菜粕资源深度开发的理论与探索（江西省“八·五”重点工业性试验项目）
1、1 前言 菜籽种植适应性强，我国大部分省份均可种植，其油脂也是我国人民的主食油，菜粕蛋白的高效利用技术，目前最有效最经济的途径有①改进配方技术，如以可利用氨基酸为基准来设计配方，从而提高菜粕蛋白的利用率。②研究使用调味调香等添加剂来掩盖菜粕的不良气味及涩口辣口等缺陷，以提高菜粕在配方中的使用量，产改善其利用效率。③研究出提高动物的抗毒能力、钝化毒性等的添加剂，如浙江农业大学许梓荣教授发明的6107添加剂，只要添加菜粕量的1%，就可以使菜粕在配方中的使用量达到15%左右，而若不添加6107，则菜粕必须限量使用，一般允许的用量是6.5%以下。
尽管如此，菜粕还是菜粕，以上三种途径并不能从根本上解决菜粕这一庞大资源的出路，菜粕中的有毒物质、各种抗营养因子均没有得到本质上的脱除或降解，适口性问题也未能从本质上解决，营养价值上的缺陷也未得到改善，必须寻找出更有效的开发途径。
从目前国内饲料行业对各类蛋白质资源的需求情况来看，全国每年产豆粕400万吨左右，产棉籽饼粕500万吨左右，菜粕为500万吨左右，而且菜粕在今后的产量将不断增加。菜粕是饼粕类中最毒的一种原料，利用率远低于豆粕，加上颜色较深，也不及棉粕的使用普遍。据统计，1993年，我国的豆粕蛋白利用率是70%，棉籽饼粕利用率是50%，而菜粕利用率仅为不到30%。
正因为如此，农业部三令五申强调菜粕的深度开发，以图从根本上解决菜粕的出路问题。我国曾有几家从事过菜粕资源的开发单位。较突出的有①武汉粮食工业学院的罗远洲发明的乳酸菌厌气发酵法。②广东中山大学钟英长教授发明的霉菌发酵脱毒技术等。各有其优缺点，前者生物效价及适口性有所提高，但发酵周期长达30天以上，劳动强度大，占地面积大等，后者虽可进行工业化生产，但投资巨大，不经济，营养价值不能代替豆粕使用，对产品改善不大。脱毒率不稳定等。
江西省海天实业总公司海泉生物工程公司的技术人员，在总结前人经验的基础上，查阅大量文献资料，确定采用生物、物理、化学等手段相结合的即所谓BPC综合处理技术，对菜粕资源进行深度开发。1992年开始立项，1993年被列入江西省“八·五”重点工业性试验项目，江西省计委科技攻关办公室，市财政局等给予20余万元拔款作为科研经费，自有研究经费50万元，1994年列入江西省重点科技贷款项目，给予科技贷款480万元。经过技术人员的努力，从1992年开始，经过了实验室技术开发→小试试验→中试试验生产→年产15000吨规模的工业化建设，取得了丰硕的成果。
该项目技术研究、非标设备设计、厂房条件设计、设备选型、工艺流程设计等均由作者钟启平工程师主持。作者先后与广东省微生物研究所4620菌体蛋白组的郭维烈教授、广东省农业机械研究所、河北省沧州市厚德生物技术研究所的王厚德教授、江西省农业科学院畜牧兽医研究所的高书娟，叶正襄（院长副研究员），肖国汉（所长高级畜牧师），对锡全（高级牧医师）、邹兼全（生物工程副研究员）等，江西省农业机械研究所的宿坤根（高工）、程国华（高工）等，四川省峨眉山大地生物工程研究所的陶德录（所长、高工），中国科学院微生物研究所，中国科学院饲料科学研究所，江西省饲料科学研究所的吴治礼（所长、高级牧医师），江西省动物营养研究中心的熊火印（中心主任、高级畜牧兽医师），南昌兴达饲料研究所的戴荣衮（所长、高级牧医师），上海市工业微生物研究所，江西省食品与发酵工业研究所，北京轻工业学院生物化学工程系曲枫桐教授，等科研单位和高等院校进行过合作和接触，同时参观考察了二十余家活性酵母饲料和固态发酵行业的企业，以及饲料生产厂家，足迹踏遍大江南北，从菌种制作技术，菌种的筛选，优化组合，工艺探索，设备选型（尤其是固态发酵设备设施），以及新型生物技术手段的采用和某些观念观点的更新上做了系统的研究工作。
