飼料生物技術(shù)教案Chapter 8 發(fā)酵豆粕與卵黃抗體

1第十章發(fā)酵豆粕的開發(fā)與應(yīng)用2目錄

中國(guó)畜牧業(yè)和飼料工業(yè)現(xiàn)狀—速度快，規(guī)模大;飼料工業(yè)發(fā)展面臨關(guān)鍵問(wèn)題－飼料原料日益短缺;我國(guó)飼料蛋白原料的市場(chǎng)分析;全球大豆消費(fèi)分布;豆粕在飼養(yǎng)業(yè)中的利用比例;豆粕營(yíng)養(yǎng)特性;豆粕抗?fàn)I養(yǎng)因子;豆粕發(fā)酵與發(fā)酵豆粕;豆粕發(fā)酵復(fù)雜性問(wèn)題與前瞻。3中國(guó)畜牧業(yè)和飼料工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀2005年全國(guó)肉類總產(chǎn)量為7650萬(wàn)噸，2015年增長(zhǎng)到8625萬(wàn)噸；世界第一位，全球肉類1/3產(chǎn)自中國(guó)；中國(guó)生豬飼養(yǎng)量和豬肉消費(fèi)量約占世界總量的二分之一。2005年全國(guó)飼料工業(yè)總產(chǎn)量1.03億噸，2015年總產(chǎn)量突破2億大關(guān)，世界第一；目前我國(guó)飼料蛋白占工業(yè)化飼料總產(chǎn)值約1/3，其中約2/3靠進(jìn)口。41980－2005中國(guó)工業(yè)飼料產(chǎn)品及肉、蛋、奶類產(chǎn)量走勢(shì)

（單位:百萬(wàn)噸）

從我國(guó)肉類產(chǎn)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)看，對(duì)飼料的需求將繼續(xù)增加。5飼料工業(yè)發(fā)展面臨關(guān)鍵問(wèn)題—飼料蛋白原料日益短缺我國(guó)是世界上最大的養(yǎng)殖生產(chǎn)國(guó)之一，同時(shí)也是世界上飼料原料特別是蛋白質(zhì)原料的需求大國(guó)。飼料糧主要是玉米原料再加魚粉、豆粕及各種微量元素配制而成。占飼料比重很大的蛋白質(zhì)、能量飼料接近或超過(guò)70%，我國(guó)飼料工業(yè)生產(chǎn)中蛋白質(zhì)飼料資源的嚴(yán)重不足已成為事實(shí)。飼料蛋白作為第一大和第一重要原料是制約中國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的第一大權(quán)重因子，主控權(quán)受制于國(guó)外，因此飼料蛋白成為我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的第一大原料供給瓶頸，和食物供給安全瓶頸，具有重要的國(guó)計(jì)民生和國(guó)民經(jīng)濟(jì)意義和重要的國(guó)家安全意義。67我國(guó)飼料蛋白原料的市場(chǎng)分析動(dòng)物性蛋白原料：魚粉、肉骨粉、羽毛粉、血粉及其它動(dòng)物性蛋白資源。（1）全球性魚類資源短缺。魚粉在飼料中的使用比例下降；（2）動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展。氨基酸平衡等實(shí)用技術(shù)的應(yīng)用替代動(dòng)物性蛋白，緩解動(dòng)物性蛋白飼料的需求；（3）生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步。原來(lái)不能被動(dòng)物吸收利用的畜產(chǎn)品下腳料，變成有效吸收的動(dòng)物性蛋白原料資源，如血漿蛋白粉、水解羽毛粉等。8我國(guó)飼料工業(yè)的發(fā)展，對(duì)植物性蛋白原料需求不斷增加，飼料中豆粕的消費(fèi)一直是餅粕消費(fèi)的主體，造成豆粕消費(fèi)快速增長(zhǎng)的主要因素有以下幾個(gè)方面：

（1）飼料生產(chǎn)總量持續(xù)增長(zhǎng)的需求；（2）豆粕生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，豆粕的營(yíng)養(yǎng)研究和配套

使用技術(shù)日趨完善；（3）動(dòng)物性蛋白資源日益短缺，價(jià)格居高不下，使其使

用量受限，促使植物性蛋白原料需求的擴(kuò)大；（4）雜粕的供應(yīng)不足，供應(yīng)總量有限。我國(guó)植物性飼料蛋白原料市場(chǎng)需求9世界大豆產(chǎn)量一直上升，當(dāng)前全球大豆主產(chǎn)區(qū)為美國(guó)、巴西、阿根廷和中國(guó)，據(jù)USDA數(shù)據(jù)2005/06年度全球大豆總產(chǎn)2.21億噸，這四個(gè)國(guó)家總產(chǎn)達(dá)1.92億噸，占全球92％。從2000年1.76億噸增到2005年2.21億噸，增幅達(dá)25.8%。與全球平均5%的年增長(zhǎng)率相當(dāng)。（數(shù)據(jù)來(lái)源：USDA）10

