发酵豆粕发酵工艺髓酮究 刘唤明 ，薛晓宁 （１．广东海洋大学食品科技学院，广东￣Ｉｇ，Ｉ ５２４０８８；２．广东海洋大学工程学院，广东湛江５２４０８８） 摘要：试验研究了由枯草芽孢杆茵、酵母茵和乳酸茵混合发酵生产发酵豆粕的发酵工艺。通过单因子试验 研究了含水量、装载量、金属离子、变温时间、发酵时间对发酵豆粕水解度的影响；并通过正交实验研究了３种 菌种接种量对发酵豆粕水解度的影响。结果表明，最佳发酵工艺为发酵瓶装载量为豆粕１００ ｇ・（３００ ｍＬ）一，水７０ ｍＬ， ＦｅＳＯ Ｏ．１ ｇ，枯草芽孢杆菌的接种量为３％，酵母茵的接种量为ｌ％，乳酸茵的接种量为２％，３７℃发酵３２ ｈ后再于 ４３℃发酵４４ ｈ。在此发酵工艺下，发酵豆粕的水解度为９．３２％。 关键词：发酵豆粕；水解度；混茵发酵 中图分类号：ＴＳ２６１．１ ６；ＴＳ２６１．４ ３文献标志码：Ａ文章编号：１００１—００８４（２０１１）０７－０００１－０４ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ．ｏｆ Ｆｅｒｍｅｎｔｅｄ Ｓｏｙｂｅａｎ Ｍｅａｌ ＬＩＵ Ｈｕａｎｍｉｎｇ ，ＸＵＥ Ｘｉａｏｎｉｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｊｉａｎｇ ５２４０８８，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｃｈｉｎａ； ２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｊｉａｎｇ ５２４０８８，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔｅｄ ｓｏｙｂｅａｎ ｍｅａｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｍｕｌｔｉ—ｓｔｒａｉｎ ｓｏｌｉｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ．Ｙｅａｓｔ ａｎｄ Ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｂａｃｔｅｒｉａ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ．Ｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｙｂｅａｎ ｐｒｏｔｅｉｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｆｉｌｌｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ，ｍｅｔａｌ ｉｏｎ，ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｖａｒｙ，ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｏｎｏ—ｆａｃｔｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎｏｃｕｌｕｍ ｓｉｚｅ ｏｆ Ｂａｃｉｌ— ｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ，Ｙｅａｓｔ ａｎｄ Ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｂａｃｔｅｒｉａ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｉｆｌｌｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｓｏｙｂｅａｎ ｍｅａｌ １００ ｇ・（３００ ｍＬ）一ｉｎ ｆｅｒｍｅｎｒａｔｉｏｎ ｂｏｔｔｌｅ，ｗａｔｅｒ ７０ ｍＬ，ＦｅＳＯ４ ０．