发酵生产蛋白质饲料及其产业化发展措施

废渣固态发酵生产酵母蛋白质饲料及其产业化发展措施

摘要文章综述了近几年来采用废渣固态发酵技术生产酵母蛋白质饲料的研究进展，对其应用前景和产业化发展措施进行了探讨，并提出制订固态发酵产的酵母粉的质量评估指标与质量标准，以规范该产品的生产、品管和销售市场。

传统的饲料生产是在优化饲料配方的基础上，将饲料添加剂、蛋白质饲料原料和能量饲料原料按一定比例配混而成的一定料型饲料，本质上是饲料原料的选择及其优化组合，忽略了饲料原料的处理技术。当今要解决饲料资源短缺、粮食危机、蛋白不足、养殖业排泄物环境污染问题，生物技术具有不可替代的重要作用。解决的办法必须采用生物技术：一是开发非常规饲料资源，二是提高现有常规饲料原料的营养价值及其利用率。因此，生物技术在饲料工业全面渗透和应用的范围涉及到饲料原料抗营养因子钝化或脱除技术。饲料原料防霉和脱毒技术，饲料原料发酵生产生物饲料添加剂技术，新型饲料添加剂营养价值评定，质量标准制订及其应用技术等方方面面，标志着我国饲料工业的发展正进入一个求变创新的历史转折时期。

国内市场对生物饲料添加剂的市场需求与日俱增，按全国配合饲料产量1亿吨计，年需酵母蛋白饲料500万吨以上，饲用复合酶10万吨，益生菌微生态制剂1万吨，目前，国内的生产能力与市场需求量相差甚远；另一方面，生物添加剂的生产具有投资少，生产效率高，原料来源广泛，产品营养丰富，应用范围广，成本低、收益高，不受气侯条件限制和节省耕地面积的特点。一座年产10万吨含50%蛋白的酵母厂所产出的蛋白质相当于150万亩土地产出的大豆中所含的蛋白质，节约相应的耕地面积十分可观。因此，发展潜力巨大。

发展酵母单细胞蛋白产业是提供优质蛋白和解决蛋白不足的一条重要途径。

全球蛋白短缺2亿吨/年，我国年缺口蛋白2000吨，每年还进口鱼粉160万吨左右，目前进口鱼粉价格暴涨，每吨突破1万元。蛋白资源长期短缺态势已成人们共识，联合国蛋白质咨询小组曾召开过三次国际单细胞蛋白会议专题讨论研究，开发生产酵母单细胞蛋白已被世界公认为是解决饲料蛋白紧缺的主要途径。目前，全世界酵母单细胞蛋白年产量达200万吨。

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在单细胞蛋白菌体蛋白中，酵母SCP（单细胞蛋白）与丝状类菌、细菌、藻类等微生物蛋白相比，产品质量更具竞争力。酵母蛋白质含量丰富，氨基酸齐全，配此组成合理、且含丰富B族维生素VD2源，矿物元素、微量元素、酶、碳水化合物、生理活性物质及未明生长促进因子，是一种营养价值高且能替代鱼粉的优质蛋白，具有营养、诱食及其益生多种功能。促进畜禽新陈代谢、增强禽畜抗病能力、提高禽畜生长速度、繁殖能力、肉质和皮毛质量，特别适宜以气味觅食的鱼虾喂养酵母粉其营养。我国水产养殖每年需饲料酵母1.5万吨，其营养价值能大幅度地提高，在配合饲料中使用，每吨酵母粉可多产猪肉0.8吨，家禽2.5吨，鸡蛋3万只，牛奶4500升。

按GB596-82标准，饲料酵母应是深层液态培养的酵母经高速离心分离后干燥而成的纯真酵母粉，外观黄褐色，具有酵母特殊的香味，水分<9%，灰分<9%，粗纤维<1%，粗蛋白含量≥ 35- 55%。分成优级，一级和二级饲料酵母。

1981年在巴黎召开的第三次国际SCP会议上提出淀粉质原料是生产酵母SCP的主要原料以后，我国开始采用豆粕，麸皮等农副产品下脚料，小麦、玉米等原料以及食品发酵工业废渣为原料，经固态发酵富集酵母后干燥、粉碎而成的一种产品，本质上是降解基质原料中淀粉和纤维素等碳水化合物及同化尿素或硫酸铵等非蛋白氮后，转化为酵母蛋白的一个生物化学过程，产品中酵母数量、酵母在产物中的质量分数以及真蛋白的增幅是重要的转化指标。与饲料酵母SCP的区别一是粗纤维含量>1%，相对较高；二是产品集植物蛋白与酵母蛋白于一体，故称酵母蛋白饲料。产品外观黄褐色，带有酵母特殊香味，优质的酵母蛋白饲料具有同纯真酵母SCP相同的饲养功效。目前，国内对这类产品的生产监管、营养价值评定，质量标准制订，检测标准及检测程序尚不完善，国内市场上流通的这类产品质量参差不齐，更不乏假冒伪劣产品，极待规范，加强监管。

