淀粉 副 产物生产酵母蛋白质饲料_百度文库

1、文章综述了近几年来采用废渣固态发酵技术生产酵母蛋白质饲料 的研究进展, 对其应用前景和产业化发展措施进行了探讨, 并提出制 订固态发酵产的酵母粉的质量评估指标与质量标准, 以规范该产品的 生产、品管和销售市场。传统的饲料生产是在优化饲料配方的基础上, 将饲料添加剂、 蛋 白质饲料原料和能量饲料原料按一定比例配混而成的一定料型饲料, 本质上是饲料原料的选择及其优化组合, 忽略了饲料原料的处理技术。 当今要解决饲料资源短缺、粮食危机、蛋白不足、 养殖业排泄物环境 污染问题, 生物技术具有不可替代的重要作用。 解决的办法必须采用 生物技术:一是开发非常规饲料资源, 二是提高现有常规饲料原料的 营养价

2、值及其利用率。 因此, 生物技术在饲料工业全面渗透和应用的 范围涉及到饲料原料抗营养因子钝化或脱除技术。 饲料原料防霉和脱 毒技术, 饲料原料发酵生产生物饲料添加剂技术, 新型饲料添加剂营 养价值评定, 质量标准制订及其应用技术等方方面面, 标志着我国饲 料工业的发展正进入一个求变创新的历史转折时期。国内市场对生物饲料添加剂的市场需求与日俱增, 按全国配合饲料产 量 1亿吨计, 年需酵母蛋白饲料 500万吨以上, 饲用复合酶 10万吨, 益生菌微生态制剂 1万吨, 目前, 国内的生产能力与市场需求量相差 甚远;另一方面,生物添加剂的生产具有投资少,生产效率高, 原料 来源广泛,产品营养丰富,应

3、用范围广,成本低、收益高,不受气侯 条件限制和节省耕地面积的特点。一座年产 10万吨含 50%蛋白的酵 母厂所产出的蛋白质相当于 150万亩土地产出的大豆中所含的蛋白质,节约相应的耕地面积十分可观。因此,发展潜力巨大。发展酵母单细胞蛋白产业是提供优质蛋白和解决蛋白不足的一 条重要途径。全球蛋白短缺 2亿吨 /年,我国年缺口蛋白饲料缺口 1500万吨, 每年还进口鱼粉 160万吨左右,目前进口鱼粉价格暴涨,每吨突破 1万元。 蛋白资源长期短缺态势已成人们共识, 联合国蛋白质咨询小组 曾召开过三次国际单细胞蛋白会议专题讨论研究, 开发生产酵母单细 胞蛋白已被世界公认为是解决饲料蛋白紧缺的主要途径。

4、 目前, 全世 界酵母单细胞蛋白年产量达 200万吨。在单细胞蛋白菌体蛋白中, 酵母 SCP (单细胞蛋白 与丝状类菌、 细菌、藻类等微生物蛋白相比,产品质量更具竞争力。酵母蛋白质含 量丰富,氨基酸齐全,配此组成合理、且含丰富 B 族维生素 VD2源, 矿物元素、 微量元素、 酶、碳水化合物、生理活性物质及未明生长促 进因子, 是一种营养价值高且能替代鱼粉的优质蛋白,具有营养、诱 食及其益生多种功能。 促进畜禽新陈代谢、 增强禽畜抗病能力、 提高 禽畜生长速度、 繁殖能力、肉质和皮毛质量,特别适宜以气味觅食的 鱼虾喂养酵母粉其营养。 我国水产养殖每年需饲料酵母 1.5万吨, 其 营养价值能大幅

