CN104365993A - 一种降低固态发酵豆粕粘度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低固态发酵豆粕粘度的方法。本发明公开一种制备发酵豆粕的方法，是在豆粕发酵时加入麦麸。本发明巧妙地避开了以蛋白质含量为重要指标的发酵豆粕生产方式，实现了豆粕的高质量发酵和低成本操作，具有极好的实际应用价值。

Description

一种降低固态发酵豆粕粘度的方法

技术领域

本发明涉及一种降低固态发酵豆粕粘度的方法，属于饲料制备领域。

背景技术

大量生产实践证明，水分含量是影响豆粕固态发酵质量的重要因素。水分含量越高，豆粕发酵越彻底，发酵速度也越快。但是考虑到发酵后期的干燥，发酵物料的水分就需要适度控制。这不仅是降低能耗的要求，更重要的是生产设备和操作工艺的限制。在高水分条件下，发酵豆粕就会产生高比例的可溶性小肽，使发酵物料得粘度快速上升。试验发现：当发酵豆粕的含水量达到50％左右时，在40℃发酵100小时，物料中分子量小于20000道尔顿小分子肽类占总蛋白的比例达到了65％左右(以干物质计算)。但是此时发酵豆粕的粘度很大，普通的气流干燥已经很难满足实际生产的要求。在气流干燥过程中容易结团，即使经过粉碎和二次干燥，也会产生3％左右的玻璃粒，这种玻璃粒的主要成分是蛋白质，但是却基本不能被动物消化利用。

目前有很多发酵豆粕生产企业只注重了纯粹的豆粕发酵，并把蛋白质含量作为一个重要的质量评判指标。事实上，多数发酵豆粕都是以较少的比例应用在动物配合饲料中，其中使用最多的是在仔猪饲料中。在体重为20-50kg的仔猪配合饲料中有5％左右的麦麸，豆粕的用量在22-26％之间。大量试验证明，在仔猪配合饲料中使用5-12％的发酵豆粕(其余用普通豆粕)就可以起到很好的效果。

根据上述情况，可以设计出一种专门用于生产仔猪用发酵豆粕，在豆粕发酵过程中尽可能加入足量的麦麸，把豆粕与麦麸充分混合，然后在高水分条件下进行固态发酵。麦麸有很好的空隙率和流散性，可以极大地改善纯豆粕发酵所造成的高粘度，从而可以为后期的干燥提供很好的基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低固态发酵豆粕粘度的方法。

本发明提供一种制备发酵豆粕的方法，是在豆粕发酵时加入麦麸；

所述发酵豆粕的特点在于，与传统发酵豆粕相比粘度低。

上述方法中，所述发酵的发酵原料中还含有碳源、乳酸菌、酵母菌、蛋白酶和水。

上述任一所述的方法中，所述发酵时所述水占豆粕、麦麸和水的质量之和的比例为40％-50％；

所述麦麸占豆粕和麦麸的质量之和的比例为30％—40％；

所述碳源为蔗糖；

所述蔗糖在所述发酵原料中的质量百分含量为0.2％-2.0％。

上述任一所述的方法中，所述乳酸菌为嗜热链球菌；

所述酵母菌为酿酒酵母；

所述嗜热链球菌具体为保藏编号为CGMCC1.1855的嗜热链球菌；

所述蛋白酶含有酸性蛋白酶和中性蛋白酶。

由上述任一所述的方法制备得到的发酵豆粕也属于本发明的保护范围。

一种动物饲料也属于本发明的保护范围，是将原饲料中的发酵豆粕和麦麸用所述的发酵豆粕进行替换；

所述原饲料中的发酵豆粕的质量与制备得到所述的发酵豆粕所需的豆粕的质量相同；

所述原饲料中的麦麸的质量与制备得到所述的发酵豆粕所需的麦麸的质量相同。

上述动物饲料中，所述动物为猪。

上述发酵豆粕在制备动物饲料中的应用也属于本发明的保护范围。

上述动物饲料在动物养殖中的应用也属于本发明的保护范围。

上述任一所述的应用中，所述动物为猪。

在豆粕发酵物中添加适当比例的麦麸可以显著改善物料固态发酵的流散性。当麦麸的比例占到混合物干物质总量的30-40％时，可以显著地降低固态发酵豆粕的粘性，即使在含水量达到50％左右也可以很方便地采用常规的流化床进行气流干燥，干燥成品也可以比较自由地应用在仔猪配合饲料中，而发酵豆粕的质量可以得到显著提高。

