CN101822347B - 一种仔猪蛋白饲料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及“一种仔猪蛋白饲料及其生产方法”，属于畜牧饲料加工工艺技术领域。去除生大豆或豆粕抗营养因子的方法，采用先热压膨化，再进行好氧发酵和厌氧发酵，该方法消除低温脱溶豆粕和生大豆中的抗营养因子，克服作为仔猪主要蛋白质营养源存在的严重缺陷，促进产生大量易消化功能性营养物及香味物质。得到的去抗营养因子的豆粕料醅和大豆粉料醅是仔猪优质蛋白饲料，用于配制7日龄～70日龄仔猪全价日粮，添加比例15％-30％，该饲料替代豆粕提高日增重10.5％、降低腹泻率30％、提高成活率8％；替代进口鱼粉与血球蛋白粉等动物源性蛋白饲料降低日粮成本15％-30％，提高饲料的生物安全性。

Description

一种仔猪蛋白饲料及其生产方法

技术领域

本发明涉及畜牧饲料领域，特别是一种仔猪优质蛋白饲料及其生产工艺技术，具体地说本发明涉及一种热压膨化加工工艺与微生物固态发酵工艺相结合的、用于降解大豆和豆粕中的抗营养因子，从而提高低温脱溶豆粕和生大豆营养价值及消化率的一种仔猪专用优质蛋白饲料生产工艺技术，其制成品专用于仔猪日粮，可替代普通豆粕和进口鱼粉，提高仔猪健康水平和生产性能，降低饲料成本。是一种结合物理加工和生物处理两种工艺为一体的、快速提高生大豆及低温脱溶豆粕生物效价的生物饲料加工工艺技术。

背景技术

养猪业是提供人类食品优质动物蛋白源的主要产业，仔猪饲养是养猪生产中的重点和难点，普遍存在的问题是仔猪阶段腹泻率高、成活率低、增重速度低。我国规模养猪中7日龄-70日龄仔猪成活率约75％-80％，导致这种现象的原因主要有三类，即仔猪饲料质量、猪舍环境质量和致病微生物，其中饲料质量是最基础的、也是最关键的限制性因素。在影响仔猪日粮质量的因素中，蛋白质饲料质量和成本则是重中之重。规模化养猪工艺中实行仔猪早期断奶(≤28日龄)，而仔猪在70日龄前其消化道并未发育完善，分泌的淀粉酶、蛋白酶等对于常规日粮中的营养物还没有足够的活性，肠壁组织结构还不足以阻止具有免疫活性的大豆抗原蛋白进入细胞或血液，因此对日粮碳水化合物及蛋白质的质量要求很高。特别是在早期断奶脱离母乳依赖外源饲料提供营养的初期，普通豆粕及生大豆中的抗营养因子会造成仔猪严重腹泻，破坏肠壁组织绒毛膜结构、出现继发感染，导致健康水平突然大幅度降低、生长减缓和高死亡率。仔猪日粮中应减少普通豆粕的使用量，不能使用生大豆。然而具有一定替代能力的就是进口鱼粉、血球大部分等动物源性蛋白饲料，由于其成本高(目前每吨进口鱼粉售价已达1.5万元以上)、来源没有保障，一般只能在日粮中添加5％的比例，为此仔猪日粮中的蛋白质替代品一直是猪营养与饲料加工研究的重点领域。而使用经过深加工的大豆蛋白源替代普通豆粕和鱼粉必然成为饲料加工工艺技术研究的重点。

豆粕和大豆都是提供大豆蛋白质的主要原料。豆粕是以大豆为原料，经熟化、浸提工艺生产大豆油后的主要副产品。由于其来源广泛，数量大，是可再生的优质蛋白资源，目前是养猪业蛋白饲料的主要来源。豆粕或大豆蛋白质含量高(43％-50％、35-40％)，且含有高水平的赖氨酸、蛋氨酸等猪营养第一、第二限制氨基酸，以及理想的必须氨基酸含量模式。由于豆油生产加工方法的差异，豆粕分为带皮与去皮豆粕，普通豆粕与低温脱溶豆粕，以及为提高油脂浸出率生产的高温豆粕。低温脱溶豆粕生产工艺是相对于常规“高温”(105～110℃)、“长时”(25-30min)而言，采用低温(80℃)、短时(≤5min)脱溶技术生产蛋白低变性豆粕。其特点是蛋白质变性程度低(水氮溶指数≥80％)、含量高(≥54％)，目前主要用于生产大豆分离蛋白和组织蛋白等食品。鱼粉是优质的动物源性蛋白饲料，特别是从智利和秘鲁两国进口的优质鱼粉，其蛋白含量高(≥64％)，生物学效价高，是仔猪日粮不可或缺的优质蛋白饲料源。豆粕属于植物性可再生蛋白饲料，生产量大成本低廉，而鱼粉属动物源性蛋白饲料，资源短缺安全性低，且价格昂贵。提高大豆蛋白生物学营养效价及其在仔猪日粮和水产饲料中比例，降低鱼粉用量，已经成为养猪与水产业饲料升级换代的迫切需求。

豆粕作为大豆蛋白质的主要载体，在其巨大优势的背后也存在致命的缺陷，即含有多种抗营养因子，不仅会造成大豆蛋白营养价值的下降，而且还会危害动物的健康，致使在仔猪日粮中的应用比例受到极大限制，饲养效果降低。豆粕中含有的主要抗营养因子包括：胰蛋白酶抑制剂(生大豆中含有1.4％的KTI和0.6％的BBI)、大豆抗原蛋白(占总蛋白≥70％)、大豆凝集素(含量3％左右)、脂肪氧化酶(抗维生素因子，占总蛋白的2％)、植酸(含量2％左右)、胀气因子(水苏糖4％和棉籽糖1％)。此外，大豆中含有的脲酶、致甲状腺肿因子、皂甙、异黄酮类糖苷以及大豆蛋白质在碱性条件下形成的赖丙氨酸都能引起动物的不良反应，也是抗营养因子。