5、度地提高, 在配合饲料中使用, 每吨酵母粉可多产猪 肉 0.8吨,家禽 2.5吨,鸡蛋 3万只,牛奶 4500升。按 GB596-82标准,饲料酵母应是深层液态培养的酵母经高速离 心分离后干燥而成的纯真酵母粉, 外观黄褐色, 具有酵母特殊的香味, 水分 <9%,灰分 <9%,粗纤维 <1%,粗蛋白含量 35-55%。分成优级,一级和二级饲料酵母。1981年在巴黎召开的第三次国际 SCP 会议上提出淀粉质原料是 生产酵母 SCP 的主要原料以后, 我国开始采用豆粕, 麸皮等农副产品 下脚料, 小麦、 玉米等原料以及食品发酵工业废渣为原料,经固态发 酵富集酵母后干燥、 粉碎而成的

6、一种产品, 本质上是降解基质原料中 淀粉和纤维素等碳水化合物及同化尿素或硫酸铵等非蛋白氮后, 转化 为酵母蛋白的一个生物化学过程, 产品中酵母数量、 酵母在产物中的 质量分数以及真蛋白的增幅是重要的转化指标。 与饲料酵母 SCP 的区 别一是粗纤维含量 >1%,相对较高;二是产品集植物蛋白与酵母蛋白 于一体,故称酵母蛋白饲料。产品外观黄褐色,带有酵母特殊香味, 优质的酵母蛋白饲料具有同纯真酵母 SCP 相同的饲养功效。 目前, 国 内对这类产品的生产监管、营养价值评定, 质量标准制订,检测标准 及检测程序尚不完善, 国内市场上流通的这类产品质量参差不齐, 更 不乏假冒伪劣产品,极待规范,

7、加强监管。1 固态发酵是用饲料原料生产酵母蛋白饲料的首选方法传统的酵母 SCP 是以糖蜜,硫酸纸废液,木材水解液、石煤油或 发酵工业废水为原料, 采用深层液态培养法生产。 前苏联用亚硫酸纸 浆废液和木材水解液生产的酵母 SCP 年产量达到 150万吨, 英国帝国 化学公司用甲醇原料年产酵母 SCP 7万吨, 原东德司威特石油酵母厂 以液态石蜡油为原料年产石油酵母 4万吨, 缺点是环境污染严重, 设 备投资大能耗大、生产成本高,高速离心机分离酵母损失大。固态发酵特别适宜于发酵废糟, 淀粉质原料等饲料的发酵已成为生产酵母蛋白饲料的首选方法。 与液态培养法相比具有以下优点:设 备投资少、 工艺简单、

8、 生产成本低;生产过程中无废水产生,无二次 污染;发酵产物中活性细胞比例高; 发酵产物免疫活性高;产品质量 好。目前生产上应用的固态发酵反应器有传统的曲池式反应器、 圆磐 式隧道式和射鼓式反应器。2 固态发酵饲料原料的选择2.1 固态发酵饲料原料的选择标准饲料原料的化学组成性状及其价格对固态发酵产品质量及其成 本的影响较为显著,选用原则:原料来源广泛;价格便宜 ;淀粉和 蛋白质含量较高, 粗纤维含量相对较低, 安全无毒性的可发酵性饲料 原料。2.2 固态发酵饲料原料的选用及其依据2.2. 1 废渣我国糟渣资源十分丰富,种类多、数量大、仅酿造调味品味精、 柠檬酸、淀粉、淀粉糖、白酒、黄酒、啤酒、

9、生物农药、果品加工工 业部门每年度可产生的糟渣约 6000万吨,这类糟渣资源综合利用能 高效地转化为营养价值高、 附加值高的优质酵母白饲料并有利于国内 相关产业部门资源节约型工业体系和循环经济的建立和发展。从表 1可见,各种糟渣都含有一定数量未被解利用的淀粉、糖、 蛋白质、脂肪、维生素、纤维素、钙、磷等营养物质及残留的产量代 谢产物是一种安全性高的可利用的宝贵再生源。 目前这类糟渣直接喂养动物或经脱水干燥后出售, 存在着粗纤维高,营养价值差,易腐败 变质,污染环境以及干燥脱水能耗大等种种弊端。2. 2.2玉米芯类木质纤维素原料我国玉米年产量 1.5亿吨,占全球总产量的 25%,年产玉米芯量 1