本发明从豆粕发酵和干燥生产的实际情况出发，根据仔猪配合饲料中的发酵豆粕和麦麸的原料配比，将与仔猪配合饲料中的发酵豆粕和麦麸的原料配比一致的豆粕和麦麸一起进行发酵，制成发酵成品，该发酵成品与传统发酵豆粕相比，在性能上具有明显优势，并且最重要的是解决了传统发酵豆粕粘度过大而导致的后期干燥困难的问题，在麦麸含量达到发酵干物质总量的30-40％时，即使发酵物料的含水量达到50％左右也可以很方便地采用常规的流化床进行气流干燥。以该发酵成品替代仔猪配合饲料中的发酵豆粕和麦麸，制成改良的仔猪配合饲料，在猪的养殖中具有一定优势。

本发明巧妙地避开了以蛋白质含量为重要指标的发酵豆粕生产方式，实现了豆粕的高质量发酵和低成本操作，具有极好的实际应用价值。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中的％如无特别说明均为质量百分含量。

无抗生素牛奶(牛奶中不含抗生素)购自中国农业大学小牧场。

红糖(蔗糖)(食品级)购自北京二商集团有限责任公司。

葡萄糖(食品级)购自北京二商集团有限责任公司。

酿酒酵母粉(食品级)购自安琪酵母股份有限公司，产品目录号为83500069。

酵母浸出物(食品级)购自山东圣琪生物有限公司。

甜菜糖蜜(甜菜糖厂的副产物)购自河北顺通百科商贸有限公司。

豆粕粉(饲料级，过20目筛，含水量为10％左右)购自中粮佳悦(天津)有限公司，产品目录号为12014D10004。

麦麸(饲料级，面粉厂副产物，含水量为12％左右)购自五得利集团雄县面粉厂，产品目录号为13012S10002。

仔猪用预混料购自北京同力兴科农业科技有限公司，产品目录号为1402HA。

蛋白酶购自北京华美源生物科技有限公司，产品目录号为812S，含有的酸性蛋白酶活力为30000u/g、中性蛋白酶活力为36000u/g。

嗜热链球菌(Streptococcus salivarius subsp.thermophilus)购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC1.1855。

传统发酵豆粕购自北京金泰得生物科技股份有限公司。

实施例1、添加麦麸降低豆粕固态发酵粘度

一、乳酸菌的活化和培养

(一)选择嗜热链球菌(Streptococcus salivarius subsp.thermophilus)作为发酵豆粕用乳酸菌。

(二)嗜热链球菌一级种子培养基参照传统的酸奶生产方式，以无抗生素牛奶为基本培养基，补加6％的蔗糖(食品级红糖)。考虑到后期接种的流动性，加2倍的清水予以稀释，嗜热链球菌一级种子培养基的原料及配比如表1所示。

表1嗜热链球菌一级种子培养基的原料及配比

原料	无抗生素牛奶	红糖	清水
				数量	10升	600g	20升

嗜热链球菌一级种子培养基的制备：把20升清水加热到80℃至85℃，再加入600g红糖，搅拌3分钟，使其充分溶解。然后停止加热，逐步加入10升无抗生素牛奶，混合2分钟，分装在500mL的三角瓶中，每瓶装400mL，棉塞封口，包上牛皮纸，扎紧。在110℃至120℃条件下消毒15分钟。然后停止加热，自然冷却到40℃以下。

(三)在步骤(二)制备的嗜热链球菌一级种子培养基中接入嗜热链球菌(Streptococcus salivarius subsp.thermophilus)的冻干菌粉(含量不低于1.0亿cfu/g，载体是干燥的麦芽粉，无杂菌)，每瓶接种1.0克左右，在35℃至40℃条件下厌氧静息培养48小时，获得一级种子液。