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1 固态发酵是用饲料原料生产酵母蛋白饲料的首选方法

传统的酵母SCP是以糖蜜，硫酸纸废液，木材水解液、石煤油或发酵工业废水为原料，采用深层液态培养法生产。前苏联用亚硫酸纸浆废液和木材水解液生产的酵母SCP年产量达到150万吨，英国帝国化学公司用甲醇原料年产酵母SCP 7万吨，原东德司威特石油酵母厂以液态石蜡油为原料年产石油酵母4万吨，缺点是环境污染严重，设备投资大能耗大、生产成本高，高速离心机分离酵母损失大。

固态发酵特别适宜于发酵废糟，淀粉质原料等饲料的发酵已成为生产酵母蛋白饲料的首选方法。与液态培养法相比具有以下优点：设备投资少、工艺简单、生产成本低；生产过程中无废水产生，无二次污染；发酵产物中活性细胞比例高；发酵产物免疫活性高；产品质量好。

目前生产上应用的固态发酵反应器有传统的曲池式反应器、圆磐式隧道式和射鼓式反应器。

2 固态发酵饲料原料的选择

2.1 固态发酵饲料原料的选择标准

饲料原料的化学组成性状及其价格对固态发酵产品质量及其成本的影响较为显著，选用原则：原料来源广泛；价格便宜；淀粉和蛋白质含量较高，粗纤维含量相对较低，安全无毒性的可发酵性饲料原料。

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2.2 固态发酵饲料原料的选用及其依据

2.2．1 废渣

我国糟渣资源十分丰富，种类多、数量大、仅酿造调味品味精、柠檬酸、淀粉、淀粉糖、白酒、黄酒、啤酒、生物农药、果品加工工业部门每年度可产生的糟渣约6000万吨，这类糟渣资源综合利用能高效地转化为营养价值高、附加值高的优质酵母白饲料并有利于国内相关产业部门资源节约型工业体系和循环经济的建立和发展。

从表1可见，各种糟渣都含有一定数量未被解利用的淀粉、糖、蛋白质、脂肪、维生素、纤维素、钙、磷等营养物质及残留的产量代谢产物是一种安全性高的可利用的宝贵再生源。目前这类糟渣直接喂养动物或经脱水干燥后出售，存在着粗纤维高，营养价值差，易腐败变质，污染环境以及干燥脱水能耗大等种种弊端。

2．2.2玉米芯类木质纤维素原料

我国玉米年产量1.5亿吨，占全球总产量的25%，年产玉米芯量10万吨。其中，纤维素占干重的32%～36%，半纤维素占干重的35%～40%，木质素占干重的23%，目前利用率仅10%～15%，对这类非常规饲料资源开发生产酵母SCP受到世界各国的重视。作者以同化木糖能力强的酵母为供试菌株，采用玉米芯稀酸水解液为原料30℃液态培养18～20h，酵母的发酵产率20g/l；玉米芯水解渣配混其它辅料后用酵母米曲霉混种发酵68h，得到含酶蛋白饲料。产物每克酵母数高达110亿，粗蛋白27.58%，粗蛋白增幅50%，蛋白酶488u/g，纤维素酶 516u/g。

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2.2.3、常规饲料原料

对豆粕、麸皮、小麦、玉米、米糠等常规饲料原料开发生产酵母蛋白饲料具有针对性强的特点，试验表明经固态发酵后能显著提高相关原料的营养价值及其原料利用率。

菜粕有毒性，低质羽毛粉蛋白含量虽然很高，但消化吸收率极低，可发酵性很差，甚至影响酵母的生长富集，不宜作为固态发酵的饲料原料。目前，国内有些缺失诚信，一味追求盈利，不顾质量的厂商为片面追求粗蛋白指标，在酵母蛋白饲料中掺入低质的羽毛粉、红霉素药渣，以及大量尿素或硫酸铵非蛋白，严重影响了酵母蛋白饲料的使用效果，也影响了酵母蛋白饲料的声誉，极待拨乱反正。

3 淀粉质原料固态发酵工艺路线及关键技术

3.1 淀粉质原料固态发酵工艺路线