①胰蛋白酶抑制剂包括9种蛋白成分，分子量在8-21.5KDa，属2S蛋白。已经证明其分子结构的是KTI和BBI两种。KTI主要抑制动物体内分泌的胰蛋白酶活性，BBI可同时抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活性。当仔猪采食后可阻碍肠道内蛋白水解酶的作用而使蛋白质消化率下降，引起恶心、呕吐等肠胃中毒症状。同时还作用于胰腺本身，刺激胰腺分泌过多的胰腺酶，造成内源性必需氨基酸缺乏，引起消化吸收功能失调或紊乱，严重时出现腹泻，抑制机体生长和造成胰脏肿大等现象；②大豆抗原蛋白总量占豆粕蛋白质总量的70％以上，已经证明其抗原成分主要是11S球蛋白和7S伴球蛋白中的β-伴球蛋白(α′、α、β三个亚基)。仔猪免疫系统对大豆抗原蛋白特别敏感，可引起过敏反应，继而造成肠粘膜损害。过敏反应导致的免疫损伤主要在肠道，表现为肠绒毛萎缩，粘膜双糖分解酶的数量及活性下降，木糖吸收率降低及血清中抗大豆免疫球蛋白IgG滴度升高。结果小肠组织结构受损、食糜滞留时间缩短，营养物质和矿物质的转运、吸收紊乱，导致消化不良、腹泻和生长受阻。现已证明大豆抗原蛋白的过敏反应是仔猪腹泻的主要原因之一，过敏反应还可引起仔猪的体重下降和突然死亡等；③大豆凝集素，属7S蛋白成分，分子量110KDa，是一种高亲和性的四聚体糖蛋白(4个亚基)。其中的1个亚基与1个血细胞表面的凝血素专一结合，另1个亚基与另一个血细胞结合，通过架桥作用导致血细胞聚集。大豆凝集素在动物肠道中不易被蛋白酶水解，它通过与小肠壁上皮细胞表面特异性受体相结合，损坏小肠壁刷状缘粘膜结构，干扰消化酶的分泌，抑制肠道对营养物质的消化吸收，从而降低蛋白质的利用率，使动物生长受阻甚至停滞。凝集素还对肠壁、肠道细菌及免疫机能产生一定影响，引起肠腔糜烂，微绒毛变短萎缩，肠细胞退化，病变周围组织产生水肿和杯状细胞肥大增生等；④脂肪氧化酶是7S蛋白成分，分子量102KDa，含非血红素铁的蛋白质。遇水即可专一催化多不饱和脂肪酸(亚油酸、亚麻酸等)的加氧反应，生成的过氧化物可破坏与其共存的维生素A、D、E、B₁₂和胡萝卜素的活性，产生不良气味，降低大豆蛋白的效价和营养价值；⑤植酸即肌醇六磷酸，分子式C₆H₁₈O₂₄P₆，分子量660Da。是一种强络合剂，12个酸基在肠胃中能牢固地粘合带正电荷的锌、铜、钙、镁、铁等二价和多价金属离子，形成难溶性的植酸盐络合物，导致这些必需矿物质元素的利用率降低，结果使动物出现矿物质缺乏症，如厌食、消瘦、生长迟缓和脱毛等，严重影响机体的正常代谢与生殖能力。植酸还能与大豆蛋白或一些酶结合，形成植酸蛋白质/酶复合物，影响蛋白质/酶的生理功能；⑥水苏糖为四糖(半乳糖-半乳糖-葡萄糖-果糖)，分子式为C₂₄H₄₂O₂₁，分子量666.6；棉籽糖为三糖(半乳糖-葡萄糖-果糖)，分子式C₁₈H₃₂O₁₆，分子量为504。二者均为非还原性糖，仔猪消化道缺乏α-半乳糖苷酶不能将其水解而直接进入大肠中，作为肠道微生物的营养物经发酵作用产生CO₂、H₂、NH₃及少量甲烷等气体，引起肠胃胀气或腹疼现象。

钝化、降低或清除豆粕或大豆中的抗营养因子水平是提高其饲养效果、保护动物健康的重要方法，热加工是其中的重要措施之一。已有的研究表明，热加工方法对热敏感抗营养因子有效(如：胰蛋白酶抑制剂、脲酶、脂肪氧化酶、大豆凝集素)，而对非热敏感抗营养因子没有显著作用(如：抗原蛋白、植酸、水苏糖和棉籽糖等)。另外，加热不足不能完全消除热敏抗营养因子，加热过度则会使蛋白质过度变性导致消化率降低，破坏饲料中的氨基酸(赖氨酸、精氨酸和部分含硫氨基酸)和维生素，加热过程中还会引起氨基酸与碳水化合物反应(如：赖氨酸和还原糖反应生成不溶性复合物，即美拉德反应或褐变反应)，降低豆粕生物学效价降低。因此研究热压膨化最佳工艺方法对豆粕热加工工艺参数的有效性和适合性非常重要。

