发酵豆粕发酵工艺的研究

刘唤明，薛晓宁

（1.广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 524088；2.广东海洋大学工程学院，广东 湛江 524088）

豆粕是大豆经浸提脱油后的碎片状或粗粉状副产品，其蛋白质、必需氨基酸含量较高、组成合理、平衡，是一种优质的植物性蛋白源。但豆粕中含有胰蛋白酶抑制剂、植酸、大豆凝集素、脲酶、低聚糖、脂肪氧化酶及致甲状腺肿素等抗营养因子，这些抗营养因子阻碍营养成分的消化、吸收和利用，并对动物的生长发育和健康造成不良影响。发酵豆粕是以优质豆粕为主要原料，在多菌种混合发酵下，将豆粕中的多种抗营养因子去除，同时其在发酵过程中产生大量益生菌、乳酸等物质，是一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[1－5]。

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工程实验室保藏；豆粕由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30min，用4层纱布过滤，加入蔗糖20 g，再加入水补足至1 000mL，121℃下灭菌20min；牛奶培养基：10%脱脂奶粉，8%蔗糖，常压下灭菌15min。

2 试验方法

2.1 菌种的制备

枯草芽孢杆菌种子的制备：250mL三角瓶装量马铃薯培养基30mL，121℃灭菌20min。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：250mL三角瓶装量PDA培养基30mL，在121℃条件下灭菌20min。降温后从酵母菌斜面接一环菌种，置30℃控温摇床，220 rpm培养24 h后备用。

式中Pe—汽轮机机组的额定发电量，300MW；η—机组的热效率，取35%；Δ η—循环水温度降低Δ t时机组提高的热效率。

乳酸菌种子的制备：250mL三角瓶装量牛奶培养基100mL，在常压下灭菌15min。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。

2.2 水解度测定方法

水解度测定采用茚三酮显色法[6]。

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

周围神经鞘瘤患者早期采用X线、超声技术进行检查，但实际诊断难度较大，影像学技术的发展，使得CT诊断技术、MRI诊断技术逐渐在周围神经鞘瘤诊断中得到应用，比如MRI诊断技术有较高的软组织分辨率。结合本文研究结果，CT检查技术、MRI检查技术均可用于周围神经鞘瘤的临床诊断，且能够区分与鉴别病灶的良恶性，为疾病的后续治疗提供了重要依据。

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300mL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

添加不同的金属离子对发酵后豆粕影响见图3。

由图3可知，加入Fe2＋使发酵豆粕蛋白质水解度增加幅度最大。

取豆粕100 g共5份，分别加CuSO4、MnSO4、MgSO4、ZnSO4、FeSO40.1 g，各加水70%，再接入枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌1%；混匀后装满于300mL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。

2.3.4 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 %

取豆粕100 g 5份，加FeSO40.1 g和水70mL，再接入枯草芽孢杆菌3%、酵母菌1%和乳酸菌2%，混匀后分别装满于300mL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℃烘干发酵豆粕，粉碎后测其水解度。

民族声乐演唱是一个审美体验过程，欣赏者通过表演者感受作品。表演者依托自身技巧和知识储备等，将一部民族声乐作品及情感传达给受众，营造作品意境，对作品艺术氛围进行渲染。故而，表演者要熟悉声乐作品的情感方向，并品味创作者的情感。以经典作品《茉莉花》为例，该首歌曲通过悠扬、抒情的节奏，给予受众关乎美的体验和享受，陶冶大众情操，在演唱者、受众、民族声乐作品之间建构良好的沟通互动关系。

取豆粕100 g共5份，加FeSO40.1 g和水70 mL，再接入枯草芽孢杆菌3%、酵母菌1%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。50℃烘干发酵豆粕，粉碎后测定水解度。

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%。

2.3.5 变温时间对水解度的影响

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。

崇明岛北沿自西向东有11座水闸。受圈围工程的影响，长江、前进两座水闸早已被封堵，基本失去排涝功效；北堡港水闸因港口淤涨严重，泥沙淤积闸门，前期开展的应急疏浚工程效果有限，按照目前的回淤速度两年后很可能会再次淤积。同时，17座出港涵闸也由此报废，成了旱闸。上述种种情况，造成崇明北部从庙港北闸至北六滧水闸50多km范围内无向外直排的排水口门。

滑动轴承油膜水平分力Fh(无量纲)和垂直分力Fv(无量纲)计算公式如下，规定正方向：Fh水平向右，Fv垂直向上。

图1 含水量对水解度的影响

2.3.6 发酵时间对水解度的影响

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。

马云曾经在公开演讲中表示，自己对阿里的CEO张勇说，不超过200亿元人民币的投资你就决定，你拍板，不用告诉我。这句话中国重汽济南区的经理张超的解读是，一是马云对张勇这个接班人很放心，二是阿里200亿元以下的投资太多，马云根本顾不过来。

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·（300mL）－1，即300mL发酵瓶中装入豆粕100 g。

3.3 金属离子对水解度的影响

分别称取豆粕60、70、80、90、100、110 g，加70%水，再都接入枯草芽孢杆菌、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。

图3 金属离子对水解度的影响

2.3.3 金属离子对水解度的影响

本工程案例水道系统围岩的最大工程压力约为6 MPa，此次取2 MPa～6 MPa的割线模量计算复合灌浆前后的变形模量值。

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。

表2 接种量对水解度的影响

由表2可知，各因素的最佳水平为A2B1C2，枯草芽孢杆菌接种量为3mL，酵母菌接种量为1mL，乳酸菌接种量2mL；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。

为切实做好工会对口援疆工作，确保“互联网+服务职工平台”援疆项目的顺利推进，9月18日-20日，河南省总工会一行六人来十三师考察对接“互联网+工会”普惠服务工作。兵团工会党组成员、副主席李玉庆陪同协调对接工会网络建设工作。

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

豆粕于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。

新中国成立以来，我国颁布了不少涉水法律法规。但现行的中国水管理体系缺乏完善的管理制度和法规体系，与国外相比，我国的水资源法规体系仍存在较大差距。如何建立完善的水资源管理制度和政策法规体系是贯穿本次会议始终的讨论热点之一。

图5 发酵时间对水解度的影响

由图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厌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，工艺过程控制难度大，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[7]。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1∶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%[8]。

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工艺为：发酵瓶装载量为豆粕100 g·（300mL）-1，水70mL， FeSO40.1 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。并且在此发酵工艺下，发酵豆粕的水解度为9.32%。

[1] 杨耐德,符广才.凡纳滨对虾饲料中发酵豆粕替代鱼粉的研究[J].饲料工业,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[J].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[J].中国饲料,2006（10）:14-16.

[4] 潘木水,付畅圈,周风珍,等.断奶仔猪日粮中发酵豆粕替代代乳粉的研究[J].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粕和豆粕部分替代白鱼粉的研究[J].水产学报,2004,28（2）:175-181.

[6] 赵新淮,冯志彪.大豆蛋白水解物水解度测定的研究[J].东北农业大学学报,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[J].安徽农业科学,2010,38（10）:5 141-5 142.

[8] 朱平军,程茂基,江涛,等.黑曲霉发酵豆粕对豆粕中酸溶蛋白含量影响的研究[J].饲料博览,2011（6）:5-8.