CN101054558A - 以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用提取木糖后的玉米皮水解糖液制备饲料酵母的方法，该方法用玉米浸泡水、提取木糖后的玉米皮水解糖液混合配料制成培养基，斜面菌种进行三级培养，然后进行发酵罐培养。通过真空浓缩、喷雾干燥制成饲料酵母，整个生产过程无废水排放。本发明的培养基中富含氮源、碳源、无机盐、微量元素及维生素等生长因子，该方法可保证饲料酵母营养成分的完整性，所生产饲料酵母可完全替代鱼粉用于畜禽养殖业，有效降低畜禽养殖业的生产成本；本发明提高了产品附加值，减少环境污染，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种饲料酵母制备方法，尤其涉及以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法。
背景技术
玉米浸泡水是淀粉糖工业的副产物；玉米浸泡水中富含氨基酸、矿物质及各种生长因子，淀粉糖企业一般将其浓缩制成玉米浆，作为氮源用于微生物制药和发酵行业。但近几年随着淀粉糖行业的不断扩大，玉米浆出现了供大于求的局面，玉米浆销售不畅，严重阻碍了淀粉糖行业的发展；而不少厂家将处理不了的玉米浸泡水当作废水直接排掉，不仅浪费了资源而且严重的污染了环境。
以玉米浸泡水和提取木糖后玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母，是淀粉糖副产品的深加工，不仅提高了玉米浆附加值而且解决了玉米皮水解液提取木糖后剩余废液处理问题，提高了企业的利润，降低了环境污染，经济效益和社会效益显著，可谓一举两得。
饲料酵母也叫单细胞蛋白，其中的蛋白质主要是酵母菌的菌体蛋白，每克饲料酵母中酵母菌的菌体数应在150亿以上，饲料酵母是优质蛋白饲料，粗蛋白一般在45％以上；赖氨酸含量较高，含丰富的B族维生素，还含有未知促生长因子。饲料酵母中锌、硒、铁的含量很高，而且磷的吸收率对鱼类而言可达93％，是所有常规饲料原料中利用率最高的。饲料酵母可广泛用于畜禽养殖业，是鱼粉的最佳替代品，可降低养殖业的成本，具有极大的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明针对玉米浸泡水和提取木糖后玉米皮利用率低的问题，提供一种以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，该方法可在非无菌的环境下完成发酵，制成的饲料酵母可保证酵母营养的完整性，可完全替代鱼粉用于畜禽养殖业。
一种以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，步骤如下，均为质量比：
(1)制备培养基
①玉米浸泡水浓度10-15％，用1-10mol/L的NaOH溶液调节pH值至5-8，过滤备用；
②玉米皮加硫酸液水解，酸液浓度为1-10％；酸液和玉米皮质量比为10∶1-5∶1；水解温度100-120℃，水解时间2-6小时；水解完毕后过滤，滤液采用模拟移动床色谱分离系统分离出酸进行回收利用，然后进行脱色离交，脱色离交后滤液再经过一套模拟移动床色谱分离系统提取木糖，提取木糖后的水解糖液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和提取木糖后的玉米皮水解糖液按质量比3∶1-1∶1混合，用酸调节pH4-6，在70-80℃条件下杀菌25-30分钟后作为饲料酵母培养基备用；
(2)制备种子液
①将饲料酵母菌种进行摇床培养，培养条件：摇床频率150-300转/分，温度26-32℃，时间6-10小时，培养基含糖1.0-3.0％，培养结束残糖≤1％，酵母数1-3亿个/ml；
②接种后在种子罐内进行三级培养，培养条件：糖含量2-6％，接种量5-10％，种子罐装液量60-70％，培养时间6-10小时，得三级培养种子液；
(3)发酵罐发酵
将步骤(1)制备的培养基和步骤(2)制备的三级培养种子液置于强制循环自吸式发酵罐中进行发酵，得发酵培养液；
