专利名称：一种发酵法消除豆粕中抗营养因子的方法
技术领域：
本发明涉及一种发酵法消除豆粕中抗营养因子的方法，属于生物发酵技术领域，其产品特别适于供养殖业作幼年动物的健康、营养饲料。
背景技术：
在养殖领域，幼年动物的健康是养殖业成功的基石，疾病和饲料是幼小动物成活及健康成长的两因素。由于生物技术的进步和养殖环境的改善，疾病的影响已得到极大的遏制，饲料因素已上升为主要矛盾。幼儿动物由于刚脱离母体，或刚开始独立生存，消化道发育尚不完全，消化能力也十分有限，对来自母体完全不同的人工食物一下子很难适应。基于这些特点，在饲料配方上，需要大量添加与母体来源相近的或易于消化吸收的营养成份，如乳粉、乳精粉、鱼粉、血粉、肉骨粉等动物性饲料原料，这使得幼小动物饲料配方难度加大，价格较高，限制了配方饲料的推广应用，若采用中、低档原料则因增加投入量而同样增加成本且具有风险。另一方面，由于近年来，疯牛病在世界范围内的流行引起了人们对动物性食品的恐慌，血粉、骨粉在许多国家和地区禁止作为饲料原料在养殖业使用。出于海洋资源的保护和安全方面的考虑，鱼粉等动物性饲料已逐渐受到严格限制，甚至禁止。因此，幼年动物饲料配方将面临一个两难境地。在人们重新把眼光放到植物性原料上时，首先的自然是豆粕类的蛋白质类。但豆粕自身含有许多抗营养因子，阻碍动物对它的消化吸收。在幼年动物饲料中添加稍高时，就会引起严重的消化不良。添加人工精制的大豆蛋白虽然有比动物性饲料更好的效果，但高的成本难于承受。鉴于上述状况，低成本而又具有较丰富蛋白质等营养成份的豆粕就倍受关注。但是其中的抗营养因子同大豆一样，用物理、化学、生物育种等方法去消除，存在或成本高、或残留化学试剂、或破坏某些营养成份、或仍残留较多抗营养因子等缺点，因此，未能很好应用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种发酵法消除豆粕中抗营养因子的方法，生产特别适合于幼小动物健康成长的、富有营养的质优价廉的发酵豆粕饲料。豆粕中的营养成份包括有40～44％的蛋白质，1～2％的脂肪，10～15％的碳水化合物，还有多种矿物质、维生素、及动物体内必需的氨基酸，营养成份比较齐全且平衡，是优良的植物性蛋白饲料源。但是，现有研究报告已记载豆粕中还存在多种抗营养因子，主要是胰蛋白酶抑制剂、植酸、大豆凝血素、脲酶、低聚糖、脂肪氧化酶、大豆抗原蛋白及致甲状腺肿素等，它们的存在，一方面对动物体内某些消化酶起抑制作用或与营养物质络合成不易消化的成份等，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起破坏作用，对动物的生理、生长、健康造成不良影响。本发明则优选方案采用多菌种混合发酵，也可以按需消除抗营养因子特定对象确定是单株或多株组合发酵，消除豆粕中的抗营养因子，并通过发酵使大豆蛋白质发生一定程度的分解，获得一种积累乳酸等多种有益代谢产物和大量有益活菌的优良蛋白质饲料，完全或较大比例替代鱼粉等动物性饲料。该方法相对物理、化学、作物育种等方法具有如下特点1、经济、成本低、不需要加热或添加化学试剂；2、无化残留物，应用安全；3、不影响饲料营养成份，不降低营养价值，且使营养物质更易被动物吸收；4、与添加单一的酶制剂相比，可以同时消除多种抗营养因子；5、豆粕细胞壁破坏更加彻底，内容物更易释放，有利于动物更加快速地吸收营养物质；6、增加了微生物活的菌体，有利于动物肠道菌群的平衡；7、发酵过程中分解大豆蛋白产生多种小肽，有利于动物茁壮成长。
本发明的技术方案是一种发酵法消除豆粕中抗营养因子的方法，它的工艺步骤包括a、准备豆粕原料；b、在原料中加入料水；c、接种主要能产蛋白酶菌或/和产乳酸菌及分解大豆低聚糖菌或/和分解大豆凝血素等多种抗营养因子的微生物菌种，所述的微生物菌种主要选自酵母菌、乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌的单株菌种或其组合；d、控温发酵，发酵温度为30℃～55℃；e、成品处理。
本发明的方法和直接获得的产品技术效果显著，实现了本发明的目的。按本发明方法所生产的发酵豆粕饲料产品的积极效果主要在于1、抗营养因子含量a、当以多种菌种、如四种菌种混合发酵时，抗营养因子则完全被分解；其中胰蛋白酶抑制剂、致甲状腺肿素、脂肪氧化酶、大豆凝血素及大豆抗原蛋白等完全被分解除去，植酸、脲酶活性及水苏糖和棉籽糖降解达80％以上；b、当以单株或两种或三种菌种发酵时，则抗营养因子按设定的目标大幅度下降。