(四)获得一级种子液以后，接着扩大培养成发酵饲料用液体种子液，所用的二级种子培养基的配比如表2所示。

表2嗜热链球菌二级种子培养基的原料及配比

原料	重量(kg)
		葡萄糖	5
甜菜糖蜜	25
		酿酒酵母粉	2.5
豆粕粉	5
		磷酸二氢钾	1.5
清水	400

嗜热链球菌二级种子培养基的制备：下述操作在一个容积为800升的水罐中进行。在水罐中加入400升清水，依次把表2所示的葡萄糖、甜菜糖蜜、酿酒酵母粉、磷酸二氢钾和豆粕粉加入到水罐中，边加边搅拌，使原料充分溶解在清水中。接着通蒸汽加热到95℃左右，消毒20分钟。然后停止加热，自然冷却到40℃以下。

(五)在步骤(四)制备的嗜热链球菌二级种子培养基中接入步骤(三)制备的一级种子液20升，接种后分装到容积为10升的塑料桶中，装满，用胶塞盖紧。在35℃至40℃条件下厌氧静息培养48小时，得到二级种子液。一个批次大约可以生产500升(原料液400升，加热蒸汽冷凝在培养液中增加80升)，这种乳酸菌培养液可以稳定存放30天。

在实际操作中，除了第一次用的一级种子液需要用原始的嗜热链球菌(Streptococcus salivarius subsp.thermophilus)的冻干菌粉以外，以后的接种液都可以采用后续的得到的该菌的培养液。本实施例中的嗜热链球菌是天然菌种，不存在退化问题，只要培养液没有污染就可以重复使用。而且由于接种液生产成本相对比较便宜，后期的接种比例可以调高到10％甚至20％。

二、酿酒酵母的活化和培养

(一)酿酒酵母在用于接种发酵饲料前需要进行适当活化，酿酒酵母活化培养基的原料及配比如表3所示。

表3酿酒酵母活化培养基的原料及配比

原料

红糖

清水

磷酸二氢钾

酵母浸出物

数量

2.5kg

50升

100g

300g

酿酒酵母活化培养基的制备：在容积为100升的水桶中加入60℃左右的清水50升，边搅拌边加入表3所示的红糖、酵母浸出物、磷酸二氢钾等物质，温度下降到35℃左右。

(二)在步骤(一)制备的酿酒酵母活化培养基中加入1kg酿酒酵母粉，静息保温40分钟左右，得到酿酒酵母活化液，以下简称为酵母菌活化液。

三、混合接种发酵

为了便于比较，本试验分三组进行接种发酵，分别如下：

试验A组：

3吨豆粕粉分10个批次混合接种，每个批次物料配比如表4所示。

表4混合接种的物料组成(A组)

原料	数量
		豆粕粉	300kg
红糖	1.0kg
		步骤一制备的嗜热链球菌二级种子液	10升
步骤二制备的酵母菌活化液	2.5升
		蛋白酶	0.4kg
清水	220升

混合接种以后，物料的含水量为49.2％。发酵墩袋的容积为500升，装料约480kg(压实填满)，扎紧上口。一共装11个发酵墩袋，基本没有剩余。

试验B组：

3吨干物质(豆粕粉)分10个批次混合接种，每个批次物料配比如表5所示。

表5混合接种的物料组成(B组)

原料	数量
		豆粕粉	300kg
红糖	1.0kg
		步骤一制备的嗜热链球菌二级种子液	10升
步骤二制备的酵母菌活化液	2.5升
		蛋白酶	0.4kg
清水	150升

混合接种以后，物料的含水量为41.5％。发酵墩袋的容积为500升，装料约435kg(压实填满)，扎紧上口。一共装10个发酵墩袋，剩余约290公斤接种料另行处理。

试验组C：

3吨干物质(2吨豆粕粉和1吨麦麸)分10个批次混合接种，每个批次物料配比如表6所示。

表6混合接种的物料组成(C组)