工艺条件为：培养基糖含量2-6％，温度26-32℃，接种量5-10％，溶氧≥10％，时间10-20小时；
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐中；
(5)蒸发浓缩
采用四效板式蒸发器或三效降膜蒸发器对步骤(4)中的发酵醪进行全液蒸发浓缩；
(6)喷雾干燥
采用高速离心喷雾干燥塔将浓缩的发酵液干燥，制成饲料酵母粉。
上述步骤(2)所述饲料酵母菌种选自产朊假丝酵母、酿酒酵母、面包酵母、热带假丝酵母或园拟酵母菌之一。
所述步骤(1)中玉米浸泡水蛋白含量4-7％；还原糖1-3％；可为酵母生长提供充足的氮源和部分碳源，还有乳酸、植物酸的钙镁盐及酵母生长所需的各种其它生长因子。
所述步骤(1)中提取木糖后玉米皮水解糖液是玉米皮高温加酸水解后，经模拟移动床色谱分离系统分离回收硫酸，再经模拟移动床色谱分离系统分提取木糖后制得的；提取木糖后玉米皮水解糖液干基含量6-10％；还原糖含量3-6％；可为酵母生长提供所需的碳源及微量元素。
所述步骤(1)中培养基配料还原糖含量3-5％，干物质含量8-12％。
所述步骤(3)中的发酵培养液的残糖含量为0.5-1％、菌检10-30亿/ml；酵母产品菌量150-300亿/克、粗蛋白≥45％。
所述步骤(5)浓缩至料液浓度为30-45％。
所述步骤(6)发酵液后保持酵母粉水分6-10％。
以上均为质量百分比。
本发明的技术特点，1、玉米皮的水解温度为100℃-120℃，比目前普遍采用的125℃-135℃的水解方法大幅减少能耗，降低成本，并且由于温度降低，减少了副产物的生成，提高了产物的产率。2、对水解液中的酸采用模拟移动床色谱分离系统进行回收利用，替代了常规方法的碳酸钙或氢氧化钙中和工序，降低了成本；3、提取木糖后玉米皮水解糖液是玉米皮高温加酸水解后，再经模拟移动床色谱分离技术分提取木糖后制得的；4、发酵液的干燥采用高速离心喷雾干燥塔，可瞬时干燥，保证酵母粉营养成分的完整性及酵母的活性；此设备产量大、生产连续，可自动控制，确保产品的质量。
本发明的有益效果是利用玉米浸泡水和提取木糖后玉米皮水解液配料，并对水解液中的酸进行回收利用，提高了玉米浸泡水附加值，解决了玉米皮水解液提取木糖后剩余糖液的处理问题，扩大了淀粉糖企业的利润空间；培养基中富含氮源和碳源及酵母生长所需无机盐、微量元素及维生素等生长因子，通过发酵罐发酵、蒸发浓缩、喷雾干燥制成的饲料酵母可保证酵母营养的完整性，饲料酵母可完全替代鱼粉从而降低了畜禽业的养殖成本；还解决了由于玉米浸泡水和提取木糖后玉米皮处理不当造成的环境污染问题，具有显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方法做进一步说明。
实施例1：
一种以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，步骤如下，均为质量比：
(1)培养基制备
根据产朊假丝酵母的生长特性，产朊假丝酵母生长主要依靠培养基中的氮源、碳源、无机盐、微量元素等生长因子，这些营养物质主要依靠上述的配料培养基提供；制备如下：
①蛋白含量4％，还原糖含量1％的玉米浸泡水浓度10％；用1mol/L的NaOH溶液调节pH值至6.0，过滤备用；
②玉米皮加硫酸水解，酸液浓度为1％；酸液∶玉米皮(干基)＝10∶1；水解温度105℃，水解时间5小时；水解完毕后过滤，滤液用模拟移动床色谱分离回收硫酸，回收的硫酸再用于玉米皮水解，滤液脱色离交后经模拟移动床技术分离提取木糖，提取木糖后的水解糖液含干基6％；还原糖3％，水解糖液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和提取木糖后的水解糖液按质量比3∶1配比混合，然后用硫酸调节pH4.0，在70℃条件下杀菌30分钟后作为饲料酵母培养基备用。
(2)制备种子液
①以产朊假丝酵母为菌种进行摇床培养，培养条件：摇床频率150转/分，温度28℃，时间6小时，培养基含糖2.0％，培养结束残糖含量0.8％，酵母数2.1亿个/ml；
