微生物发酵蛋白饲料项目概述

微生物发酵蛋白饲料

项目概述

（一）微生物发酵蛋白产品：

发酵蛋白饲料是以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种，将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌和复合酶制剂为一体的生物发酵蛋白饲料。

（二）微生物发酵蛋白产品生产背景：

生物技术特别是微生物发酵技术来开发新型蛋白饲料资源，具有广泛的应用前景。利用微生物生产的饲料蛋白、酶制剂、氨基酸、维生素、抗生素和益生菌等相关产品，可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸等物质，而且能使其他粗饲料原料营养成分迅速转化，达到增强消化吸收利用效果。

饲料和粮食生产一直是我国国民经济的薄弱环节。由于受人口增长、耕地减少和肉食品消费增加的影响，我国粮食供需平衡十分脆弱。我国人均占有粮食一直在400k以下其中粮食总产量的40%左右用于饲料生产。在耕地和水资源长期紧缺的情况下，我国粮食产量已很难提高。饲料资源短缺的问题长期制约着我国农牧业的发展，尤其是蛋白质饲料的严重不足已经成为全球性问题。发展高效饲料工业，提高粮食向畜牧产品的转化效率和饲料利用率、开发新型蛋白饲料是满足人民对肉、禽、鱼、蛋越来越大的需求量的最佳途径。

（三）微生物发酵的分类：

微生物发酵根据获得产品的不同可分为微生物酶发酵、微生物菌体发酵、微生物代谢产物发酵、微生物的转化发酵、生物工程细胞的发酵。根据微生物

的种类不同可分为厌氧发酵和好氧发酵，厌氧发酵在发酵时不需要供给空气，如利用乳酸杆菌进行的丙酮、丁醇发酵等；好氧发酵需要在发酵过程中不断的通入一定量的空气，如利用黑曲霉进的柠檬酸发酵，利用棒状杆菌进行的谷氨酸发酵利用黄单胞菌进行的多糖发酵等。根据培养基的同可分为固体发酵和液体发酵，根据设备不同可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。

（四）微生物发酵的优越性

4.1发酵脱毒

多数情况下微生物的代谢产物可以降低饲料毒素含量，甘露聚糖可以有效地降解黄曲霉B 1 等。有研究表明，曲霉属，串珠霉属等 5个菌株能效的降低发酵棉籽粕中游离棉酚的含量。

4.2改变蛋白质的品质

微生物可以分解品质较差的植物性或动物性蛋白质，合成品质较好的微生物蛋白质，例如活性肽、寡肽等。微生物能把15%以上的糖、半纤维粗纤维3%及以上的粗脂肪转化为30%以上的粗蛋白、赖氨酸和蛋氨酸，有利于畜禽的消化吸收。

4.3 产生促生长因子

不同的菌种发酵饲料后所产生的促生长因子量不同，这些促生长因子主要有有机酸族维B素和未知生长因子等。

4.4降低粗纤维

一般发酵水平可使发酵基料的粗纤维含量降低12%～16%，增加适口性和消化率等研究。Carlson报道，发酵后饲料中的植酸磷或无机磷酸盐被降解或析出，变成了易被动物吸收的游离磷。

（五）微生物发酵蛋白产品的开发和利用：

微生物发酵蛋白产品的开发和利用，为饲料资源的充分利用，为提高蛋白资源的利用率找到了一条新的途径。生产原料极为广泛如:豆粕、棉粕、秸杆、各种酿造厂和食品加工厂的各种糟渣资源等。微生物发酵蛋白中纤维素酶等能提高饲料原料中纤维物质的降解和转化，从而被动物吸收利用，对提高饲料的转化率起着十分重要的作用。发酵蛋白产品为现代农牧企业，提高饲料品质、降低饲料成本，增强市场竞争能力的最佳需要，是取得最佳经济和社会效益不可多得的新产品。

发酵蛋白的几个相关产品：

5.1发酵豆粕

豆粕中的大豆蛋白含量很高，在43.0%～55.0%之间，而且其中80.0%以上都是水溶性蛋白。其中赖氨酸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%、胡萝卜素每千克0.2毫克～0.4毫克、硫胺素每千克3毫克～6毫克、核黄素每千克3毫克～6毫克、烟酸每千克15毫克～30毫克、胆碱每千克2200毫克～2800毫克。