原料	数量
		豆粕粉	200kg
麦麸	100kg
		红糖	1.0kg
步骤一制备的嗜热链球菌二级种子液	10升
		步骤二制备的酵母菌活化液	2.5升
蛋白酶	0.4kg
		清水	220升

红糖在发酵原料中的质量百分含量为0.2％-2.0％均可。

清水占豆粕、麦麸和清水的质量之和的比例为40％-50％均可。

混合接种以后，物料的含水量为49.5％。发酵墩袋的容积为500升，装料约425kg(压实填满)，扎紧上口。一共装12个发酵墩袋，剩余约240kg接种料另行处理。

上述三组发酵墩袋都在环境温度为19℃至34℃的条件下存放6天，发酵成熟。

四、气流干燥

采用常规的流化床气流干燥，条件如下：

进风温度为105±5℃，出风温度为95±5℃，平均风量为每分钟240立方；

待干燥物料的进料平均速度为每分钟18公斤；

出料温度60±5℃。

五、干燥成品分析(一次干燥)

干燥成品质量主要从抗营养因子含量和蛋白质分布来做比较，如表7所示。

表7一次干燥成品的质量分析

评价发酵豆粕质量的指标主要是β-伴大豆球蛋白(含量越低越好)、大豆球蛋白(含量越低越好)和蛋白质分布情况(小分子的比例越高越好)。在常规情况下，大豆球蛋白比较容易降解，难降解的是β-伴大豆球蛋白。

表7表明，试验A组虽然发酵效果很好，但是干燥比较困难，物料粘结成团很多，必须经过破碎后再次干燥。即使如此，成品中还有3％左右的硬粒(类似玻璃珠，几乎没有营养价值)不能被动物消化利用。比较B组和C组，在β-伴大豆球蛋白、大豆球蛋白和蛋白质分布情况三个方面，显然C组比B组有优势。C组在干燥过程中不存在A组出现的困难，松散，很少粘结。

实施例2、添加麦麸的饲料1在生产中的应用

参照常规的生猪饲料配方，在仔猪(20－50kg)配合饲料中添加有5％左右的麦麸，而在中猪(50－80kg)配合饲料中添加有10％左右的麦麸，仔猪(20－50kg)配合饲料的组成分别如表8所示。

表8仔猪(20－50kg)配合饲料组成(％，质量百分含量)

玉米	65
		豆粕	26
麦麸	5
		仔猪用预混料	4

传统的发酵豆粕在生猪(主要是仔猪)配合饲料中的用量一般为6-12％之间，现在用实施例1中C组的发酵成品替代表8中10％的豆粕和5％的麦麸，通过这样的调整，配合饲料的总蛋白含量没有发生变化，总消化能也几乎维持不变。两种饲料的比较参见表9。

表9含有传统发酵豆粕与实施例1的C组发酵豆粕的仔猪饲料比较

注：传统的发酵豆粕是指全豆粕发酵，除了极少量的糖(不超过1％)之外不添加其它干物质，发酵成品中蛋白含量在50％左右。

将试验猪随机分为A、B两组，每组36头，A组喂食表9的含有传统发酵豆粕的仔猪饲料，B组喂食表9的含有实施例1中C组发酵豆粕的仔猪饲料，常规饲养30天。各组的仔猪生长比较如表10所示。

表10仔猪生长比较

	A组	B组
			平均起始重(kg)	23.6	23.5
平均结束重(kg)	45.6	46.2
			平均日采食量(kg/天、头)	1.26	1.28
平均日增重(g/天、头)	733	757
			料肉比	1.72	1.69

试验过程都没有发生仔猪死亡现象。

表10表明，B组的仔猪(喂食含有实施例1中C组发酵豆粕的仔猪饲料)，无论是生长速度还是饲料利用效率都比的A组的仔猪高(喂食含有传统发酵豆粕的仔猪饲料)，其原因除了传统的发酵豆粕中β-伴大豆球蛋白含量比较高以外(传统发酵豆粕的发酵含水量不超过40％，β-伴大豆球蛋白降解不充分是引起仔猪消化不良的原因之一)。另外，麦麸经过了适当发酵使得有机酸(特别是乳酸)含量增加也是一个影响因素(乳酸含量增加有利于促进仔猪消化)。

