發(fā)酵豆粕發(fā)酵工藝的研究

劉喚明，薛曉寧

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524088；2.廣東海洋大學(xué)工程學(xué)院，廣東 湛江 524088）

豆粕是大豆經(jīng)浸提脫油后的碎片狀或粗粉狀副產(chǎn)品，其蛋白質(zhì)、必需氨基酸含量較高、組成合理、平衡，是一種優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白源。但豆粕中含有胰蛋白酶抑制劑、植酸、大豆凝集素、脲酶、低聚糖、脂肪氧化酶及致甲狀腺腫素等抗?fàn)I養(yǎng)因子，這些抗?fàn)I養(yǎng)因子阻礙營(yíng)養(yǎng)成分的消化、吸收和利用，并對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和健康造成不良影響。發(fā)酵豆粕是以?xún)?yōu)質(zhì)豆粕為主要原料，在多菌種混合發(fā)酵下，將豆粕中的多種抗?fàn)I養(yǎng)因子去除，同時(shí)其在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生大量益生菌、乳酸等物質(zhì)，是一種優(yōu)質(zhì)的多功能飼料蛋白。研究表明，在不影響飼喂效果的情況下，發(fā)酵豆粕能部分代替飼料配方中進(jìn)口優(yōu)質(zhì)魚(yú)粉、乳清粉，顯著降低飼料生產(chǎn)成本[1－5]。

發(fā)酵豆粕在生產(chǎn)過(guò)程中，由于受到微生物發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)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，蛋白質(zhì)水解為二肽或三肽的產(chǎn)物在動(dòng)物體內(nèi)要比自由氨基酸易于吸收，比沒(méi)有水解的蛋白質(zhì)更易于吸收。水解度是衡量蛋白質(zhì)水解程度的指標(biāo)，因此水解度的提高有利于提高發(fā)酵豆粕的品質(zhì)。目前發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)主要采用枯草芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌這3種菌混合發(fā)酵，好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵交替進(jìn)行，發(fā)酵工藝控制難度大。本試驗(yàn)以豆粕蛋白的水解度為指標(biāo)，研究了發(fā)酵豆粕的發(fā)酵工藝，旨在為發(fā)酵豆粕的發(fā)酵生產(chǎn)提供參考。

1 試驗(yàn)材料

1.1 材料

枯草芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌均由廣東海洋大學(xué)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室保藏；豆粕由廣東富宏油品有限公司生產(chǎn)，粉碎后過(guò)60目篩。

1.2 培養(yǎng)基

馬鈴薯培養(yǎng)基：去皮土豆200 g切成小塊，于沸水中煮沸30min，用4層紗布過(guò)濾，加入蔗糖20 g，再加入水補(bǔ)足至1 000mL，121℃下滅菌20min；牛奶培養(yǎng)基：10%脫脂奶粉，8%蔗糖，常壓下滅菌15min。

2 試驗(yàn)方法

2.1 菌種的制備

枯草芽孢桿菌種子的制備：250mL三角瓶裝量馬鈴薯培養(yǎng)基30mL，121℃滅菌20min。降溫后從枯草芽孢桿菌斜面接一環(huán)菌種，置37℃控溫?fù)u床，220 rpm下培養(yǎng)18 h后備用。

酵母菌種子的制備：250mL三角瓶裝量PDA培養(yǎng)基30mL，在121℃條件下滅菌20min。降溫后從酵母菌斜面接一環(huán)菌種，置30℃控溫?fù)u床，220 rpm培養(yǎng)24 h后備用。

式中Pe—汽輪機(jī)機(jī)組的額定發(fā)電量，300MW；η—機(jī)組的熱效率，取35%；Δ η—循環(huán)水溫度降低Δ t時(shí)機(jī)組提高的熱效率。

乳酸菌種子的制備：250mL三角瓶裝量牛奶培養(yǎng)基100mL，在常壓下滅菌15min。降溫后從乳酸菌斜面接一環(huán)菌種，置43℃培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)6 h，備用。

