阅读说明：本技术 一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮及其制备方法 (High-dietary-fiber low-antigen-protein fermented soybean hull and preparation method thereof ) 是由 韩丽 张广民 蔡辉益 严峰 彭翔 李阳 于 2019-10-10 设计创作，主要内容包括：一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮及其制备方法,通过大豆皮、发酵剂和蒸馏水通过分段式发酵获得,所述大豆皮、发酵剂和蒸馏水的比例为大豆皮50-66份,发酵剂5.5-20,蒸馏水25-40份,其不仅膳食纤维、有益活菌数及有机酸含量高；同时此发明可极大的消除大豆皮中各种抗营养因子(大豆抗原蛋白、不良寡糖和脲酶等),有效改善了发酵豆皮的风味和适口性,降低饲料成本,提高了大豆皮的营养价值与饲养价值,极大的提高了大豆副产物利用率。(A high dietary fiber low antigen protein fermented soybean hull and its preparation method, pass soybean hull, leaven and distilled water through the sectional type fermentation to get, said soybean hull, leaven and proportion of distilled water are soybean hull 50-66, leaven 5.5-20, 25-40 of distilled water, it is high in dietary fiber, beneficial viable count and organic acid content not merely; meanwhile, the invention can greatly eliminate various anti-nutritional factors (soybean antigenic protein, bad oligosaccharide, urease and the like) in the soybean hulls, effectively improve the flavor and palatability of the fermented soybean hulls, reduce the feed cost, improve the nutritional value and the feeding value of the soybean hulls and greatly improve the utilization rate of soybean byproducts.)

一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮及其制备方法

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，且特别涉及一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮及其制备方法。

背景技术

近年来，关于膳食纤维的研究与应用已成为国内外研究的一个热点。有研究表明，膳食纤维饲粮对不同生长阶段动物营养作用表现不同，可解决不同生长阶段动物的一些营养难题，如仔猪腹泻、母猪便秘等。我国非常规饲料资源丰富，但目前我国对富含膳食纤维的非常规饲料资源利用并不充分，这不仅造成了饲料资源浪费，还会对环境造成污染。

大豆皮是新型的膳食纤维饲料原料，具有粗纤维含量高、木质素含量低，价格低、产量大等优势。据统计，2017年大豆皮单独分离约有800万吨。目前，随着榨油工艺的提高，市场对去皮大豆的需求增大，大豆皮回加到豆粕中的比例会减少，豆皮单独使用的比例会增加。另外，与市场上常用的麸皮等粗饲料相比，大豆皮还具有水分和霉菌毒素含量低，总膳食纤维含量高，品质稳定等特性。因此，大豆皮作为一种新的粗纤维饲料资源开发利用具有重要经济价值和市场前景。然而，由于大豆皮含有胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白、脲酶等多种抗营养因子，导致其在畜禽生产上应用受到一定限制，且仅少量用于反刍粗饲料，并没有将其进行合理的开发和利用。

研究发现，微生物发酵饲料有增加饲料原料资源、降低饲料成本、提高饲料营养价值和利用率等作用。因此，若采用微生物发酵技术处理大豆皮原料，不但可减少抗营养因子含量，提高大豆皮饲料营养价值，同时富含有益菌，节约饲粮配方空间和饲料成本，减少环境污染等，且可扩大其在饲料中的应用范围，有利于此项技术进行大规模推广，并以廉价的发酵饲料替代常规饲料具有重要的经济和社会价值，可见，此技术是一种更为科学的加工方法。但目前市场上对发酵大豆皮的研究并不多见，且发酵技术也不够成熟，虽有人尚试采用单菌或复合菌发酵，但存在饲料转化率差、产品质量不稳定等问题，这也导致此项技术在发酵饲料领域进行大规模推广受到一定程度的限制。除此之外，我国发酵饲料多采用耗氧发酵，染霉风险大，发酵效果比较有限，并且存在发霉变质，储存时间短等问题。

