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豆粕是大豆提取豆油后得到的副产品。豆粕的营养成分主要有蛋白质（40%～44%）、脂肪（1%～2%）、碳水化合物（10%～15%）以及多种矿物质、维生素和必需氨基酸，营养成分比较齐全且均衡；此外，豆粕中还含有大豆异黄酮、磷脂等生物活性物质，是饲料业中应用最为广泛的植物性蛋白原料。然而豆粕中也存在多种抗营养因子（胰蛋白酶抑制因子、大豆抗原蛋白、脲酶、植酸等），它们的存在一方面对动物体内某些消化酶起抑制作用，与营养物质结合成不易消化的成分，使得豆粕的消化率和动物的吸收率下降；另一方面对动物体内的某些器官造成损伤，给动物生理、生长、健康造成不良影响。发酵豆粕是在人工控制条件下，利用微生物在豆粕中的生长繁殖和新陈代谢，积累有用的菌体、酶和中间代谢产物，经生产加工、调制而成的产品，又称为微生物发酵豆粕。研究表明，经微生物发酵处理的发酵豆粕抗营养因子含量少，富含小分子大豆肽、消化酶、维生素和未知生长因子，是优于其他大豆产品的多功能优质蛋白质饲料。 1 发酵豆粕的营养特性 1.1 抗营养因子降低或完全消除 利用微生物发酵豆粕，一方面微生物的大量繁殖将消耗利用非蛋白类抗营养因子（如植酸、低聚糖、致甲状腺肿素等），另一方面微生物会分泌一些蛋白酶对豆粕中的蛋白类抗营养因子进行降解。胥九兵用混合菌种固态发酵豆粕，发酵后大豆抗原蛋白全部被降解。发酵后豆粕胰蛋白酶抑制因子、脂肪氧化酶、大豆凝血素和致甲状腺肿素都能较完全地被降解。在适宜条件下发酵后，豆粕中的脲酶活性降低93%。M．Hirabayashi等使用宇佐美曲霉发酵大豆粕，结果发酵后植酸全部被降解。 1.2 蛋白质和氨基酸的含量提高 发酵能够提高豆粕中的蛋白质含量。豆粕在发酵处理过程中微生物大量增殖，将豆粕培养基中的非蛋白氮、培养基无机氮（尿素）及抗营养因子等各种物质分解利用转化为营养价值高的菌体蛋白。菌体蛋白一方面增加了豆粕中的蛋白质水平；另一方面由于它优于植物蛋白，改善了大豆蛋白质的营养品质。去皮豆粕经发酵后，粗蛋白质含量会提高12.38%；另外，微生物代谢过程中的一些产物可以降解大分子蛋白（包括抗营养因子），使豆粕中氨基酸含量增加、组成改善。杨旭等在研究中发现，发酵豆粕中的赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸含量分别比发酵前提高了16.28%、56.41%和17.01%，17种氨基酸总量提高了6.58%，说明酵母发酵能有效改善豆粕中的氨基酸组成，提高豆粕中必需氨基酸的实际含量，相应提高了豆粕饲料的蛋白质品质及饲用价值。 1.3 富含多种生物活性因子 豆粕在微生物作用下发酵，经过一系列的生物化学变化，在有效去除抗营养因子的同时分解蛋白质产生多种小肽。大豆多肽是大豆蛋白的酶解产物，在动物体内吸收快、耗能低、不易饱和，各种小肽之间的转运无竞争性抑制，转化利用率高。马文强等的研究表明，发酵后豆粕中大于66.2ku的高分子质量的蛋白质含量比发酵前下降了75.57%，25.0ku～66.2ku的中分子蛋白质含量较发酵前降低了86.77%，小于25ku的低分子质量的蛋白质含量比发酵前提高了2.25倍。 大豆异黄酮是豆粕中重要的生物活性物质，具有较强的抗菌活性和抗氧化作用。在发酵过程中，大豆异黄酮苷会转化为游离的异黄酮苷元，使得发酵豆粕中的异黄酮抗菌活性明显增强。杨国峰等的研究表明，发酵豆粕中的大豆异黄酮对食品中常见细菌（金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、福氏痢疾杆菌和绿脓杆菌）的最低抑（杀）菌浓度为0.24%，优于大豆粕异黄酮（0.48%）和化学合成的防腐剂苯甲酸钠（0.40%）。 发酵豆粕中富含各种消化酶，有利于提高动物对饲料的消化率，从而提高饲料转化率，降低养殖成本。吴晖等的研究表明，在30℃、料水比为1∶1、pH值为7.0、接种量4%的条件下利用枯草芽孢杆菌发酵豆粕72h，可使每克发酵豆粕中的蛋白酶活力达到630U。另外，微生物发酵过程中还可以产生大量的维生素、抗生素和未知营养因子等，提高了豆粕的营养价值，对维护动物的肠道健康、保障生长性能的发挥具有积极意义。 1.4 适口性得到改善 发酵豆粕具有一定的芳香气味和鲜味，有一定的诱食作用，适口性较好。