页眉小字
设为首页 | 收藏本站

发酵豆粕之菌种和工艺大揭秘

 二维码
发表时间:2022-04-30 09:46来源:阳光畜牧

一、发酵豆粕常用微生物的特性

乳酸菌是食品工业中常用的菌种之一,主要用于碳水化合物发酵,如酸奶和泡菜的生产。然而,用于蛋白类食品(如豆类)发酵的主要菌种是曲霉(豆腐乳)和芽孢杆菌(纳豆),因为他们具有强大的酶(碳水化合物酶、蛋白酶和肽酶)分泌能力。酵母是一种真核单细胞微生物,其中酿酒酵母将碳水化合物转化为二氧化碳和酒精用于酒类生产。这四类菌种的特性和应用见表1,其中芽孢杆菌因其兼具快速的生长能力和强大的产酶特性,被认为是发酵豆粕生产的“最佳”选择。

二、发酵菌种对豆粕蛋白分解能力比较

豆粕发酵的初衷,即降解抗营养因子和提高消化率。希杰提出发酵豆粕工艺的本质就是微生物体外预消化,发酵豆粕本质是微生物发酵酶解豆粕。因此,我们认为蛋白水解度是发酵豆粕质量评估的必然指标。江南大学研究表明尽管乳酸菌的蛋白分解能力变异较大,但其最大的蛋白水解度也只有2.49%(Wang, 2007,图1)。相对而言,饲料研究所研究发现芽孢杆菌和曲霉对豆粕的蛋白水解度是乳酸菌的十倍以上(Teng等,2012)。

三、单菌发酵和混菌发酵豆粕工艺

在微生物的特点方面,常常反复被“告知”——芽孢杆菌产酶,乳酸菌产乳酸,酵母有特殊香味……,所以大家往往乐意接受集“十项全能”于一身的“混菌”发酵。但微生物因各有“脾气”,对“生活和生长”环境(温度、湿度、pH值和发酵底物中的碳氮源等)有着“严苛”的要求,且相互之间有竞争关系(图2),如做“酸菜”不一留神变成“霉菜”。特定的发酵环境下,“混菌”发酵实质上只有“某类强势菌”在“起作用”。因此,实际生产中微生物发酵结果与“环境的工艺控制”息息相关且控制难度大,事实上“单菌”发酵在现代工业化生产的实现并不容易。以“芽孢杆菌发酵豆粕”生产为例,不能解决因粘度增加导致的“供氧难题”,实质上生产的也是“厌氧”发酵产品。


四、主要发酵豆粕生产设备分析

经过十几年的发展,国内的发酵设备和工艺的不断进步,如图3中的发酵池、发酵箱、固态反应器和链式自动发酵机等等。简单从工艺设备来看,发酵池和发酵箱主要的发酵工艺为厌氧发酵,尽管一些厂家也有翻动工艺,但是远不能满足芽孢杆菌等“好氧菌”的发酵要求。固态反应器和履带式自动发酵机主要工艺为不完全好养或兼性厌氧发酵,其工艺基本上分为两个阶段:(1)发酵初期,物料粘度小,通过搅拌或浅层堆积供应氧气,好氧菌得以快速生长并产酶;(2)发酵后期,物料粘度增大,反应器搅拌难度也加大,发酵机物料中间氧气耗尽,乳酸菌等厌氧菌成为“优势菌群”,开始厌氧发酵。同时,这类发酵容易引发好氧菌的“霉菌”污染问题。

五、总结

(1)芽孢杆菌因其生长速度快,具备强大的蛋白酶和碳水化合物酶的分泌能力,是生产发酵豆粕的“最佳”单一菌种。

(2)微生物发酵豆粕的结果取决于生产工艺控制,微生物发酵“工艺控制”是产品质量的“生命线”。


website qrcode

扫描查看手机版网站