玉米豆粕减量替代方案系列如何选择生物发酵

上文已经提起,生物发酵处理技术是以现代发酵技术为核心,利用微生物代谢活动过程,通过生物转化降解原料大分子结构,降解其中的抗营养因子,同时产生大量的代谢产物。

市面上现在生物发酵料层出不穷,这些发酵料都有效果吗?能对玉米豆粕减量吗?

首先,我们先看下生物发酵料的发酵方式。

生物发酵的过程其实就是培养菌的过程。在这个过程中,不同菌种作用不同,如霉菌、芽孢杆菌产酶,乳酸菌产酸。不同菌种生长条件不同,有的厌氧,有的好氧,有的兼性厌氧。要让每一种菌都能充分发挥好作用同时考虑发酵生产的经济性和便利性,这是个比较难的问题。

底物或环境中本身存在各种各样的杂菌,好氧发酵过程一般需要对底物进行灭菌,而且在培养过程中仍然有可能产生其他霉菌的感染。当然如果控制得当,有强势的目标菌种,也能不灭菌进行好氧发酵。厌氧发酵过程中乳酸菌非常容易成为强势菌群,产生有机酸和抑菌素抑制其他菌的繁殖和生长。所以我们现在很多的混合发酵菌种组合都是酵母菌、芽孢菌、乳酸菌搭配。酵母菌、芽孢杆菌在发酵单元内前期消耗氧气,营造无氧环境后,乳酸菌接盘。这个也是经典的小单元袋式固态厌氧发酵使用的菌种组合。

接下来我们了解下市面上很多生物发酵料选择的生产方式(小单元袋式固态厌氧发酵)——简约而不简单

随着生物发酵料的发展和推广,很多企业都在尝试自己做生物发酵,因为看起来Soeasy!。小单元袋式固态厌氧发酵法主要是将水与发酵底物,发酵菌种按照一定比例通过混合机混合均匀后,装入呼吸膜发酵袋封口(或厚塑料膜袋扎口),然后发酵3-5天。如下图。

发酵过程中,有些企业把发酵料就在仓库堆放,发酵快慢依靠菌种自身产热和环境温度。夏季菌种启动快,冬季菌种启动慢。并且湿发酵料在出库后,仍然处于发酵状态。其实菌种的繁殖、生长代谢过程对温度是很敏感的,不同菌种的适宜温度不同。这种发酵方式产品的稳定性不好,产品很难标准化。

一般中大型企业会设置发酵室来保证发酵温度,相对来说发酵效果要稳定一些。但是固态发酵过程温度的控制比较难,不是简单控制环境温度在30-40℃,因为随着发酵过程产热的蓄积,发酵料的温度会逐渐高于环境温度许多,过高的温度会导致菌种提前死亡。从而导致发酵效果不佳。环境温度控制,菌种组成,底物的组成和物理特性,发酵料袋的堆码方式,发酵室内部通风方式都是影响发酵的变量因素,我们很难准确控制固态物料发酵工艺的过程参数。在这个过程中谁做的更精准,谁的产品效果更稳定。

那么发酵产品的控制标准是什么?

首先我们得确定我们发酵的目的是什么。我们发酵不是只为了培养菌,还有改造底物的营养价值,或菌种代谢产物。确定了发酵目的,我们就有了产品控制的方向。

如果我们需求的是菌和代谢产品,我们就测活菌数,酶活,有机酸含量等等。比如乳酸菌数,有机酸含量,蛋白酶,淀粉酶等含量等等。

如果我们需求的是发酵改造底物的营养价值程度,我们要测定蛋白降解程度(小肽含量),抗营养因子降解程度(胰蛋白酶抑制因子,凝结素残留率),底物细胞壁降解程度,底物消化率等等。

清楚了产品的控制标准,才能有针对性的去改善我们的发酵指标。当然发酵过程也可能产生一些不好的代谢产物,如挥发性盐基氮(VBN),这个也是我们发酵需要去控制的指标。

我们如何选择生物发酵料?

发酵料根据底物区分,有很多种,市场常见有几种。

其一,发酵蛋白类。如上文讲过的发酵豆粕,大家可以回看我的文章。玉米豆粕减量替代方案系列—如何进行豆粕减量?湿发酵豆粕具有良好的替代性价比,与豆粕相比不仅蛋白质同源,氨基酸组成最相近。提升豆粕消化率和产生附加价值后,可以直接替代更多的豆粕。发酵杂粕(棉粕、菜粕、花生粕等)与豆粕不同源,仍需要综合评估其蛋白消化率,抗原消除率,氨基酸不平衡等带来的影响。一般来说,湿料还是具有一定性价比,但生产应用必须解决发酵料的黏性,发霉等问题。

其二,混合高纤维类。一般这类底物成本最低,发酵料能控制比较低的成本。如玉米皮,统糠,木薯渣等等。通过发酵,可以适当提高底物消化利用率,但提高比较有限,尤其是这样小单元袋式固态厌氧发酵方式,更多的还是菌种本身和代谢产物。这类产品必须控制好添加量,否则,过高的纤维会影响养分的消化率。

其三,发酵中药渣。这类产品主要是为了通过发酵提高中药渣中有效成分的利用率,同时仍具有普通发酵料的功能。此类产品重点在于中药渣中有效成分的增效,否则与第二类相似,并且需要注意适口性的影响。

由此可见,选择好的生物发酵料的标准在于:1、稳定的生产工艺和控制标准;2、在相似的发酵成本下,让底物获得更多的附加值;3、解决湿生物发酵料的生产应用问题。4、对于玉米豆粕减量替代的主题下,仍然需要与玉米豆粕相同或相似的底物,才具有更直接的替代效果。

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