5.1.1固态发酵豆粕的工艺流程

微生物发酵豆粕采用生物发酵工程技术，通过发酵过程中微生物分泌的酶将豆粕中的部分蛋白酶解为分子量3000以上的大豆肽。

5.1.2发酵选用菌种：乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等。

研究者利用乳酸链球菌发酵豆粕。豆粕经乳酸菌发酵后有酸甜芳香的气味，pH值下降，能有效改善豆粕的适口性，促进畜禽生长，同时可以降低抗生素、酸化剂的添加量，降低饲料成本。除此之外，霉菌也经常被研究人员用于固态

发酵豆粕的生产，且常常与其他菌种混合发酵。研究者采用米曲霉和啤酒酵母混合菌株固态发酵法生产发酵豆粕，利用霉菌产生的多种酶系，降解其中的纤维素及蛋白质等物质，利用酵母菌合成菌体蛋白。得到的发酵豆粕中粗蛋白含量可达49.10%，比原料中增加12.1%。而用米曲霉菌和酵母菌以麸皮和豆饼粉为主要底物，30℃混合固态发酵36小时。获得了酸性蛋白酶活力达 l440U/克、酵母菌数6.29×109个/克、粗蛋白质高达70.56%（其中小肽10.12%）、还原糖8%的新型蛋白饲料。从而获得一项富含小肽的新型蛋白饲料生产工艺。

5.1.3固态发酵生产豆粕过程

发酵过程中分为好氧发酵和厌氧发酵。在发酵前期采用好氧发酵，促使芽孢杆菌、酵母菌等好氧微生物繁殖生长，同时芽孢杆菌、酵母菌分泌产生大量酶类、维生素等活性产物促进乳酸菌的生长。后期的厌氧发酵，促进乳酸菌的增殖，并产生大量乳酸。微生物在无氧条件下发生强制自溶，细胞中的胞内酶及其他生物活性成分分泌出来。厌氧发酵时蛋白酶发生酶解反应，并产生香味物质。综合好氧发酵和厌氧发酵的优缺点，将两者结合起来用于发酵豆粕基本可以达到以下指标：发酵酶解产生的小肽占豆粕中粗蛋白含量的30%，占成品的10%。发酵豆粕与酶解相比风味得到极大改善，且产生大量生物活性成分，但分子量多在5000～1万之间，属于多肽范畴，离大豆寡肽、小肽的生理活性、易吸收性距离很大，所以成本相对也比较低。固态发酵豆粕的现状及应用前景将豆粕通过生物发酵处理后，使豆粕中的各种抗原成分、抗营养因子被有效降低去除，豆粕中的蛋白质被分解成大量的植物小肽。这种无抗原的植物小肽吸收率高，可作为断奶子猪、幼禽，尤其是许多高档经济动物的优良蛋白质来源。

5.1.4发酵前后营养物质的变化

豆粕经过微生物发酵脱毒，可将其中的多种抗原进行降解，使各种抗营养

因子的含量大幅度下降。发酵豆粕中胰蛋白酶抑制因子一般≦200tiu/g，凝血素≦6μg/g,寡糖≦１%，脲酶活性≦0.1mg/gmin，而抗营养因子、植酸、伴豆蛋白，致甲状腺肿素可有效去除，使大豆蛋白中的抗营养因子的抗营养作用。IRENE 等（１９７７）研究表明，豆粕经过乳酸发酵，其VB12会大大提高，由原来的不足１ng/g升高到148ng/g。利用枯草芽孢杆菌（bacillus subtiis）酿酒酵母菌、乳酸菌对豆粕进行发酵，并对发酵后豆粕的营养特性进行分析。结果表明：发酵后豆粕中粗蛋白的含量比发酵前提高了13.48%,同时发现，粗脂肪的含量比发酵前提高了18.18%，磷的含量比发酵前提高了55.56%(p<0.01)，氨基酸的含量比发酵前提高了11.49%。其中胰蛋白酶抑制因子和豆粕中的其他抗营养因子得到了彻底消除。

胡梦红等报道，发酵豆粕富含的小肽能直接被动物吸收，参与机体的生理活动，很好的促进氨基酸吸收，提高蛋白质合成利用率，促进鱼类的生长；还能改善饲料风味和提高饲料适口性，增强鱼类免疫能力，提高成活率，从而促进动物生产性能的提高。

