淀粉 副 產(chǎn)物生產(chǎn)酵母蛋白質(zhì)飼料

1、  文章綜述了近幾年來采用廢渣固態(tài)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)酵母蛋白質(zhì)飼料的研究進展，對其應(yīng)用前景和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展措施進行了探討，并提出制訂固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)的酵母粉的質(zhì)量評估指標(biāo)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范該產(chǎn)品的生產(chǎn)、品管和銷售市場。     傳統(tǒng)的飼料生產(chǎn)是在優(yōu)化飼料配方的基礎(chǔ)上，將飼料添加劑、蛋白質(zhì)飼料原料和能量飼料原料按一定比例配混而成的一定料型飼料，本質(zhì)上是飼料原料的選擇及其優(yōu)化組合，忽略了飼料原料的處理技術(shù)。當(dāng)今要解決飼料資源短缺、糧食危機、蛋白不足、養(yǎng)殖業(yè)排泄物環(huán)境污染問題，生物技術(shù)具有不可替代的重要作用。解決的辦法必須采用生物技術(shù)：一是開發(fā)非

2、常規(guī)飼料資源，二是提高現(xiàn)有常規(guī)飼料原料的營養(yǎng)價值及其利用率。因此，生物技術(shù)在飼料工業(yè)全面滲透和應(yīng)用的范圍涉及到飼料原料抗?fàn)I養(yǎng)因子鈍化或脫除技術(shù)。飼料原料防霉和脫毒技術(shù)，飼料原料發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料添加劑技術(shù)，新型飼料添加劑營養(yǎng)價值評定，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制訂及其應(yīng)用技術(shù)等方方面面，標(biāo)志著我國飼料工業(yè)的發(fā)展正進入一個求變創(chuàng)新的歷史轉(zhuǎn)折時期。 國內(nèi)市場對生物飼料添加劑的市場需求與日俱增，按全國配合飼料產(chǎn)量1億噸計，年需酵母蛋白飼料500萬噸以上，飼用復(fù)合酶10萬噸，益生菌微生態(tài)制劑1萬噸，目前，國內(nèi)的生產(chǎn)能力與市場需求量相差甚遠(yuǎn)；另一方面，生物添加劑的生產(chǎn)具有投資少，生產(chǎn)效率高，原料來源廣泛，產(chǎn)品營養(yǎng)

3、豐富，應(yīng)用范圍廣，成本低、收益高，不受氣侯條件限制和節(jié)省耕地面積的特點。一座年產(chǎn)10萬噸含50%蛋白的酵母廠所產(chǎn)出的蛋白質(zhì)相當(dāng)于150萬畝土地產(chǎn)出的大豆中所含的蛋白質(zhì)，節(jié)約相應(yīng)的耕地面積十分可觀。因此，發(fā)展?jié)摿薮蟆?#160;    發(fā)展酵母單細(xì)胞蛋白產(chǎn)業(yè)是提供優(yōu)質(zhì)蛋白和解決蛋白不足的一條重要途徑。     全球蛋白短缺2億噸/年，我國年缺口蛋白飼料缺口1500萬噸，每年還進口魚粉160萬噸左右，目前進口魚粉價格暴漲，每噸突破1萬元。蛋白資源長期短缺態(tài)勢已成人們共識，聯(lián)合國蛋白質(zhì)咨詢小組曾召開過三次國際

4、單細(xì)胞蛋白會議專題討論研究，開發(fā)生產(chǎn)酵母單細(xì)胞蛋白已被世界公認(rèn)為是解決飼料蛋白緊缺的主要途徑。目前，全世界酵母單細(xì)胞蛋白年產(chǎn)量達(dá)200萬噸。     在單細(xì)胞蛋白菌體蛋白中，酵母SCP（單細(xì)胞蛋白）與絲狀類菌、細(xì)菌、藻類等微生物蛋白相比，產(chǎn)品質(zhì)量更具競爭力。酵母蛋白質(zhì)含量豐富，氨基酸齊全，配此組成合理、且含豐富B族維生素VD2源，礦物元素、微量元素、酶、碳水化合物、生理活性物質(zhì)及未明生長促進因子，是一種營養(yǎng)價值高且能替代魚粉的優(yōu)質(zhì)蛋白，具有營養(yǎng)、誘食及其益生多種功能。促進畜禽新陳代謝、增強禽畜抗病能力、提高禽畜生長速度、繁殖能力、肉質(zhì)和皮毛質(zhì)量