１ ｇ，ｉｎｏｃｕｌｕｍ ｓｉｚｅ ｏｆ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ３％，Ｙｅａｓｔ １％，Ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｂａｃｔｅｒｉａ ２％ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ３７ ｉｎ ｔｈｅ ｉｆｒｓｔ ３２ ｈ ａｎｄ ４３ ｃＣ ｉｎ ｔｈｅ ｎｅｘｔ ４４ ｈ ａｎｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｓｏｌｉｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｙｂｅａｎ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ９．３２％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｅｒｍｅｎｔｅｄ ｓｏｙｂｅａｎ ｍｅａｌ；ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ；ｍｕｌｔｉ——ｓｔｒａｉｎ ｓｏｌｉｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ 豆粕是大豆经浸提脱油后的碎片状或粗粉状副 子，这些抗营养因子阻碍营养成分的消化、吸收和 产品，其蛋白质、必需氨基酸含量较高、组成合 利用，并对动物的生长发育和健康造成不良影响。 理、平衡，是一种优质的植物性蛋白源。但豆粕中 发酵豆粕是以优质豆粕为主要原料，在多菌种混合 含有胰蛋白酶抑制剂、植酸、大豆凝集素、脲酶、 发酵下，将豆粕中的多种抗营养因子去除，同时其 低聚糖、脂肪氧化酶及致甲状腺肿素等抗营养因 在发酵过程中产生大量益生菌、乳酸等物质，是一 收稿日期：２０１１－０５—０３ 基金项目：广东科技厅粤港关键领域重点突破项目（２００６Ａ２５００１００２） 作者简介：刘唤明（１９７８一），男，湖北大冶人，硕士，讲师，研究方向为发酵ｌＴ程。 通讯作者：副教授，硕士生导师。 ２０１１年第７期饲料博览１ 种优质的多功能饲料蛋白。研究表明，在不影响 饲喂效果的情况下，发酵豆粕能部分代替饲料配 方中进口优质鱼粉、乳清粉，显著降低饲料生产 成本Ｉ。。 。 发酵豆粕在生产过程中，由于受到微生物发 酵过程中产生的蛋白酶的酶解作用，豆粕中的抗 原蛋白被降解，失去原有的抗原活性。大量研究 表明，蛋白质水解为二肽或三肽的产物在动物体 内要比自由氨基酸易于吸收，比没有水解的蛋白 质更易于吸收。水解度是衡量蛋白质水解程度的 指标，因此水解度的提高有利于提高发酵豆粕的 品质。目前发酵豆粕的生产主要采用枯草芽孢杆 菌、乳酸菌、酵母菌这３种菌混合发酵，好氧发酵 和厌氧发酵交替进行，发酵工艺控制难度大。本 试验以豆粕蛋白的水解度为指标，研究了发酵豆 粕的发酵工艺，旨在为发酵豆粕的发酵生产提供 参考。 １试验材料 １．１材料 枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌均由广东海 洋大学发酵ｌＴ程实验室保藏；豆粕南广东富宏油 品有限公司生产，粉碎后过６０目筛。 １。２培养基 马铃薯培养基：去皮土豆２００ ｇ切成小块，于 沸水中煮沸３０ ｍｉｎ，用４层纱布过滤，加入蔗糖 ２Ｏ ｇ，再加人水补足至１ ０００ ｍＬ，１２１ ｏＣ下灭菌 ２０ ｍｉｎ；牛奶培养基：１０％脱脂奶粉，８％蔗糖，常 压下灭菌１５ ｍｉｎ。 ２试验方法 ２．１菌种的制备 枯草芽孢杆菌种子的制备：２５０ ｍＬ三角瓶装 量马铃薯培养基３０ ｍＬ，１２１ 灭菌２０ ｍｉｎ。降温 后从枯草芽孢杆菌斜面接一环菌种，置３７ 控温 摇床，２２０ ｒｐｍ下培养１８ ｈ后备用。 酵母菌种子的制备：２５０ ｍＬ三角瓶装量ＰＤＡ 培养基３０ｍＬ，在１２１ ｏＣ条件下灭菌２０ｍｉｎ。降温 后从酵母菌斜面接一环菌种，置３０ ｑＣ控温摇床， ２２０ ｒｐｍ培养２４ ｈ后备用。 