2.2 水解度測(cè)定方法

水解度測(cè)定采用茚三酮顯色法[6]。

2.3 發(fā)酵豆粕發(fā)酵工藝的優(yōu)化

2.3.1 含水量對(duì)水解度的影響

周?chē)窠?jīng)鞘瘤患者早期采用X線、超聲技術(shù)進(jìn)行檢查，但實(shí)際診斷難度較大，影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得CT診斷技術(shù)、MRI診斷技術(shù)逐漸在周?chē)窠?jīng)鞘瘤診斷中得到應(yīng)用，比如MRI診斷技術(shù)有較高的軟組織分辨率。結(jié)合本文研究結(jié)果，CT檢查技術(shù)、MRI檢查技術(shù)均可用于周?chē)窠?jīng)鞘瘤的臨床診斷，且能夠區(qū)分與鑒別病灶的良惡性，為疾病的后續(xù)治療提供了重要依據(jù)。

稱(chēng)取豆粕100 g，分別加水40%、50%、60%、70%、80%（加水體積/豆粕質(zhì)量），再接入枯草芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌1%（菌種體積/豆粕質(zhì)量）；混勻后分別裝入300mL發(fā)酵瓶中。37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h。發(fā)酵結(jié)束后，50℃烘干發(fā)酵豆粕，粉碎后測(cè)定水解度。

2.3.2 裝載量對(duì)水解度的影響

添加不同的金屬離子對(duì)發(fā)酵后豆粕影響見(jiàn)圖3。

由圖3可知，加入Fe2＋使發(fā)酵豆粕蛋白質(zhì)水解度增加幅度最大。

取豆粕100 g共5份，分別加CuSO4、MnSO4、MgSO4、ZnSO4、FeSO40.1 g，各加水70%，再接入枯草芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌1%；混勻后裝滿于300mL發(fā)酵瓶中。37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h。發(fā)酵結(jié)束后，50℃烘干發(fā)酵豆粕。粉碎后測(cè)定水解度。

2.3.4 接種量對(duì)水解度的影響

選取枯草芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌3種菌的接種量的合適水平設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，以確定最佳接種量。各因素水平見(jiàn)表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平 %

取豆粕100 g 5份，加FeSO40.1 g和水70mL，再接入枯草芽孢桿菌3%、酵母菌1%和乳酸菌2%，混勻后分別裝滿于300mL發(fā)酵瓶中。37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)32 h后轉(zhuǎn)入到43℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。分別在43℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)32、36、40、44、48 h結(jié)束發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后，50℃烘干發(fā)酵豆粕，粉碎后測(cè)其水解度。

民族聲樂(lè)演唱是一個(gè)審美體驗(yàn)過(guò)程，欣賞者通過(guò)表演者感受作品。表演者依托自身技巧和知識(shí)儲(chǔ)備等，將一部民族聲樂(lè)作品及情感傳達(dá)給受眾，營(yíng)造作品意境，對(duì)作品藝術(shù)氛圍進(jìn)行渲染。故而，表演者要熟悉聲樂(lè)作品的情感方向，并品味創(chuàng)作者的情感。以經(jīng)典作品《茉莉花》為例，該首歌曲通過(guò)悠揚(yáng)、抒情的節(jié)奏，給予受眾關(guān)乎美的體驗(yàn)和享受，陶冶大眾情操，在演唱者、受眾、民族聲樂(lè)作品之間建構(gòu)良好的溝通互動(dòng)關(guān)系。

取豆粕100 g共5份，加FeSO40.1 g和水70 mL，再接入枯草芽孢桿菌3%、酵母菌1%和乳酸菌2%，混勻后分別裝滿于300 mL發(fā)酵瓶中。37℃培養(yǎng)箱中分別培養(yǎng)32、34、36、38、40、42 h之后轉(zhuǎn)入43℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每瓶共發(fā)酵72 h后結(jié)束發(fā)酵。50℃烘干發(fā)酵豆粕，粉碎后測(cè)定水解度。

由圖1可知，隨著含水量的增加，發(fā)酵后豆粕水解度先增加后減少，最佳含水量為70%。

2.3.5 變溫時(shí)間對(duì)水解度的影響

3 結(jié)果與分析

3.1 含水量對(duì)水解度的影響

不同的含水量對(duì)發(fā)酵后豆粕的水解度的影響見(jiàn)圖1。

崇明島北沿自西向東有11座水閘。受圈圍工程的影響，長(zhǎng)江、前進(jìn)兩座水閘早已被封堵，基本失去排澇功效；北堡港水閘因港口淤漲嚴(yán)重，泥沙淤積閘門(mén)，前期開(kāi)展的應(yīng)急疏浚工程效果有限，按照目前的回淤速度兩年后很可能會(huì)再次淤積。同時(shí)，17座出港涵閘也由此報(bào)廢，成了旱閘。上述種種情況，造成崇明北部從廟港北閘至北六滧水閘50多km范圍內(nèi)無(wú)向外直排的排水口門(mén)。

