基于大曲白酒糟固态发酵生产新型微生态功能饲料添加剂的研究

■徐丽萍闵 勇

(1.四川化工职业技术学院，四川泸州646005；2.泸州汉基生物工程有限公司，四川泸州646000)

降低饲料成本、提高养殖效益是养殖业普遍关注的问题。饲用微生态制品因其安全、高效、多功能等特点，越来越受到国内外饲料工业和养殖业的重视。

酵母培养物（yeast culture，简称YC）是一种含有酵母菌赖以生长的培养基接种酵母经生物转化后的产品。含有丰富的维生素、矿物质、消化酶、促生长因子和较齐全的氨基酸组成，是集营养与保健为一体的新型微生态功能饲料添加剂。活性干酵母、酵母培养物、酵母提取物、酵母细胞壁等都是我国农业部《饲料添加剂品种目录》（2008）所允许使用的饲料添加剂[1]。

我国是一个产酒大国，每年全国的废酒糟产量极其可观，大量的废酒糟作为废弃物既污染环境，又造成了极大的浪费。利用我国白酒糟资源丰富的优势，开发以白酒糟为基质的酵母培养物饲料产品，价格低廉，变废为宝，具有巨大的经济效益、显著的社会效益和深远的环境效益[2]。

1 白酒干酒糟的成分组成

大曲白酒糟中含有丰富的蛋白质、纤维素、脂肪、无机元素、维生素等营养成分，但是由于酿造白酒时选用的原料种类、掺加辅助料种类与发酵过程都千差万别，因此，白酒槽的营养价值也有较大的差别。不同香型、不同酒厂的白酒酒糟成分有所差异，同一酒厂不同时期的酒糟成分有所不同；另外，同一酒糟不同的预处理方法所测得的酒糟成分也会不同[3]。白酒酒糟中主要成分的平均组成及含量见表1。

表1 白酒酒糟中主要成分含量（%）

从表1的成分组成看出，白酒干酒糟中含有丰富的粗蛋白和粗纤维及较高的无氮浸出物（NFE），无论是直接加工成饲料还是发酵转化饲料蛋白都是可行的。和常规饲料原料相比，白酒糟中的粗蛋白比玉米和麦麸高，粗脂肪含量比玉米高而与麦麸相近，另外钙和磷含量也比较高[3-4]。

将白酒鲜酒糟直接用作饲料或经简单的干燥、粉碎处理后进行动物饲喂是目前比较常见的做法。其优点是方法简单、技术要求低，成本低廉，但是由于新鲜的酒糟中含有残存的酒精，若未经处理直接饲喂动物会引起酒精中毒。动物主要表现为兴奋不安、心律不齐、呼吸困难、体温偏低、腹泻、腹痛、共济失调、肠臌气、食欲废绝、结膜发绀、四肢麻痹等症状[5]。另外，若酒糟存放时间过长，特别是高温季节时，酒糟易发生酸变或霉变，产生大量的游离酸（醋酸、乳酸、酪酸）、杂醇油（正丙醇、异丙醇、异戊醇）、醛类、黄曲霉毒素等有毒物质。

因此，最好的做法是通过发酵后进一步分解纤维素等物质生产品质更高的饲料蛋白。

2 以白酒糟为基质进行固体发酵的工艺流程

白酒糟固体发酵生产酵母功能饲料的工艺流程如图1所示[6-9]。

3 酵母培养物的营养特征

3.1 感官性质

白酒糟酵母培养物产品为黄棕色至灰褐色粉状物，无结块、无潮解，具有酵母发酵香味，无异味、无杂物。

3.2 基本理化指标

白酒糟酵母培养物产品的基本理化指标如表2所示。从表2中可以看出，产品各项理化指标均符合标准，尤其是蛋白质含量较高[9-12]。

3.3 脂肪酸组成

白酒糟酵母培养物产品中脂肪酸种类及其含量的测定结果如表3所示。从表3中可以看出，产品中的脂肪酸主要以不饱和脂肪酸为主，其含量占总脂肪酸含量的78%以上[9-12]。

图1 白酒糟固体发酵生产酵母功能饲料的工艺流程

表2 白酒糟酵母培养物产品基本理化指标

表3 酵母培养物产品中脂肪酸种类及其含量

3.4 氨基酸组成

白酒糟酵母培养物产品中氨基酸种类及其含量的测定结果如表4所示。从表4中可以看出，产品中含16种氨基酸，其中谷氨酸含量占总含量的28.64%，且氨基酸组成较为均衡，基本上是全价的，完全能满足动物的生长需求[9-12]。

表4 酵母培养物产品中氨基酸种类及其含量（%）

3.5 小肽分子量分布分析

研究者认为，蛋白质在消化道中的消化终产物大部分往往是小肽而不是游离氨基酸(FAA)。小肽能完整地通过肠黏膜细胞进入体循环，具有转运速度快、耗能低、载体不易饱和等优点，且各种肽之间转运无竞争性与抑制性。根据这些研究结果，可以确定小肽是一种更优质的氮源。

酵母培养物中小肽分子量分布试验采用AKTA purifier 100蛋白质纯化仪（安玛西亚，瑞典）完成。

试验方法：将预溶胀的SuperdexTM 75层析柱用pH值7.0的50 mmol/l的磷酸缓冲液平衡过夜。样液于12 000 r/min离心10 min，取上清液0.5 ml上样测定，并用pH值4.5 50 mmol/l的醋酸缓冲液洗脱，洗脱速度为0.5 ml/min，采用OD280nm测定洗脱液吸光值。分子量标准品为牛血清白蛋白(Mr 67 000 Da)、卵清蛋白(Mr 43 000 Da)、核糖核酸酶A(Mr 13 700 Da)、蛋白酶抑制剂(Mr 6 512 Da)、维生素B12(Mr 1 355 Da)、胞嘧啶核苷(Mr 243 Da)。标准图谱和分子量标准曲线分别如图2、图3所示。