2、应用该技术发酵后，豆粕的营养价值有明显提高，蛋白质和总氨基酸量较发酵前提高了若10个百分点，降解得到的小分子蛋白质含量较发酵前提高了两倍以上，有效磷含量较发酵前提高了1倍左右。产品蛋白质含量为大于等于50％，乳酸含量大于等于2％。
3、本发明产品经东北、华中、华南数地区在乳猪、仔鸡和对虾前期的养殖试验表明，应用该产品替代部分原始豆粕和鱼粉、骨粉、血粉可以提高动物的生长效果，减少腹泻，提高成活率，明显地降低饲料成本，取得显著的经济效益。
具体实施例方式
本发明所述发酵法消除豆粕中抗营养因子的方法实施例中，其工艺步骤如下a、准备豆粕原料豆粕原料来源于粮、油食品加工企业，优选的原料如东海粮油张家港工业公司符合GB10380-89要求的豆粕原料，也可以选用一般饲料用豆粕原料；在工业生产中，尽可能对不同批原料的营养成份和抗营养因子进行抽查测定，以便选择合理经济的工艺参数，包括是否选定单株还是多株菌种混合发酵工艺，以及菌种与原料的配比等参数；b、在原料中加入料水料水是自来水，优选为灭菌自来水、如高温灭菌或紫外线灭菌自来水，还可以是蒸溜水；水与原料混合均匀，原料置于发酵池中，采用假底可通风的发酵池，还可是其他发酵装备，如固体发酵罐，装料厚度优选为25～50厘米；豆粕原料与料水的重量比为1∶0.2～1.5；c、接种菌种主要能产蛋白酶菌或/和产乳酸菌及分解大豆低聚糖菌或/和分解大豆凝血素菌的微生物菌种，对胰蛋白酶抑制剂、脂肪氧化酶、致甲状腺肿素、大豆抗原等抗营养因子有消除作用的微生物菌种也在选择之列；所述的微生物菌种主要选自酵母菌，乳酸杆菌，枯草芽孢杆菌，沼泽红假单胞菌，替代菌种包括地衣芽孢杆菌和米曲菌；可以单株发酵，最好是多种菌种混合发酵，按主要消除何种抗营养因子为目的来确定菌种；菌种可选用华中农业大学培育的菌种，其中酵母菌，枯草芽孢杆菌的培养基为液体种子培养基-PDA培养基，或固体菌种培养基如麦麸；乳酸杆菌培养基为6～12％脱脂无糖奶粉溶液；沼泽红假单胞菌的培养基为光合细菌培养基。
d、控温发酵发酵温度为30℃～55℃，发酵时间为45～84小时，控温方法为间歇式通风时，所述通风是指人为提供发酵所需的氧气，可以是鼓入的空气，或压缩氧气；不通风发酵时，发酵全过程温度自然升降，发酵时间适当长些；当环境温度过高或过低时，应在通风时采取降温、翻垄或升温保温等相应措施；所述的控温发酵温度范围和时间范围，不计算温度低于30℃环境下的起温温度和相应时间。
e、成品处理所述成品处理是指，发酵后的工艺烘干→粉碎→检验→包装；产品可以是粉状物，也可以制粒；对于采取即时使用的客户，产品也可以不烘干，采取保鲜措施，直接运出，限定期限内使用；产品蛋白质含量为 大于等于50％，乳酸含量大于等于2％；本发明菌种的选择、菌种与原料配比、原料与料水配比、发酵温度、时间等参数选择的实施例为例1、所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.1～50％，乳酸杆菌0.1～50％，枯草芽孢杆菌0.1～50％，沼泽红假单胞菌0.1～50％。
例2、所述的微生物菌种选自酵母菌、乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌中的1种菌株或其组合，成为单株或两株或三株或多株发酵工艺；所接种菌种总量按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计为1～100％。
例3、豆粕原料与料水的重量比为1∶0.2～1.5；发酵时间为45～84小时。
例4、所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.5～4％，乳酸杆菌1～5％，枯草芽孢杆菌0.5～4％，沼泽红假单胞菌1～5％；豆粕原料与料水的重量比为1∶0.8～1.3；所述发酵温度为30℃～55℃，发酵时间为60～70小时。
例5、所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.1％，乳酸杆菌50％，枯草芽孢杆菌0.1％，沼泽红假单胞菌50％；豆粕原料与料水的重量比为1∶0.2；发酵温度为30℃～55℃，发酵时间为50～84小时。