全球大豆需求：隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增長(zhǎng)以及畜牧業(yè)、榨油業(yè)、加工業(yè)等發(fā)展，近年來(lái)的消費(fèi)需求獲得了迅猛的增長(zhǎng)，從最近十年的全球大豆消費(fèi)情況來(lái)看，全球消費(fèi)量年平均呈5％的幅度遞增。全球大豆消費(fèi)（04/05年度）11我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)消費(fèi)豆粕的比重：豬料用豆粕比例約29%；肉禽料約30%；蛋禽料約22%。豆粕在飼養(yǎng)業(yè)中的利用比例：12豆粕的營(yíng)養(yǎng)特性大豆粕是大豆經(jīng)浸提脫油后的碎片狀或粗粉狀的副產(chǎn)品，是目前使用最多、最廣泛的植物性蛋白質(zhì)飼料原料。豆粕是一種優(yōu)質(zhì)植物蛋白源，含粗蛋白約43%，必需AA含量高、組成合理。Lys2.5－3.0％（是生長(zhǎng)肥育豬營(yíng)養(yǎng)需要量的2倍，是蛋雞營(yíng)養(yǎng)需要量的4倍）；蛋氨酸+胱氨酸是蛋雞營(yíng)養(yǎng)需要量1倍以上；Lys+Arg比例恰當(dāng)（100:130），與大量玉米和少量魚粉配伍，特別適于家禽營(yíng)養(yǎng)需要；其他如組氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸等含量也都在畜禽營(yíng)養(yǎng)需要量之上。

豆粕的營(yíng)養(yǎng)特性

粗纖維主要來(lái)自豆皮，無(wú)氮浸出物主要是二糖、三糖、四糖，淀粉含量低。1314生物活性物質(zhì)：除了豐富的蛋白質(zhì)，豆粕中還含有許多能產(chǎn)生生物效應(yīng)的活性物質(zhì)，其種類及功能見上表。豆粕的營(yíng)養(yǎng)特性15豆粕抗?fàn)I養(yǎng)因子蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子：胰蛋白酶抑制因子(TI):大豆中最重要蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子。主要存在于大豆籽實(shí)的子葉中，尤其以子葉外側(cè)部分含量豐富，約占大豆蛋白6%。Kunitz(庫(kù)尼茲)抑制因子（KTI):由181個(gè)AA組成，含有2個(gè)二硫鍵，對(duì)胰蛋白酶有特異性的抑制作用，每克分子KTI能夠鈍化1分子的胰蛋白酶。KTI對(duì)熱、酸和胃酶不穩(wěn)定。鮑曼－伯克抑制劑(Bowman－irk,BBI):BBI分子量為8000，由71個(gè)AA組成，含7個(gè)亞硫鍵。對(duì)胰蛋白酶和糜蛋白酶均能產(chǎn)身抑制作用。對(duì)熱、酸、堿都比較穩(wěn)定。大豆粉中KTI含量高于BBI，分別為1.4％和0.6％。TI對(duì)多數(shù)動(dòng)物均可引起生長(zhǎng)抑制胰腺肥大和胰腺增生，甚至產(chǎn)生腺瘤。1617一是TI在腸道與胰蛋白酶和糜蛋白酶結(jié)合成穩(wěn)定的復(fù)合物而使酶失活，導(dǎo)致蛋白質(zhì)消化率下降，外源氮損失。二是腸道中胰蛋白酶和糜蛋白酶含量下降，反饋性刺激胰腺合成和分泌這兩種酶，而這些酶蛋白含有豐富的含硫氨基酸，當(dāng)其在腸道中與TI形成復(fù)合物而從糞中排除時(shí)，導(dǎo)致內(nèi)源氮和含硫氨基酸大量流失。大豆蛋白本來(lái)就缺乏含硫氨基酸，所以就更加劇了飼糧中氨基酸的不平衡，從而阻礙動(dòng)物生長(zhǎng)。TI抑制生長(zhǎng)的機(jī)制普遍認(rèn)為兩種：TI引起胰腺肥大機(jī)理:胰腺分泌亢進(jìn)引起胰腺代償性腫大。18豆粕抗?fàn)I養(yǎng)因子

