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    菜粕資源的深度開發

    2007/6/19 18:37:15   文章來源:宜春強微高新技術專利產品開發中心   作者:鐘啟平   瀏覽次數:20731
    【字號:  
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    本文發表在《中國飼料》權威雜志1996年第1期上
    宜春強微高新技術專利產品開發中心
    宜春強微生物科技有限公司                     作者:鐘啟平
       我國飼料工業“九五”戰略重點之一將對植物蛋白資源的深度開發和高效利用技術進行攻關,目前最有效最經濟的途徑仍然是改進配方技術、研究抗毒及鈍化毒性的添加劑、研究調味添加劑等來相應提高菜粕蛋白的有效供給及增加菜粕的使用量。本文結合江西省的實際情況,從植物蛋白原料供應、經濟與技術等方面來闡述進行菜粕深度開發的可能性與現實意義。
        我省每年需求植物蛋白飼料約為50萬噸左右,其中55%要從外省調入,大都為營養及適口性較好的豆粕,而本省資源70%為菜粕,目前年產量為20萬噸左右。從國內產量來看,菜粕年產量為400萬噸左右,豆粕為300萬噸,菜粕由于含有毒物質和抗營養因子較多、適口性較差及營養配合上的缺陷,利用率遠低于豆粕,若能基本上脫除菜粕的抗營養因子和毒性物質,并大幅度地提高和完善其營養價值,改善其適口性,增加生物效價,則可大大緩解我省對優質蛋白資源需從外省調入的局面。 使菜粕在配合料中占據主導蛋白料的技術,應該是以生物技術為主導,結合物理化學手段的綜合處理技術即BPC技術,以大幅度地增加菜粕的有效供給,為此我們進行了如下的研究。
    1  材料與方法
    1.1  試驗設備設施   為本公司承擔的“八五”江西省重點工業性試驗“油茶餅綜合利用”的全套中試設施,主要包括攪拌機(500kg/批)、20L發酵罐5只、半動態強制充氣發酵器(250型)4臺、小型空壓機及凈化系統、水解壓力釜、烘房、鍋爐等。
    1.2  菌種   5株酵母菌分別為本公司選育及河北滄州厚德生物技術研究所提供,兩種高酶活曲精購于上海釀造科學研究所,一株黑典霉菌由廣東省微生物所提供。
    1.3  硫酸鋅等藥品為化學純,磷酸為食品級(樟樹),維C稀土(廣西),脫毒催化劑、促溶劑(促生長劑)、還原劑等為本公司設計。
    1.4  利用當地豐富的動物下腳料,先經粉碎,再加還原劑等在水解高壓釜中高壓蒸汽處理,以改善其消化率及分子結構,使其有利于微生物分解利用。加水懸浮成液狀備用。
    1.5  菌種制備   酵母菌經三級液體培養成熟,其中主菌指標4億/毫升,輔菌指標15億/毫升,按比例配合好后備用。兩種高酶活曲精按比例混合,取200g,加水10倍搖勻備用。黑曲霉經二級固體培養成熟后,取孢子250g,用水稀釋10倍備用。
    1.6  預脫毒及配料   在攪拌機中邊攪拌邊加入菜粕360kg,按批加入脫毒催化劑和適量水,混合均勻后通入強烈蒸汽處理30分鐘,然后邊攪拌邊依次加入動物蛋白懸液、淀粉質原料、促溶劑、液體酵母菌種80kg(預先溶解了7kg硫酸銨和7kg尿素、100g稀土于其中)、高酶活曲精液、黑曲霉孢子懸液等。用30%磷酸溶液調節PH在 5.5 左右,再用適量水調節基料含水量在50%左右,繼續攪拌10分鐘后便可出料。
    1.7  裝料發酵   基料配方中菜粕占70%多,菜粕松散易吸水,故配料后的基料仍很疏松,適于固態發酵。用兩個250型充氣發酵器裝入上述物料,注意裝料時要松散,不能拍打。然后移入發酵室內組裝,微微開啟壓縮空氣分閥,通入微風進行發酵,用蒸汽調節室內溫度至28℃—30℃,濕度90%以上。
    1.8   8小時后,物料溫度急劇上升,注意開大一些空氣閥門,同時開窗和排風扇降溫,此時湊近物料可聞到一股甜甜的微酸味,物料軟化。24小時后,溫度趨向平穩,甜酸味逐漸消失,室內充滿酵母的特有的酸味并略帶醬香味,細胞生長處于減速期,進入高酶活酶解階段及平穩期。34小時后,溫基本平穩,室內充滿了濃厚的醬香味和略帶的酵母酸味,取樣鏡檢,除了大量的菌絲細胞外,還有大量的酵母細胞,取濕料稀釋1000倍,在血球計數板上計數,典型的酵母細胞應在24~60億個/克,折干物料為36~90億個/克;贤庥^應布滿了白色菌絲,無曲霉分生孢子產生。鏡檢合格后,開啟室內蒸汽閥門,使溫度在2小時之內緩慢上升到37度左右,進入強制自溶和物料酶解階段。約45小時,物料變得粘手,醬香而略帶有魚腥味,酵母特有的酸味消失,此時可出料,于50度烘干到水分10%以下,為適合水產飼料的要求,還可粉碎到40目以上。
    2 試驗結果
    2.1 有毒物質及抗營養因子  經農業部油料及制成品質量監督檢測中心檢測結果見表一。單寧,芥子甙等未檢測。
       表一:有毒物質及抗營養因子在發酵 成品中的含量
    項目
    菜粕
    試驗產品
    硫葡萄糖甙μmol/g
    異硫氰酸酯mg/kg
    噁唑烷硫酮mg/kg
    36.72
    3676
    2342
    未檢出
    364
    179
    總毒素含量%
    植酸%
    粗纖維%
    2.3644
    4.98
    11.51
    0.0543
    未檢出
    7.11
                     注:脫毒率97.70%、植酸去除率100%
    2.2  常規營養成分分析   粗蛋白53.43%、水份9.2%、粗纖維7.11%、粗脂肪2.67%、粗灰分13.21%、鈣2.46%、
    磷1.24%、含活性稀土計算值200mg/kg。
    2.3  維生素只測了硫胺素VB1為14.2mg/kg,高于其它飼料原料含量。
    2.4  產品生物活性成分   高酶活是此產品的主要特點,可溶性蛋白含量高,有利于動物的消化吸收。由于工藝上采用自溶處理,故產品的細胞數為15—40億/克,活細胞比例80%以上,而自溶前細胞數為36—90億/克,因此該產品應屬于飼料酵母的范疇,又因含活性稀土元素,又可稱為稀土活性飼料酵母(表2)。
         表二  產品生物活性成分
    蛋白酶
    α一淀粉酶
    植酸酶
    酵母細胞數
    可溶性蛋白
    5942
    Folin法
    2112
    30℃法
    陽性
    定性
    21億/克
    鏡檢
    37.2%
    60℃水浸定氮
    2.5  氨基酸分析   與其他幾種蛋白原料必需氨基酸數據的對比列于表3。該產品其余氨基酸為天冬氨基酸3.72%、絲氨酸2.12%、谷氨酸9.01%、甘氨酸5.18%、丙氨酸3.58%、脯氨酸5.07%,氨基酸總量為50.93%。與主原料菜粕相比,除胱氨酸有所下降外,其余17種工期氨基酸都顯著提高。與國產魚粉及豆粕相比,除賴氨酸較低外,其余氨基酸均不相上下,且蛋氨酸、組氨酸、苯丙氨酸等高于魚粉和豆粕。因此只要注意氨基酸平衡,此產品是完全可以代替國產魚粉和豆粕的。產品鈣、磷含量也較高,且基本上以磷酸氫鈣的形式存在于偏酸性環境中。事實上,由于活性酵母含多種生物活性成分、豐富的B族維生素、免疫和未知生長因子等,使其具有更加獨到的生物學效應及特色。
    表三  氨基酸含量比較%
    名稱
    粗蛋白
    異亮
    苯丙
    活性酵母
    國產魚粉 
     豆