实施例3、添加麦麸降低豆粕固态发酵的粘度

一、乳酸菌的活化和培养

方法同实施例1中步骤一。

二、酿酒酵母的活化和培养

方法同实施例1中步骤二。

三、混合接种发酵

原料干物质主要是豆粕和麦麸，其中豆粕2吨，麦麸1.5吨，共进行10个批次的混合接种，每个批次物料配比如表11所示。

表11混合接种的物料组成(D组)

原料	数量
		豆粕粉	200kg
麦麸	150kg
		红糖	1.0kg
步骤一制备的嗜热链球菌二级种子液	10升
		步骤二制备的酵母菌活化液	2.5升
蛋白酶	0.4kg
		清水	280升

红糖在发酵原料中的质量百分含量为0.2％-2.0％均可。

清水占豆粕、麦麸和清水的质量之和的比例为40％-50％均可。

混合接种以后，物料的含水量为51.3％。发酵墩袋的容积为500升，装料约385kg(压实填满)，扎紧上口。一共装16个发酵墩袋，剩余约280kg接种料另行处理。

发酵墩袋在环境温度为18℃至32℃的条件下存放6天，发酵成熟。

四、气流干燥

方法同实施例1中步骤四。

五、干燥成品分析

经过一次干燥，结果如表12所示。

表12一次干燥成品的质量分析

成品的蛋白含量进一步下降到35.2％，但是这并不会影响后期的使用。

实施例4、添加麦麸的饲料2在生产中的应用

在传统的配方中使用8.5％的传统发酵豆粕，在该实施例中使用实施例3制备的11.7％的发酵豆粕以替代传统配方中6.7％的传统发酵豆粕和5％的麦麸。通过这样的调整，配合饲料的总蛋白含量没有发生变化，总消化能也几乎维持不变。

表13含有传统发酵豆粕与实施例3的D组发酵豆粕的仔猪饲料比较

将72头仔猪随机分为M、N两组，每组36头，M组喂食表13的含有传统发酵豆粕的仔猪饲料，N组喂食表14的含有实施例3中D组发酵豆粕的仔猪饲料，常规饲养30天。各组的仔猪生长比较如表14所示。

表14仔猪生长比较

与实施例2的结果类似，喂食使用实施例3中D组发酵豆粕的仔猪饲料的N组的仔猪，无论是生长速度还是饲料利用效率都比喂食使用传统发酵豆粕的仔猪饲料的M组的仔猪高(试验过程都没有发生仔猪死亡现象)。

上述结果表明，与传统配合饲料相比，使用本发明的含麦麸的发酵豆粕替代传统配合饲料中的传统发酵豆粕和麦麸而制成的改良配合饲料，在猪的生长速度和饲料利用效率方面都略有优势。

Claims (10)

1.一种制备发酵豆粕的方法，是在豆粕发酵时加入麦麸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述发酵的发酵原料中还含有碳源、乳酸菌、酵母菌、蛋白酶和水。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述发酵时所述水的质量占豆粕、麦麸和水的质量之和的比例为40％-50％；

所述麦麸占豆粕和麦麸的质量之和的比例为30％—40％。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述乳酸菌为嗜热链球菌；

所述酵母菌为酿酒酵母。

5.由权利要求1-4任一所述的方法制备得到的发酵豆粕。

6.一种动物饲料，是将原饲料中的发酵豆粕和麦麸用权利要求5所述的发酵豆粕进行替换；

所述原饲料中的发酵豆粕的质量与制备得到权利要求5所述的发酵豆粕所需的豆粕的质量相同；

所述原饲料中的麦麸的质量与制备得到权利要求5所述的发酵豆粕所需的麦麸的质量相同。

7.根据权利要求6所述的动物饲料，其特征在于：所述动物为猪。

8.权利要求5所述的发酵豆粕在制备动物饲料中的应用。

9.权利要求6所述的动物饲料在动物养殖中的应用。

10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于：所述动物为猪。