酿酒酵母培养物固体发酵技术工程化探索与实践

由于长期使用抗生素出现了耐药性、药物残留、畜禽产品品质下降以及环境污染等问题，抗生素替代品的研究日益迫切。酵母培养物是运用生物技术而生产的微生物饲料添加剂，它无毒、无污染，被营养学者称之为绿色添加剂，可以维护和改善家禽的消化能力，提高机体免疫能力，在抵御各种应激的侵袭和充分发挥动物生产性能方面具有独特的作用，在动物生产中具有广阔的应用前景。我国年产白酒糟2000多万吨，以白酒糟为底物生产酿酒酵母培养物对于环境保护和资源利用意义重大。

一、酿酒酵母培养物的生产工艺

发酵是现代生物技术研究和生产的核心，酵母培养物的生产工艺包括液体发酵和固体发酵两种。

（一）液体发酵

目前，应用较多的酵母培养物的发酵工艺是液体深层发酵。所谓液体发酵，是指发酵主体在适宜的发酵液中，适宜生长温度下连续发酵1至2天或更多时间，得到最终发酵产物的过程。液体发酵工艺应用于酵母培养物的生产，可以快速生产菌体，生产条件容易优化，不易污染，长期以来一直被认为是操作简单、快速和高效的方法，但由于设备、能耗等原因，生产规模不易扩大。

（二）固体发酵

固体发酵是指利用自然底物做碳源和氮源，或利用惰性底物做固体支持物，其体系没有或接近没有流动水的发酵过程。我国固态发酵历史悠久，然而在饲料中的应用是近几年才发展起来。固态发酵的主要缺点是经过多级培养和开放式发酵易受杂菌感染，生产时间长，占地面积大，劳动强度大，发酵条件不好控制，整体工程技术相对落后，规模化、自动化程度较低。但是，固体发酵具有节水、节能的独特优势，属于清洁生产技术。在强调环境友好的今天，固体发酵的研究和应用受到越来越多的重视。

二、酿酒酵母培养物固体发酵工艺的创新与实践

目前，我国酒糟的处理方法是堆积、固液分离或烘干等简单的处理。生产酿酒酵母培养物，需要大量的酒糟原料，可减轻酒厂大量酒糟废弃物对环境带来的威胁。采用工厂化处理系统可显著改善环境，将酒糟变废为宝，将酵母培养物产品大规模用于养殖业，可减少抗生素的使用，提高养殖效益。

（一）新型固体发酵系统的研制和应用

经过探索与实践，安徽东方新新生物技术有限公司自主研制了一套自动化程度高、大规模处理能力强的固体发酵系统——塔式发酵烘干一体箱，由混料系统、空气系统、中控系统、热交换系统、自动进料系统、揉搓、粉碎、包装系统、污水处理系统和能源系统等多个系统高度集成。该系统可广泛应用于食品和发酵工业废渣和养殖粪污处理。该系统属国内首创，绝大多数为非标设备，已稳定运行2年。

（二）工程化酵母培养物生产工艺的优势

目前，新工艺生产的酿酒酵母培养物已经大规模用于养殖业。该工艺以酒糟为主要原料，性价比很高。发酵充分，无死角，质量稳定。自动化、大规模处理能力，能满足规模养殖对原料稳定供应的要求。经一年时间市场开发、培育，产品销量稳步上升。

（三）工程化酿酒酵母培养物生产工艺的过程控制

1. 投料控制

具有合理结构和长度的混合器，投料时准确计量，分层布料，充分搅拌，确保酒糟、菌种混合均匀。

2. 初始水分控制

初始水分影响发酵启动时间，因此初水份的控制对发酵很重要。特别是为了防止渗漏水的产生，初始水分控制在60%以下。初始水分控制在60%以下，无废水和废渣的排放。

3. 污染控制

菌种、酒糟原料、通风、现场卫生等，都是污染控制关注的。选择耐酸酵母菌种，控制较低的初始pH。加大接种量，形成菌种优势。采用刚高温蒸馏完的酒糟，灭活充分。酒糟运输距离尽可能短，即到即用。做好每次的现场清理和卫生工作，包括紫外、臭氧消毒等。采取措施，进行空气过滤。

