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发酵豆粕研究的依据和意义
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一．开展发酵豆粕研究的依据和意义 （一）项目概述 生物活性肽产品的开发与应用研究项目，是采用现代生物工程技术，利用天然蛋白质资源，筛选蛋白酶高产的有益菌，通过独特的液--固二步发酵工艺，发酵分解大分子蛋白质，降解抗营养因子，提取生物活性多肽。本项目开发诱变的菌株BK201具有酶活高、抑制杂菌能力强、耐高温以及可利用多种蛋白原料等特性，通过我公司开发的独特工艺，可同时生产饲料级、食品级等多种产品，以满足不同需要，技术水平和技术含量较高。生物活性肽具有营养和生理调节双重功能，利用这些活性肽可以开发出药物、保健食品、营养食品、食品添加剂及绿色饲料等，为生物活性多肽的应用研究开辟了一个全新的道路。 （二）开展该项目研究的依据和意义 如前所述，生物活性肽以其独特的生物学功能，在功能食品、医药、保健、化妆品、绿色饲料等领域得到了广泛的应用，应此，生物活性肽的研究和应用成为当今生物工程领域的热门课题，是“人类基因组计划”后，世界生物科学家关注的“蛋白质组计划”的重要组成部分，它将把基因技术的成果变成造福于人类的实实在在的现实，已受到各国科学家和政府的高度重视。国际上对大豆肽的研究始于20世纪70年代，其中美国和日本都处于发展大豆肽生产和利用的前列。美国在20世纪70年代取得研究成果，Deitown Speciaties公司建成了年产5000t食用蛋白肽的工厂。日本也于20世纪80年代开始开展该方面的研究，雪印和森永等乳业公司均已成功地将大豆肽应用于食品工业。由于发达国家尤其是美国对大豆多肽加工技术采取封锁政策，我国于２０世纪８０年代后期开始研究大豆多功能肽，“九五”期间，“大豆多肽的开发与应用”被列入国家重点科技攻关项目。我国在大豆肽的研究开发上起步较晚，基础和应用研究都很薄弱，但近几年研究逐步活跃起来，如使用复合酶多级定向酶切系统技术生产大豆肽达到了一定水平，同时掌握了大豆肽的性能指标测定、检测方法以及功能评价等技术。这些标志着我国大豆肽产业步入新的发展阶段，为我国跻身大豆肽生产国际先进行列奠定了坚实的基础。目前除提取天然的肽成分外，生物活性肽的制作方法主要有氨基酸合成法、酸水解法、碱水解法和酶解法。其中氨基酸合成法由于制作成本高难于大规模化生产，酸水解和碱水解法反应激烈，难以控制，使产品失去生物活性且污染环境，酶解法最终产品有十分明显的苦味，口感较差，并且其成本较高。本项目“生物活性肽产品的开发与应用研究”的技术特点在于克服现有生物活性肽制备技术的缺陷，反应平稳，比较容易控制，最大限度地保证生物活性肽的活性，最终产品中的杂质含量低，无苦涩等异味，原料来源广，运行成本低，生产效率高，无污染，有利于环境保护。 本项目的另一技术特点在于通过该技术能够在利用天然蛋白原料制备生物活性肽的同时，有效降解天然蛋白原料中的多种抗营养因子，生产富含小肽的新型蛋白质饲料，全部或部分替代鱼粉和抗生素在饲料工业中的使用。随着我国饲料工业的迅速发展和生产的高度集约化，对优质饲料蛋白原料的需求日趋增大，目前饲料优质蛋白原料的主要来源是鱼粉，而作为一种亚稀缺资源，鱼粉已经在各主要产地如秘鲁等国受到严格限产保护。我国年精饲料消耗达3亿吨左右，其中约有1.8亿吨为原粮，1亿多吨为粮食资源的加工副产品及下脚料；我国粮食总产量从1998年的5.1亿吨下降到2003年的4.3亿吨，供需平衡十分脆弱，豆粕、鱼粉等优质蛋白质饲料资源严重短缺，现在年缺口达3000万吨。需求的膨胀和来源的快速减少，正是目前饲料优质蛋白原料面临的尴尬处境。蛋白饲料资源的不足，已成为制约养殖业发展的主要因素。一些西方发达国家先行一步，将解决优质饲料蛋白来源的目光投向了最大的植物饲料蛋白源。我国是一个动物蛋白质严重不足,而植物蛋白质非常丰富的国家,而植物蛋白质中又以大豆量最大。然而，植物蛋白（豆粕、棉仁饼、菜籽粕等）中抗营养因子的存在又影响了它的规模应用。