滑動(dòng)軸承油膜水平分力Fh(無(wú)量綱)和垂直分力Fv(無(wú)量綱)計(jì)算公式如下，規(guī)定正方向：Fh水平向右，F(xiàn)v垂直向上。

圖1 含水量對(duì)水解度的影響

2.3.6 發(fā)酵時(shí)間對(duì)水解度的影響

3.2 裝載量對(duì)水解度的影響

不同的裝載量對(duì)發(fā)酵后豆粕的水解度的影響見(jiàn)圖2。

馬云曾經(jīng)在公開(kāi)演講中表示，自己對(duì)阿里的CEO張勇說(shuō)，不超過(guò)200億元人民幣的投資你就決定，你拍板，不用告訴我。這句話中國(guó)重汽濟(jì)南區(qū)的經(jīng)理張超的解讀是，一是馬云對(duì)張勇這個(gè)接班人很放心，二是阿里200億元以下的投資太多，馬云根本顧不過(guò)來(lái)。

圖2 裝載量對(duì)水解度的影響

由圖 2 可知，最佳裝載量為 100 g·（300mL）－1，即300mL發(fā)酵瓶中裝入豆粕100 g。

3.3 金屬離子對(duì)水解度的影響

分別稱(chēng)取豆粕60、70、80、90、100、110 g，加70%水，再都接入枯草芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌1%；混勻后分別裝滿于300 mL發(fā)酵瓶中。37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h。發(fā)酵結(jié)束后，50℃烘干發(fā)酵豆粕。粉碎后測(cè)定水解度。

圖3 金屬離子對(duì)水解度的影響

2.3.3 金屬離子對(duì)水解度的影響

本工程案例水道系統(tǒng)圍巖的最大工程壓力約為6 MPa，此次取2 MPa～6 MPa的割線模量計(jì)算復(fù)合灌漿前后的變形模量值。

3.4 接種量對(duì)水解度的影響

接種量對(duì)水解度的影響見(jiàn)表2。

表2 接種量對(duì)水解度的影響

由表2可知，各因素的最佳水平為A2B1C2，枯草芽孢桿菌接種量為3mL，酵母菌接種量為1mL，乳酸菌接種量2mL；R值的大小分別為A＞C＞B，即枯草芽孢桿菌接種量影響最大，其次是乳酸菌接種量，酵母菌接種量影響最小。

3.5 變溫時(shí)間對(duì)水解度的影響

不同的變溫時(shí)間對(duì)發(fā)酵后豆粕的水解度的影響見(jiàn)圖4。

由圖4可知，最佳變溫時(shí)間為32 h，即32 h后將發(fā)酵溫度控制到43℃ 發(fā)酵。

為切實(shí)做好工會(huì)對(duì)口援疆工作，確?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+服務(wù)職工平臺(tái)”援疆項(xiàng)目的順利推進(jìn)，9月18日-20日，河南省總工會(huì)一行六人來(lái)十三師考察對(duì)接“互聯(lián)網(wǎng)+工會(huì)”普惠服務(wù)工作。兵團(tuán)工會(huì)黨組成員、副主席李玉慶陪同協(xié)調(diào)對(duì)接工會(huì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作。

圖4 變溫時(shí)間對(duì)水解度的影響

3.6 發(fā)酵時(shí)間對(duì)水解度的影響

豆粕于37℃發(fā)酵32 h再升溫至43℃發(fā)酵。升溫至43℃不同的發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵后豆粕的水解度影響見(jiàn)圖5。

新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)頒布了不少涉水法律法規(guī)。但現(xiàn)行的中國(guó)水管理體系缺乏完善的管理制度和法規(guī)體系，與國(guó)外相比，我國(guó)的水資源法規(guī)體系仍存在較大差距。如何建立完善的水資源管理制度和政策法規(guī)體系是貫穿本次會(huì)議始終的討論熱點(diǎn)之一。

圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)水解度的影響

由圖5可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，水解度逐漸增加，從實(shí)際生產(chǎn)的角度來(lái)看，最佳發(fā)酵時(shí)間為44 h。

