CN104621345A - 一种高溶解度发酵豆粕及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高溶解度发酵豆粕及其制备方法。本发明提供的方法包括：i）在干燥和/或未干燥的脱溶豆粕中加入水；ii）在加水后的豆粕中接种微生物菌种；和iii）于25℃～45℃发酵，获得发酵豆粕；成品处理。发酵豆粕。本发明提供的发酵豆粕的水溶性蛋白含量为25重量%以上，水分含量为13重量%以下。豆粕具有高溶解度。本发明还提供了高溶解度发酵豆粕的用途，以及含有该豆粕的动物饲料。
Description
技术领域
本发明属于动物饲料领域，具体地说，涉及一种高溶解度发酵豆粕及其制备方法。
背景技术
豆粕是油脂加工工艺中大豆经油脂浸提、溶剂脱除及干燥冷却后包装得到的副产物产品。因其含有丰富的蛋白质，必需氨基酸及多种矿物质营养成分，被广泛作为饲料原料应用于饲料行业。但豆粕一般经过油脂加工中高温处理，蛋白质变性严重，溶解度较差，会影响蛋白质的消化。同时，豆粕还含有一定的抗营养因子和胀气因子，对于畜禽及水产动物，尤其是对幼小动物十分不利。
发酵豆粕产品是利用现代生物工程技术，通过微生物的发酵可在一定程度上改善蛋白质溶解度，提高消化率；同时消除了豆粕中的抗营养因子，降解大豆蛋白为优质小肽蛋白源。发酵豆粕产品已经“中华人民共和国农业部第1773号公告”正式列入2013年1月1日起实施的《饲料原料目录》中。
普通发酵豆粕工艺原料采用市场购买成品大豆粕（13%含水量），经灭菌、加水、接种、发酵、干燥粉碎得到发酵豆粕产品，其发酵工艺存在一定不足：
（1）“成品粕”是由“脱溶豆粕”经干燥冷却降低水分所得，但豆粕发酵工艺过程又需大量水分存在，因此发酵过程需加入大量无菌水。而后续无菌水的加入易出现自由水分布不均，复水较慢，水活度升高较慢等不利于微生物生长及代谢的情况。同时，后续无菌水的加入增加了能源消耗，增加了生产成本；
（2）从油脂加工工艺考虑，豆粕加工过程中水分是通过置换大豆油脂浸提后的溶剂填充到豆粕孔隙中，而在豆粕脱水时干燥冷却工序减少了孔隙间的水分，该过程使豆粕质构发生变化，孔隙减少，物料更加致密[1-2]。发明人认为质构的致密容易影响豆粕发酵过程中蛋白酶的作用效果，以及将大分子变性蛋白质降解成为可溶性蛋白质的程度。
（3）豆粕加工过程为保证产品储藏品质，延长储藏时间，在生产时将含水量控制在平衡水分13%。但豆粕发酵过程需控制水分含量在50%左右，因此大量后续水分的加入易出现自由水分布不均，复水较慢，水活度升高较慢等不利于微生物生长及代谢的情况，而微生物的生长不利可能直接影响了蛋白酶的作用，减小了发酵豆粕产品的溶解度。
台湾中兴大学Chen等人采用曲霉一步发酵及曲霉加乳酸菌二次发酵对豆粕进行处理，发酵后蛋白质的KOH溶解度相对于原料分别降低了8.9%和7.3%，同时，文献电泳分析显示发酵存在不彻底现象。考虑原因可能是所使用原料豆粕发酵中水分不均匀，微生物生长作用缓慢，同时该菌株发酵过程不利于蛋白质溶解度的提升。
WO2011031020A2公开了韩国CJ集团利用杆菌菌株，特别是枯草杆菌TP6作为发酵菌株制备发酵大豆粉的方法。其工艺主要包括：a.将水加入大豆粉进行热处理；b.冷却大豆粉，接入杆菌菌株；c.固态发酵获得发酵大豆粉。该发明研究了不同加水量、热处理温度和时间对大豆粉发酵效果的影响，实验确定原料121℃加热20min灭菌后，加水至60%使用TP6单独发酵，产品KOH溶解度从84.97%降为59.21%。由此可以看出豆粉发酵前经过热处理虽然保证了原料的无菌状态，但121℃高温的处理却对原料进行了二次变性，降低了产品的溶解性。同时，热处理后大量外部水分的添加导致物料复水缓慢、水活度不高等可能影响豆粕的发酵效果，无法提升产品的溶解度。
CN200910031473.7公开了一种豆粕品质改良工艺。其工艺主要包括对豆粕原料进行蒸煮、冷却、发酵及低温烘干。特点在于发酵工艺前对原料进行高压、短时蒸煮和冷却工序。最终达到提高豆粕蛋白溶解度，降低豆粕蛋白分子量分布的目的。该发明通过蒸煮工艺在发酵前减少了豆粕中抗营养因子和胀气因子，同时蒸煮工艺完成了豆粕发酵水分的添加需求，发酵过程部分降解大分子蛋白，改善了豆粕蛋白质的溶解度。但发明未明确给出豆粕溶解度提升程度，同时工艺需要增加高压蒸煮罐、风冷机等设备，而蒸煮、冷却等工序增加了工艺流程及能源消耗，提高了生产成本。
本发明针对现有工艺发酵制品溶解度不足的缺点，提供一种通过调节油脂加工工艺中豆粕生成时含水量，使之控制在特定水分含量之内。添加菌体及水分使物料达到发酵所需条件，利用微生物对原料进行发酵，研制溶解度明显提高、技术质量稳定的发酵豆粕产品。同时，发酵过程可有效降低原料中的蛋白质分子量，有助于动物的消化，产品可作为优质高效饲料蛋白来源。