大豆具有蛋白质含量高、氨基酸组成基本平衡的特点,非常适合作为人类及动物的蛋白质源。但大豆抗营养因子（蛋白酶抑制因子、凝集素、寡糖、致过敏反应蛋白、异黄酮、皂甙、植酸、单宁、生氰糖甙、赖丙氨酸、抗维生素因子、致甲状腺肿因子等）的存在使饲料蛋白质消化率下降、引起动物体内蛋白质内源性消耗、降低表观代谢能、降低养分消化率、降低矿物质和微量元素利用率、降低维生素利用。棉仁饼（粕）是棉籽经脱壳去油后的副产物。我国棉仁饼（粕）的年产量在200万吨以上，在全世界和我国油籽饼粕中仅次于豆粕，名列第二，是一项重要的植物蛋白质饲料资源。完全脱壳的棉仁制成的棉仁饼、粕粗蛋白质可达40％，甚至高达44％，与大豆饼的粗蛋白质含量不相上下，是一种重要的蛋白质饲料资源。但是，由于棉仁饼（粕）中含有游离棉酚等有毒物质，会导致动物中毒，不能安全地用作饲料蛋白源，使得这一资源潜力未能充分发挥。菜籽饼、粕是以油菜籽为原料经过取油后的副产物。菜籽饼的粗蛋白质含量在34-38%之间，氨基酸组成的特点是蛋氨酸含量高（仅次于芝麻饼、粕），赖氨酸含量亦高。而精氨酸含量低，是饼、粕饲料中含量最低的。菜籽饼、粕的有效值偏低（淀粉含量低、菜籽壳难以消化利用）。矿物质中，钙和磷的含量均高，硒和锰的含量亦高。特别是硒的含量是常用植物饲料中最高的。但是菜籽中含有硫葡萄糖苷、芥酸、单宁、皂角苷等不良成分，其中主要是硫葡萄糖苷。硫葡萄糖苷本身无毒，但在一定温度和水分条件下，经过菜籽本身含有的芥子酶的酶解作用而产生异硫氰酸酯、恶唑烷硫酮和腈类等有害物质。这些物质可引起甲状腺肿大，从而造成动物生长速度下降，繁殖力减退。单宁则妨碍蛋白质的消化，降低适口性。而芥酸阻挠脂肪代谢，造成心脏脂肪蓄积及生长受到抑制。利用本项目筛选出的优良菌株BK201，通过液--固二步发酵，可以有效降解植物蛋白（豆粕、棉仁饼、菜籽粕等）中抗营养因子，生产富含小肽的新型蛋白质饲料，全部或部分替代鱼粉和抗生素在饲料工业中的使用，在追求绿色高效养殖的二十一世纪具有重要的战略意义。 本项目“生物活性肽产品的开发与应用研究”，是采用现代生物工程技术，筛选优良的有益菌，利用天然蛋白质资源，通过独特的液--固二步发酵工艺，发酵分解大分子蛋白质，降解抗营养因子，提取生物活性多肽。本研究具有工艺通用性强（可同时生产饲料级、食品级等多种产品）、原料来源广（可以低温豆粕、棉籽粕、菜籽粕等多种天然蛋白为原料）、生产效率高，运行成本低、无污染，有利于环境保护等特点，技术水平和技术含量较高，为生物活性肽的工业化生产以及豆粕、棉粕、菜粕等植物蛋白原料的深度开发开辟了一个全新的道路。 二, 本项目的技术创新点 1．本项目筛选的菌株BK201具有安全性好（为我国农业部允许使用的益生菌菌株）、存活能力强（耐高温，80℃加热30分钟存活率95%；耐受低pH 环境的能力强,在pH 3.4、2.6和2.2 时存活率变化不大；在0.3 %～1.0 %胆盐浓度环境中, 24 h 内菌株的耐受能力较强；能在肠道定植）、酶系全（产蛋白酶、淀粉酶、糖苷酶等，产蛋白酶水平为120-150 u/g）、遗传性状稳定（连续传代30代以上，性能稳定）。 2．本项目确定的液-固二步发酵法制备生物活性肽工艺，能够在生产生物活性肽的同时同步去除天然蛋白原料的抗营养因子,具有工艺通用性强（可同时生产饲料级、食品级等多种产品）、原料来源广（可以低温豆粕、棉籽粕、菜籽粕等多种天然蛋白为原料）、生产效率高，运行成本低(生产成本每吨仅增加1000元左右)、无污染，有利于环境保护等特点，技术水平和技术含量较高，为生物活性肽的工业化生产以及豆粕、棉粕、菜粕等植物蛋白原料的深度开发开辟了一个全新的道路。 3．本项目利用筛选的耐受性极强的有益菌菌株BK201进行液-固二步发酵，将益生菌、生物活性肽、去除抗营养因子三者很好的结合起来，其工业化产品--益生康肽应用到饲料工业中，能够全部或部分取代鱼粉和抗生素。 |
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