大豆凝集素（SBA）：SBA是一種能夠凝集動(dòng)物和人紅細(xì)胞的蛋白質(zhì)。1951年發(fā)現(xiàn)，含4.5％甘露糖和1%氨基葡萄糖的糖蛋白，分子量110000，不耐熱，脫脂大豆粕中約含3%SBA。SBA分子量大，難以完整吸收進(jìn)入血液，能引起紅細(xì)胞凝集，抑制動(dòng)物生長(zhǎng)，甚至產(chǎn)生其他副作用。Mcallister等發(fā)現(xiàn)，口服凝集素產(chǎn)生的副作用可能是由于它與小腸上皮細(xì)胞表面的特異受體結(jié)合而干擾其正常的防御系統(tǒng)。19豆粕非蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子非淀粉多糖(NSP)是植物細(xì)胞壁物質(zhì)主要成分。NSP是植物組織中除了淀粉以外所有CHO的總稱，由纖維素、半纖維素、果膠類物質(zhì)和抗性淀粉四部分組成；豆粕非淀粉多糖（SNSP）具有明顯抗?fàn)I養(yǎng)作用（Choct等，1990），能在消化道形成粘性食糜，降低飼料脂肪、淀粉和蛋白等養(yǎng)分營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。（Annison等，1991）；豆類原料中的非淀粉多糖主要是果膠、甘露聚糖和纖維素。玉米－豆粕型日糧中的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子是非淀粉多糖。20植酸：植酸是豆類種子的主要含磷化合物，易與人體所需的微量礦質(zhì)元素相結(jié)合生成難溶的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，降低人體對(duì)礦物質(zhì)的利用，降低小腸對(duì)它的吸收與消化，同時(shí)植酸也會(huì)使一些酶失去活性。酚類化合物：酚類化合物是一族結(jié)構(gòu)中含有酚的化合物，廣泛存在于植物食品中，大豆中酚類化合物如單寧可以與蛋白質(zhì)如賴氨酸、甲硫氨酸相結(jié)合，使蛋白質(zhì)的利用率降低。豆粕非蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子21胃腸脹氣因子：豆類種子容易產(chǎn)生腸胃脹氣，這是由于存在棉子糖與水蘇糖的緣故。由于腸道中缺乏半乳糖苷酶，人和動(dòng)物不能消化這些低聚糖，結(jié)果這些半乳糖苷進(jìn)入結(jié)腸被細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生大量二氧化碳和氫，少量甲烷，從而引起腸道脹氣，并導(dǎo)致腹痛、腹瀉、腸鳴等。胃腸脹氣因子耐高溫，但可溶于水和80%的酒精。脲酶：生大豆中脲酶活性很高。一般說(shuō)來(lái)，脲酶對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能無(wú)影響。但若和尿素等非蛋白氮同時(shí)使用，用于飼喂反芻家畜，則可能加速尿素分解而引起氮中毒。脲酶不耐熱。豆粕非蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子22大豆抗原：大豆蛋白中的抗原有四種：大豆球蛋白（glycinin）、α－、β－和γ－伴大豆球蛋白（conglycinin）。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－伴大豆球蛋白僅占3%。作為大豆的主要球蛋白，glycinin和conglycinin

提供大豆飼料中65%-80%的蛋白質(zhì)。大量的研究表明，斷奶仔豬飼糧中的抗原引起腸道的短暫過(guò)敏反應(yīng)是斷奶后腹瀉的決定因素。已證實(shí)，引起斷奶仔豬過(guò)敏反應(yīng)的主要抗原是大豆球蛋白和β－伴大豆球蛋白。豆粕非蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子231)它們的作用方式不同:TI主要抑制胰蛋白酶活性；而大豆抗原

主要導(dǎo)致血漿蛋白質(zhì)漏入腸腔、絨毛萎縮和腺窩增生等腸

道損傷。2)兩者作用的持續(xù)時(shí)間不同:TI作用時(shí)間是持續(xù)性的，而抗原的

過(guò)敏反應(yīng)是短暫的。3)在作用對(duì)象的年齡上有差異:TI可作用于不同年齡的動(dòng)物，而成

年動(dòng)物和人一般不對(duì)抗原產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)。4)經(jīng)加熱處理破壞了TI的全脂大豆仍具有較強(qiáng)的抗原活性。大豆抗

原蛋白的水解變性與甲硫氨酸的富集能降低過(guò)敏反應(yīng)的程度，提高大豆的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。大豆抗原引起的過(guò)敏反應(yīng)與TI引起的毒害作用不同：24發(fā)酵豆粕概念；豆粕發(fā)酵技術(shù)；發(fā)酵豆粕營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與應(yīng)用效果。豆粕發(fā)酵與發(fā)酵豆粕發(fā)酵豆粕的概念發(fā)酵豆粕指利用有益微生物發(fā)酵低值豆粕，去除多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，同時(shí)產(chǎn)生微生物蛋白質(zhì)，豐富并平衡豆粕中的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平，最終改善豆粕的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，提高飼料效率。發(fā)酵豆粕含益生菌、酶制劑、肽等功能成分。生物發(fā)酵法處理生豆粕，相對(duì)物理、化學(xué)、作物育種等方法具有成本低、無(wú)化學(xué)殘留，應(yīng)用較安全；對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)成分的影響較小，且能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更易被動(dòng)物吸收等優(yōu)點(diǎn)。是目前減少抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響，提高豆粕蛋白質(zhì)的消化利用率的有效方法。發(fā)酵豆粕已成為豆粕開發(fā)生產(chǎn)的熱點(diǎn)。25豆粕發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵方式：固態(tài)；復(fù)合；聯(lián)合；混菌；多菌發(fā)酵菌種：霉菌；酵母；細(xì)菌發(fā)酵目的：（1）營(yíng)養(yǎng)目的：降解蛋白質(zhì)，增加有益AA和肽類物質(zhì)；平衡