液态发酵或酶解豆粕是一种较为有效的方法，但由于其工艺成本过高而只适合应用于生产小肽等高价值人用保健品或饲料添加剂。微生物固态发酵豆粕是既能降解抗营养因子，同时又能够从多方面提高其营养价值的加工方法，由于其设备和工艺要求简单、成本低而成为提高豆粕生物学效价众多方法中应用于大宗饲料处理的最有潜力、最有前途的一种工艺方法，但目前为止其工艺参数和实施方法还处于探索研究之中。微生物固态发酵技术，可在温和条件下使豆粕中抗营养因子降解，而且对所有抗营养因子均为有效。除消除其原有的抗营养作用外，还能使大豆蛋白在发酵过程中从大分子降解为小分子量蛋白、多肽和寡肽和氨基酸，降解抗性淀粉为糊精、寡糖或单糖，在动物的消化系统中更易溶解、降解和直接吸收利用；发酵后的豆粕中由于含有一定数量的益生菌、消化酶，以及较低的pH值、功能性多肽和小肽等，可显著改善动物肠道微生态环境，对动物自身的健康和营养都有很大作用；同时，由于提高了蛋白质的消化利用率而降低了粪氮排放量。微生物固态发酵豆粕的工艺是一种高效低成本的环境友好型饲料加工技术。

在多种对豆粕进行抗营养因子钝化或消除的饲料加工方法中，虽然热、压加工和微生物发酵的方法最有潜力，但目前还没有系统、成熟而公开的整套加工工艺技术与参数供人们选择。现有对此领域的研究中，热加工遇到的难题是对非热敏抗营养因子效果不理想，效果单纯，具体参数没有确定。市场上的膨化豆粕只是在油脂生产过程中增加了对大豆的高温挤压工艺，对去除抗营养因子十分有限；对微生物发酵工艺的研究多集中在实验室层面以及液态发酵领域，现场生产工艺技术还存在众多难题没有得到有效解决，如发酵菌种的高效组合、有氧发酵和厌氧发酵时间的转换、提高发酵速度、有效的产品检测指标与方法等。针对上述问题进行的工艺技术参数研究，组合热、压、膨化与微生物固态发酵的优势为一体，可高效降低抗营养因子的同时提高其营养价值，使豆粕和大豆升级成为一种可大比例使用替代普通豆粕、可替代优质进口鱼粉的仔猪专用优质饲料蛋白源，为提高养猪业与饲料加工业的科技含量，推动其发展提供技术支持。

发明内容

针对规模养猪仔猪日粮对高品质蛋白质原料的需求，以及目前普通豆粕和进口鱼粉应用于仔猪日粮其在抗营养因子和资源成本方面的严重缺陷，本发明提供一种仔猪用优质蛋白饲料及其生产工艺技术。该技术将热压膨化加工工艺及特定参数与微生物固态发酵特定工艺和参数相结合，可快速降低低温脱溶豆粕和生大豆中的抗营养因子、提高其生物营养成分效价、提高酸度，辅以合理配比组方，加工成为一种全新的仔猪专用优质蛋白饲料，在特定日龄阶段仔猪日粮中的应用，可替代普通豆粕而提高增重10.5％，降低腹泻率30％；替代进口鱼粉，达到同等成活率和增重效果，降低饲料配方成本15％-30％。

去除生大豆或豆粕抗营养因子的方法，其特征在于包括如下顺序步骤：(1)热压膨化，(2)生物发酵，所述生物发酵包括好氧发酵阶段和厌氧发酵阶段。

所述热压膨化的工艺条件与检验指标为：采用双螺杆膨化机，加热区设置膨化温度下限为130-160℃，然后使用10mm筛孔直径粉碎至10目-30目的小颗粒；所述低温脱溶豆粕膨化时加水量为料水比100∶28，膨化后豆粕的碱溶蛋白质溶解度75-83％；所述生大豆膨化时加水量为料水比100∶5，膨化后大豆粉的碱溶蛋白质溶解度83-88％。

所述好氧发酵阶段为一半物料采用米曲霉好氧发酵，另一半物料采用枯草芽孢杆菌好氧发酵，然后再混合。

所述米曲霉为米曲霉(Aspergillus oryzae CICC 2359)；所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis CICC 10081)。

所述米曲霉好氧发酵的工艺条件为：25℃下，加水量为料水比1∶0.8-0.6，接种量为0.5％，发酵时间为24-48小时；所述枯草芽孢杆菌好氧发酵的工艺条件为：37℃下，加水量为料水比1∶0.8-1.0，接种量为1％，发酵时间为24-48小时。

所述厌氧发酵阶段为将好氧发酵后得到的鲜料坯接种酿酒酵母进行厌氧发酵。

所述酿酒酵母为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae，Accc20063)。

所述豆粕好氧发酵鲜料坯的厌氧发酵工艺条件为：37℃下，加水量为料水比1∶0.1-0.2，接种量为0.5％，发酵时间为96-120小时，所述生大豆好氧发酵鲜料坯的厌氧发酵工艺条件为：37℃下，加水量为料水比100∶17-20，接种量为0.5％，发酵时间为72-120小时，所述厌氧发酵后得到的料醅酸度为pH值5.2-4.8。

上述方法得到的去抗营养因子的豆粕料醅或大豆粉料醅。

一种仔猪蛋白饲料，由下列重量份的组分组成：上述豆粕料醅∶上述大豆粉料醅∶赖氨酸盐酸盐＝80∶19.7∶0.3。

本发明对于低温脱溶豆粕和生大豆中抗营养因子的去除方法，采用物理机械与生物发酵两种处理工艺相结合，即将成品的低温脱溶豆粕或生大豆粉先热压膨化加工，再生物发酵处理；所述热压膨化加工工艺采用双螺杆干法膨化机膨化，所述生物发酵包括固态好氧与厌氧发酵途径相结合，即由米曲霉和枯草芽孢杆菌菌种固态好氧发酵、酿酒酵母固态厌氧发酵及在厌氧条件下固态料醅酶解组成。

