斷奶的動(dòng)物)的消化酶系統(tǒng)尚未發(fā)育完全,,對(duì)于植物蛋白質(zhì)的消化能力較弱,。而大豆肽中富含許多小肽,能直接被動(dòng)物吸收,,而且大豆肽抗原性較低,,幼畜使用后發(fā)生過敏反應(yīng)的概率大大降低。利用多菌種,、多溫相,、多重發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵生產(chǎn)的新型發(fā)酵豆粕在飼料中應(yīng)用后,可明顯抑制消化道疾病的發(fā)生,;提高動(dòng)物機(jī)體免疫力,,促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng);同時(shí)可大幅度減少疫苗,、抗生素等藥物使用量,;提高動(dòng)物的成活率;減少對(duì)環(huán)境的污染,,社會(huì)效益和生態(tài)效益明顯,。
在早期斷奶子豬飼料中添加大豆肽作為血漿蛋白粉的替代品,。大豆肽還可以部分替代中華鱉和鰻魚人工配合飼料中的白魚粉,餌料系數(shù),、特定生長(zhǎng)率等無顯著性差異,。研究者用經(jīng)微生物混菌發(fā)酵的豆粕與未經(jīng)發(fā)酵的豆粕依不同比例混合,連續(xù)投喂異育銀鯽30天后,,發(fā)現(xiàn)隨著飼料中發(fā)酵豆粕添加量的上升,,供試異育銀鯽不僅增重量有所提高,各項(xiàng)非特異性免疫指標(biāo)也有所改善,。
發(fā)酵豆粕在飼料中應(yīng)用面臨的問題
從當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來看,,發(fā)酵豆粕生產(chǎn)仍處于研究和試制階段,國(guó)內(nèi)還沒有形成大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn),。目前,,其應(yīng)用推廣存在以下主要問題。
影響大豆肽作用效果因素的研究
雖然很多研究證實(shí)了大豆肽能提高畜禽和水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)速度,,改善飼料利用率,,但大豆肽的吸收和利用效果也將受到多種因素的影響。大豆肽的主要成分為小肽,,和其他小肽一樣,。因此,大豆肽的消化吸收效果將受到動(dòng)物因素(如動(dòng)物種類,、年齡和生理階段等),、日糧蛋白質(zhì)的含量和品質(zhì)、大豆肽的理化性質(zhì)和大豆肽的用量等因素的影響?,F(xiàn)在,,對(duì)影響大豆肽作用效果因素及解決措施,還沒有形成相對(duì)深入廣泛的研究,。對(duì)其進(jìn)一步的研究,,是大豆肽在飼料中推廣應(yīng)用的前提和保障。