AA；減少抗?fàn)I養(yǎng)因子；提高原料利用率；（2）安全目的：飼料用抗生素替代技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)；（3）安全+營(yíng)養(yǎng)目的：多功能添加劑——益生菌/復(fù)合酶/抗氧

化成分/酵母培養(yǎng)物/發(fā)酵混合物/未知生長(zhǎng)因子；（4）原料目的：優(yōu)質(zhì)乳豬料蛋白原料/替代魚粉。26豆粕發(fā)酵的兩個(gè)階段好氧發(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)。厭氧發(fā)酵:后期的厭氧發(fā)酵,促進(jìn)乳酸菌的增殖,由于乳酸菌屬厭氧菌,在無(wú)氧條件下產(chǎn)生大量乳酸。微生物在無(wú)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(lái)。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)。27豆粕發(fā)酵技術(shù)豆粕發(fā)酵主要功能：增加腸道內(nèi)不能生存的微生物種群，將動(dòng)物不能利用的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為動(dòng)物能利用的營(yíng)養(yǎng)素；提高抗?fàn)I養(yǎng)素的處理效率，使原來(lái)有限的腸道內(nèi)部處理能力在體外人工條件控制下大幅度提高；增加微生物源性營(yíng)養(yǎng)素。28豆粕發(fā)酵技術(shù)微生物發(fā)酵法是降解豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的主要途徑;發(fā)酵過(guò)程微生物的大量繁殖消耗利用非蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子(如植酸、低聚糖、致甲狀腺腫素等);微生物會(huì)分泌一些蛋白酶對(duì)豆粕中的蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子進(jìn)行降解(如大豆抗原蛋白、胰蛋白酶抑制劑、大豆凝集素、脲酶、脂肪氧化酶)。此外:29肽營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論小肽的水溶性原理：蛋白質(zhì)酶解后由一較長(zhǎng)的鏈分解成許多短鏈的肽類物質(zhì)，使游離出親水的氨基酸結(jié)構(gòu)的數(shù)量大大增多，促進(jìn)了肽的水溶性。小肽的產(chǎn)生及營(yíng)養(yǎng)作用：動(dòng)物體內(nèi)的蛋白質(zhì)消化酶對(duì)蛋白質(zhì)分解：其中小肽能直接由消化道吸收，并重新合成機(jī)體組織蛋白。其中小肽能直接由消化道吸收，并重新合成機(jī)體組織蛋白。

30蛋白胨氨基酸小肽多肽蛋白質(zhì)肽營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論小肽能促進(jìn)礦物質(zhì)微量元素在動(dòng)物消化道中的消化吸收作用。金屬礦物質(zhì)元素在動(dòng)物胃酸作用下溶解成離子，與水溶性的小肽、氨基酸結(jié)合，形成水溶性的、動(dòng)物易吸收的金屬-有機(jī)物的鰲合物，在堿性的小腸環(huán)境中不會(huì)形成金屬沉淀物，易在消化道內(nèi)吸收：金屬礦物質(zhì)胃酸溶解成金屬離子酸性胃堿性小腸水溶性小肽水溶性鰲合物消化道吸收不沉淀堿性小腸金屬離子重新沉淀排泄不吸收31發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)32成品計(jì)量秤混合機(jī)發(fā)酵容器一次發(fā)酵翻料、混合二次發(fā)酵氣流烘干粉碎打包檢驗(yàn)豆粕除雜、除鐵原料倉(cāng)水微生物制劑其他物料發(fā)酵工藝流程33影響發(fā)酵豆粕的三個(gè)因素所采用的發(fā)酵劑。就是用來(lái)發(fā)酵的微生物菌種。使用不同的微生物發(fā)酵，其代謝功能不同，產(chǎn)品的質(zhì)量也必然有所不同。發(fā)酵工藝，如淺層發(fā)酵、深層發(fā)酵、批次式發(fā)酵或連續(xù)式發(fā)酵。發(fā)酵容器(發(fā)酵容器與發(fā)酵工藝相適應(yīng))。34發(fā)酵劑的種類和劑型發(fā)酵劑的種類：包括細(xì)菌類和真菌類：細(xì)菌類主要有芽孢桿菌、乳酸菌；真菌類主要有酵母菌和霉菌。以上采用的發(fā)酵劑都是純培養(yǎng)菌種，或單一菌種和復(fù)合菌種。此外，還有一類非純培養(yǎng)發(fā)酵劑——曲種，該發(fā)酵劑的制作是采用傳統(tǒng)制曲技術(shù)制作的。35發(fā)酵劑的種類和劑型