5.2发酵棉粕

棉籽粕是一种蛋白质含量较高的饲料，粗蛋白含量为36%~42%左右，各氨基酸组成较好，但由于棉籽饼粕中含有0.12%~0.28%游离棉酚，对畜禽有毒害作用。棉酚中毒的原因棉酚与蛋白质分子中的游离氨基酸各赖氨酸中的ε－氨基结合，直接降低了蛋白质和赖氨酸的利用率，使消化道中的酶活性降低而影响整个消化过程，因而限制了其在畜牧饲养中的应用。

5.2.1棉粕发酵的脱毒效果

棉粕经过微生物发酵以后，其所含的棉酚、环丙烯脂肪酸、植酸及植酸盐、α－半乳糖苷、非淀粉多糖等抗营养因子就会降低或消除，饲喂效果大大

增加。研究发现，发现发酵后的棉籽粕的粗蛋白质提高10.92%，必需氨基酸除精氨酸外均增加，赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸分别提高12.73%，22.39%和52.00%。施安辉等利用４种酵母混合发酵，使棉酚得到高效降解，脱毒率高达97.45%。

5.2.2发酵棉粕在动物生产中的应用效果

经科学实验研究表明，利用微生物发酵棉粕代替豆粕进行饲喂犊牛试验，经过17d的实验研究，结果发现实验１组与实验２组与对照组相比，在生产性能上没有显著性差异，但是饲料成本分别降低了36.84%和21.37%。同时发现，棉粕经过发酵后适口性提高了，粪尿中的NH3、H2S等有害气体大大降低，生态环境得到改善。

5.3发酵菜籽粕

和其他的蛋白源相比，菜籽饼粕是一种比较廉价的蛋白质饲料资源，其含有较丰富的蛋白质与氨基酸组成，但因为菜籽粕中含有大量的毒素及抗营养因子，限制了其作为饲料的利用。目前国内外关于菜籽粕脱毒的方法主要有：物理脱毒法，化学脱毒法及生物脱毒法３大类。生物学脱毒法主要有酶催化水解法，微生物发酵法。和其他脱毒方法相比，微生物发酵法具有条件温和，工艺过程简单，干物质损失小等优点。

5.3.1微生物发酵对菜籽粕的作用效果

经科学实验研究表明利用曲霉菌将菜籽饼粕与酱油渣混合发酵生产蛋白饲料，发酵后粗蛋白质提高16.9%，粗纤维下降。研究人员利用摸拟瘤胃技术对菜籽粕进行发酵脱毒，试验表明，在菜籽粕发酵培养基含水60%的条件下，39℃厌氧发酵４天，其噁唑烷硫酮（OZT）和异硫氰酸酯（ITC）的总脱毒率可达82.7%和90.5%，单宁的降解率为48.3%。

5.3.2发酵菜籽粕在动物生产上的应用效果

以玉米－豆粕型基础日粮及用5%、10%和15%的固态发酵菜粕替代豆粕的日粮，以研究固态发酵菜粕对肉鸡肝脏和甲状腺的影响。结果表明，日粮中用15%以内的固态发酵菜粕替代部分豆粕对肉鸡的肝脏和甲状腺指数没有显著影响，因此在日粮中使用15%以内的固态发酵菜粕替代部分豆粕不会引起肉鸡的表观毒性反应。

5.4其他

肉骨粉，羽毛粉等产量也很大，含有丰富的营养物质。肉骨粉蛋白质含量在45%~50%，矿物质铁、磷、钙含量很高，但骨钙大多以羟磷灰石形式存在，不利于吸收，微生物发酵产酸使羟磷灰石中磷酸钙在酸的作用下生成可溶性乳酸钙，有利于动物吸收。家禽羽毛粉蛋白质含量在85%~90%，胱氨酸含量高达4.65%。也含有维生素B和一些未知的生长素；铁、锌、硒含量很高。羽毛粉经过微生物发酵，羽毛角质蛋白降解，产生大量的游离氨基酸和小肽，具有更高的营养价值。

（六）展望

通过发酵技术可以消除饲料原料中的抗营养因子，增加饲料的利用效率，缓解我国蛋白原料依赖进口的局面。我国每年生产的棉籽粕、菜籽粕数以百万吨计，由于其自身的结构及其毒副作用，利用率一直不高。微生物发酵技术的发展为开发利用这些非常规蛋白原料提供了保证。如果能够利用微生物发酵技术进行饲料生产，不但可以大大减少鱼粉的进口量，而且可以起到降低环境污染的作用。