发明内容
本发明的第一个方面在于，提供一种干燥的脱溶豆粕。
本发明提供的干燥的脱溶豆粕的含水量为14%-19%，优选为15%-18%，更优选为15%-17%。
本发明的第二个方面在于，提供一种高溶解度发酵豆粕的制备方法。
本发明提供的方法包括：
i）在干燥和/或未干燥的脱溶豆粕中加入水；
ii）在加水后的豆粕中接种微生物菌种；和
iii）于25℃～45℃发酵，获得发酵豆粕；成品处理。
在本发明的一个实施方案中，所述脱溶豆粕水分含量为20%-25%。
在本发明的一个实施方案中，所述干燥的脱溶豆粕的含水量为14%-19%。在本发明的一个实施方案中，所述干燥的脱溶豆粕的含水量为15%-18%。在本发明的一个实施方案中，所述干燥的脱溶豆粕的含水量为15%-17%。
在本发明的一个实施方案中，在步骤i）中，加水至豆粕含水量为40%～60%。
在本发明的一个实施方案中，在步骤ii）中，使用的微生物为枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和/或乳酸菌中的一种或多种。在本发明的一个实施方案中，所述微生物为所述三种菌株的组合。在本发明的一个实施方案中，按质量百分比，所述微生物包括枯草芽孢杆菌60～75%，酿酒酵母菌15～30%和乳酸菌10～20%。
在本发明的一个实施方案中，在步骤iii）中，发酵时间为24h-72h。
本发明的第三个方面在于，提供过了一种高溶解度的发酵豆粕。
本发明提供的发酵豆粕的水溶性蛋白含量为25重量%以上。
在本发明的一个实施方案中，所述发酵豆粕的水分含量为13重量%以下。
本发明还提供了一种采用前述方法生产的发酵豆粕。
本发明的第四个方面在于，提供本发明的发酵豆粕的用途。
本发明提供的发酵豆粕可用于动物饲料中。
本发明的第五个方面在于，提供一种动物饲料。
本发明提供的动物饲料包含本发明提供的发酵豆粕。本发明豆粕可用于动物（畜禽、水产及宠物）饲料中。在动物饲料中依据动物类型及生长阶段不同添加本发酵豆粕量不同，如乳猪使用量为5%-10%、小猪使用量为3%-5%、大猪使用量为1%-3%。其使用优势在于良好的溶解性能显著改善动物肠道功能，提高饲料消化吸收性，提高动物的生产性能，降低料重比，提高饲料消化率。同时，大分子抗原蛋白的降解及抗营养因子的去除有利于增强动物免疫功能，提高抗病能力。
本发明因采用脱溶豆粕直接发酵或经干燥至含水量14%～20%作为发酵原料，具有以下优点：
（1）增加发酵豆粕中的可溶性蛋白含量，豆粕溶解度显著提高；
（2）降低生产成本，减少能源浪费；
（3）有效降低了豆粕中的蛋白质分子量，有助于动物的消化，可作为优质高效的饲料蛋白来源
附图说明
图1为不同水分豆粕为原料混菌发酵24h发酵豆粕和未发酵豆粕的SDS-PAGE电泳结果，其中，M为中分子量标准蛋白，泳道1为13%未发酵成品粕，泳道2为17%含水量发酵24h后所得发酵豆粕1，泳道3为13%含水量豆粕发酵24h后所得发酵豆粕3，泳道4为15%含水量豆粕发酵24h后所得发酵豆粕；泳道5为18%含水量豆粕发酵24h后所得发酵豆粕6。
具体实施方式
在本发明中，如果没有特别的说明，百分数（％）或者份都指相对于组合物的重量百分数或者重量份。
在本发明中，如果没有特别的说明，所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。
在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
在本发明中，如果没有相反的说明，组合物中各组分的含量之和为100％。
在本发明中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。
在本发明中，除非有其他说明，整数数值范围“a-b”表示a到b之间的任意整数组合的缩略表示，其中a和b都是整数。例如整数数值范围“1-N”表示1、2……N，其中N是整数。
在本发明中，除非有其他说明，“其组合”表示所述各元件的多组分混合物，例如两种、三种、四种以及直到最大可能的多组分混合物。
如果没有特别指出，本发明所述的百分数的基准都是所述组合物的总重量。
本文所公开的“范围”以下限和上限的形式。可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有可以这种方式进行限定的范围是包含和可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了60－120和80－110的范围，理解为60－110和80－120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1－3、1－4、1－5、2－3、2－4、和2－5。