②接种后在种子罐内进行三级培养，培养条件：培养基糖含量3.2％。接种量10％，种子罐装液量66％，培养时间6小时，得三级培养种子液。
(3)发酵罐培养
将(1)中的培养基和(2)中制备的种子液置于主发酵罐中进行发酵，工艺条件：糖含量3.2％，温度28℃，接种量5％，溶氧10％，时间20小时；发酵液残糖含量为0.5％、菌检10亿/ml，粗蛋白含量45％，酵母产品菌量150亿/克。
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐中。
(5)蒸发浓缩
采用四效板式蒸发器对步骤(4)中的发酵醪进行全液蒸发浓缩，料液浓度为30％。
(6)喷雾干燥
干燥后酵母粉含水量8％。
实施例2：
一种以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，步骤如下，均为质量比：
(1)培养基制备
根据热带假丝酵母的生长特性，热带假丝酵母生长主要依靠培养基中的氮源、碳源、无机盐、微量元素等生长因子，这些营养物质主要依靠上述的配料培养基提供；制备如下：
①蛋白含量5.5％，还原糖含量2％的玉米浸泡水浓度12％；用5mol/L的NaOH溶液调节pH值至6.0，过滤备用；
②玉米皮加硫酸水解，酸液浓度为5％；酸液∶玉米皮(干基)＝7∶1；水解温度110℃，水解时间4小时；水解完毕后过滤，滤液用模拟移动床色谱分离回收硫酸，滤液脱色离交后经模拟移动床技术分离提取木糖，提取木糖后的水解糖液含干基8％；还原糖4％，水解糖液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和提取木糖后的水解糖液按质量比2∶1配比混合，然后用盐酸调节pH5.0，在80℃条件下杀菌25分钟后作为饲料酵母培养基备用。
(2)制备种子液
①以热带假丝酵母为菌种进行斜面摇床培养，培养条件：摇床频率200转/分，温度28℃，时间7小时，培养基含糖2.0％，培养结束残糖0.7％，酵母数2.3亿个/ml；
②接种后在种子罐内进行三级培养，培养条件：培养基糖含量3.4％。接种量8％，种子罐装液量66％，培养时间7小时，得三级培养种子液。
(3)发酵罐培养
将(1)中的培养基和(2)中制备的三级培养种子液置于发酵罐中进行发酵，得发酵培养液；工艺条件：糖含量3.4％，pH值6.0，温度28℃，溶氧20％，，时间16小时，发酵液残糖含量为0.7％、菌检20亿/ml，粗蛋白含量55％，酵母产品菌量200亿/克。
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐中。
(5)蒸发浓缩
采用四效板式蒸发器或三效降膜蒸发器对步骤(4)中的发酵醪进行全液蒸发浓缩，料液浓度为35％。
(6)喷雾干燥
干燥后酵母粉含水量10％。
实施例3：
一种以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，步骤如下，均为质量比：
(1)培养基制备
根据热带假丝酵母的生长特性，热带假丝酵母生长主要依靠培养基中的氮源、碳源、无机盐、微量元素等生长因子，这些营养物质主要依靠上述的配料培养基提供；其原料制备如下所示：
①蛋白含量7％，还原糖含量3％的玉米浸泡水浓度15％；用10mol/L的NaOH溶液调节pH值至6.0，过滤备用；
②玉米皮加硫酸水解，酸液浓度为5％；酸液∶玉米皮(干基)＝5∶1；水解温度120℃，水解时间3.5小时；水解完毕后过滤，滤液用模拟移动床色谱分离回收硫酸，滤液脱色离交后经模拟移动床技术分离提取木糖，提取木糖后的水解液含干基10％；还原糖6％，水解液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和提取木糖后的水解液按质量比1∶1配比混合，然后用磷酸调节pH6.0，在75℃条件下杀菌30分钟后作为饲料酵母培养基备用。
(2)制备种子液