例6、所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌50％，乳酸杆菌0.1％，枯草芽孢杆菌50％，沼泽红假单胞菌0.1％；豆粕原料与料水的重量比为1∶1.5，所述发酵温度为30℃～55℃，发酵时间为45～70小时。
例7、所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.2～3％，乳酸杆菌0.5～4％，枯草芽孢杆菌0.2～3％，沼泽红假单胞菌0.5～4％；豆粕原料与料水的重量比为1∶1～1.5；所述发酵温度为38℃～50℃，发酵时间为60～72小时。
例8、所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌2％，乳酸杆菌4％，枯草芽孢杆菌2％，沼泽红假单胞菌2％；豆粕原料与料水的重量比为1∶0.8～1.3；所述发酵温度为40℃～47℃，发酵时间为68～74小时。
例9、所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.5％，乳酸杆菌1％，枯草芽孢杆菌0.5％，沼泽红假单胞菌1％；豆粕原料与料水的重量比为1∶1.0；所述发酵温度为45℃～55℃，发酵时间为64～68小时。
例10、所述的微生物菌种主要选自酵母菌、乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌中的其中之一种菌株，成为单株发酵工艺；所接种菌种量按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的50～100％接种；豆粕原料与料水的重量比为1∶0.8；所述发酵温度为45℃～50℃，发酵时间为45～72小时。
例11、所述的微生物菌种由酵母菌、乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌中不少于两种菌株的组合而成；所接种菌种总量为按含有各菌种的培养基重量之和占豆粕原料重量1～50％接种；豆粕原料与料水重量比为1∶1.0；所述发酵温度为30℃～47℃，发酵时间为45～60小时。
例12、与豆粕原料混合的料水为自来水，优选灭菌自来水；发酵控温方式为间歇式通风；所述成品处理程序包括烘干、粉碎、检验、包装工序。
权利要求
1.一种发酵法消除豆粕中抗营养因子的方法，其特征在于，它的工艺步骤包括a、准备豆粕原料；b、在原料中加入料水；c、接种主要能产蛋白酶菌或/和产乳酸菌及分解大豆低聚糖菌或/和分解大豆凝血素等多种抗营养因子的微生物菌种，所述的微生物菌种主要选自酵母菌、乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌的单株菌种或其组合；d、控温发酵，发酵温度为30℃～55℃；e、成品处理。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.1～50％，乳酸杆菌0.1～50％，枯草芽孢杆菌0.1～50％，沼泽红假单胞菌0.1～50％。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的微生物菌种选自酵母菌、乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌中的1种菌株或其组合，成为单株或两株或三株或多株发酵工艺；所接种菌种总量按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计为1～100％。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，豆粕原料与料水的重量比为1∶0.2～1.5；发酵时间为45～84小时。
5.按权利要求1或2或4所述的方法，其特征在于，所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.5～4％，乳酸杆菌1～5％，枯草芽孢杆菌0.5～4％，沼泽红假单胞菌1～5％；豆粕原料与料水的重量比为1∶0.8～1.3；所述发酵温度为30℃～55℃，发酵时间为60～70小时。