在本文中，除非另有说明，各组分的比例或者重量都指干重。
在本文中，除非另有说明，各反应都在常温常压下进行。
在本文中，除非另有说明，各个反应步骤可以顺序进行，也可以不按顺序进行。例如，各个反应步骤之间可以包含其他步骤，而且反应步骤之间也可以调换顺序。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。
本发明的发明人经研究发现，豆粕在经一定程度的干燥后（水分含量降低至13%），物料达到平衡水分状态，即物料内部水分与环境湿度达到平衡，有利于物料贮藏。但由于物料内部水分的流失，物料结构变的致密，在使用微生物发酵时，物料复水较慢，菌体对物料的作用趋于缓慢。而通过减少脱溶粕的干燥过程，使物料内部存留一定空间及水分（例如19%-14%），物料复水较快，菌体的作用更易深入，大分子蛋白更易降解，通过发酵过程最终得到溶解度较高，品质优异的发酵豆粕产品。
本发明提供一种干燥的脱溶豆粕。
在本发明中，使用的脱溶豆粕为本领域中常规使用的脱溶豆粕，其制备方法采用本领域常规工艺，例如其工艺步骤可包括但不限于如下过程：大豆→加热→破碎→去皮→压胚→膨化→浸出→湿粕→脱溶→脱溶豆粕，具体而言，可参考：刘玉兰.油脂制取与加工工艺学.北京：科学出版社，2009.79-283.、周瑞宝.植物蛋白功能原理与工艺.化学工业出版社，2007.75-128.等的方法。在本发明中，使用的脱溶豆粕的水分含量为20%-25%。
所述干燥的脱溶豆粕的含水量为14%-19%，优选为15%-18%，更优选为15%-17%，例如，为14%，14.5%，15%，15.5%，16%，16.5%，17%，17.5%，18%，18.5%，19%。
在本发明中，使用的干燥方法为本领域中常规使用的方法，为本领域的技术人员所熟知。例如包括但不限于使用：对流干燥（包括但不限于气流干燥、喷雾干燥、流化干燥、回转圆筒干燥和厢式干燥等）、传导干燥（包括但不限于滚筒干燥、冷冻干燥、真空耙式干燥等）、辐射干燥（包括但不限于红外线干燥）、介电加热干燥（包括但不限于高频干燥、微波干燥）等方法。这些干燥方法的具体操作方法，例如使用的参数（温度、真空度、转速等）等也为本领域的技术人员所熟知，也可根据需要，进行合适的调整。
本发明提供一种高溶解度发酵豆粕的制备方法。
本发明提供的方法包括：
i）在干燥和/或未干燥的脱溶豆粕中加入水；
ii）在加水后的豆粕中接种微生物菌种；和
iii）于25℃～45℃发酵，获得发酵豆粕；成品处理。
在本发明的一个实施方案中，在步骤ii）之前还可以包含以下步骤：对脱溶豆粕进行灭菌。在本发明中，使用的灭菌的方法为本领域中常规使用的方法，例如包括但不限于使用：热灭菌法（包括但不限于干热、湿热和间歇加热灭菌）、辐射灭菌、渗透压灭菌等灭菌方法。在本发明的一个实施方案中，所述灭菌方法包括但不限于为蒸汽灭菌、或紫外线灭菌。在本发明的一个实施方案中，所述蒸汽灭菌方法为，使用温度范围在70至130℃的蒸汽灭菌10至60min，优选地温度范围在70至130℃的蒸汽灭菌10至40min，和更优选地温度范围在80至121.1℃的蒸汽灭菌10至40min。
在本发明的一个实施方案中，在步骤i）中，加水至豆粕中含水量为40%～60%，优选地为40%～50%。
在本发明中，在步骤ii）中，使用的微生物为本领域的技术人员常规用于制备发酵豆粕的微生物菌株，例如包括但不限于乳酸菌、枯草芽孢杆菌、米曲霉、纳豆芽孢杆菌、酿酒酵母中的一种或多种，但使用多种微生物复合时，可根据需要，调整各菌株的比例，具体调整方法为本领域的技术人员所熟知。在本发明的一个实施方案中，在步骤ii）中，使用的微生物为枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌中的一种或多种，例如可以使用枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌中的任意一种进行发酵，也可将枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌中的两种或三种进行组合发酵。在本发明的一个实施方案中，按质量百分比，使用的微生物包括，枯草芽孢杆菌为60～75%，酿酒酵母菌为15～30%，乳酸菌为10～20%。在本发明中，使用的接种方法为本领域的常规方法，其各参数也为本领域的技术人员所熟知，例如，加入以加水后的豆粕原料重量5%～10%的菌种培养物，优选地为8%～10%。在本发明的一个实施方案中，使用的枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌为经种子发酵培养的枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌。在本发明的一个实施方案中，用于枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌种子发酵的培养基为本领域中用于这些菌株进行种子发酵（种子活化）的常规培养基。用于枯草芽孢杆菌种子发酵的培养基可以包括但不限于以下培养基：LB、SOB、YPD，在本发明的一个实施方案中，用于枯草芽孢杆菌种子发酵的培养基配方为：5g/L酵母膏，10g/L蛋白胨，10g/L NaCl，该培养基经高压灭菌。用于酿酒酵母种子发酵的培养基可以包括但不限于以下培养基：麦芽汁培养基、马铃薯培养基，在本发明的一个实施方案中，用于酿酒酵母种子发酵的培养基配方为：蔗糖25g/L，葡萄糖25g/L，蛋白胨10g/L，鱼蛋白胨5g/L，玉米浆膏1g/L，磷酸二氢钾3g/L，硫酸镁0.5g/L，pH自然，该培养基经高压灭菌。用于乳酸菌种子发酵的培养基可以包括但不限于以下培养基：MRS培养基、葡萄糖-酵母膏培养基，在本发明的一个实施方案中，用于乳酸菌种子发酵的培养基配方为：蛋白胨10g/L，牛肉膏10g/L，酵母膏5g/L，葡萄糖20g/L，乙酸钠5g/L，柠檬酸铵2g/L，磷酸氢二钾2g/L，七水硫酸镁0.58g/L，一水硫酸锰0.25g/L，吐温801g/L，pH6.2-6.6，该培养基经高压灭菌。
在本发明的一个实施方案中，步骤iii）所述的成品处理包括将制备获得的发酵豆粕进行干燥和/或粉碎处理。
本发明提供一种高溶解度的发酵豆粕，其水溶性蛋白含量为25重量%以上。
在本发明的一个实施方案中，发酵豆粕的水溶性蛋白含量为30wt%以上，优选35wt%以上。
在本发明的一个实施方案中，发酵豆粕的水分含量为13重量%以下，优选12wt%以下，优选11wt%以下，更优选9wt%以下，例如8-13wt%。
在另一个方面，本发明还提供了使用本发明的方法生产的发酵豆粕。
在另一个方面，本发明还提供了本发明的发酵豆粕的用途。
本发明提供的发酵豆粕可用于加工成各类产品的原料。
本发明的第五个方面在于，提供一种动物饲料及食品。
本发明提供的动物饲料及食品包含本发明提供的发酵豆粕。
本发明提供的动物饲料包含本发明提供的发酵豆粕。本发明豆粕可用于动物（畜禽、水产及宠物）饲料中。在动物饲料中依据动物类型及生长阶段不同添加本发酵豆粕量不同，如乳猪使用量为5%-10%、小猪使用量为3%-5%、大猪使用量为1%-3%。其使用优势在于良好的溶解性能显著改善动物肠道功能，提高饲料消化吸收性，提高动物的生产性能，降低料重比，提高饲料消化率。同时，大分子抗原蛋白的降解及抗营养因子的去除有利于增强动物免疫功能，提高抗病能力。
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
本发明提供一种高溶解度发酵豆粕制备工艺方法，技术方案包括以下步骤：
（1）原料准备：大豆经油脂提取后，所剩含溶粕经溶剂脱除后得到水分含量20%-25%，温度105-110℃的脱溶豆粕，脱溶豆粕不经干燥或经一定程度的干燥后，豆粕经灭菌或不灭菌，再加入适量水，混合均匀作接种准备。
在本发明中，豆粕按本领域制备脱溶豆粕的常规方法制备，脱溶豆粕含水量为20%-25%，根据本发明的方法，使用的脱溶豆粕可不进行干燥，也可以进行一定程度的干燥。干燥使脱溶豆粕水分为14%-19%，优选地，干燥使脱溶豆粕水分为15%-18%。
随后地，脱溶豆粕进行灭菌或者不灭菌。灭菌过程能通过本领域已知的各种方法进行，但是蒸汽或过热蒸汽是优选的。在本发明的灭菌方法中，使用温度范围在70至130℃的蒸汽10至60min，优选地温度范围在70至130℃的蒸汽10至40min，和更优选地温度范围在80至121.1℃的蒸汽10至40min。
根据本发明的方法，在发酵之前，需要加入水，例如可以使用自来水，优选为灭菌自来水，加无菌水至豆粕中含水量40%-60%，优选地含水量为40%-50%。
（2）菌种选择与活化：挑取枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌，分别接入枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌的种子培养基中，在合适条件下进行活化。例如，在30～37℃条件下，用150～170rpm摇床进行12～24h活化。
（3）菌种配比：发酵时可采用枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌三种菌单种或多种的组合，例如但不限于单用枯草芽孢杆菌，或选用三种菌株组合。
（4）接种：以豆粕原料重量5%-10%加入上述的单菌或混合菌种培养物，并混合均匀。