     菜粕
     秘魯魚粉
    53.43
    52.50
    43.0
    38.6
    62.8
    1.75
    3.41
    2.45
    1.30
    4.90
    0.97
    0.62
    0.64
    0.63
    1.84
    1.78
    2.13
    1.88
    1.49
    2.61
    0.68
    0.38
    0.66
    0.87
    0.58
    1.74
    2.11
    1.76
    1.29
    2.90
    3.32
    3.67
    3.20
    2.34
    4.84
    2.52
    2.59
    1.95
    1.74
    3.29
    2.44
    1.99
    2.18
    1.45
    2.31
    1.34
    0.91
    1.07
    0.86
    1.45
    0.56
    0.67
    0.68
    0.43
    0.73
    3.30
    3.12
    3.12
    1.86
    3.27
    1.85
    1.32
    1.53
    0.97
    2.22
    2.6  物理性狀    呈淺褐色,有常有濃郁的醬香味略帶魚腥味,口味酸鮮,有很強的自溶粘性,用手搓少許可感到粘手,有蓬松拖滯感,在畜禽顆粒料中添加5%以上可不必添加粘合劑,可顯著降低顆粒破碎率。
    3   結論與討論
    3.1 BPC技術是結合本省實際,增加菜粕利用價值的有益探索。技術思路是為大幅度增加營養價值和生物效價,采用預先物理化學脫毒處理,再生物發酵的程序,探索之初我們曾參考一些文獻介紹的方法,以未脫毒菜粕為主的基料上接種試用了數十種菌種,均出現“不起來”或發酵不理想的現象,而采用BPC技術,則在發酵8小時之后便由于旺盛的細胞增殖而幾乎不能控制溫度的上升,采用半動態強制充氣發酵器可保證90%的物料接觸到外來空氣,有效地控制溫度的上升,保持各批產品質量的穩定性,同時也避免了酒味的產生,克服不利于發酵的因素。
    3.2 由于細胞繁殖而消耗大量的碳水化合物作為能源,多以CO2的形式揮發和以代謝熱形式散失,發酵損耗近10%,當然這正表明發酵良好。
    3.3 該產品成本為120元/噸,低于本省豆粕市價,具有廣闊的發展前景。
    3.4 該產品尤其適合于水產餌料,水溶性維生素含量高,粘結性好,鈣磷易吸收,蛋白含量高等,是魚飼料的優良蛋白源。

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