四年多来，总计耗费研究经费46万余元，其中仅是菌种的收集筛选、诱变，再筛选，优化组合等就耗资20多万元。目前已建立了年产15000吨规模的生产车间，土建面积2800余平方米，总投资480万元，目前已投入正式生产，运转正常。
二、 BPC综合处理技术介绍 详细的内容可参见
中心论文之菜粕资源的深度开发
2.1 主体工艺流程如下
菜粕、石灰粉 18波美度皮革蛋白水解液、少量玉米粉或麦麸→搅拌均匀→蒸汽蒸煮→风机吹冷→加入盐酸和少量磷酸进行中和→接种扣囊拟内孢霉菌，酵母菌，黑曲霉菌孢子→移入H250型充气发酵器→发酵室培养 →镜检→气流闪蒸干燥机干燥→包装→成品
2.2 菌种制备工艺
（1） 黑曲霉孢子与扣囊拟内孢霉酵母种制作
麦麸加水（1︰1）→搅拌→灭菌→接种一级斜面菌种→二级三角瓶曲种
↓
麦麸加水（1︰1）→搅拌→灭菌→冷却→接种→装料发酵→成熟→低温烘干备用
（2）液体酵母菌种制备
不着一级斜面菌种→二级三角瓶种子 无菌空气
↓ ↓
原料→糖化→灭菌→冷却→恒化器接种→培养成熟→出料→混合备用（5种酵母菌种）
（3）18波美度的动物蛋白液制备
兰皮屑，石灰，烧碱，水→水解反应釜→加热加压水解3-4小时→离心过滤→二次过滤→浓缩→动物蛋白浓缩液成品备用
滤渣用于提取铬鞣剂用。
2.3 有毒物质及抗营养因子分析报告
经农业部油料及制成品质量监督检验测试中心（武汉）的检验结果如下：
表一：有毒物质及抗营养因子在发酵 成品中的含量
|
项目 |
菜粕原料 |
试验产品 |
|
硫葡萄糖甙μmol/g
异硫氰酸酯mg/kg
噁唑烷硫酮mg/kg |
36．72
3676
2342 |
未检出
364
179 |
|
总毒素含量% |
2.3644 |
0.0543 |
|
抗营养因子：
植酸%
粗纤维%
芥子碱%
可溶性单宁% |
4.98
11.51
1.21
3.01
|
未检出
7.11
0.20
0.38 |
|
硫葡萄糖甙分类 |
2-羟-3-丁烯µmol/g
丙烯基硫甙µmol/g
2-羟-4-戊烯µmol/g
3-丁烯基硫甙µmol/g
4-羟-3-吲哚甲基µmol/g
4-戊烯基硫甙µmol/g |
12.78
2.41
1.08
16.98
0.96
2.51 |
未检出
未检出
未检出
未检出
未检出
未检出 |
|
|
|
|
|
|
|
注:脱毒率97.70%、植酸去除率100%，粗纤维的降低率为35.6%，芥子碱脱除率大于90%，可深性单元宁脱解率也大于90%
处理的产品中，异硫氰酸酯和噁唑烷硫酮总量为0.0543%，即543ppm，（俗称总硫甙），这一数据低于欧洲共同体和我国粮油协会推荐的菜粕脱毒标准0.3%（3000ppm），接近于国外建议的菜粕食用蛋白硫甙极限含量0.04%（400ppm），低于我国“七·五”攻关项目建议的饲用菜籽粕脱毒指标0 .1%(1000ppm)。
可以说这是一个脱毒比较完全的工艺技术，它采用了二步脱毒法，即预先物理化学脱毒，再进行发酵脱毒。预先物理化学脱毒的目的是为了更有利于下一步的发酵脱毒，实践证明，如果没有第一步的物理化学预脱毒，则第二步的发酵脱毒很难见效，因为毒性太大，菌种无法生长发育，菌丝无法萌发。从上面的检测结果可知，BPC综合处理技术是合理科学的。脱毒率也是比较彻底的。这正是我们当初设计这一工艺流程的初衷。
用BPC处理技术处理后的菜粕，不仅脱毒彻底，而且营养价值也大副度提高了，具体参见中心论文“菜粕资源的深度开发”。限于篇幅，这里不再累述。 宜春高新技术专利产品开发中心对本文具有编著权，凡转载者请通知本站。 未完待续
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(2012-9-24)