（5）发酵控制：将混合接种好的物料输送至发酵设备中，发酵温度控制在25-45℃之间，在发酵过程中间歇式对发酵物料进行通气、搅拌，通气时可以鼓入的是空气，或压缩氧气；发酵时间为24-72小时。
（6）干燥：发酵后须将产物干燥，干燥可通过本领域已知的各种方法进行。本发明中一个实施方式为将产物移入控温烘干流化床中，进行烘干；烘干温度控制在68～74℃。
（7）粉碎：本发明中，产物需要经过粉碎制成成品。粉碎可通过本领域已知的各种方法进行。本发明的一个实施方式为，烘干后的产物输送到逆流冷却器降温，粉碎，过60目筛；检测合格即成为高溶解度发酵豆粕(水溶性蛋白含量≥25%,水分含量≤13%)成品。
以下，本发明将参考实施例被更详细地描述。将对本领域技术人员明显的是，这些实施例只是为了例证性的目的，本发明并不意欲被限制在这个范围中。
在本发明的下述实施例中，使用的枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌分别为枯草芽孢杆菌GIM1.135,购自广东省菌种保藏中心;酿酒酵母WBRD2.12052301CGMCC NO.6183;植物乳杆菌BIOGREEN300，购自丹尼斯克（中国）有限公司。
在本发明的下述实施例中，使用的培养基如下：
枯草芽孢杆菌种子培养基：
5g/L酵母膏，10g/L蛋白胨，10g/L NaCl，高压灭菌。
酿酒酵母种子培养基：
蔗糖25g/L，葡萄糖25g/L，蛋白胨10g/L，鱼蛋白胨5g/L，玉米浆膏1g/L，磷酸二氢钾3g/L，硫酸镁0.5g/L，pH自然，高压灭菌。
乳酸菌种子培养基：
蛋白胨10g/L，牛肉膏10g/L，酵母膏5g/L，葡萄糖20g/L，乙酸钠5g/L，柠檬酸铵2g/L，磷酸氢二钾2g/L，七水硫酸镁0.58g/L，一水硫酸锰0.25g/L，吐温801g/L，pH6.2-6.6，高压灭菌。
在本发明的下述实施例中，使用的脱溶豆粕的制备方法如下：
大豆→加热→破碎→去皮→压胚→膨化→浸出→湿粕→脱溶→脱溶粕，具体过程参考周瑞宝.植物蛋白功能原理与工艺.化学工业出版社，2007.75-128的方法。
在本发明的下述实施例中，脱溶豆粕及干燥后的脱溶豆粕的
水分含量：105℃恒重法；
粗蛋白质：微量凯氏定氮法（GB/T5511-2008）；
水溶性蛋白质含量：大豆水溶性蛋白含量测定行业标准（NYT1205-2006）；
酸溶蛋白含量：三氯乙酸（TCA）法（GB/T22492-2008）；
pH：称取3g样品加入30mL体积纯净水，振荡均匀，静置，测其pH。
蛋白降解：大豆蛋白的降解分析采用不连续垂直板状十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法。分离胶和浓缩胶的浓度分别为12.5%和5.0%，电泳过程控制温度为20℃。电泳结束后，用考马斯亮蓝R-250染色然后脱色成像。
实施例
实施例1：菌株制备
种子液制备：将枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、乳酸菌，分别接入枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌的种子培养基中，在37℃条件下，于150rpm发酵24h，分别获得枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和乳酸菌的种子液。
实施例2：17%含水量豆粕混合菌种发酵时质量及性质的变化
将脱溶豆粕脱溶豆粕经热风干燥处理，使水分降到17%，于121℃蒸汽灭菌30min。加无菌水至物料（脱溶豆粕）含水50%，混合均匀。
以加水后的湿豆粕豆粕重量10%的接种量，向豆粕中加入混合菌种（其中，包括枯草芽孢杆菌70%，酿酒酵母菌20%和乳酸菌10%），于25℃发酵24h，将发酵产物于68-74℃干燥2h，至含水量为12%；烘干后的产物降温至30—40℃后，粉碎，过60目筛，获得发酵豆粕1。
检测发酵豆粕1的水分、粗蛋白质、水溶性蛋白质含量、酸溶蛋白含量、和pH，以发酵前豆粕（即17%含水量的豆粕）作为对照，结果如表1所示。
表1、
| 含水量17%豆粕原料 | 发酵豆粕1 | |
| 颜色 | 淡黄 | 淡黄 |
| 气味 | 略有豆香 | 浓郁酱香 |
| pH | 6.80 | 6.10 |
| 粗蛋白（×6.25,%） | 42.28 | 53.75 |
| 水分（%） | 17.43 | 10.44 |
| 水溶性蛋白质（占原料,%） | 7.02 | 33.67 |
| 酸溶蛋白（占总蛋白,%） | 5.13 | 16.94 |