10、0万吨。 其中, 纤维素占干重的 32%36%, 半纤维素占干重的 35% 40%,木质素占干重的 23%,目前利用率仅 10%15%,对这类非常规 饲料资源开发生产酵母 SCP 受到世界各国的重视。 作者以同化木糖能 力强的酵母为供试菌株,采用玉米芯稀酸水解液为原料 30液态培 养 1820h ,酵母的发酵产率 20g/l;玉米芯水解渣配混其它辅料后 用酵母米曲霉混种发酵 68h ,得到含酶蛋白饲料。产物每克酵母数高 达 110亿,粗蛋白 27.58%,粗蛋白增幅 50%,蛋白酶 488u/g,纤维 素酶 516u/g。对豆粕、麸皮、小麦、玉米、米糠等常规饲料原料开发生产酵母 蛋白饲料具有针

11、对性强的特点, 试验表明经固态发酵后能显著提高相 关原料的营养价值及其原料利用率。菜粕有毒性, 低质羽毛粉蛋白含量虽然很高, 但消化吸收率极低, 可发酵性很差, 甚至影响酵母的生长富集, 不宜作为固态发酵的饲料 原料。目前,国内有些缺失诚信,一味追求盈利,不顾质量的厂商为 片面追求粗蛋白指标, 在酵母蛋白饲料中掺入低质的羽毛粉、 红霉素 药渣, 以及大量尿素或硫酸铵非蛋白, 严重影响了酵母蛋白饲料的使 用效果,也影响了酵母蛋白饲料的声誉,极待拨乱反正。3 淀粉质原料固态发酵工艺路线及关键技术3.1 淀粉质原料固态发酵工艺路线淀粉质原料固态发酵是指酵母菌在无游离水的固态基质培养基 上生长富集的发

12、酵过程,国内外工艺路线有 3种。3.2 固体发酵关键技术选育的生产菌种必须具备碳源利用广谱性强, 耐酸, 耐高温,生 长速度快, 繁殖力强, 蛋白质合成能力强,抗污染能力强,分散性好 的优良特性,并含有乙硫氨酸抗性标记以增加酵母胞内蛋氨酸含量, 使酵母蛋白饲料中氨基酸组成更加合理。4 固态发酵废糟生产酵母蛋白饲料的研究进展作者采用糖化酵母,绿色木霉、 米曲菌为生产菌株, 高密度种子 扩培技术、 酵母片种或混株固态发酵工艺优化控制组合生物技术, 先 后对各类废糟, 常规饲料原料及非常规饲料原料进行了较为深入的小 试研究或中试生产放大研究, 取得了可喜的研究结果, 为产业化奠定 了扎实的基础。注:

13、1. 固态发酵产物酵母香味浓郁, 糟渣发酵产物每克酵母数达 48-266亿;常规饲料原料发酵产物每克酵母数达 25.4120亿。 2.糟渣原料经固态发酵后提高粗蛋白达 9.5%21.11%,提高的 真蛋白达 9.5%17.1%。3.啤酒糟经酵母, 米曲霉混株发酵后得到含酶酵母蛋白饲料每克 产物酵母数达 266亿,中性蛋白酶 901u/g干曲,纤维素酶 1824u/g干曲,粗蛋白 36.08%。4.豆粕采用固态发酵,发酵周期仅 18h , 粗蛋白 44.45%,每克产 物酶母数 68亿。5.黄酒糟中试放大生产产物粗蛋白 47.21%,表观增幅 47.90%, 真蛋白 41.10%,表观增幅 40