图2 G75标准品凝胶层析图谱

图3 分子量标准曲线

白酒糟酵母培养物可溶性蛋白经凝胶过滤色谱分析后，洗脱曲线如图4所示。白酒糟在发酵和酵母水解的过程中，蛋白酶将大分子的酒糟蛋白质和酵母蛋白分解成为分子量相对较小的蛋白和多肽。蛋白洗脱体积从7.5 ml到30.0 ml，主峰出现在17.10 ml，分子量大小约为2 200 Da，20个氨基酸残基，占蛋白总量95%以上。其余组分为游离氨基酸和具有不饱和双键结构的杂质。

图4 白酒糟酵母培养物浸提液洗脱曲线

3.6 酵母自溶率分析

酵母菌体具有坚固的细胞壁，若不经破壁直接用作饲料，则消化率低，适口性差。自溶的酵母细胞既改善了饲料的适口性，有利于消化吸收，同时还含有丰富的多肽核苷酸、氨基酸、VB1、VB2、VB6、VB12、尼克酸、叶酸、泛酸、微量元素、生物素等，亦可增强动物的免疫能力。白酒糟酵母培养物利用复合破壁酶对其进行细胞自溶处理，自溶率达到90%以上[12](见表5)。

表5 酵母细胞数指标

4 酵母培养物在反刍动物饲喂中的应用

4.1 白酒糟酵母培养物应用于肉牛饲喂（试验数据来自于泸州汉基生物工程有限公司）

本试验是在全混合日粮（Total Mixed Ration，TMR）中，试验组用30%白酒糟酵母培养物（以下简称YC）替代部分精补料，其他精粗饲料不变，研究其对肉牛的增重影响[13-15]。

试验时间：2014年12月1日～2015年1月28日，试验期59 d。

试验地点：四川省泸州市方山某牧场。

试验设计：共选择肉牛20头，按体况相近的原则，分为试验和对照共2组。

试验结果见表6。由表6可知，酵母培养物能够为动物瘤胃中的纤维分解菌提供丰富的营养源，并因此提高动物对粗饲料的消化能力。酵母培养物添加可增加牧牛随意采食量，可提高肉牛体重达28.6%[16]。

表6 YC应用于泸州某牧场肉牛饲喂的试验结果

4.2 酵母培养物应用于肉羊饲喂（试验数据来自于泸州汉基生物工程有限公司）

试验基地采用圈舍喂养方式，每天饲喂3次，饲料以玉米秸秆为主，辅以水稻秸秆等，此外平均每只羊每天早上补饲约0.4 kg精料，自由饮水[14]。

试验时间：2014年9月13日～2014年10月27日，共计45 d。

试验地点：四川省简阳市某种羊培育基地。

试验设计：本试验共选择100只山羊，其中包括80只波尔山羊，20只小尾寒羊，50只试验组，50只对照组，分为三组试验，各组羊只的大小及体况基本一致。

组一：包括60只波尔山羊育肥羊，30只作为试验组，30只作为对照组。

组二：包括20只波尔山羊成年母羊，10只作为试验组，10只作为对照组。

组三：包括20只小尾寒羊，10只作为试验组，10只作为对照组。

试验组：

1～5 d：替代12%精料，5 d共需酵母培养物：50只×0.4 kg×5 d×12%=12 kg；

6～10 d：替代18%精料，5 d共需：50只×0.4 kg×5 d×18%=18 kg；

11～45 d：替代24%精料，35 d共需：50只×0.4 kg×35 d×24%=168 kg。

除此之外，其他与对照组相同。

试验前后，对照组均进行称重（早上饲喂前），同时观察膘情、毛色、粪便及羊舍氨气等情况，常规饲喂。

试验前后，试验组的毛色较对照组更加顺滑有光泽，其他如膘情、粪便、氨气等则无明显差异。

试验结果见表7。由表7可知，酵母培养物添加可增加肉羊的体重达3.74 kg，并改善肉羊的健康状况。

表7 YC应用于简阳某基地种羊饲喂的试验结果

国内外大量的应用实践表明，在相同饲养条件和营养水平下，日粮中添加适量酵母培养物具有以下优势：①促进瘤胃微生物增殖，改善肠道微生态环境，缓解动物的生理应激和环境应激；②提高粗、精料的消化利用率，预防慢性酸中毒；③提高机体免疫力，改善反刍动物体况，降低乳房炎发病率，缓解热应激；④降低产后代谢病的发病率，减少腹泻，促进幼龄反刍动物提早采食；⑤改善饲料的适口性，提高动物生长速度，降低养殖成本；⑥抑制饲料中霉菌的生长，减轻黄曲霉毒素对动物的危害，减少动物肠道疾病的发生[16-18]。

5 结论及展望

以白酒糟为基质进行固态发酵生产的新型微生态功能饲料添加剂能优化饲料的营养价值，应用于反刍动物上，可显著促进动物生长，提高饲料利用率和生产性能。本项目的实施，不仅可以促进废弃物资源的转化增值，提高其利用率，减少其对环境的污染，而且有助于推动优质生物饲料添加剂在养殖业中的普及应用，节约粮食资源，促进节粮型饲料工业和养殖业的发展。若将我国白酒糟全部转化，可生产白酒糟酵母培养物饲料产品1 000万吨以上，可为我国节约耕地面积2 000万亩以上，将对我国耕地紧张的状况起到一定缓解作用，符合我国“资源节约型、环境友好型”两型社会建设要求。