表1结果显示：将17%含水量豆粕进行上述发酵后，豆粕中粗蛋白含量增加，水溶性蛋白含量从7.02%增加至33.67%。根据表1结果：用17%含水量豆粕进行发酵可显著增加水溶性蛋白含量，提高豆粕溶解度，且酸溶蛋白含量增加，发酵效果良好，豆粕品质得到很好改善。
检测发酵豆粕1的蛋白降解情况，结果如图1所示。根据图1结果，在发酵豆粕1中，分子量大于20KDa的β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白完全降解，说明发酵后的蛋白质降解较为彻底。
实施例3：17%含水量豆粕未灭菌混合菌种发酵时质量及性质的变化
以豆粕重量10%的接种量，向豆粕中加入混合菌种（其中，包括枯草芽孢杆菌60%，酿酒酵母菌20%和乳酸菌20%），加无菌水至物料（脱溶豆粕）含水50%，按实施例2的方法发酵，获得发酵豆粕2。
检测发酵豆粕2的水分、粗蛋白质、水溶性蛋白质含量、酸溶蛋白含量、和pH，以发酵前豆粕（即17%含水量的豆粕）作为对照，结果如表2所示。
表2、
| 含水量17%豆粕原料 | 发酵豆粕2 | |
| 颜色 | 淡黄 | 淡黄 |
| 气味 | 略有豆香 | 浓郁酱香 |
| pH | 6.80 | 6.10 |
| 粗蛋白（×6.25,%） | 42.28 | 53.10 |
| 水分（%） | 17.43 | 10.28 |
| 水溶性蛋白质（占原料,%） | 7.02 | 33.44 |
| 酸溶蛋白（占总蛋白,%） | 5.13 | 16.75 |
表2结果显示：17%含水量豆粕不灭菌直接进行发酵后，豆粕中粗蛋白含量增加，水溶性蛋白含量从7.02%增加至33.44%。根据表2结果：用17%含水量豆粕进行发酵可显著增加水溶性蛋白含量，提高豆粕溶解度，且酸溶蛋白含量增加，发酵效果良好，豆粕品质得到很好改善。根据表1和表2的结果：发酵前豆粕灭菌或不灭菌两者效果类似，都能有效提高豆粕中水溶性蛋白含量。
实施例4：市售13%含水量豆粕混合菌种发酵时质量及性质的变化
使用灭菌后的市售成品豆粕作为发酵原料，按实施例2的方法进行发酵，其区别在于，混合菌种组成如下：包括枯草芽孢杆菌75%，酿酒酵母菌15%和乳酸菌15%，制备获得发酵豆粕3。
检测发酵豆粕3的水分、粗蛋白质、水溶性蛋白质含量、酸溶蛋白含量、和pH，以发酵前豆粕（即市售13%含水量豆粕）作为对照，结果如表3所示。
表3、
| 含水量13%豆粕原料 | 发酵豆粕3 | |
| 颜色 | 淡黄 | 淡黄 |
| 气味 | 略有豆香 | 酱香 |
| pH | 6.80 | 6.10 |
| 粗蛋白（×6.25,%） | 46.14 | 50.11 |
| 水分（%） | 12.96 | 9.32 |
| 水溶性蛋白质（占原料,%） | 6.97 | 11.54 |
| 酸溶蛋白(占总蛋白,%) | 2.04 | 8.57 |
表3结果显示：将13%含水量豆粕进行发酵后，豆粕中粗蛋白含量稍增加，水溶性蛋白含量从6.97%仅增加至11.54%。根据表3结果：使用13%含水量豆粕发酵，发酵效果较差，粗蛋白含量和水溶性蛋白含量增加都很小，发酵效果显著不如实施例2、3，豆粕品质改善程度差。
检测发酵豆粕3的蛋白降解情况，结果如图1所示。根据图1结果，大分子蛋白中β-伴大豆球蛋白α和β亚基以及大豆球蛋白的酸性亚基均未完全降解，表明使用市售的13%含水量的豆粕发酵，存在发酵不彻底现象。
实施例5：19%含水量豆粕混合菌种发酵时质量及性质的变化
将脱溶豆粕干燥至19%含水量，灭菌后作为发酵原料，按实施例2的方法进行发酵，其区别在于，混合菌种组成如下：包括枯草芽孢杆菌60%，酿酒酵母菌30%和乳酸菌10%，加无菌水至物料（脱溶豆粕）含水60%，发酵48h，制备获得发酵豆粕4。
检测发酵豆粕4的水分、粗蛋白质、水溶性蛋白质含量、酸溶蛋白含量、和pH，以发酵前豆粕（即19%含水量的豆粕）作为对照，结果如表4所示。
表4、
| 含水量19%豆粕原料 | 发酵豆粕4 | |
| 颜色 | 淡黄 | 淡黄 |
| 气味 | 略有豆香 | 酱香 |
| pH | 6.80 | 6.10 |
| 粗蛋白（×6.25,%） | 45.18 | 53.33 |
| 水分（%） | 19.05 | 9.47 |
| 水溶性蛋白质（占原料,%） | 7.04 | 32.64 |
| 酸溶蛋白(占总蛋白,%) | 2.04 | 17.18 |
表4结果显示：将19%含水量豆粕进行发酵后，豆粕中粗蛋白含量增加，水溶性蛋白含量从7.04%增加至32.64%。根据表4结果：用19%含水量豆粕进行发酵可显著增加水溶性蛋白含量，提高豆粕溶解度，且酸溶蛋白含量增加，发酵效果良好，豆粕品质得到很好改善。
实施例6：脱溶豆粕不经干燥混合菌种发酵时质量及性质的变化
按实施例2的方法，以未经干燥的脱溶豆粕作为发酵原料，发酵48h，制备获得发酵豆粕5。