14、.10%,每克产物酵母数 109亿,粗纤维14.12%, 灰分 4.62%, B 族维生素和微量元素丰富, 高于鱼粉和豆粕, 氨基酸总量 33.89%,除胱氨酸和蛋氨基酸外,其余必需氨酸均达到 或超过 FAO 规定值。发酵产物中, VB1是鱼粉的 34.6倍, VB2是鱼粉的 1.73.3倍, 是豆粕的 4.7倍, VB3是鱼粉、豆粕的 2.2倍, VB6是鱼粉的 5倍, 是豆粕的 3.34倍, VB11是鱼粉的 13.7555倍,是豆粕的 3.1 8.5倍, Vpp 是鱼粉的 9.115.4倍,是豆粕的 29.238.5倍。 用发酵产物进行养殖试验,在小麦、 玉米、豆粕、麸皮和米糠配伍的 饲

15、粮中添加 7%发酵产物,猪育肥期日增重为 1000克。5.酵母蛋白饲料的营养价值及其评定指标5.1 固态发酵酵母蛋白饲料与深层培养酵母 SCP (饲料酵母 的比较传统的饲料酵母生产采用深层液体发酵工艺, 由于基础设备投资 大,动力消耗大,成本高,环境污染严重及生产原料受到限制, 我国 液态培养的酵母 SCP 累计产量迄今不到 1万吨。 用废渣、 常规农副产 品下脚料固态发酵生产的酵母蛋白饲料累计产量达 30万吨,产品问 世以来, 带来了一系列理论上、技术上、生产上和产品质量评定上的 问题, 在国内饲料界和微生物界引起广泛的关注。 固态发酵产物酵母 蛋白饲料与液态发酵产物酵母 SCP (饲料酵母

16、粉饲用功效相同或接 近,也是一种营养价值高,且能替代鱼粉的优质蛋白源。5.2 酵母蛋白饲料的质量评定指标深层发酵法生产的原料主要是糖蜜低聚废液, 木材水解液, 其中 主要碳源为蔗糖、五碳糖或六碳糖、 粗纤维少、灰分多、 生产工艺上 发酵液经离心分离提取酵母后再干燥。产物主要是酵母, 因此, 饲料 酵母产品中粗纤维<0.5%1%, 不列入质量评定指标; 灰分指标严格 限制要求 <9%, 并按粗蛋白45%、 40%、 35%将饲料酵母分成优级、 一级和二级饲料酵母。固态发酵生产原料主要是废糟及农副产品下脚料, 原料多样性使 各种基质原料的淀粉, 粗纤维及粗蛋白相对含量差异性十分显著,

17、但 相对于废水原料而言, 植物蛋白、粗纤维及淀粉含量相对要高, 而灰 分相对要低些, 因此, 固态发酵产物酵母蛋白饲料相关质量指标上与 饲料酵母有所区别。 灰分:一般较低。 如黄酒糟发酵产物灰分为 4.92%; 粗纤维,一般在 10%以上,如黄酒糟发酵产物, 粗纤维为 14.12%;粗 蛋白 由表 2可见, 茅台大曲酒糟发酵转化指标表观粗蛋白增幅高达 130.14%, 每克产物酵母数 80亿, 但发酵前基质粗蛋白化为 16.26%, 发酵后粗蛋白为 37.47%;井岗霉素废渣发酵转化指标表观粗蛋白增 幅仅为 42.1%,每克产物对母数为 48亿,但发酵前基质粗蛋白高达 32.1%,发酵后杂物粗蛋白为 45.6%,显而易见,不宜以粗蛋白指标 来评定酵母蛋白饲料的质量, 也并不是真正反映酵母蛋白饲料的品质 状况。5. 2. 3 建议以表观粗蛋白增幅、 表观真蛋白增幅及产物酵母数作为固态发酵转化指标; 以产物酵母数、 氨基酸总量种类及其配比组成作为酵母蛋 白饲料的质量评定指标。6 酵母蛋白饲料产业化发展措施6.1 建立酵母蛋白饲料产业化示范基地及其产品应用推广服务 体系酵母蛋白饲料是营养价值高且能替代鱼粉的优质蛋白源、 氨基酸 源和丰富 B 族