4 討論和結(jié)論

試驗(yàn)通過(guò)單因子試驗(yàn)研究了加水量、裝載量、金屬離子、變溫時(shí)間、發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵豆粕水解度的影響；并通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究了3種菌種接種量對(duì)發(fā)酵豆粕水解度的影響。結(jié)果表明，變溫發(fā)酵溫度、裝載量、金屬離子、接種量等對(duì)發(fā)酵后豆粕水解度都有較大的影響。發(fā)酵豆粕采用枯草芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌這3種菌混合發(fā)酵，發(fā)酵前期主要是枯草芽孢桿菌進(jìn)行好氧發(fā)酵，枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的纖維素酶、半纖維素酶等酶先移豆粕細(xì)胞壁破壞，讓其產(chǎn)生的蛋白酶與豆粕中的蛋白質(zhì)充分接觸，將抗原蛋白降解。發(fā)酵后期是乳酸菌進(jìn)行厭氧發(fā)酵，將豆粕中的非蛋白抗原去除。前期37℃發(fā)酵，有利于枯草芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)酶，后期43℃發(fā)酵不但有利于乳酸菌發(fā)酵，而且隨著溫度的提高，蛋白酶的活性增強(qiáng)，因而能提高發(fā)酵豆粕的水解度。金屬離子的加入可以增強(qiáng)蛋白酶的活性。裝載量和3種菌種的接種量對(duì)發(fā)酵過(guò)程的好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵的控制有影響，因而影響發(fā)酵后豆粕的水解度。發(fā)酵豆粕采取多菌種混合發(fā)酵，好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵交替進(jìn)行。然而厭氧好氧的切換點(diǎn)難以掌握，工藝過(guò)程控制難度大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。發(fā)酵過(guò)程中可以加入以蛋白酶為主的復(fù)合酶，可以提高發(fā)酵后豆粕的水解度[7]。朱平軍等對(duì)影響黑曲霉發(fā)酵豆粕中酸溶蛋白含量的發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、接種量和料水比進(jìn)行了4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，最優(yōu)發(fā)酵條件為發(fā)酵時(shí)間72 h、溫度28℃、接種量4%和料水比1∶0.9。在該條件下進(jìn)行發(fā)酵，黑曲霉發(fā)酵豆粕中的酸溶蛋白含量由發(fā)酵前的1.75%提高到13.62%[8]。

本試驗(yàn)通過(guò)單因子試驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，得到發(fā)酵豆粕最佳發(fā)酵工藝為：發(fā)酵瓶裝載量為豆粕100 g·（300mL）-1，水70mL， FeSO40.1 g，枯草芽孢桿菌的接種量為3%，酵母菌的接種量為1%，乳酸菌的接種量為2%，37℃發(fā)酵32 h后再于43℃發(fā)酵44 h。并且在此發(fā)酵工藝下，發(fā)酵豆粕的水解度為9.32%。

[1] 楊耐德,符廣才.凡納濱對(duì)蝦飼料中發(fā)酵豆粕替代魚(yú)粉的研究[J].飼料工業(yè),2008,29（10）:24-26.

[2] 程成榮,劉永堅(jiān),楊雪梅,等.雜交羅非魚(yú)飼料中發(fā)酵豆粕替代魚(yú)粉的研究[J].廣東飼料,2004,14（2）:26-27.

[3] 劉春雪,李紹章.不同梯度發(fā)酵豆粕對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能的影響[J].中國(guó)飼料,2006（10）:14-16.

[4] 潘木水,付暢圈,周風(fēng)珍,等.斷奶仔豬日糧中發(fā)酵豆粕替代代乳粉的研究[J].廣東飼料,2005,14（4）:30-31.

[5] 羅智,劉永堅(jiān),麥康森,等.石斑魚(yú)配合飼料中發(fā)酵豆粕和豆粕部分替代白魚(yú)粉的研究[J].水產(chǎn)學(xué)報(bào),2004,28（2）:175-181.

[6] 趙新淮,馮志彪.大豆蛋白水解物水解度測(cè)定的研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1995（2）:1-4.

[7] 劉喚明,薛曉寧.加酶提高發(fā)酵豆粕蛋白質(zhì)水解度的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38（10）:5 141-5 142.

[8] 朱平軍,程茂基,江濤,等.黑曲霉發(fā)酵豆粕對(duì)豆粕中酸溶蛋白含量影響的研究[J].飼料博覽,2011（6）:5-8.