检测发酵豆粕5的水分、粗蛋白质、水溶性蛋白质含量、酸溶蛋白含量、和pH，以发酵前豆粕（即未干燥的脱溶豆粕）作为对照，结果如表5所示。
表5、
| 脱溶豆粕 | 发酵豆粕5 | |
| 颜色 | 淡黄 | 淡黄 |
| 气味 | 略有豆香 | 酱香 |
| pH | 6.80 | 6.10 |
| 粗蛋白（×6.25,%） | 45.18 | 55.23 |
| 水分（%） | 20.55 | 10.63 |
| 水溶性蛋白质（占原料,%） | 7.16 | 30.48 |
| 酸溶蛋白(占总蛋白,%) | 2.04 | 17.64 |
表5结果显示：将未经干燥脱溶豆粕进行发酵后，豆粕中粗蛋白含量增加，水溶性蛋白含量从7.16%增加至30.48%。根据表5结果：用未经干燥脱溶豆粕进行发酵可显著增加水溶性蛋白含量，提高豆粕溶解度，且酸溶蛋白含量增加，发酵效果良好，豆粕品质得到很好改善。
上述结果显示：使用干燥至含水量17%、19%和未干燥的脱溶豆粕发酵时，可显著增加豆粕水溶性蛋白含量，提高豆粕溶解度，且酸溶蛋白含量增加，发酵效果良好，豆粕品质得到很好改善。而使用含水量13%豆粕为原料发酵时，发酵效果较差，粗蛋白增含量增加量较小，水溶性蛋白蛋白增加量很小，豆粕品质改善很有限。
实施例7：18%含水量豆粕混合菌种发酵时质量及性质的变化
将脱溶豆粕干燥至18%含水量，加无菌水至物料（脱溶豆粕）含水40%，灭菌后作为发酵原料，按实施例2的方法进行发酵，其区别在于，混合菌种组成如下：包括枯草芽孢杆菌65%，酿酒酵母菌20%和乳酸菌15%，制备获得发酵豆粕6。
检测发酵豆粕6的水分、粗蛋白质、水溶性蛋白质含量、酸溶蛋白含量、和pH，以发酵前豆粕（即18%含水量的豆粕）作为对照，结果如表6所示。
表6、
| 含水量18%豆粕原料 | 发酵豆粕6 | |
| 颜色 | 淡黄 | 淡黄 |
| 气味 | 略有豆香 | 浓郁酱香 |
| pH | 6.60 | 6.05 |
| 粗蛋白（×6.25,%） | 39.80 | 48.13 |
| 水分（%） | 18.10 | 12.92 |
| 水溶性蛋白质（占原料,%） | 6.94 | 30.23 |
| 酸溶蛋白(占总蛋白,%) | 2.79 | 14.03 |
表6结果显示：将18%含水量豆粕进行发酵后，豆粕中粗蛋白含量增加，水溶性蛋白含量从6.94%增加至30.23%。根据表6结果：用18%含水量豆粕进行发酵可显著增加水溶性蛋白含量，提高豆粕溶解度，且酸溶蛋白含量增加，发酵效果良好，豆粕品质得到很好改善。
检测发酵豆粕6的蛋白降解情况，结果如图1所示。根据图1结果，在发酵豆粕1中，分子量大于20KDa的β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白完全降解，说明发酵后的蛋白质降解较为彻底。
实施例8：市售13%含水量豆粕长时间混合菌种发酵时质量及性质的变化
使用灭菌后的市售成品豆粕作为发酵原料，按实施例4的方法进行发酵，其区别在于，发酵时间为72h，发酵后处理方法同实施例2制备获得发酵豆粕7。
检测发酵豆粕7的水分、粗蛋白质、水溶性蛋白质含量、酸溶蛋白含量、和pH，以发酵前豆粕（即市售13%含水量豆粕）作为对照，结果如表7所示。
表7、
| 含水量13%豆粕原料 | 发酵豆粕7 | |
| 颜色 | 淡黄 | 淡黄 |
| 气味 | 略有豆香 | 酱香 |
| pH | 6.80 | 6.10 |
| 粗蛋白（×6.25,%） | 46.14 | 52.64 |
| 水分（%） | 12.96 | 10.14 |
| 水溶性蛋白质（占原料,%） | 6.97 | 13.28 |
| 酸溶蛋白(占总蛋白,%) | 2.04 | 10.82 |
表7结果显示：将13%含水量豆粕进行72h发酵后，豆粕中粗蛋白含量有所增加，水溶性蛋白含量从6.97%仅增加至13.28%。根据表7结果：使用13%含水量豆粕发酵，发酵效果较差，粗蛋白含量和水溶性蛋白含量增加都很小，发酵效果显著不如实施例2、3，豆粕品质改善程度差。
实施例9：15%含水量豆粕混合菌种发酵时质量及性质的变化
将脱溶豆粕干燥至15%含水量，加无菌水至物料（脱溶豆粕）含水40%，灭菌后作为发酵原料，按实施例2的方法进行发酵，其区别在于，混合菌种组成如下：包括枯草芽孢杆菌65%，酿酒酵母菌20%和乳酸菌15%，制备获得发酵豆粕8。
检测发酵豆粕8的水分、粗蛋白质、水溶性蛋白质含量、酸溶蛋白含量、和pH，以发酵前豆粕（即15%含水量的豆粕）作为对照，结果如表8所示。
表8、
| 含水量15%豆粕原料 | 发酵豆粕8 | |
| 颜色 | 淡黄 | 淡黄 |
| 气味 | 略有豆香 | 浓郁酱香 |