發(fā)酵劑的劑型：主要有液體和固體兩種。一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)純培養(yǎng)的發(fā)酵劑采用液體劑型，菌種的生產(chǎn)是從保存斜面，菌種活化、三角瓶、小型種子罐到大型種子罐，然后用于生產(chǎn)性接種。液體劑型的發(fā)酵劑比較適用于批量式生產(chǎn)。固體劑型的發(fā)酵劑主要是曲種，按傳統(tǒng)固體制曲技術(shù)制作。固體劑型的發(fā)酵劑適用于連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)線使用。36發(fā)酵工藝淺層發(fā)酵:淺層發(fā)酵的發(fā)酵物料厚度一般在5cm以下，適用于純好氧發(fā)酵。由于物料的厚度對(duì)物料的通氣性能有影響，物料厚度高不利于氧氣的擴(kuò)散。由于淺層發(fā)酵需要大量發(fā)酵面積，只能采用淺盤架式生產(chǎn)，因此，難以機(jī)械化生產(chǎn)，大多數(shù)采用手工操作。深層發(fā)酵:深層發(fā)酵的物料一般在30cm以上，有的高達(dá)100cm以上，主要適用前期好氧、中后期兼性厭氧發(fā)酵，因此適用于復(fù)合菌種、曲種發(fā)酵。37發(fā)酵容器發(fā)酵容器本質(zhì)上與發(fā)酵工藝相適應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，豆粕發(fā)酵目前使用的發(fā)酵容器主要有：地板(堆式發(fā)酵)、水泥池／槽(池式或槽式)以及箱式。箱式發(fā)酵也可以是手工式、半機(jī)械化和機(jī)械化加自動(dòng)化。由于容器的質(zhì)地不同，對(duì)發(fā)酵過(guò)程有一定的影響。但有關(guān)發(fā)酵容器的質(zhì)地對(duì)發(fā)酵物的影響未見任何研究報(bào)道。38發(fā)酵工藝與品質(zhì)的關(guān)系發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)幾乎都是不經(jīng)過(guò)“熟化”處理的“生料發(fā)酵”，沒有消毒滅菌。因此，在發(fā)酵過(guò)程中，物料自身攜帶的微生物、環(huán)境中的微生物都會(huì)在一定程度上起作用。自然微生物的貢獻(xiàn)越大，發(fā)酵系統(tǒng)的可控性、穩(wěn)定性也就越小。固體發(fā)酵不能隨時(shí)攪拌，發(fā)本地體系內(nèi)部溫度、pH值、水分、氧氣壓都分布不均勻，無(wú)法隨時(shí)調(diào)控；另外，大多數(shù)固體發(fā)酵都采用批次發(fā)酵而不是連續(xù)發(fā)酵，因而批次之間存在著種種差異，導(dǎo)致產(chǎn)品的穩(wěn)定性難以控制。作為商品，品質(zhì)的穩(wěn)定性比品質(zhì)本身更重要。

