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          固態發酵技術在植物蛋白原料應用簡介

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          固態發酵技術在植物蛋白原料應用簡介

          發布日期:2021/5/29 10:31:54 點擊:54

          豆粕含有大量蛋白質和氨基酸,因此廣泛用于禽類飼料中(Sun等,2013b)。但是,豆粕價格波動及產量不足,營養學家不得不尋找其替代品以滿足禽類生產需求。隨著全球人口的增加,人類對動物蛋白的需求不斷增加。因此,需開發目前還未被充分利用的蛋白原料來滿足動物生產需求。已有大量試驗證明,眾多飼料對禽類生產有很高的營養價值。如傳統菜籽粕、雙低菜籽粕、棉籽粕、棕櫚仁餅、羽扇豆粉。但是這些替代物中存在一些抗營養因子,會降低營養素的利用率,導致動物中毒和生長性能下降(Ravindran等,1992)。這些不足阻礙了它們在禽類飼料中的應用。固態發酵技術可改善這些蛋白原料品質。  


          固態發酵是一種生物加工技術,在食品、發酵行業有悠長的歷史。在亞洲,固態發酵技術已用于生產面包、奶酪、酒曲、味噌、醬油、豆豉、納豆、腐乳等食品。從上世紀至目前,人類已經利用固態發酵技術生產一些重要的生物化學及增值產品,如氨基酸、酶、有機酸、抗生素、紡織品、生物燃料等。已有綜述報道了固態發酵技術在工農業副產物飼養動物中的應用(Ramachandran等,2007;Ajila等,2012)。發酵飼料在養豬業中已使用多年(Canibe等,2012)。添加固態發酵飼料對生長育肥豬生長性能和消化率無任何負面影響(Hu等,2016)。研究者發現在肉雞日糧中添加固態發酵飼料,改善了肉雞的生長性能和腸道健康((Alshelmani等,2016,2017a)。眾多研究評估了替代蛋白質原料的營養特征,大部分都集中于對禽類的營養價值。但是,關于這些蛋白質原料經過固態發酵技術后的營養組成的報道較少。固態發酵原料的應用,重要的一點就是掌握其營養組成。后續將陸續介紹固態發酵技術對傳統菜籽粕、雙低菜籽粕、棕櫚仁餅、羽扇豆粉。還討論了日糧添加這些發酵蛋白質對肉雞生長性能、腸道微生物、腸道結構的影響。


          固態發酵

          固態發酵是兩種主要的發酵技術之一,另一種就是沉浸發酵(或液態發酵)。固態發酵是無游離水的條件下,微生物對底物的發酵。發酵所需要的水分來源于底物所吸收的水分。因此,發酵底物需含有足夠支撐微生物生長和代謝的水分(Pandey,1992,2003;Krishna,2005)。固態發酵產物的質量與底物初始水分、顆粒大小、pH、溫度、底物組成、發酵系統、滅菌工藝、水活性、接種密度、攪拌、曝氣、萃取及下游工序等相關((Renge等,2012)。這些指標對發酵的效果有重要影響,需要慎重選擇和設定。


          不同種類的微生物均可用于固態發酵。鑒于低水分限制,酵母、絲狀真菌在固態發酵條件下可生長良好(Lopez-Perez等,2016)。但是,也有部分試驗發現,某些其它細菌也可成功用于固態發酵中(Couto等,2006;Martins等,2011),F在認為,固態發酵應為發酵微生物提供與其天然生長環境相似的生長條件(Thomas等,2013)。在發酵過程中,微生物通過改變發酵底物的生化特性,產生多種酶。


          除酶外,發酵還產生有機酸。黑曲霉、米曲霉、乳酸菌可分別發酵合成檸檬酸、草酸、乳酸(Couto等,2006)。將工農業副產物或殘渣通過固態發酵技術加工用于畜禽飼料生產,是非常有價值的。因為這些物質產量較多、人類利用率低、成本低、擁有合適的營養成分及可被微生物利用進行固態發酵(Ajila等,2012)。發酵后這些副產物的價值得到改善,為發酵微生物生長、酶分泌提供碳源和營養素(Farinas,2015)。另外,這些副產物產量大、未被充分利用,很適合固態發酵加工(Singhania等,2009)。


          與液態發酵相比,固態發酵具有水需求少、底物成本低、更好地氧循環、資金成本低、產量高、低能耗、水污染少及下游加工更便捷等優勢(Singhania等,2009;Mussatto等,2012)。固態發酵操作簡便,技術相對簡單,更適合在農場應用。固態發酵所產生的酶對溫度、pH更加穩定,活性更強(Barrios-Gonzalez,2012)。但是,固態發酵也存在一些不足,如規;a難、熱堆聚、發酵條件不易控制(水分、溫度、底物數量等)及產品純度不高等(Couto等,2006)。


          固態發酵對植物蛋白原料營養素組成的影響

          已有研究數據表明,固態發酵可改善植物蛋白的營養組成。特別是,沒有出現降低營養成分的報道。大多數文獻報道,固態發酵植物蛋白的營養組成與未發酵形式或傳統的豆粕的營養組成相似或更佳(Xu等,2011;Tang等,2012 )。固態發酵產物的組成、營養素利用率取決于發酵底物來源和特性、油提取方法、加工儲存參數、發酵微生物種類及發酵條件。


          固態發酵是一種低成本的生物技術,可提高植物蛋白原料的營養質量,如傳統菜籽粕、雙低菜籽粕、棉籽粕、棕櫚仁餅、羽扇豆粉。研究證明,在肉雞日糧中添加這些植物蛋白的固態發酵產品,可改善肉雞的生長性能、消化率、腸道微生物及腸道形態。不同文獻報道的固態發酵植物蛋白原料營養組成的不同,說明植物蛋白來源、加工方法、發酵微生物種類、發酵條件均可影響固態發酵產物的營養組成。目前,對固態發酵植物蛋白在肉雞日糧中應用研究數據較少。后期,還需作更多的研究。

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