因此，基于大豆皮的产量优势和使用优势，迫切需要研究出一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮的发酵工艺，对进一步提高其营养利用价值，扩大其在饲料中的应用范围具有重要的价值。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种制备发酵大豆皮的新型制备工艺，该制备工艺可控性强，缩短发酵时间，发酵效率高。

本发明的第二目的在于提供一种由上述发酵豆皮的发酵剂和制备工艺制备而得的发酵豆皮，该发酵豆皮中膳食纤维、小分子肽、活菌数和有机酸含量高，大豆抗原降解良好，且风味佳，适口性好。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮的制备方法，通过大豆皮、发酵剂和蒸馏水通过分段式发酵获得，所述大豆皮、发酵剂和蒸馏水的比例为大豆皮50-66份，发酵剂5.5-20，蒸馏水25-40份。

所述发酵剂包括第一发酵剂和第二发酵剂，第一发酵剂主要由枯草芽孢杆菌、糖蜜和尿素组成；第二发酵剂主要由植物乳杆菌、产朊假丝酵母和糖蜜组成，发酵过程包括连续进行的第一耗氧发酵阶段和第二厌氧发酵阶段，其中第一发酵剂用于第一耗氧发酵阶段豆皮的发酵；第二发酵剂用于第二厌氧发酵阶段豆皮的发酵。

所述发酵剂，其组成为：枯草芽孢杆菌2-8份，植物乳杆菌2-8份，产朊假丝酵母0.2-0.8份，糖蜜1-2.5份，尿素0.1-0.5份。

所述第一发酵剂的比例为枯草芽孢杆菌5.17-5.47份、糖蜜0.52-1.03份、尿素0.16-0.26份。

所述第二发酵剂的比例为植物乳杆菌5.17-5.47份、产朊假丝酵母0.5-0.6份、糖蜜1-2份。

通过以下方法制备：

1)制备种子液，用菌株活化后扩培培养18-23h得到发酵用菌液，备用，

2)制备第一发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第一阶段发酵剂各组分的添加量将第一阶段发酵剂组分中的枯草芽孢杆菌、糖蜜、尿素置于已加热至30℃-40℃温水中，搅拌均匀，配制成好氧发酵剂，备用，

3)混合步骤二中得到的好氧发酵剂与大豆皮，并混合均匀，得到接种发酵剂的大豆皮原料，进行好氧发酵，

4)将混合好的豆皮原料布入发酵槽，物料厚度为30-60cm，于30℃-40℃静置发酵24-48h，发酵过程中每隔12-24h翻一次料，

5)制备第二发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第二阶段发酵剂各组分的添加量将第二阶段发酵剂组分中的植物乳杆菌、产朊假丝酵母、糖蜜置于已加热至30℃-40℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂，备用，

6)混合步骤五中得到的厌氧阶段发酵剂与第一阶段发酵完成的发酵大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮，

7)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，15-25kg/袋，于30℃-40℃静置发酵24-72h。

其中步骤2)中枯草芽孢杆菌接种量范围为1.0×10⁷-1.0×10⁹cfu/g，其中步骤5)中植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌接种量范围分别为1.0×10⁶-1.0×10⁸cfu/g和1.0×10⁵-1.0×10⁷cfu/g。

优选地，选用产朊假丝酵母菌用于大豆皮的发酵，其能在已添加碳源的大豆皮培养基中快速增值，改善发酵料气味，从而提高饲料的诱食性；产朊假丝酵母菌细胞壁中的甘露糖和β-葡聚糖具有免疫促进剂的功能，可增强机体的免疫力。

优选地，选用的植物乳杆菌在固体发酵中可产生乳酸等酸性物质，快速降低发酵豆皮体系pH值，抑制杂菌生长，调节发酵饲料的气味和适口性；还可分泌α-半乳糖苷酶，降解大豆皮中含有以水苏糖、棉籽糖为主的α-半乳糖苷类抗营养因子，提高发酵料品质。