6.按权利要求1或2或4所述的方法，其特征在于，所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.1％，乳酸杆菌50％，枯草芽孢杆菌0.1％，沼泽红假单胞菌50％；豆粕原料与料水的重量比为1∶0.2；发酵温度为30℃～55℃，发酵时间为50～84小时。
7.按权利要求1或2或4所述的方法，其特征在于，所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌50％，乳酸杆菌0.1％，枯草芽孢杆菌50％，沼泽红假单胞菌0.1％；豆粕原料与料水的重量比为1∶1.5，所述发酵温度为30℃～55℃，发酵时间为45～70小时。
8.按权利要求1或2或4述的方法，其特征在于，所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.2～3％，乳酸杆菌0.5～4％，枯草芽孢杆菌0.2～3％，沼泽红假单胞菌0.5～4％；豆粕原料与料水的重量比为1∶1～1.5；所述发酵温度为38℃～50℃，发酵时间为60～72小时。
9.按权利要求1或2或4所述的方法，其特征在于，所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌2％，乳酸杆菌4％，枯草芽孢杆菌2％，沼泽红假单胞菌2％；豆粕原料与料水的重量比为1∶0.8～1.3；所述发酵温度为40℃～47℃，发酵时间为68～74小时。
10.按权利要求1或2或4所述的方法，其特征在于，所接种菌种按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的百分比计，分别为酵母菌0.5％，乳酸杆菌1％，枯草芽孢杆菌0.5％，沼泽红假单胞菌1％；豆粕原料与料水的重量比为1∶1.0；所述发酵温度为45℃～56℃，发酵时间为64～68小时。
11.按权利要求1或3或4所述的方法，其特征在于，所述的微生物菌种主要选自酵母菌、乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌中的其中之一种菌株，成为单株发酵工艺；所接种菌种量按含有菌种的培养基重量占豆粕原料重量的50～100％接种；豆粕原料与料水的重量比为1∶0.8；所述发酵温度为45℃～50℃，发酵时间为65～72小时。
12.按权利要求1或3或4所述的方法，其特征在于，所述的微生物菌种由酵母菌、乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌中不少于两种菌株的组合而成；所接种菌种总量为按含有各菌种的培养基重量之和占豆粕原料重量1～50％接种；豆粕原料与料水重量比为1∶1.0；所述发酵温度为30℃～47℃，发酵时间为45～60小时。
13.按权利要求1所述的方法，其特征在于，与豆粕原料混合的料水为自来水，优选灭菌自来水；发酵控温方式为间歇式通风；所述成品处理程序包括烘干、粉碎、检验、包装工序。
全文摘要
本发明涉及一种发酵法消除豆粕中抗营养因子的方法，属于生物发酵技术领域，其产品特别适于供养殖业作幼年动物饲料。它的工艺步骤包括a.准备豆粕原料；b.在原料中加入料水；c.接种主要能产蛋白酶菌或/和产乳酸菌及分解大豆低聚糖菌或/和分解大豆凝血素等多种抗营养因子的微生物菌种，所述的微生物菌种主要选自酵母菌、乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌的单株菌种或其组合；d.控温发酵，发酵温度为30℃～55℃；e.成品处理。本发明方法易于掌握，工艺稳定，直接得到的产品消除了抗营养因子，是满足幼小动物健康成长的、富有营养的、质优价廉的、安全的植物性饲料，能替代骨粉、鱼粉等动物性饲料。
文档编号A23J3/34GK1555719SQ200310111688
公开日2004年12月22日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者梁运祥, 葛向阳, 王绩, 胡咏梅, 陈正军, 梅余霞, 李学雄, 李绍章, 左剑兵, 康立新, 石慧, 阎淳泰 申请人:华中农业大学