5、，特別適宜以氣味覓食的魚蝦喂養(yǎng)酵母粉其營養(yǎng)。我國水產(chǎn)養(yǎng)殖每年需飼料酵母1.5萬噸，其營養(yǎng)價值能大幅度地提高，在配合飼料中使用，每噸酵母粉可多產(chǎn)豬肉0.8噸，家禽2.5噸，雞蛋3萬只，牛奶4500升。     按GB596-82標(biāo)準(zhǔn)，飼料酵母應(yīng)是深層液態(tài)培養(yǎng)的酵母經(jīng)高速離心分離后干燥而成的純真酵母粉，外觀黃褐色，具有酵母特殊的香味，水分<9%，灰分<9%，粗纖維<1%，粗蛋白含量 35-55%。分成優(yōu)級，一級和二級飼料酵母。     1981年在巴黎召開的第三次國際SC

6、P會議上提出淀粉質(zhì)原料是生產(chǎn)酵母SCP的主要原料以后，我國開始采用豆粕，麩皮等農(nóng)副產(chǎn)品下腳料，小麥、玉米等原料以及食品發(fā)酵工業(yè)廢渣為原料，經(jīng)固態(tài)發(fā)酵富集酵母后干燥、粉碎而成的一種產(chǎn)品，本質(zhì)上是降解基質(zhì)原料中淀粉和纖維素等碳水化合物及同化尿素或硫酸銨等非蛋白氮后，轉(zhuǎn)化為酵母蛋白的一個生物化學(xué)過程，產(chǎn)品中酵母數(shù)量、酵母在產(chǎn)物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及真蛋白的增幅是重要的轉(zhuǎn)化指標(biāo)。與飼料酵母SCP的區(qū)別一是粗纖維含量>1%，相對較高；二是產(chǎn)品集植物蛋白與酵母蛋白于一體，故稱酵母蛋白飼料。產(chǎn)品外觀黃褐色，帶有酵母特殊香味，優(yōu)質(zhì)的酵母蛋白飼料具有同純真酵母SCP相同的飼養(yǎng)功效。目前，國內(nèi)對這類產(chǎn)品的生產(chǎn)監(jiān)管

7、、營養(yǎng)價值評定，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制訂，檢測標(biāo)準(zhǔn)及檢測程序尚不完善，國內(nèi)市場上流通的這類產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，更不乏假冒偽劣產(chǎn)品，極待規(guī)范，加強監(jiān)管。     1 固態(tài)發(fā)酵是用飼料原料生產(chǎn)酵母蛋白飼料的首選方法     傳統(tǒng)的酵母SCP是以糖蜜，硫酸紙廢液，木材水解液、石煤油或發(fā)酵工業(yè)廢水為原料，采用深層液態(tài)培養(yǎng)法生產(chǎn)。前蘇聯(lián)用亞硫酸紙漿廢液和木材水解液生產(chǎn)的酵母SCP年產(chǎn)量達(dá)到150萬噸，英國帝國化學(xué)公司用甲醇原料年產(chǎn)酵母SCP 7萬噸，原東德司威特石油酵母廠以液態(tài)石蠟油為原料年產(chǎn)石油酵

8、母4萬噸，缺點是環(huán)境污染嚴(yán)重，設(shè)備投資大能耗大、生產(chǎn)成本高，高速離心機分離酵母損失大。     固態(tài)發(fā)酵特別適宜于發(fā)酵廢糟，淀粉質(zhì)原料等飼料的發(fā)酵已成為生產(chǎn)酵母蛋白飼料的首選方法。與液態(tài)培養(yǎng)法相比具有以下優(yōu)點：設(shè)備投資少、工藝簡單、生產(chǎn)成本低；生產(chǎn)過程中無廢水產(chǎn)生，無二次污染；發(fā)酵產(chǎn)物中活性細(xì)胞比例高；發(fā)酵產(chǎn)物免疫活性高；產(chǎn)品質(zhì)量好。     目前生產(chǎn)上應(yīng)用的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器有傳統(tǒng)的曲池式反應(yīng)器、圓磐式隧道式和射鼓式反應(yīng)器。     2 

9、 固態(tài)發(fā)酵飼料原料的選擇     2.1 固態(tài)發(fā)酵飼料原料的選擇標(biāo)準(zhǔn)     飼料原料的化學(xué)組成性狀及其價格對固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量及其成本的影響較為顯著，選用原則：原料來源廣泛；價格便宜 ；淀粉和蛋白質(zhì)含量較高，粗纖維含量相對較低，安全無毒性的可發(fā)酵性飼料原料。     2.2  固態(tài)發(fā)酵飼料原料的選用及其依據(jù)     2.21 廢渣