将粉碎的豆粕或大豆加入一定的水量，使用TSE-65双螺杆膨化机，设置特定的参数进行高温、高压和突然释压爆破，目的是破坏其中的蛋白质和淀粉大分子的立体分子结构。主要作用：①破坏物料中的热敏抗营养因子(如胰蛋白酶抑制剂、脂肪氧化酶、大豆凝集素等)；②破坏物料中蛋白质的立体结构，使其表面积增加，更易与蛋白水解酶接触，提高非热敏因子(如大豆抗原蛋白等)在蛋白酶催化下的水解速度；③破坏物料中淀粉的晶体束结构而发生糊化现象，更有利于淀粉酶水解淀粉为糊精、寡糖、单糖。

将热压处理后的低温脱溶豆粕或大豆加入一定量的水及在特定的温度下，以固态形式发酵、酶解；发酵是指微生物在物料中大量生长的同时分泌胞外酶水解物料中大分子的蛋白与淀粉成为小分子物质；酶解是指微生物的生长已经停止，而其分泌的胞外酶和菌体自溶产生的胞内酶继续水解物料中的大分子蛋白质和淀粉成小分子。好氧发酵和厌氧发酵是指在有氧存在和无氧存在的条件下的发酵和酶解过程，两者发酵的途径和产物是不同的，形成的料醅质地、口感和气味也不相同。利用好氧阶段产生大量的酶及其酶解作用，在厌氧阶段继续酶解。主要作用：降解蛋白质和淀粉大分子为小分子，使之作为饲料营养成分时抗营养功能消失，同时更易消化吸收。降解产物中同时包含功能性化合物(如小肽等)，提高仔猪健康水平和生产性能。

1.米曲霉(Aspergillus oryzae CICC 2359)

米曲霉(Aspergillus oryzae CICC 2359)是一种可供食品工业发酵生产酱油和黄酱等酱类食品的丝状真菌，在有氧条件下生长。其菌丝由多细胞组成，具有强大的复合酶生产能力。该菌株除产蛋白酶外，还可产淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、植酸酶等。在蛋白酶的作用下，将不易消化的大分子蛋白质切成不同分子量的小分子蛋白，即多肽、小肽和氨基酸，使蛋白质类型的抗营养因子失去抗营养功能，同时小分子蛋白具有溶解度高、吸收利用好的特点，功能小肽还具有促进仔猪健康的作用；在淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、植酸酶等的作用下，将原料中的直链、支链淀粉降解为糊精及多糖、单糖，如麦芽糖、葡萄糖等，将水苏糖、棉籽糖降解为单糖，将植酸水解释放出肌醇和磷酸，使其抗营养性能丧失而成为有益的、易于吸收的小分子产物，从而提高了利用效率和动物生产性能。选用米曲霉的理由是其酶谱完全、功能强大、安全可靠、易于培养。

2.枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis CICC 10081)

枯草芽孢杆菌是一种常用于制备动物食用活菌制剂的好氧细菌，其特点是可以产生大量的胞外复合酶(蛋白酶、淀粉酶和半纤维素水解酶等)，这些酶类除在降解豆粕抗营养因子和提高营养物质利用率与米曲霉具有基本相同的效果意外，还可以在发酵及后处理过程中形成芽胞而长时间保持活性，在饲喂动物时达到其消化道后段迅速激活而快速耗竭消化道的氧气和产生大量的蛋白酶，在各段肠道均起到保证厌氧环境的作用，并因此抑致有害好氧菌的增殖而保护胃肠道的健康，提高肠道正常厌氧菌繁殖从而调节肠道微生物体系健康平衡。选择该菌株的理由是除与米曲霉具有类似的发酵酶解作用外，同时在厌氧环境下易于形成芽胞，芽胞具有超强的环境抗逆性而在以后的成品中保持高活性，这对于幼猪特别重要。

料坯在有氧状态下发酵，即使用不锈钢曲盘、料坯厚度10cm。

3.酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae，Accc20063)

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae，Accc20063)为一种常用于生产啤酒或酒精的兼氧菌，在厌氧条件下其发酵途径改变，由好氧或低好氧条件产生乙醇为主变为主要水解碳水化合物产生大量有机酸。研究证明该菌株在厌氧条件下发酵可使料醅酸度下降到pH值4.5-4.8，从而有效保护料坯不发生腐败现象，在仔猪日粮中起到提高酸度的作用，减少仔猪腹泻现象的发生。

在微氧或无氧状态下发酵，使用不锈钢密闭容器、料坯压实。

热压膨化工艺的结合，去除了部分热敏抗营养因子，其另一个关键作用在于提高了生物发酵过程中蛋白质水解速度，缩短了发酵周期。而在固态生物发酵工艺中本发明又采用了好氧与厌氧的结合，即利用好氧发酵水解蛋白质等物料成分速度快的特点，同时利用厌氧条件下提高蛋白质水解度的同时，改善了料醅口感和产生了诱食性香味，与此同时利用菌种组合、接种时间和发酵条件的配置方法降低发酵料醅的pH值，提高优质仔猪蛋白饲料所需的酸度。酵母菌在好氧发酵时其发酵途径是水解淀粉或糊精产生以乙醇为主的产物，而在厌氧条件下则改变发酵途径产生有机酸类产物，从而提高料醅酸度。早期断奶仔猪胃腺分泌盐酸能力较低，而胃蛋白酶原需要较高的酸度才能激活提高消化蛋白质的活性，因此在仔猪日粮中一般需要加入酸化剂以满足此要求。如果将用于仔猪日粮的蛋白质饲料提高酸度，则可以无需加入酸化剂，而且保持酸度的缓冲效果优于添加微量的酸化剂，因此采用此方法提高酸度。