吴晖等研究发现，在28℃～32℃条件下，豆粕经枯草芽孢杆菌发酵后具有醇香气味。B.O.Omafube等认为，混合发酵中的非优势菌主要起风味调节作用。 2 发酵豆粕的生产工艺 发酵豆粕常采用固态发酵的方法，添加适量的水、碳源、氮源用单菌种或混合菌种在适宜的温度下进行发酵，以提高发酵效果。 2.1 菌种的筛选 具有优良特性的菌种是生产优质发酵豆粕的前提条件。发酵豆粕生产常选用的菌种有芽孢杆菌、霉菌、酵母菌和乳酸杆菌等，这些微生物在发酵过程中会产生活性较高的蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶等，能够有效降解豆粕中的大分子蛋白质，消除抗营养因子。此外，不同的菌种还具有各自独特的优良性质，如芽孢杆菌具有不易致死的芽孢，饲喂时能以活菌状态进入动物的消化系统，进而抑制肠道中有害菌的生长、繁殖；酵母菌菌体蛋白质含量高，氨基酸构成合理，富含B族维生素，可以同化尿素、硫酸铵等非蛋白氮源，并能产生促进细胞分裂的生物活性物质，有强化营养和抗病、促生长的效果；乳酸杆菌在发酵过程中具有产酸作用，能降低产品pH值，产生酸甜芳香的气味，改善产品的风味和适口性。在实际生产中，针对各种微生物不同的特性进行合理的选择和组合非常关键。 2.2 工艺条件的优化 陈济琛等通过正交试验对芽孢菌固态发酵工艺优化，采用豆粕12g、麸皮3g、水9mL、蔗糖0.45g，自然pH值，灭菌时间为20min，培养温度为30℃，发酵时间为48h，结果其产物的大豆肽含量达23.9%，比优化前发酵所得产物的大豆肽含量（14.1%）提高69.5%，比未经发酵处理的豆粕大豆肽含量（4.14%）提高约4.8倍，大豆肽得率达60%。吴胜华等用酵母菌单菌固态发酵豆粕，最优发酵条件：接种量为6%，料水比为1∶0.9，通气量为每500mL45g，在自然pH值、30℃条件下发酵48h，结果胰蛋白酶抑制因子含量显着下降，降解率达56.2%（42.53mg/g～18.63mg/g），小肽含量提高了4.3倍。 季伟用乳酸链球菌WX506固态发酵豆粕生产乳链菌肽（Nisin），通过单因素试验、正交试验优化了豆粕发酵的培养基组成，确定其最优配方（在每千克豆粕中的添加量）：麸皮20g、蔗糖18g、酵母膏12g、K2HPO415g、NaCl1g、MgSO40.3g、水1000g；同时对培养条件进行了考察，结果在初始pH值为6.5、接种量为5%、种龄为12h、发酵温度为30℃的条件下静止发酵48h，生物量达到0.94g/kg（发酵豆粕），Nisin最高效价达到997IU/g（发酵豆粕）。 用混合菌种发酵豆粕效果更佳，但因为考虑到菌种之间的相互作用，难度也更大。吴胜华等采用枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、植物乳酸菌及酵母菌对普通豆粕进行二元混菌固态发酵，结果豆粕经过混菌发酵后小肽含量显着提高，当采用枯草芽孢杆菌和植物乳酸菌组合接种量为4%、料水比为1∶1.2、通气量为60g/mL、发酵温度为40℃时，发酵产品中的小肽含量可达12.01%。 莫重文等采用米曲霉和啤酒酵母混合菌株固态发酵法生产发酵豆粕，工艺条件：温度为28℃，发酵底物组成为100∶6（豆粕∶麸皮），接种菌配比为1∶3（米曲霉∶酵母菌），接种量为6.00%，发酵72h。在该条件下发酵豆粕产品中粗蛋白质含量可达49.10%，比未发酵增加12.10%。 戚薇等采用纳豆芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌对豆粕进行固态发酵，结果表明：最适发酵工艺为先接纳豆芽孢杆菌，发酵12h后再接凝结芽孢杆菌，接种量为10%，两菌比例为1∶1，发酵基质中豆粕与麸皮质量比为7∶3，初始含水量为40%，自然pH值，37℃发酵48h。结果发酵豆粕产品的蛋白质水解度为20.14%，其中大多数肽类的分子质量在620u～1242u之间；降解率达95%，产品中含纳豆芽孢杆菌1.0×109cfu/g，凝结芽孢杆菌9.2×107cfu/g，此外，还含有蛋白酶、短肽和乳酸等生物活性物质。 |
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