10、0;    我國糟渣資源十分豐富，種類多、數(shù)量大、僅釀造調(diào)味品味精、檸檬酸、淀粉、淀粉糖、白酒、黃酒、啤酒、生物農(nóng)藥、果品加工工業(yè)部門每年度可產(chǎn)生的糟渣約6000萬噸，這類糟渣資源綜合利用能高效地轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)價值高、附加值高的優(yōu)質(zhì)酵母白飼料并有利于國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門資源節(jié)約型工業(yè)體系和循環(huán)經(jīng)濟的建立和發(fā)展。     從表1可見，各種糟渣都含有一定數(shù)量未被解利用的淀粉、糖、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、纖維素、鈣、磷等營養(yǎng)物質(zhì)及殘留的產(chǎn)量代謝產(chǎn)物是一種安全性高的可利用的寶貴再生源。目前這類糟渣直接喂養(yǎng)動物或經(jīng)脫水干燥后

11、出售，存在著粗纖維高，營養(yǎng)價值差，易腐敗變質(zhì)，污染環(huán)境以及干燥脫水能耗大等種種弊端。      22.2玉米芯類木質(zhì)纖維素原料     我國玉米年產(chǎn)量1.5億噸，占全球總產(chǎn)量的25%，年產(chǎn)玉米芯量10萬噸。其中，纖維素占干重的32%36%，半纖維素占干重的35%40%，木質(zhì)素占干重的23%，目前利用率僅10%15%，對這類非常規(guī)飼料資源開發(fā)生產(chǎn)酵母SCP受到世界各國的重視。作者以同化木糖能力強的酵母為供試菌株，采用玉米芯稀酸水解液為原料30液態(tài)培養(yǎng)1820h，酵母的發(fā)酵產(chǎn)率20g/l；

12、玉米芯水解渣配混其它輔料后用酵母米曲霉混種發(fā)酵68h，得到含酶蛋白飼料。產(chǎn)物每克酵母數(shù)高達(dá)110億，粗蛋白27.58%，粗蛋白增幅50%，蛋白酶488u/g，纖維素酶516u/g。     對豆粕、麩皮、小麥、玉米、米糠等常規(guī)飼料原料開發(fā)生產(chǎn)酵母蛋白飼料具有針對性強的特點，試驗表明經(jīng)固態(tài)發(fā)酵后能顯著提高相關(guān)原料的營養(yǎng)價值及其原料利用率。     菜粕有毒性，低質(zhì)羽毛粉蛋白含量雖然很高，但消化吸收率極低，可發(fā)酵性很差，甚至影響酵母的生長富集，不宜作為固態(tài)發(fā)酵的飼料原料。目前，國內(nèi)有些缺失誠信，一味

13、追求盈利，不顧質(zhì)量的廠商為片面追求粗蛋白指標(biāo)，在酵母蛋白飼料中摻入低質(zhì)的羽毛粉、紅霉素藥渣，以及大量尿素或硫酸銨非蛋白，嚴(yán)重影響了酵母蛋白飼料的使用效果，也影響了酵母蛋白飼料的聲譽，極待撥亂反正。     3  淀粉質(zhì)原料固態(tài)發(fā)酵工藝路線及關(guān)鍵技術(shù)     3.1 淀粉質(zhì)原料固態(tài)發(fā)酵工藝路線     淀粉質(zhì)原料固態(tài)發(fā)酵是指酵母菌在無游離水的固態(tài)基質(zhì)培養(yǎng)基上生長富集的發(fā)酵過程，國內(nèi)外工藝路線有3種。 

14、0;   3.2 固體發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)     選育的生產(chǎn)菌種必須具備碳源利用廣譜性強，耐酸，耐高溫，生長速度快，繁殖力強，蛋白質(zhì)合成能力強，抗污染能力強，分散性好的優(yōu)良特性，并含有乙硫氨酸抗性標(biāo)記以增加酵母胞內(nèi)蛋氨酸含量，使酵母蛋白飼料中氨基酸組成更加合理。     4  固態(tài)發(fā)酵廢糟生產(chǎn)酵母蛋白飼料的研究進展     作者采用糖化酵母，綠色木霉、米曲菌為生產(chǎn)菌株，高密度種子擴培技術(shù)、酵母

15、片種或混株固態(tài)發(fā)酵工藝優(yōu)化控制組合生物技術(shù)，先后對各類廢糟，常規(guī)飼料原料及非常規(guī)飼料原料進行了較為深入的小試研究或中試生產(chǎn)放大研究，取得了可喜的研究結(jié)果，為產(chǎn)業(yè)化奠定了扎實的基礎(chǔ)。     注：1.固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物酵母香味濃郁，糟渣發(fā)酵產(chǎn)物每克酵母數(shù)達(dá)48-266億；常規(guī)飼料原料發(fā)酵產(chǎn)物每克酵母數(shù)達(dá)25.4120億。     3.啤酒糟經(jīng)酵母，米曲霉混株發(fā)酵后得到含酶酵母蛋白飼料每克產(chǎn)物酵母數(shù)達(dá)266億，中性蛋白酶901u/g干曲，纖維素酶1824u/g干曲，粗蛋白36.08%。 