本发明方法得到的豆粕料醅或大豆粉料醅，使用PAGE和SDS-PAGE的方法及Image-ProPlus 5.1软件检验本产品大豆抗原蛋白降解度及其生成物分子量分布的方法，与标准蛋白质和对照样品比较，SDS-PAGE电泳图像7S蛋白α′、α亚基和11S蛋白的酸性亚基条带消失，小于10000KDa的多肽条带色度明显加深；PAGE电泳图像7S蛋白和11S蛋白条带向下移动，原位置条带消失。说明本发明方法确实使大豆蛋白分子发生水解断裂成为小分子产物，并因此去掉了抗营养功能，得到了适宜仔猪食用的日粮蛋白饲料。

所述SDS-PAGE蛋白质电泳为在电泳液、聚丙烯酰胺凝胶液、样品溶解液中均添加十二烷基硫酸钠(SDS)，在样品溶解液中添加β-巯基乙醇的不连续聚丙烯凝胶电泳。

所述PAGE电泳为在电泳液、聚丙烯酰胺凝胶液、样品溶解液中均不添加十二烷基硫酸钠(SDS)和β-巯基乙醇的不连续聚丙烯凝胶电泳。

所述Image-Pro Plus 5.1软件为Media Cybernetics公司制造的数码图像处理软件。

本发明的仔猪蛋白饲料，使用对象的日龄阶段及其在日粮中的添加比例为7日龄-70日龄仔猪，产品在仔猪日粮中的添加比例为15％-30％。

本发明为一种仔猪蛋白饲料及其制备技术，其特点是：(1)将热压膨化和微生物固态发酵工艺相结合，消除抗营养因子和提高营养效价，提高了大豆抗原蛋白及其它抗营养因子的降解速度，缩短了发酵时间；(2)三菌组合发酵，功能相辅各有侧重，即米曲霉主功能在于降解蛋白质类抗营养因子、枯草芽孢杆菌主功能在于保持活性到仔猪肠道作为益生菌调节肠道微生态环境、酵母菌主要功能是提高料醅酸度；(3)三种原料相结合，功能相辅各有侧重。低温脱溶豆粕主要提供足量的优质蛋白源，大豆主要提供发酵香味和口感提高适口性和消化能，赖氨酸配制组合弥补仔猪对第一限制性氨基酸的需求；(4)该技术生产的产品在仔猪日粮配合时可免加酸化剂，同时延长了产品的保质期。

本发明仔猪专用优质蛋白饲料及其制备技术，其目的是以低温脱溶豆粕和生大豆为主原料，通过热压膨化和生物发酵，以及合理的配比加工生产成为可替代仔猪日粮中普通豆粕和进口鱼粉的专用优质蛋白饲料。试验研究与推广应用表明其效果为：替代普通豆粕使30日龄至70日龄的仔猪日增重提高10.5％，腹泻率降低30％，成活率提高8％，饲料效率提高5％；替代进口鱼粉达到同等生产性能，饲料配方成本降低15％-30％，取得了显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1PAGE检测抗原蛋白的降解情况，M₁和M₂分别为热压膨化与生物发酵联合处理前的低温脱溶豆粕和生大豆粉，1、4和2、3、则分别为处理后的样品。

图2SDS-PAGE检测抗原蛋白的降解情况，M₁和M₂分别为次高分子量和低分子量标准蛋白质。

图3 SDS-PAGE检测抗原蛋白的降解情况，M₁和M₂分别为处理前的普通豆粕和生大豆粉；1-6号为不同水解度样品。

图4本发明实施工艺流程图。

具体实施方式

米曲霉(Aspergillus oryzae CICC 2359)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis CICC10081)可从中国工业微生物菌种保藏管理中心购买；酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae，Accc20063)可从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买。

实施例1试验条件的摸索

1.1热压膨化处理工艺条件与蛋白质溶解度

设计三因子三水平的正交试验，分别对大豆和低温豆粕热压膨化，进行工艺条件的摸索。

表1热压膨化试验处理因子、水平

注：主机转速40HZ，喂料速度15HZ

表2 L₉(3⁴)正交试验样品处理分布及蛋白溶解度(PS％)检测结果

试验结果统计分析结论：

对于低温脱溶豆粕适宜的蛋白质溶解度为75％-83％，从表2的结果可见以3号样品为宜，因此确定热压膨化低温豆粕的工艺条件为出口下限温度设置为130℃、加水量为料水比100∶27、模板开孔数量为3个。对于生大豆粉适宜的蛋白质溶解度为83％-88％，从表2的结果可见，以8号样品的工艺条件为宜，因此确定热压膨化生大豆的工艺参数为出口温度设置为160℃、加水量料水比为100∶5、模板开孔数量为1个。

1.2发酵工艺条件与蛋白质水解度

将豆粕和大豆两种原料分别进行三因子三水平的正交试验处理。

表3试验处理因子、水平

注：前处理中的低温即普通豆粕，中温即油脂生产工艺中增加挤压工艺生产的豆粕，热压膨化即1.1中3号样品工艺处理的低温脱溶豆粕；对于大豆发酵试验低温、中温和热压膨化则分别为1、6、8样品工艺分别处理的大豆粉。

表4L₉(3⁴)正交试验样品处理分布

表5蛋白质水解度检测结果                        单位：％

试验结果统计分析与结论

好氧发酵24h阶段，豆粕或大豆热压膨化处理极显著高于低温和中温处理(p＜0.01)，继续进行厌氧发酵1周时，热压膨化处理显著高于低温和中温处理(p＜0.01)，此现象一直维持到厌氧发酵3周。说明热压膨化处理显著提高豆粕或大豆固态发酵时的蛋白质水解度。这为我们缩短发酵周期提供了科学依据。

