蛋白质是动物所必须的营养物质之一,其作为生命的物质基础,是生命活动的重要承担者,也是构成动物组织器官框架的主要物质,蛋白质参与生物体内各种形式的生命活动,具有营养、调节、催化、防御等功能。随着我国畜牧业集约化、规模化、现代化的发展,蛋白质资源短缺问题日益突出。豆粕是我国动物饲料的最主要蛋白质来源,我国大豆主要依赖进口,大豆价格受国际市场影响较大,已成为我国畜牧业健康、可持续发展的“卡脖子”问题。因此,新型蛋白原料的开发与应用一直作为畜牧业的热点课题。乙醇梭菌蛋白(CAP)是一种新的单细胞蛋白,其作为蛋白饲料不仅蛋白含量高、氨基酸平衡,且不含有影响动物消化吸收的抗营养因子,是动物生产的一种理想蛋白原料。
1、乙醇梭菌蛋白概况
乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)是一种严格厌氧菌、革兰氏阳性菌,形状呈杆状的芽孢杆菌,最早是在兔子粪便中发现并分离。乙醇梭菌通过Wood-Ljungdahl途径固定一氧化碳(CO)或二氧化碳(CO2)来产生醋酸盐(乙酸盐),其生长的最适温度为37℃,最适pH值在5.8~6.0左右。CAP是乙醇梭菌发酵生产乙醇过程中的副产物,分离、提纯、干燥后的CAP呈褐色或淡黄色粉末状,具有乙醇梭菌蛋白的特殊气味,无异味,粗蛋白含量不低于80%,粗灰分小于7%,水分不高于12%。
2、乙醇梭菌蛋白营养价值及优势
乙醇梭菌蛋白的粗蛋白质含量高达80%以上,且易于动物消化吸收,富含多种微量元素,不含抗营养因子,同时富含18种氨基酸,总氨基酸占蛋白质的含量≥85%,其中赖氨酸和含硫氨酸含量相对较高,但精氨酸相对缺乏。乙醇梭菌蛋白的胃蛋白酶消化率高达90.4%,添加乙醇梭菌蛋白可提高饲料转化率。CAP与蛋白原料鱼粉、豆粕、酵母水解物营养成分对比差异见表1。CAP粗蛋白、必需氨基酸和非必须氨基酸含量均高于鱼粉、豆粕和酵母水解物,是一种优质的蛋白原料。CAP不仅蛋白质含量高,营养丰富,氨基酸结构平衡,还富含核苷酸等功能性物质,有利于动物肠道与肝脏的健康,而且以废气为原料,降低碳、氮排放,保护环境。
3、乙醇梭菌蛋白生产工艺
CAP是用乙醇梭菌为发酵菌种,以钢铁工业煤气(转炉煤气、高炉煤气)中的CO、CO2为主要碳源,以氨水为氮源,培养基由磷酸(H3PO4)、氢氧化钾(KOH)、硫酸镁(MgSO4)、硫酸亚铁(FeSO4)及少量维生素(维生素B1、维生素B2、维生素B5、维生素B6、维生素B12、烟酸、叶酸及生物素)组成,经气体预处理、发酵、蒸馏脱水、菌体分离、喷雾干燥及污水处理6个流程,最后得到乙醇等清洁能源及CAP。