16、0;   4.豆粕采用固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵周期僅18h，粗蛋白44.45%，每克產(chǎn)物酶母數(shù)68億。     發(fā)酵產(chǎn)物中，VB1是魚粉的34.6倍，VB2是魚粉的1.73.3倍，是豆粕的4.7倍，VB3是魚粉、豆粕的2.2倍，VB6是魚粉的5倍，是豆粕的3.34倍，VB11是魚粉的13.7555倍，是豆粕的3.18.5倍，Vpp是魚粉的9.115.4倍，是豆粕的29.238.5倍。 用發(fā)酵產(chǎn)物進行養(yǎng)殖試驗，在小麥、玉米、豆粕、麩皮和米糠配伍的飼糧中添加7%發(fā)酵產(chǎn)物，豬育肥期日增重為1000克。 5酵母蛋

17、白飼料的營養(yǎng)價值及其評定指標(biāo)     5.1  固態(tài)發(fā)酵酵母蛋白飼料與深層培養(yǎng)酵母SCP（飼料酵母）的比較     傳統(tǒng)的飼料酵母生產(chǎn)采用深層液體發(fā)酵工藝，由于基礎(chǔ)設(shè)備投資大，動力消耗大，成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重及生產(chǎn)原料受到限制，我國液態(tài)培養(yǎng)的酵母SCP累計產(chǎn)量迄今不到1萬噸。用廢渣、常規(guī)農(nóng)副產(chǎn)品下腳料固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的酵母蛋白飼料累計產(chǎn)量達(dá)30萬噸，產(chǎn)品問世以來，帶來了一系列理論上、技術(shù)上、生產(chǎn)上和產(chǎn)品質(zhì)量評定上的問題，在國內(nèi)飼料界和微生物界引起廣泛的關(guān)注。固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物酵母蛋白飼

18、料與液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物酵母SCP（飼料酵母粉）飼用功效相同或接近，也是一種營養(yǎng)價值高，且能替代魚粉的優(yōu)質(zhì)蛋白源。     5.2  酵母蛋白飼料的質(zhì)量評定指標(biāo)     深層發(fā)酵法生產(chǎn)的原料主要是糖蜜低聚廢液，木材水解液，其中主要碳源為蔗糖、五碳糖或六碳糖、粗纖維少、灰分多、生產(chǎn)工藝上發(fā)酵液經(jīng)離心分離提取酵母后再干燥。產(chǎn)物主要是酵母，因此，飼料酵母產(chǎn)品中粗纖維0.5%1%，不列入質(zhì)量評定指標(biāo)；灰分指標(biāo)嚴(yán)格限制要求<9%，并按粗蛋白45%、40%、35%將飼料酵母分成優(yōu)級、一級和

19、二級飼料酵母。     固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)原料主要是廢糟及農(nóng)副產(chǎn)品下腳料，原料多樣性使各種基質(zhì)原料的淀粉，粗纖維及粗蛋白相對含量差異性十分顯著，但相對于廢水原料而言，植物蛋白、粗纖維及淀粉含量相對要高，而灰分相對要低些，因此，固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物酵母蛋白飼料相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)上與飼料酵母有所區(qū)別?；曳郑阂话爿^低。如黃酒糟發(fā)酵產(chǎn)物灰分為4.92%；粗纖維，一般在10%以上，如黃酒糟發(fā)酵產(chǎn)物，粗纖維為14.12%；粗蛋白  由表2可見，茅臺大曲酒糟發(fā)酵轉(zhuǎn)化指標(biāo)表觀粗蛋白增幅高達(dá)130.14%，每克產(chǎn)物酵母數(shù)80億，但發(fā)酵前基質(zhì)粗蛋白化為16.26%，發(fā)酵后粗蛋白為37.47%；井崗霉素廢渣發(fā)酵轉(zhuǎn)化指標(biāo)表觀粗蛋白增幅僅為42.1%，每克產(chǎn)物對母數(shù)為48億，但發(fā)酵前基質(zhì)粗蛋白高達(dá)32.1%，發(fā)酵后雜物粗蛋白為45.6%，顯而易見，不宜以粗蛋白指標(biāo)來評定酵母蛋白飼料的質(zhì)量，也并不是真正反映酵母蛋白飼料的品質(zhì)狀況。    &