从试验各阶段和全程数据分析可以得到如下结论：米曲霉与酵母菌的组合高于芽胞菌与酵母菌的组合(p＜0.01)和米曲霉与芽胞菌、酵母菌的组合；关于加水量，在好氧发酵阶段没有显著差异，但在厌氧阶段表现为加水量越多蛋白质水解度越高(p＜0.01)。

由于将特定的热压膨化处理工艺结合于固态发酵工艺中，使得蛋白质水解速度提高，这样可以在保持同样的蛋白质水解度时缩短发酵周期。

1.3发酵工艺条件与料醅酸度

试验分为3个组，分别命名为I组、II组、III组，其中每个组中分为对照组和试验组，三个对照组分别接种米曲霉、枯草芽孢杆菌、米曲霉与枯草芽孢杆菌组合的好氧发酵24h，命名为1.1、2.1、3.1；试验组则分别在接种米曲霉、枯草芽孢杆菌、米曲霉与枯草芽孢杆菌组合好氧发酵24h后，接种酿酒酵母并转为厌氧发酵3d，并命名为1.2、2.2、3.2，每个小组设置6个重复。试验结束后分别测定样品pH值，以试验分组为单位进行平均值的统计差异比较。

试验结果

表6利用酿酒酵母厌氧发酵提高料醅酸度数据

试验结论

经统计分析测定表明，I组、II组、III组中对照组(1.1、2.1、3.1)的pH值均值分别极显著高于试验组(1.2、2.2、3.2)的pH值均值。说明，本试验2个好氧菌种组成的3个组合，在固态好氧发酵结束后接种讲究酵母厌氧发酵，均表现为极显著提高料醅酸度。

实施例2本发明的工艺确定

1设施与设备

9F-320-2劲锤式粉碎机

低水分物料卧式混合机

DF-37高水分物料混合机

TSE-65双螺杆小型干法膨化机

DGS-500流化床低温干燥机

10通道无纸温度自动记录仪

可控20℃-40℃发酵温室

可控20℃-50℃地热式干燥温室

长方体不锈钢有氧发酵曲盘及曲盘架

圆形不锈钢厌氧发酵桶

2低温脱溶豆粕加工

2.1热压膨化

使用Φ＝1mm筛孔直径初粉碎，细度要求≥30目，料水比＝100∶27，低水分物料混合机混合7min均匀，使用TSE-65双螺杆干法膨化机进行热压膨化，参数设置见表5。晾干24h再粉碎，筛孔直径Φ＝10mm，粉碎后进行质量检验，符合0.2％氢氧化钾蛋白质溶解度(PS)＝75％-83％为合格，即备用料①

表7使用TSE-65双螺杆干法膨化机对低温脱溶豆粕热、压、膨化处理参数

2.2固态好氧发酵

2.2.1米曲霉发酵

菌种标准为孢子干粉制剂，孢子活性≥5×10⁹个/g；按照备用料①0.5％的比例接种混合均匀后加水，料水比1∶0.8，其中料温15℃-20℃，水温40℃，制得料坯初始温度25℃-28℃；分装于好氧发酵曲盘，料坯厚度≤10cm，置于发酵温室曲盘架上发酵。详细参数见表6。

温室温度控制：初始28℃、6h后25℃，适当调整环境温度控制发酵料坯前期温度28℃-35℃，后期温度36℃-46℃。

发酵时间控制：根据菌丝生长情况和升温时间在24h-36h之间调整，料坯上升到30℃以上的时间应达到18h以上。

通气量：曲盘盖盖，上有通气孔，温室内保持适量通风即可

好氧发酵料醅的质量标准：料坯质感海绵状，长透、布满短小而均匀的白色菌丝；蛋白质水解度(DH)≥10％。符合要求的料醅为备用料②

表8生物发酵技术参数概览

注：接种量为菌种占风格基础料坯重量的百分比。

2.2.2枯草芽孢杆菌发酵

菌种为干粉制剂，活性≥1×10¹⁰cfu/g；按照备用料①1.0％的比例接种混合均匀后加水，料水比1∶0.8，其中料温15℃-20℃，水温40℃，制得料坯初始温度25℃-28℃；分装于好氧发酵曲盘，料坯厚度≤10cm，置于发酵温室曲盘架上发酵。详细参数见表6。

温室温度控制：初始28℃、6h后25℃，适当调整环境温度控制发酵料坯前期温度28℃-37℃，后期38℃-48℃。

发酵时间控制：根据升温时间在24h-36h之间调整，料坯上升到35℃以上的时间应达到18h以上。

通气量：曲盘盖盖，上有通气孔，温室内保持适量通风即可。

好氧发酵料醅的质量标准：料坯松散、质黏、微黄偏红色，略有霉香味，或有轻微氨味。蛋白质水解度(DH)≥10％。符合要求的料醅为备用料③。

2.3固态厌氧发酵与酶解加工

发酵菌种为酿酒酵母干粉制剂，活性≥1×10¹⁰cfu/g；使用高水分混合机将备用料②和备用料③按1∶1比例混合均匀为备用料④；将菌种与35℃温水按5∶100的比例混合静置30min制成活化菌种菌液；将菌液按10％比例加入备用料④再混合均匀，料坯温度30℃-35℃。

发酵温室环境温度37℃，发酵与酶解4d。详细参数见表6。结束时质量标准：浅褐红色，质感黏，手触则蘸有甜酸味。蛋白质水解度(DH)≥35％，干基CP≥54％，pH≤5.0。符合标准的料醅为备用料⑤

