菌酶固態發酵豆粕去除抗營養因子的差異化研究

陳敬幫，戴晉軍，徐智鵬，龔阿瓊，胡駿鵬

（安琪酵母股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

豆粕是大豆榨油后的副產物，其植物蛋白含量高，必需氨基酸組成平衡，是良好的蛋白質飼料原料，在畜禽飼料中被廣泛使用。但是，豆粕中存在大量的抗營養因子（楊玉娟等，2016），如致敏性抗原蛋白（李旺等，2019；蔡冬梅，2013）、脹氣因子水蘇糖和棉籽糖（陳磊等，2019）、胰蛋白酶抑制因子（宋鵬，2014）等，限制了豆粕的應用效果。為了消除抗營養因子，進一步提升豆粕的使用效果，學者們對豆粕深加工進行了廣泛的嘗試研究，包括物理方法、化學方法、微生物發酵處理（姜丹，2011）、酶制劑酶解處理等。魏曼琳等（2017）研究乳酸菌對發酵豆粕中脲酶的消除情況發現，不同接種量的乳酸菌均可顯著降低豆粕中脲酶活性。王章存等（2013）通過研究酶解對豆粕中抗原蛋白的降解發現，7S伴球蛋白和11S球蛋白的酸性亞基等主要抗原成分在不同酶解時間下可被完全水解。付弘贇等（2008）研究發現，不同微生物對胰蛋白酶抑制因子的去除效果不一，其中枯草芽孢桿菌去除率達60%。劉迎春等（2015）研究發現，通過枯草芽孢桿菌、乳酸菌和酵母菌組合發酵豆粕，可顯著降低豆粕中水蘇糖和棉籽糖，緩解動物食用后的脹氣問題。不同微生物和酶對豆粕中抗營養因子的消除能力不一，本文旨在對不同微生物和酶在固態發酵過程中消除豆粕抗營養因子的差異進行研究，通過組合微生物和酶，可同時有效的消除多種抗營養因子。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 豆粕，粗蛋白質≥43%，購自中糧東海糧油工業有限公司；釀酒酵母，安琪酵母股份有限公司；枯草芽孢桿菌，安琪酵母股份有限公司；干酪乳桿菌，安琪酵母股份有限公司；蛋白酶，安琪酵母股份有限公司；其他試劑均為工業級。

1.2 發酵豆粕制備方法 （1）配制500 mL 1%葡萄糖溶液，準確稱取并加入微生物或酶，充分攪拌并溶解，得到500 mL菌懸液或酶液，靜置30 min后備用；（2）稱取1000 g豆粕，與（1）中制備的菌懸液或酶液充分混合，轉入呼吸袋內，封口；（3）將呼吸袋放入恒溫培養箱內，37℃條件下發酵72 h，結束發酵；（4）將發酵結束的豆粕樣品在托盤中均勻打散，轉移至鼓風干燥箱內，60℃干燥12 h；（5）將干燥后的發酵豆粕樣品粉碎，60目過篩后，檢測大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子、水蘇糖、棉籽糖、尿素酶。

1.3 指標檢測及方法

1.3.1 大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子檢測 大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子通過試劑盒檢測，試劑盒購自北京龍科方舟生物有限公司，具體步驟參照試劑盒說明書進行。

1.3.2 水蘇糖、棉籽糖檢測 參照GB/T 22491-2008《大豆低聚糖》中棉籽糖、水蘇糖的方法進行檢測。

1.3.3 尿素酶檢測 參照GB/T 8622-2006《飼料用大豆制品中尿素酶活性的測定》中尿素酶的檢測方法進行檢測。

1.3.4 其他理化指標檢測 肽含量采用GB/T 22942-2008《大豆肽粉》中附錄B肽含量的測定方法；乳酸采用GB/T 23877-2009《飼料酸化劑中檸檬酸、富馬酸和乳酸的測定》。

2 結果與討論

2.1 不同微生物或酶發酵豆粕抗原蛋白的差異化分析 分別檢測原始豆粕、空白處理組和試驗組豆粕中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白含量，檢測結果如圖1所示。

從圖1種可以看出，相較原始豆粕，空白處理組和試驗組中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白含量均有明顯下降，其中堿性蛋白酶處理組下降幅度最大，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白消除率分別達68.99%和64.22%。空白處理組中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白消除率分別達24.07%和27.71%，推測可能是由于生料發酵過程中原料自身攜帶的微生物發酵，消除了一部分抗原蛋白。

圖1 不同處理組發酵豆粕的抗原蛋白含量

2.2 不同微生物或酶發酵豆粕胰蛋白酶抑制因子的差異化分析 分別檢測原始豆粕、空白處理組和實驗組豆粕中胰蛋白酶抑制因子的含量，檢測結果如圖2所示。

圖2 不同處理組發酵豆粕的胰蛋白酶抑制因子含量

從圖2中可以看出，相較于原始豆粕和空白處理組，試驗組發酵豆粕中胰蛋白酶抑制因子的含量明顯降低，其中釀酒酵母和枯草芽孢桿菌對胰蛋白酶抑制因子的消除作用最明顯，分別達91.53%和94.31%。

2.3 不同微生物或酶發酵豆粕尿素酶的差異化分析 分別檢測原始豆粕、空白處理組和試驗組豆粕中尿素酶的含量，檢測結果如圖3所示。

從圖3中可以看出，豆粕中的尿素酶含量較低，經發酵處理后豆粕中的尿素酶基本降解，說明豆粕中的尿素酶容易消除。

圖3 不同處理組發酵豆粕的尿素酶含量

2.4 不同微生物或酶發酵豆粕水蘇糖、棉籽糖的差異化分析 分別檢測原始豆粕、空白處理組和實驗組豆粕中水蘇糖、棉籽糖的含量，檢測結果如圖4所示。

圖4 不同處理組發酵豆粕的水蘇糖、棉籽糖含量

從圖4中可以看出，與原始豆粕樣品相比，處理組豆粕中水蘇糖、棉籽糖含量明顯降低，其中釀酒酵母處理組水蘇糖、棉籽糖降解率達到最大，分別降解97.46%和78.17%。棉籽糖含量低于水蘇糖，但降解效率低于水蘇糖。

2.5 菌酶組合條件下發酵豆粕抗營養因子差異與指標分析 按照釀酒酵母：枯草芽孢桿菌：干酪乳桿菌：堿性蛋白酶=2:1:1:1的比例制備菌酶混合液，與豆粕在充分混合后轉入呼吸發酵袋中，封口。發酵結束檢測發酵豆粕樣品中的大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白含量、胰蛋白酶抑制因子、尿素酶、水蘇糖和棉籽糖結果如圖5、圖6所示。

圖5 菌酶組合發酵前后豆粕抗營養因子的變化

圖6 菌酶組合發酵前后豆粕抗營養因子的變化

從圖中可以看出，菌酶組合發酵豆粕對豆粕中大部分抗營養因子消除效果明顯，其中大豆球蛋白消除率達69.93%，β-伴大豆球蛋白消除率達59.57%，胰蛋白酶抑制因子消除率達98.03%，尿素酶完全消除，水蘇糖消除率達99.54%，棉籽糖消除率達83.24%，綜合消除效果明顯。

3 結論

微生物發酵和酶解是消除豆粕中抗營養因子的有效手段，但是不同種類的微生物在豆粕抗營養因子消除效果上存在差異，此外，酶對部分抗營養因子的消除也有明顯效果。發酵豆粕制備過程中，合理搭配使用不同微生物和酶，可以有效去除豆粕中多種抗營養因子，提高豆粕的營養價值。