39發(fā)酵劑對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響

發(fā)酵劑微生物種類對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)的影響:決定豆粕發(fā)酵是由多種微生物共同協(xié)同或按順序進(jìn)行的。例如，當(dāng)?shù)蜏睾醚跷⑸锓敝称饋?lái)后，導(dǎo)致溫度的上升和氧氣的減少，使嗜溫兼性厭氧微生物有機(jī)會(huì)大量繁殖，兼性厭氧微生物往往產(chǎn)酸，發(fā)酵物料的pH值下降，又引起嗜酸性微生物生長(zhǎng)。所以，發(fā)酵豆粕產(chǎn)品質(zhì)量，單菌不如多菌，純培養(yǎng)(多菌種的純培養(yǎng)物之間的相容性不一定協(xié)調(diào))不如曲種(曲種中的微生物是天然組合的，相互之間互補(bǔ)性強(qiáng))。40發(fā)酵劑對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響發(fā)酵劑微生物劑型對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響:液體發(fā)酵劑往往是一次性制作的，當(dāng)發(fā)酵劑培養(yǎng)到微生物適用于接種時(shí)(對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期)，開始接種，如果發(fā)酵批量大(如一個(gè)批量為20t)，則開始接種到接種完畢至少需要5h，造成菌種的種齡不一致，影響發(fā)酵效果。固體發(fā)酵劑由于其中的微生物處于休眠狀態(tài)，只有接種后才活化，因此，接種時(shí)間對(duì)發(fā)酵劑的種齡沒有影響。41發(fā)酵批量大小對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量穩(wěn)定性的影響發(fā)酵批量與攪拌批量不一致對(duì)發(fā)酵豆粕品質(zhì)的影響:在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)一批次發(fā)酵往往要分多次攪拌。由于攪拌時(shí)間的不一致，造成一個(gè)發(fā)酵批次中的物料發(fā)酵時(shí)間不一致。在發(fā)酵中間翻料過(guò)程中，批量過(guò)大，無(wú)法完全混合，也是物料發(fā)酵不均勻的一個(gè)問(wèn)題。42發(fā)酵批量大小對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量穩(wěn)定性的影響發(fā)酵批量與干燥速度不一致對(duì)發(fā)酵豆粕品質(zhì)的影響:干燥是終止發(fā)酵的唯一辦法。發(fā)酵豆粕一般采用烘干機(jī)。如果一個(gè)批次的發(fā)酵批量過(guò)大，同一個(gè)批次的物料干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就完全有可能造成同一批次的發(fā)酵物發(fā)酵時(shí)間不一樣，引起品質(zhì)差異。如果采用小批量生產(chǎn)，接種批量等于發(fā)酵批量，等于翻動(dòng)批量，等于干燥批量。同批次物料生產(chǎn)周期基本相同，則可以保證產(chǎn)品品質(zhì)的一致性。但這種生產(chǎn)方式會(huì)影響產(chǎn)量。43發(fā)酵容器質(zhì)地對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響發(fā)酵豆粕的研究基本是在實(shí)驗(yàn)里用玻璃瓶小批量（50—500g)進(jìn)行，發(fā)酵溫度靠恒溫箱提供，發(fā)酵過(guò)程中的容器、物料和環(huán)境溫度一一致，不會(huì)產(chǎn)生水蒸氣將信將疑現(xiàn)象，不會(huì)積溫，對(duì)發(fā)酵物的水分均勻度沒有影響。一般生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)酵容器為直接建在地面上的水泥地面或地池。一年四季溫差較大而無(wú)法控制。物料的體積大，體系溫度呈一定的梯度，即中心高（55-60℃）四周和表面低，接近環(huán)境溫度。導(dǎo)致發(fā)酵不均勻。44發(fā)酵容器質(zhì)地對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響生產(chǎn)中物料的溫度和濕度都高于環(huán)境。熱量的擴(kuò)散使水分凝結(jié)在非吸水性材料的容器壁上，形成液態(tài)水，并吸附于四周的發(fā)酵物料中，造成與發(fā)酵容器接觸的物料水分含量遠(yuǎn)高于內(nèi)部物料，引起局部發(fā)酵異常，進(jìn)而影響發(fā)酵豆粕品質(zhì)均勻性，有些甚至腐敗霉?fàn)€，影響質(zhì)量。45發(fā)酵體系水分含量對(duì)發(fā)酵豆粕質(zhì)量的影響生產(chǎn)中，豆粕不經(jīng)過(guò)滅菌處理，其自身及環(huán)境中，有大量不確定的微生物。在開放體系下，如果原料配制的水分與所使用的發(fā)酵劑微生物類型不協(xié)調(diào)，必然造成發(fā)酵物中大量繁殖的不是目標(biāo)微生物，而是豆粕自身的微生物。生產(chǎn)中，水分含量對(duì)后烘干工序影響很大。高水分增加物料粘性，在烘干機(jī)內(nèi)難以分散，因結(jié)塊而影響干燥均勻度。高水分也會(huì)增加干燥成本。所以廠家會(huì)盡量降低發(fā)酵物料水分，從而使目標(biāo)微生物和自然微生物的繁殖生長(zhǎng)無(wú)法控制。最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。46發(fā)酵案例和參考參數(shù)利用多種微生物混合發(fā)酵法分解破壞豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子,對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行探究，得到最佳發(fā)酵條件為：基礎(chǔ)發(fā)酵料為豆粕，料水比為1：0.8～1.0，pH7.0±0.2，溫度25℃±5℃，接種量芽孢桿HO426

2.5%，酵母菌HC22%、HC52.5%，乳酸菌HZ-132.0%，發(fā)酵48h，翻料1次，終止時(shí)間為72h，翻料料溫60℃，在以上條件下發(fā)酵豆粕其抗?fàn)I養(yǎng)因子被分解去除。47發(fā)酵案例和參考參數(shù)較佳的發(fā)酵工藝是固體密閉無(wú)氧靜止發(fā)酵；基質(zhì)為豆粕；料水比為3:2；起始溫度為40℃，起始pH自然；接種量發(fā)酵菌株1為0.005％；發(fā)酵菌株2為0.5％；發(fā)酵周期為5d，底物中不必添加發(fā)酵助劑G。發(fā)酵后的水解度達(dá)5％以上，鮮發(fā)酵物的酸度在4.5以上，燒干后發(fā)酵物的酸度在8％以上。理論最佳發(fā)酵條件：豆粕粒度40目、溫度40、料水比1:1、初始ph值為7、糖蜜添加1%，裝料量：500mL廣口瓶中裝50g（厚度約3.5cm）。4849