2.4干燥与粉碎

初级干燥：使用地热温室，地板温度35℃，室温≥25℃，料层厚度≤30mm、72h通风，结束水分≤25％。

二级干燥：使用流化床热风干燥机：流化床进风口温度150℃，出风口温度75℃，料醅温度40℃-50℃，出料水分≤12％。

筛孔直径Φ＝2mm粉碎后为备用料A。

3.生大豆加工处理

3.1热压膨化

使用Φ＝3mm筛孔直径初粉碎，细度要求≥20目，料水比＝100∶5，低水分物料混合机混合7min均匀，使用TSE-65双螺杆干法膨化机进行热压膨化，参数设置见表7。再粉碎，筛孔直径Φ＝10mm，粉碎后进行质量检验，符合0.2％氢氧化钾蛋白质溶解度(PS)＝83％-88％为合格，即备用料⑥

表9使用TSE-65双螺杆干法膨化机对生大豆粉热、压、膨化处理参数

3.2固态好氧发酵

3.2.1米曲霉发酵

菌种标准为孢子干粉制剂，孢子活性≥5×10⁹个/g；按照备用料⑥0.5％的比例接种混合均匀后加水，料水比1∶0.6，其中料温15℃-20℃，水温40℃，制得料坯初始温度25℃-28℃；分装于好氧发酵曲盘，料坯厚度≤10cm，置于发酵温室曲盘架上发酵。详细参数见表6。

温室温度控制：初始28℃、6h后25℃，适当调整环境温度控制发酵料坯前期温度28℃-35℃，后期温度36℃-46℃。

发酵时间控制：根据菌丝生长情况和升温时间在36h-48h之间调整，料坯上升到30℃以上的时间应达到24h以上。

通气量：曲盘盖盖，上有通气孔，温室内保持适量通风即可

好氧发酵料醅的质量标准：料坯质感海绵状，长透、布满短小而均匀的白色菌丝；蛋白质水解度(DH)≥9％。符合要求的料醅为备用料⑦。

3.2.2枯草芽孢杆菌发酵

菌种为干粉制剂，活性≥1×10¹⁰cfu/g；按照备用料⑥1.0％的比例接种混合均匀后加水，料水比1∶0.8，其中料温15℃-20℃，水温40℃，制得料坯初始温度25℃-28℃；分装于好氧发酵曲盘，料坯厚度≤10cm，置于发酵温室曲盘架上发酵。详细参数见表6。

温室温度控制：初始28℃、6h后25℃，适当调整环境温度控制发酵料坯前期温度28℃-37℃，后期38℃-48℃。

发酵时间控制：根据升温时间在24h-36h之间调整，料坯上升到35℃以上的时间应达到24h以上。

通气量：曲盘盖盖，上有通气孔，温室内保持适量通风即可。

好氧发酵料醅的质量标准：料坯质黏、微黄偏红色，略有霉香味，或有轻微氨味。蛋白质水解度(DH)≥9％。符合要求的料醅为备用料⑧。

3.3固态厌氧发酵与酶解加工

发酵菌种为酿酒酵母干粉制剂，活性≥1×10¹⁰cfu/g；使用高水分混合机将备用料⑦和备用料⑧按1∶1比例混合均匀为备用料⑨；将菌种与35℃温水按3.3∶100的比例混合静置30min制成活化菌种菌液；将菌液按17％比例加入备用料⑨再混合均匀，料坯温度30℃-35℃。发酵温室环境温度37℃，发酵与酶解时间5d。详细参数见表6。

结束时质量标准：浅绿褐红色，质感黏，手触则蘸有酱香、甜酸味。蛋白质水解度(DH)≥35％，干基CP≥42％，pH≤5.0。符合标准的料醅为备用料⑩。

3.4干燥与粉碎

初级干燥：使用地热温室，地板温度35℃，室温≥25℃，料层厚度≤30mm、72h通风，结束水分≤25％。

二级干燥：使用流化床热风干燥机：流化床进风口温度150℃，出风口温度75℃，料醅温度40℃-50℃，出料水分≤12％。

筛孔直径Φ＝3mm粉碎后为备用料B。

4.组方配制

备用料A∶备用料B∶赖氨酸盐酸盐＝80∶19.7∶0.3，低水分物料混合机混合均匀即为本发明制备的仔猪专用优质蛋白饲料。

5.检测

表10产品质量与检验方法

检验项目	缩写	标准值	检测值	检验方法
					粗蛋白质含量	CP	≥50％	53％	GB/T 5009.5-2003
蛋白质水解度	DH	≥35％	37％	甲醛双电位滴定法
					酸溶蛋白溶解度	TCA-NSI	≥35％	36％	GB/T 22492-2008
游离氨基酸	WSAA	≤10％	9.2％	GB/T 22492-2008
					酸度	pH	4.8-5.2	4.8	干基10倍稀释法
7S和11S蛋白主条带		消失	(图片1)	不连续PAGE
					7Sβ伴球蛋白α、α′亚基和11S酸性亚基		消失	(图片2)	不连续SDS-PAGE
≤10KDa的肽含量		增加	(图片3)	不连续SDS-PAGE

图1使用不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳方法(PAGE)检测主要抗原蛋白11S(分子量300-360K)和7S(分子量180-210K)完整蛋白分子降解状态。M1和M2分别为热压膨化与生物发酵联合处理前的低温脱溶豆粕和生大豆粉，1、4和2、3、则分别为处理后的样品。从图片1可见，处理后的样品其7S和11S蛋白电泳条带全部向下移动，原始位置的条带消失。结果说明其分子量被降解而失去原有抗原活性，因为抗原活性依赖于完整的分子结构。