优选地，选用的枯草芽孢杆菌可产多种酶类，对大豆皮中蛋白类抗营养因子具有很强的降解能力，不仅可提高动物对营养物质消化吸收利用率，还提高发酵大豆皮品质。

本发明还提出了一种发酵大豆皮，其由上述发酵大豆皮的发酵工艺制备而得。其最佳实施例提供发酵大豆皮的有益效果是：

大豆皮中接种的第一菌液和第二菌液均是由菌种种子液活化扩培后得到的富含多种有益代谢产物，且活菌活力强的发酵菌液，可提高发酵大豆皮的发酵效率和益生功能。

本发明实施例中采用分段式发酵模式，将所用的枯草芽孢杆菌与植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌采用分开单独接种的发酵模式进行发酵。具体地，第一发酵阶段为耗氧发酵，发酵豆皮体系不接种植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌，可使枯草芽孢杆菌快速增殖，充分发酵，降解大豆皮中的抗原物质。第二发酵阶段为厌氧发酵，第一发酵阶段发酵结束后接种植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌，并维持其发酵体系为厌氧状态，抑制枯草芽孢杆菌的生长，促进植物乳杆菌等增殖。

本发酵较佳的实施例提供制备发酵豆皮的此发酵工艺操作简单，发酵工艺参数可控，可有效缩短发酵时间，防止杂菌污染，发酵效率高，且采用此工艺所得的发酵豆皮产品品质均一，质量稳定，其不仅膳食纤维、有益活菌数及有机酸含量高；同时此发明可极大的消除大豆皮中各种抗营养因子(大豆抗原蛋白、不良寡糖和脲酶等)，有效改善了发酵豆皮的风味和适口性，降低饲料成本，提高了大豆皮的营养价值与饲养价值，极大的提高了大豆副产物利用率。

本发明经过长时间的研究，最终确定了用于发酵大豆皮的发酵工艺。利用此制备工艺可充分利用大豆皮资源，减少饲料资源浪费；并有效降解大豆皮中的蛋白类抗营养因子和不良寡糖等，提高大豆皮的饲用价值和饲料利用率；降低饲料成本，节约饲粮配方空间。另外，利用此工艺制备的发酵大豆皮富含大量活性有益菌及有机酸等代谢产物，直接饲喂可有效节约物料烘干的成本，且能最大程度地保留发酵饲料的营养成分、风味及有益菌；不仅能改善猪只肠道健康保证猪只健康生长，还能抑制猪圈舍有害微生物繁殖，提升猪的生产性能；同时对改善母猪的便秘、仔猪腹泻等问题均有良好效果。

具体实施方式

实施例1

1)种子液制备，即将保藏枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌菌株分别接种至LB培养基、MRS培养基中，YPD培养基进行菌种种子液活化。进一步地，将上述枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母菌三种种子液进行扩培培养21h，得发酵菌液。

2)制备第一发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第一阶段发酵剂各组分的添加量将第一阶段发酵剂组分中的枯草芽孢杆菌、糖蜜、尿素置于已加热至35℃温水中，搅拌均匀，配制成好氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.18份、0.78份、0.21份。

3)混合步骤二中得到的好氧发酵剂与大豆皮，并混合均匀，得到接种发酵剂的大豆皮原料，进行好氧发酵。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为51.81份和35.28份。

4)将混合好的豆皮原料布入已清理消毒的发酵槽，物料厚度为30cm，于40℃静置发酵24h，特别地，发酵过程中每隔12h翻一次料。

5)制备第二发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第二阶段发酵剂各组分的添加量将第二阶段发酵剂组分中的植物乳杆菌、产朊假丝酵母、糖蜜置于已加热至35℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.18份、0.52份、1.04份。

6)混合步骤五中得到的厌氧阶段发酵剂与第一阶段发酵完成的发酵大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。

7)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，20kg/袋，于37℃静置发酵72h。

实施例2

1)种子液制备，即将保藏枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌菌株分别接种至LB培养基、MRS培养基中，YPD培养基进行菌种种子液活化。进一步地，将上述枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母菌三种种子液进行扩培培养23h，得发酵菌液。

2)制备第一发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第一阶段发酵剂各组分的添加量将第一阶段发酵剂组分中的枯草芽孢杆菌、糖蜜、尿素置于已加热至30℃温水中，搅拌均匀，配制成好氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.17份、1.03份、0.26份。