4. 发酵过程控制

实时检测记录通风量、料温、气温、pH、水分等，根据需要，进行搅拌。四季变化，气温、湿度变化很大，要充分考虑。离线镜检菌种生长情况，并计数。记录酒糟气味变化情况。

5. 烘干过程控制

四季的气温、湿度变化很大，影响烘干过程控制和烘干成本。为保证产品质量和菌种活性，采用低温烘干，温度不超过75℃。适时搅拌，调节料层温度，保持上下温度一致。实时监测记录水分数据。

6. 发酵前后酒糟的理化指标变化

发酵前后，酒糟的理化指标都发生了质的变化，稻壳软化，酒糟的味道消失，并有轻微酵母发酵味道。酒糟pH很低，一般3.9以下，通过pH值可简单的鉴别酒糟是否发酵成功。发酵过程中，有机酸类物质被代谢消耗，pH上升，一般在5.0以上。发酵后，酒糟中的酸溶蛋白增加，氨基酸趋于平衡等，如色氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸和精氨酸等必须氨基酸含量增加，而胱氨酸、谷氨酸、丙氨酸和脯氨酸等非必需氨基酸含量增加。

7. 毒素控制

产品毒素很低，市场少见。为饲料原料市场提供了优质、低价、低毒原料的新选择。酿酒原料本身的毒素低。大规模处理技术的优势：新鲜酒糟即出即用。酒糟长时间堆放，不仅仅污染环境，也导致杂菌生长，大幅度增加酒糟毒素水平。发酵过程严格控制杂菌污染，发酵可降解部分毒素。

8. 稻壳分离技术

本公司自行设计的稻壳分离设备能够将酒糟中93%的稻壳分离出去，保证了产品的质量。

9. 产品稳定性控制

自动化，减少人为干扰。多维度、充分搅拌，混合均匀性大幅提高。发酵和烘干的温度、通风量自动控制，不受环境变化影响。发酵烘干一体箱设计为一个等压室，保证通风均匀。筛下物收集系统，并均匀与筛上物混合。

三、工程化固体发酵技术应用的延伸

（一）从醋糟到新型酵母培养物

将该技术应用于醋糟的大规模处理生产饲料原料----酵母培养物。发酵后，醋糟pH升高，粗蛋白增加，粗纤维减少。

将用醋糟生产的酵母培养物饲喂蛋鸡，鸡蛋品质显著上升。蛋壳颜色变好，麻点蛋少。蛋壳硬度增加，蛋黄、蛋清粘稠度增加。鸡舍氨味降低，过料现象消失。

（二）大规模、自动化、零排放、及时处理畜禽粪污

粪污处理的首要目标是减量，去除过多的水分；其次是粪污的资源化，比如生产有机肥。使用该技术处理徐群粪污具有以下优势，1）减量效果明显。以水泡粪为例，可减量到15%以下（一般30%就很好）。2）处理快速。一般15小时即可自然升温到70℃，传统方式需要一周到几月不等。3）不需要固液分离，没有沼液产生，所以排放接近零。此外，对现运行中生产沼气的沼液也可快速有效处理。并且，即使没有财政补贴，也有较好毛利

BFC·第五届中国生物饲料科技大会在累累硕果中圆满落下帷幕，开创了行业学术会议务实创新的新模式，大会为全国畜牧饲料界广大同仁提供了高效高端高质的交流平台，为我国生物饲料科技进步和产业化推波助澜。每年九月第二个周末，我们不见不散！

文内容根据谢申猛博士在BFC·第五届中国生物饲料科技大会上的报告整理而成。未经本人审阅。

四、结语

工程化固体发酵技术的核心技术完全自主可控，整合酵母培养物技术、生物质能源技术、高效益生菌技术和生物有机肥技术等，自动化、大规模处理白酒糟，改变了酒糟传统的粗放处理方式，解决了酒糟及其渗滤水对环境的污染问题，改善了白酒企业辐射区域的生态环境，并且具有可观的经济效益，市场潜力巨大。