图2使用不连续十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳方法(SDS-PAGE)检测主要抗原蛋白11S(分子量300-360K)和7S(分子量180-210K)之蛋白亚基分子降解状态。M1和M2分别为次高分子量和低分子量标准蛋白质，指出了图片中各电泳条带的分子量分布；A和73号样品分别为处理前的普通豆粕和生大豆粉，指出了处理前的两种蛋白质亚基分子量分布；37和40号样品为处理后不同水解度样品，指出了处理后的蛋白质亚基分子量分布；43号为标注文字用的空白带。从图2中可见，处理后样品的7S蛋白质α′和α两个亚基在原有条带位置完全消失，β亚基大部分消失；11S蛋白质的酸性亚基在原有条带位置完全消失。结果说明处理方法对降解蛋白质亚基分子量有效，检测方法能够反映主要抗原蛋白因分子量降解而失去原有抗原活性的程度。

图3使用不连续十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳方法(SDS-PAGE)检测主要抗原蛋白11S(分子量300-360K)和7S(分子量180-210K)及其它蛋白质降解后其产物，如多肽、小肽、氨基酸等分子量分布及数量。M1和M2分别为处理前的普通豆粕和生大豆粉，指出了处理前的两种蛋白质亚基分子量分布；1-6号为不同水解度样品。左边≤20K说明了此区域条带分子量为小于或等于20KDa，20-30K是处于此区域条带蛋白质的分子量。从图3中可见，处理后样品，20-30K和≤20K分子量的蛋白质降解产物明显增加。结果说明处理方法确实降解了大分子蛋白，同时形成更易吸收和具有一定生物保健活性(如小肽)的小分子蛋白质。该检测方法从另一个角度验证了前两张电泳图片检测结果的真实性。

6.饲养仔猪

6.1饲养动物：规模猪场仔猪(7日龄-70日龄)

6.2日粮特征：仔猪饲养分为哺乳期和保育期2个阶段，日龄分为相应的7-28日龄和29-70日龄2个阶段，日粮分为对应的2种。

6.3使用注意事项

日粮中无需添加酸化剂，蛋白质含量按照常规或略低。

密封袋装保存期12个月，开封后尽快使用。

6.4饲养试验例

将48头早期断奶的仔猪(28-35日龄)，随机分为对照组和试验组。对照组饲喂基础日粮(含21％普通豆粕和5％智利进口鱼粉)，试验1组使用本发明制备的仔猪专用优质蛋白饲料替代普通豆粕，试验2组替代豆粕豆粕和鱼粉，各组营养指标值相同，进行35d饲喂试验。分别测定腹泻头日数、死亡头数、增重量、日粮消耗量，计算腹泻率、死亡率料、日增重、料重比、单位增重饲料成本。试验仔猪日粮配方见表11。

表11试验仔猪日粮配方及营养水平

注：微-维预混料是微量元素与多种复合维生素与载体的混合物。

试验结果见表12

表12试验猪增重速度、料重比及增重成本

由表12可见，试验I组与对照组相比日增重显著提高10.5％(P＜0.01)，腹泻率降低10.1个百分点，料重比降低8.82％；试验II组与试验I组相比达到同等增重速度(P＞0.05)，与对照组相比由于替代了鱼粉使单位增重饲料成本降低6.19％，但计算上综合治疗腹泻药费和减少死亡造成的损失表明降低综合成本15％-30％。

饲养试验结论

本发明用于制备仔猪专用优质蛋白饲料是可行的。其产品用于替代仔猪日粮中的普通豆粕提高了增重速度和饲料效率，降低了腹泻率和死亡率；用于替代仔猪日粮中的鱼粉可以达到相同的效果，但降低了饲料成本。

Claims (8)

1.去除生大豆或低温脱溶豆粕抗营养因子的方法，其特征在于包括如下顺序步骤：(1)热压膨化，(2)生物发酵，所述生物发酵包括好氧发酵阶段和厌氧发酵阶段；所述好氧发酵阶段为一半物料采用米曲霉好氧发酵，另一半物料采用枯草芽孢杆菌好氧发酵，然后再混合，所述厌氧发酵阶段为将好氧发酵后得到的鲜料坯接种酿酒酵母进行厌氧发酵。

2.根据权利要求1所述的方法，所述热压膨化的工艺条件与检验指标为：采用双螺杆膨化机，加热区设置膨化温度下限为130-160℃，然后使用10mm筛孔直径粉碎至10目-30目的小颗粒；所述低温脱溶豆粕膨化时加水量为料水比100∶27，膨化后豆粕的碱溶蛋白质溶解度75-83％；所述生大豆膨化时加水量为料水比100∶5，膨化后大豆粉的碱溶蛋白质溶解度83-88％。

3.根据权利要求1所述的方法，所述米曲霉为米曲霉Aspergillus oryzae CICC 2359；所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis CICC 10081。

4.根据权利要求3所述的方法，所述米曲霉好氧发酵的工艺条件为：25℃下，加水量为料水比1∶0.8-0.6，接种量为0.5％，发酵时间为24-48小时；所述枯草芽孢杆好氧发酵的工艺条件为：37℃下，加水量为料水比1∶0.8-1.0，接种量为1％，发酵时间为24-48小时。

5.根据权利要求1所述的方法，所述酿酒酵母为酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae，Accc20063。

6.根据权利要求5所述的方法，所述豆粕好氧发酵鲜料坯的厌氧发酵工艺条件为：37℃下，加水量为料水比1∶0.1-0.2，接种量为0.5％，发酵时间为96-120小时，所述生大豆好氧发酵鲜料坯的厌氧发酵工艺条件为：37℃下，加水量为料水比100∶17-20，接种量为0.5％，发酵时间为72-120小时，所述厌氧发酵后得到的料醅酸度为pH值5.2-4.8。

7.根据权利要求1-6任一所述方法得到的去除抗营养因子的豆粕料醅或大豆粉料醅。

8.一种仔猪蛋白饲料，由下列重量份的组分组成：权利要求7所述的豆粕料醅∶权利要求7所述的大豆粉料醅∶赖氨酸盐＝80∶19.7∶0.3。

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