3)混合步骤二中得到的好氧发酵剂与大豆皮，并混合均匀，得到接种发酵剂的大豆皮原料，进行好氧发酵。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为51.65份和35.17份。

4)将混合好的豆皮原料布入已清理消毒的发酵槽，物料厚度为60cm，于37℃静置发酵36h，特别地，发酵过程中每隔18h翻一次料。

5)制备第二发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第二阶段发酵剂各组分的添加量将第二阶段发酵剂组分中的植物乳杆菌、产朊假丝酵母、糖蜜置于已加热至35℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.17份、0.52份、1.03份。

6)混合步骤五中得到的厌氧阶段发酵剂与第一阶段发酵完成的发酵大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。

7)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，20kg/袋，于37℃静置发酵48h。

实施例3

1)种子液制备，即将保藏枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌菌株分别接种至LB培养基、MRS培养基中，YPD培养基进行菌种种子液活化。进一步地，将上述枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母菌三种种子液进行扩培培养20h，得发酵菌液。

2)制备第一发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第一阶段发酵剂各组分的添加量将第一阶段发酵剂组分中的枯草芽孢杆菌、糖蜜、尿素置于已加热至40℃温水中，搅拌均匀，配制成好氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.20份、0.52份、0.16份。

3)混合步骤二中得到的好氧发酵剂与大豆皮，并混合均匀，得到接种发酵剂的大豆皮原料，进行好氧发酵。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为51.97份和35.39份。

4)将混合好的豆皮原料布入已清理消毒的发酵槽，物料厚度为30cm，于40℃静置发酵48h，特别地，发酵过程中每隔24h翻一次料。

5)制备第二发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第二阶段发酵剂各组分的添加量将第二阶段发酵剂组分中的植物乳杆菌、产朊假丝酵母、糖蜜置于已加热至40℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.20份、0.52份、1.04份。

6)混合步骤五中得到的厌氧阶段发酵剂与第一阶段发酵完成的发酵大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。

7)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，20kg/袋，于40℃静置发酵72h。

实施例4

1)种子液制备，即将保藏枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌菌株分别接种至LB培养基、MRS培养基中，YPD培养基进行菌种种子液活化。进一步地，将上述枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母菌三种种子液进行扩培培养23h，得发酵菌液。

2)制备第一发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第一阶段发酵剂各组分的添加量将第一阶段发酵剂组分中的枯草芽孢杆菌、糖蜜、尿素置于已加热至35℃温水中，搅拌均匀，配制成好氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.47份、0.82份、0.22份。

3)混合步骤二中得到的好氧发酵剂与大豆皮，并混合均匀，得到接种发酵剂的大豆皮原料，进行好氧发酵。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为54.67份和31.71份。

4)将混合好的豆皮原料布入已清理消毒的发酵槽，物料厚度为50cm，于37℃静置发酵48h，特别地，发酵过程中每隔12h翻一次料。

5)制备第二发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第二阶段发酵剂各组分的添加量将第二阶段发酵剂组分中的植物乳杆菌、产朊假丝酵母、糖蜜置于已加热至35℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.47份、0.55份、1.09份。

6)混合步骤五中得到的厌氧阶段发酵剂与第一阶段发酵完成的发酵大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。

7)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，25kg/袋，于37℃静置发酵48h。

实施例5

1)种子液制备，即将保藏枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌菌株分别接种至LB培养基、MRS培养基中，YPD培养基进行菌种种子液活化。进一步地，将上述枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母菌三种种子液进行扩培培养21h，得发酵菌液。

2)制备第一发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第一阶段发酵剂各组分的添加量将第一阶段发酵剂组分中的枯草芽孢杆菌、糖蜜、尿素置于已加热至40℃温水中，搅拌均匀，配制成好氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.18份、0.78份、0.21份。

3)混合步骤二中得到的好氧发酵剂与大豆皮，并混合均匀，得到接种发酵剂的大豆皮原料，进行好氧发酵。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为51.81份和35.28份。