| pH | 6.60 | 6.10 |
| 粗蛋白（×6.25,%） | 42.93 | 50.54 |
| 水分（%） | 15.05 | 10.19 |
| 水溶性蛋白质（占原料,%） | 6.88 | 32.45 |
| 酸溶蛋白(占总蛋白,%) | 2.15 | 16.25 |
表8结果显示：将15%含水量豆粕进行发酵后，豆粕中粗蛋白含量增加，水溶性蛋白含量从6.88%增加至32.45%。根据表8结果：用15%含水量豆粕进行发酵可显著增加水溶性蛋白含量，提高豆粕溶解度，且酸溶蛋白含量增加，发酵效果良好，豆粕品质得到很好改善。
检测发酵豆粕8的蛋白降解情况，结果如图1所示。根据图1结果，在发酵豆粕1中，分子量大于20KDa的β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白完全降解，说明发酵后的蛋白质降解较为彻底。
实施例10：不同含水量豆粕混合菌种发酵对产品溶解度变化的影响
采用不同水分含量豆粕进行发酵，对发酵前后不同含水量豆粕及对应发酵豆粕成品水溶性进行检测，方法同实施例2，发酵24h，结果如表9所示。
表9、
表9结果显示：使用15%-20%水分脱溶豆粕进行微生物发酵得到的发酵豆粕，其水溶性蛋白含量显著高于使用市售豆粕进行发酵后得到的发酵豆粕，发酵效果显著提升。特别的，当脱溶豆粕含水量为15%-18%时效果更佳。
上述结果显示，豆粕在经一定程度干燥后（水分含量降低至13%），物料达到平衡水分状态，物料内部水分与环境湿度达到平衡，有利于物料贮藏。但由于物料内部水分的流失，物料结构变的致密，在使用微生物发酵时，物料复水较慢，菌体对物料的作用趋于缓慢。而通过减少脱溶粕的干燥过程，使物料内部存留一定空间及水分（19%-14%），物料复水较快，菌体的作用更易深入，大分子蛋白更易降解，通过发酵过程最终得到溶解度较高，品质优异的发酵豆粕产品。
本发明提供的发酵豆粕，可用于制备动物（例如畜禽、水产及宠物）饲料。食用本发明提供的发酵豆粕制备动物饲料时，可依据动物类型及生长阶段的不同，选择不同的添加量，例如用于制备乳猪的饲料时，发酵豆粕的使用量为5%-10%；用于制备小猪的饲料时，发酵豆粕的使用量为3%-5%；用于制备大猪的饲料时，发酵豆粕的使用量为1%-3%。由于本发明提供的发酵豆粕，具有良好的溶解性，因此，能显著改善动物肠道功能，提高饲料消化吸收性，提高动物的生产性能，降低料重比，提高饲料消化率。同时，本发明提供的发酵豆粕中，由于大分子抗原蛋白的降解及抗营养因子的去除，因此，使用本发明提供的发酵豆粕制备的饲料喂养动物时，有利于增强动物免疫功能，提高抗病能力。
Claims (10)
1.一种干燥的脱溶豆粕，其特征在于，所述干燥的脱溶豆粕的含水量为14%-19%，优选为15%-18%，更优选为15%-17%。
2.一种高溶解度发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
i）在干燥和/或未干燥的脱溶豆粕中加入水；
ii）接种微生物菌种至加水后的豆粕；和
iii）于25℃～45℃发酵，获得发酵豆粕；成品处理。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述脱溶豆粕水分含量为20%-25%；所述干燥的脱溶豆粕的含水量为14%-19%，优选为15%-18%，更优选为15%-17%。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤i）中加水至豆粕含水量为40%～60%。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤ii）中，使用的微生物为枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和/或乳酸菌中的一种或多种；优选的，所述微生物为所述三种菌株的组合，更优选的，按质量百分比，所述微生物包括枯草芽孢杆菌60～75%，酿酒酵母菌15～30%和乳酸菌10～20%。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤iii）中，发酵时间为24-72h。
7.一种高溶解度的发酵豆粕，其特征在于，所述豆粕的水溶性蛋白含量为25重量%以上，优选的，所述发酵豆粕的水分含量为13重量%以下。
8.一种发酵豆粕，其特征在于，所述发酵豆粕由根据权利要求2至6中任一所述的方法生产。
9.如权利要求7或8所述的发酵豆粕用于制备饲料的用途。
10.一种动物饲料，其包含权利要求7或8所述的发酵豆粕。
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