以粘紅酵母為發(fā)酵菌株，其最適合發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵坯含水量為50%，厚度為1cm，添加糖蜜量為5%，發(fā)酵時(shí)間為40∽44h，發(fā)酵樣品中的小肽含量大約27%，比發(fā)酵前提高了約23%。表1

溫度和水分對(duì)發(fā)酵豆粕鮮樣和風(fēng)干物質(zhì)pH的影響處理組合鮮樣pH

風(fēng)干pH未發(fā)酵

6.94±0.00h

6.86±0.00f1(25℃,25%)

6.37±0.05e

6.28±0.03d2(25℃,30%)

6.24±0.05d

6.11±0.04c3(25℃,35%)

5.85±0.02c

6.03±0.01bc4(35℃,25%)

6.52±0.06f

6.16±0.05c5(35℃,30%)

6.27±0.04d

6.04±0.05bc6(35℃,35%)

5.69±0.14b

5.89±0.16a7(45℃,25%)

6.48±0.02f

6.36±0.01d8(45℃,30%)

6.70±0.06g

6.67±0.03e9(45℃,35%)

5.33±0.06a

5.95±0.1150表2溫度和水分對(duì)發(fā)酵豆粕粗蛋白含量及豆粕系酸力的影響處理組合

蛋白含量/%

處理組合系酸力未發(fā)酵

51.17±0.03a

未發(fā)酵

2.69±0.01h1(25℃,25%)

51.06±0.33a

1(25℃,25%)2.53±0.02g2(25℃,30%)

54.13±1.22c

2(25℃,30%)2.35±0.02f3(25℃,35%)

53.78±0.30c

3(25℃,35%)2.26±0.02e4(35℃,25%)

54.53±0.53c

4(35℃,25%)2.41±0.04f5(35℃,30%)

57.01±0.35d

5(35℃,30%)2.21±0.05e6(35℃,35%)

53.49±0.68c

6(35℃,35%)2.05±0.09c7(45℃,25%)

51.31±0.27a

7(45℃,25%)1.96±0.02b8(45℃,30%)

52.38±0.70b

8(45℃,30%)13±0.02d9(45℃,35%)

51.46±0.42a

9(45℃,35%)1.59±0.04a

51一、主要難題：針對(duì)性（目的性）、科學(xué)性與靈活性：發(fā)酵方式/菌種選擇技術(shù)復(fù)雜性、多樣性、系統(tǒng)性：100-10-1控制程度、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、工藝參數(shù)：結(jié)果/效果的模糊性：營(yíng)養(yǎng)價(jià)值缺乏全面精確評(píng)價(jià)可行性：直接目的（安全？營(yíng)養(yǎng)？……替代?）應(yīng)用效果/期望綜合成本/效益：綜合性價(jià)比實(shí)際參照系豆粕發(fā)酵復(fù)雜性問(wèn)題與前瞻52二、展望營(yíng)養(yǎng)需求的了解：精細(xì)化；精準(zhǔn)化；針對(duì)性營(yíng)養(yǎng)供給與配制：科學(xué)化；報(bào)酬/響應(yīng)公式化新產(chǎn)品功能評(píng)價(jià)：及時(shí)；全面；系統(tǒng)；可比較替代產(chǎn)品與技術(shù)：可行性；邊界性/針對(duì)性；有效性大有可為：第一原料瓶頸（量）飼料（食物）安全（質(zhì)）豆粕發(fā)酵復(fù)雜性問(wèn)題與前瞻53第十一章：卵黃抗體及其應(yīng)用研究進(jìn)展54卵黃抗體抗體(免疫球蛋白，Ig)是機(jī)體受到外來(lái)抗原物質(zhì)刺激后，機(jī)體免疫系統(tǒng)細(xì)胞產(chǎn)生的可以特異性地識(shí)別和結(jié)合外來(lái)抗原并使之失活的一類球蛋白。禽類經(jīng)特定抗原免疫后，可產(chǎn)生相應(yīng)的特異性抗體，并不斷儲(chǔ)存于卵黃中，這種抗體稱為卵黃抗體(ImmunoglobulinOfYoll，IgY)。它是卵黃中唯一的免疫球蛋白，具有特異性和針對(duì)性，無(wú)毒副作用，廣泛用于人類和畜禽疾病的診斷與防治。551、IgY的形成禽類的體液免疫系統(tǒng)是由法氏囊控制的。機(jī)體受到外界特異抗原刺激后，會(huì)產(chǎn)生一系列免疫應(yīng)答反應(yīng)，從而激發(fā)B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞，漿細(xì)胞則分泌大量特異性抗體進(jìn)入到體液中。產(chǎn)蛋禽能以類似于哺乳動(dòng)物的胎盤傳遞抗體的方式選擇性地將血液循環(huán)中的IgY轉(zhuǎn)移到成熟的卵泡(即卵黃)中。它只允許母源血液中存在的IgY選擇性地向卵泡轉(zhuǎn)移。產(chǎn)蛋雞(或禽)的卵黃對(duì)抗體有濃集作用，因此卵黃中的抗體濃度要高于血清。