乳酸菌种子的制备：２５０ ｍＬ三角瓶装量牛奶 培养基１００ ｍＬ，在常压下灭菌１５ ｍｉｎ。降温后从 乳酸菌斜面接一环菌种，置４３ 培养箱中静置培 养６ ｈ，备用。 ２ 饲料博览２０１１年第７期 ２．２水解度测定方法 水解度测定采用茚三酮显色法 。 ２－３发酵豆粕发酵工艺的优化 ２．３．１ 含水量对水解度的影响 称取豆粕１００ ｇ，分别加水４０％、５０％、６０％、 ７０％、８０％（加水体积／豆粕质量），再接入枯草芽孢 杆菌、酵母菌和乳酸菌１％（菌种体积／豆粕质 量）；混匀后分别装入３００ ｍＬ发酵瓶中。３７℃培 养箱中培养７２ ｈ。发酵结束后，５０℃烘干发酵豆 粕，粉碎后测定水解度。 ２．３．２装载量对水解度的影响 分别称取豆粕６０、７Ｏ、８Ｏ、９０、１００、１１０ ｇ， 加７０％水，再都接人枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸 菌１％；混匀后分别装满于３００ ｍＬ发酵瓶中。 ３７℃培养箱中培养７２ ｈ。发酵结束后，５０℃烘干 发酵豆粕。粉碎后测定水解度。 ２．３．３金属离子对水解度的影响 取豆粕１００ ｇ共５份，分别加ＣｕＳＯ 、ＭｎＳＯ 、 ＭｇＳＯ 、ＺｎＳＯ 、ＦｅＳＯ ０．１ ｇ，各加水７０％，再接人 枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌ｌ％；混匀后装满 于３００ ｍＬ发酵瓶中。３７℃培养箱中培养７２ ｈ。发 酵结束后，５Ｏ ｑＣ烘干发酵豆粕。粉碎后测定水解 度。 ２．３．４接种量对水解度的影响 选取枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌３种菌的 接种量的合适水平设计正交实验，以确定最佳接 种量。各因素水平见表１。 表１正交实验因素水平 ％ 种类 １ ２ ３ ２＿３．５ 变温时间对水解度的影响 取豆粕１００ ｇ共５份，加ＦｅＳＯ ０．１ ｇ和水７０ ｍＬ，再接人枯草芽孢杆菌３％、酵母菌ｌ％和乳酸 菌２％，混匀后分别装满于３００ ｍＬ发酵瓶中。 ３７ 培养箱中分别培养３２、３４、３６、３８、４０、４２ ｈ之后转入４３℃培养箱中培养。每瓶共发酵７２ ｈ 后结束发酵。５Ｏ ｃＣ烘干发酵豆粕，粉碎后测定水 解度。 ２．３．６发酵时间对水解度的影响 ５ ５ ５ ５ ５ ５ ４ ４ ４５ ４ ３ ２ １ ０ ９ ８ ７取豆粕１００ ｇ ５份，加ＦｅＳＯ ０．１ ｇ和水７０ ｍＬ， 再接人枯草芽孢杆菌３％、酵母菌ｌ％和乳酸菌 ２％，混匀后分别装满于３００ ｍＬ发酵瓶中。３７℃ 培养箱中培养３２ ｈ后转入到４３℃培养箱中培养。 分别在４３℃培养箱中培养３２、３６、４０、４４、４８ ｈ 结束发酵。发酵结束后，５０ ｃＣ烘干发酵豆粕，粉 碎后测其水解度。 ３结果与分析 ３．１含水量对水解度的影响 不同的含水量对发酵后豆粕的水解度的影响见 图１。 越堪＊ ７ ６ ５ ４ ３ ２ ｌ ０ 图１含水量对水解度的影响 由图１可知，随着含水量的增加，发酵后豆粕 水解度先增加后减少，最佳含水量为７０％。 ３．２装载量对水解度的影响 不同的装载量对发酵后豆粕的水解度的影响见 图２ 越 芒 ６Ｏ ７０ ８Ｏ ９０ １００ １１０ 装载量 ・（３００ ｍＥ） 图２装载量对水解度的影响 由图２可知，最佳装载量为１００ ｇ・（３００ ｍＬ）～， 即３００ ｍＬ发酵瓶中装入豆粕１００ ｇ。 ３．３金属离子对水解度的影响 添加不同的金属离子对发酵后豆粕影响见图３。 ＣＫ Ｃｕ。 Ｍｎ。 Ｍ Ｚｎ“ Ｆｅ 金属离子 图３金属离子对水解度的影响 由图３可知，加入Ｆｅ。 使发酵豆粕蛋白质水解 度增加幅度最大。 ３．４接种量对水解度的影响 接种量对水解度的影响见表２。 ● ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 表２接种量对水解度的影响 编号 Ａ Ｂ Ｃ 水解度，％ 。 ０ ０ ０ 他 ３ ６ 加 ６０ 。 ， ：０” ４ ２ ９０ ， ８ ｌ ６ ¨ ７ ７ ７ ７ ７ ７ ６ ７ ７ ∞ 由表２可知，各因素的最佳水平为Ａ Ｂ ｃ：，枯草 芽孢杆菌接种量为３ ｍＬ，酵母菌接种量为１ ｍＬ， 乳酸菌接种量２ ｍＬ；Ｒ值的大小分别为Ａ＞Ｃ＞Ｂ， 即枯草芽孢杆菌接种量影响最大，其次是乳酸菌接 种量，酵母菌接种量影响最小。 ３．５ 变温时间对水解度的影响 不同的变温时间对发酵后豆粕的水解度的影响 见图４。 由图４可知，最佳变温时间为３２ ｈ，即３２ ｈ后 将发酵温度控制到４３℃发酵。 ２０１１年第７期饲料博览３ Ｒ Ｏ ５ ５９ ｌ５ ９．１０ ９．Ｏ５ ９．００ 赢８．９５ ８．９０ ８．８５ ８．８０ ８．７５ ８．７Ｏ 图４变温时间对水解度的影响 ３．６发酵时间对水解度的影响 粕于３７ 发酵３２ ｈ再升温至４３℃发酵。 升温至４３ 不同的发酵时间对发酵后豆粕的水解 度影响见图５。 堪 芒 发酵ｎ１ｆ问／ｈ 图５发酵时间对水解度的影响 南冈５可知，随着时间的延长，水解度逐渐增 加，从实际生产的角度来看，最佳发酵时间为４４ ｈ。 ４讨论和结论 试验通过单因子试验研究了加水量、装载量、 金属离子、变温时间、发酵时间对发酵豆粕水解度 的影响；并通过正交实验研究了３种菌种接种量对 发酵豆粕水解度的影响。结果表明，变温发酵温 度、装载量、金属离子、接种量等对发酵后豆粕水 解度都有较大的影响。发酵豆粕采用枯草芽孢杆 菌、酵母菌、乳酸菌这３种菌混合发酵，发酵前期 主要是枯草芽孢杆菌进行好氧发酵，枯草芽孢杆菌 产生的纤维素酶、半纤维素酶等酶先移豆粕细胞壁 破坏，让其产生的蛋白酶与豆粕中的蛋白质充分接 触，将抗原蛋白降解。发酵后期是乳酸菌进行厌氧 发酵，将豆粕中的非蛋白抗原去除。前期３７℃发 酵，有利于枯草芽孢杆菌发酵产酶，后期４３℃发 ４饲料博览２０１１年第７期 酵不但有利于乳酸菌发酵，而且随着温度的提高， 蛋白酶的活性增强，因而能提高发酵豆粕的水解 度。金属离子的加入可以增强蛋白酶的活性。装载 量和３种菌种的接种量对发酵过程的好氧发酵和Ｊ犬 氧发酵的控制有影响，因而影响发酵后豆粕的水解 度。发酵豆粕采取多菌种混合发酵，好氧发酵和厌 氧发酵交替进行。然而厌氧好氧的切换点难以掌 握，Ｔ艺过程控制难度大，产品质量不稳定。发酵 过程中可以加入以蛋白酶为主的复合酶，可以提高 发酵后豆粕的水解度 －。朱平军等对影响黑曲霉发 酵豆粕中酸溶蛋白含量的发酵时间、发酵温度、接 种量和料水比进行了４因素３水平正交实验，结果 表明，最优发酵条件为发酵时间７２ ｈ、温度 ２８ 、接种量４％和料水比ｌ：０．９。在该条件下进行 发酵，黑曲霉发酵豆粕中的酸溶蛋白含量由发酵前 的１．７５％提高到１３．６２％ ０。 本试验通过单因子试验和正交实验优化，得到 发酵豆粕最佳发酵Ｔ艺为：发酵瓶装载量为豆粕 １００ ｇ・（３００ ｍＬ）～，水７０ ｍＬ，ＦｅＳＯ ０．１ ｇ，枯草芽 孢杆菌的接种量为３％，酵母菌的接种量为１％，乳 酸菌的接种量为２％，３７℃发酵３２ ｈ后再于４３。（＝ 发酵４４ ｈ。并且在此发酵丁艺下，发酵豆粕的水解 度为９．３２％ 【参考文献】 『１】杨耐德，符广 ‘．凡纳滨对虾饲料中发酵豆’柏替代鱼粉的研究 …．饲料Ｊ 业，２００８，２９（１０）：２４—２６． 『２］程成荣，刘永坚，杨雪梅，等．杂交罗非鱼饲料中发酵豆粕替 代鱼粉的研究ｌ Ｊｌｌ广东饲料，２００４，１４（２）：２６—２７． ［３】刘春雪，李绍章．不同梯度发酵豆粕对断奶仔猪生产性能的影 响ｌ Ｊｌｌ中国饲料，２００６（１０）：１４—１６． Ｉ４ １潘木水，付畅罔，周风珍．等．断奶仔猪日粮中发酵豆粕替代代 乳粉的研究ｌＪ１．广东饲料，２００５，１４（４）：３０—３１． ［５］罗智，刘永坚，麦康森，等．石斑鱼配合饲料中发酵豆卡ｎ和豆卡订 部分替代白鱼粉的研究ｌ Ｊｌｌ水产学报，２００４，２８（２）：１７５—１８１． ［６】赵新淮，冯忐彪．大豆蛋门水解物水解度测定的研究＿ＪＪ＿尔北 农业大学学报，１９９５（２）：１—４． 【７】刘唤明，薛晓宁．加酶提高发酵豆粕蛋白质水解度的研究ｌＪＩ ＿安徽农业科学，２０１０，３８（１０）：５ １４１—５ １４２． 『８】朱平军，程茂基，汀涛，等．黑曲霉发酵豆粕对豆粕中酸溶蛋白 含量影响的研究【ＪＪ．饲料博览，２０１ １（６）：５－８．