4)将混合好的豆皮原料布入已清理消毒的发酵槽，物料厚度为30cm，于30℃静置发酵48h，特别地，发酵过程中每隔20h翻一次料。

5)制备第二发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第二阶段发酵剂各组分的添加量将第二阶段发酵剂组分中的植物乳杆菌、产朊假丝酵母、糖蜜置于已加热至40℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.18份、0.52份、1.04份。

6)混合步骤五中得到的厌氧阶段发酵剂与第一阶段发酵完成的发酵大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。

7)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，20kg/袋，于30℃静置发酵72h。

实施例6

1)种子液制备，即将保藏枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和产朊假丝酵母菌菌株分别接种至LB培养基、MRS培养基中，YPD培养基进行菌种种子液活化。进一步地，将上述枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母菌三种种子液进行扩培培养18h，得发酵菌液。

2)制备第一发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第一阶段发酵剂各组分的添加量将第一阶段发酵剂组分中的枯草芽孢杆菌、糖蜜、尿素置于已加热至40℃温水中，搅拌均匀，配制成好氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.47份、0.82份、0.22份。

3)混合步骤二中得到的好氧发酵剂与大豆皮，并混合均匀，得到接种发酵剂的大豆皮原料，进行好氧发酵。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为54.67份和31.71份。

4)将混合好的豆皮原料布入已清理消毒的发酵槽，物料厚度为30cm，于30℃静置发酵48h，特别地，发酵过程中每隔12h翻一次料。

5)制备第二发酵阶段用发酵剂，即根据所确定的第二阶段发酵剂各组分的添加量将第二阶段发酵剂组分中的植物乳杆菌、产朊假丝酵母、糖蜜置于已加热至40℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂。上述前三种物质按重量份分别为5.47份、0.55份、1.09份。

6)混合步骤五中得到的厌氧阶段发酵剂与第一阶段发酵完成的发酵大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。

7)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，25kg/袋，于30℃静置发酵72h。

实施例7

增加了发酵豆皮体系的发酵物料量。其他同实施例1。

表1各实施例发酵豆皮检测指标

由表1可知，在本发明方案提供的参数条件下，各案例发酵所得的发酵豆皮的各项检测指标结果均较佳。发酵豆皮与原料相比，极大的消除大豆皮中各种抗营养因子(大豆抗原蛋白、胰蛋白酶抑制因子、不良寡糖和脲酶等)，有效改善了发酵豆皮的风味和适口性，降低饲料成本，大大增加了大豆皮中营养物质的消化吸收利用率，极大地提高了大豆皮的营养价值、饲用价值及大豆皮的使用安全性；另外，发酵产物中总膳食纤维含量高，可作为很好的膳食纤维发酵饲料，有效的提高了大豆副产物利用率。

试验例8

试验选取日龄相近(约45日龄)、采食量正常、体重均匀(15±0.5kg)的健康仔猪240头，随机分为4个处理组(空白对照组、试验A组、试验B组、试验C组)，每个处理6个重复，每个重复10头猪，公、母各半。预饲期7天，试验期为28天。四组仔猪均为自由采食：空白对照组饲喂基础日粮，3个试验组分别在基础日粮中用2％、4％和6％的发酵豆皮替代基础日粮中的麸皮，各营养成分调到相同营养水平，此发酵豆皮为实施例1中发酵获得的产品。

预试期结束后，第1天早上对猪只进行空腹称重。正式进入试验后，猪只自由采食、饮水，干粉料投喂。试验过程中注意温湿度和通风，每天详细记录猪群采食量、发病情况及每日圈舍环境温度及湿度，饲喂、饮水、采光等饲养管理按养殖场商业情况操作。对仔猪平均采食量、平均日增重、料重比、腹泻率等进行统计。

试验结果显示，单独饲喂4％实施例1的发酵饲料，可极大地提高断奶仔猪的日增重，降低了料肉比，且改善了猪的健康状况，降低了仔猪腹泻率。

可见，在本发明方案提供的参数条件下制备的发酵豆皮具有很好的稳定性。此项技术可以广泛应用于大豆皮发酵产品的进一步开发，拓宽了其在动物饲粮中的广泛利用，具有广阔的市场开发前景。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。