562、IgY的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

IgY的結(jié)構(gòu)特征：IgY最初被認(rèn)為是免疫球蛋白IgG的類似物，但隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)IgY可能是哺乳動(dòng)物IgG和IgE的祖先。IgG和IgY在結(jié)構(gòu)上有很多差異(圖1，IgY的重鏈有1個(gè)可變區(qū)，4個(gè)穩(wěn)定區(qū)（cυ1-cυ4），沒有鉸鏈區(qū)，而哺乳動(dòng)物IgG只有3個(gè)穩(wěn)定區(qū)(cγ1-cγ3)。最近的研究表明，IgY的疏水基團(tuán)多于IgG。比較IgG和IgY的C端序列發(fā)現(xiàn)，IgG的Cγ2和Cγ3區(qū)與IgY的Cυ3和Cυ4區(qū)十分相似。5758IgY的性質(zhì)：IgY與一般哺乳動(dòng)物IgG相比，IgY具有較強(qiáng)的耐熱、耐酸、抗離子強(qiáng)度和一定的抗酶降解能力。在低于75℃條件下，IgY具有良好的熱穩(wěn)定性。高于80℃，大部分IgY失去活性。

IgY在pH4.0-11.0時(shí)比較穩(wěn)定，pH3.0-3.5時(shí)活性迅速下降，pH12時(shí)活性亦有所下降。IgY對(duì)胃蛋白酶有較高的抵抗力，但對(duì)胰蛋白酶十分敏感。593、IgY的作用機(jī)理

主要有以下三方面:①特定病原菌的卵黃抗體能直接粘附于病原菌的細(xì)胞壁上，改變病原細(xì)胞的完整性，直接抑制病原菌的生長(zhǎng);②卵黃抗體可粘附于細(xì)菌的菌毛上，使之不能粘附于腸道粘膜上皮細(xì)胞;③降解為可結(jié)合片段被腸道吸收進(jìn)入血液后能與特定的病原菌粘附因子結(jié)合，使病原菌不能粘附易感細(xì)胞而失去致病性。604、IgY的制備母雞免疫應(yīng)用傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)抗原免疫

應(yīng)用基因免疫制備基因?qū)Ｒ恍訧gY

應(yīng)用基因免疫制備基因?qū)Ｒ恍訧gY:該方法是以攜帶目的基因的基因表達(dá)載體作為免疫原免疫產(chǎn)蛋母雞，使目的基因在雞體內(nèi)高效表達(dá)目的抗原，引起雞體液或細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，產(chǎn)生抗目的基因所編碼蛋白質(zhì)的抗體。61IgY的分離與純化卵黃中的主要成分是蛋白質(zhì)和脂肪，其比例為1:2。大部分蛋白質(zhì)是脂蛋白，存在于卵黃顆粒中，不溶于水，只有α、β、γ—卵黃球蛋白是水溶性的，IgY是γ-卵黃球蛋白。因此如何去除高濃度的脂類對(duì)于IgY的分離純化是至關(guān)重要的。近年來(lái)對(duì)IgY的提取方法的研究逐漸增多。

62水稀釋法：水稀釋法是將卵黃用10倍水稀釋后，調(diào)節(jié)pH值至5.2，4℃靜置6h以上，離心去除顆粒，再用硫酸鹽沉淀濃縮，并經(jīng)超濾等方法進(jìn)一步純化、濃縮。水稀釋法提取IgY效率高，純度高，適合卵黃抗體的大規(guī)模制備。鹽析法：鹽析破壞蛋白質(zhì)的水化層，暴露疏水基團(tuán)，蛋白質(zhì)的可溶性隨著鹽濃度的增加呈對(duì)數(shù)下降，蛋白質(zhì)很容易沉淀析出。常用的中性鹽有(NH4)2SO4和Na2SO4兩種。冷乙醇法：乙醇與水有很強(qiáng)的結(jié)合力，在蛋白質(zhì)溶液中加人乙醇，也可以破壞水化層暴露疏水性氨基酸殘基，引起蛋白質(zhì)沉淀。63氯仿法：將卵黃、生理鹽水、