①以饲料酵母热带假丝酵母为菌种进行摇床培养，培养条件：摇床频率240转/分，温度28℃，时间9小时，培养基含糖2.3％，培养结束残糖含量0.9％，酵母数2.8亿个/ml；
②接种后在种子罐内进行三级培养，培养条件：培养基糖含量3.6％。接种量10％，种子罐装液量66％，培养时间9小时，得三级培养种子液。
(3)发酵罐培养
将(1)中的培养基和(2)中制备的三级培养种子液置于发酵罐中进行发酵，得发酵培养液；工艺条件：糖含量3.6％，温度28℃，接种量10％，溶氧30％，时间14小时，发酵液残糖含量为0.5％、菌检30亿/ml，粗蛋白含量60％，酵母产品菌量300亿/克。
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐中。
(5)蒸发浓缩
采用四效板式蒸发器或三效降膜蒸发器对(4)中的发酵醪进行全液蒸发浓缩，料液浓度为45％。
(6)喷雾干燥
干燥后酵母粉含水量6％。
本发明不局限于上述具体实施例，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的变化，但不论做何种替代和改变，凡是与本申请相同或相似的技术方案，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，步骤如下，均为质量比：
(1)制备培养基
①玉米浸泡水浓度10-15％，用1-10mol/L的NaOH溶液调节pH值至5-8，过滤备用；
②玉米皮加硫酸水解，酸液浓度为1-10％；酸液和玉米皮质量比为10∶1-5∶1；水解温度100-120℃，水解时间2-6小时；水解完毕后过滤，滤液采用模拟移动床色谱分离系统分离出酸进行回收利用，然后进行脱色离交，脱色离交后滤液再经过一套模拟移动床色谱分离系统提取木糖，提取木糖后的水解糖液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和提取木糖后的玉米皮水解糖液按质量比3∶1-1∶1混合，用酸调节pH4-6，在70-80℃条件下杀菌25-30分钟后作为饲料酵母培养基备用；
(2)制备种子液
①将饲料酵母菌种进行摇床培养，培养条件：摇床频率150-300转/分，温度26-32℃，时间6-10小时，培养基含糖1.0-3.0％，培养结束残糖≤1％，酵母数1-3亿个/ml；
②接种后在种子罐内进行三级培养，培养条件：糖含量2-6％，接种量5-10％，种子罐装液量60-70％，培养时间6-10小时，得三级培养种子液；
(3)发酵罐发酵
将步骤(1)制备的的培养基和步骤(2)制备的三级培养种子液置于强制循环自吸式发酵罐中进行发酵，得发酵培养液；
工艺条件为：培养基糖含量2-6％，温度26-32℃，接种量5-10％，溶氧≥10％，时间10-20小时；
(4)发酵醪贮
将步骤(3)的发酵培养液贮存在成熟醪罐中；
(5)蒸发浓缩
采用四效板式蒸发器或三效降膜蒸发器对步骤(4)中的发酵醪进行全液蒸发浓缩；
(6)喷雾干燥
采用高速离心喷雾干燥塔将浓缩的发酵液进行喷雾干燥，制成饲料酵母粉。
2、如权利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述饲料酵母菌种选自产朊假丝酵母、酿酒酵母、面包酵母、热带假丝酵母或园拟酵母菌之一。
3、如权利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(1)中通过模拟移动床分离回收的酸再用于玉米皮水解。
4、如权利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(1)调节pH值的酸选自硫酸、盐酸或磷酸之一。
5、如权利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(1)中玉米浸泡水的蛋白含量为4-7％，还原糖含量1-3％。
6、如权利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(1)中提取木糖后玉米皮水解糖液干物质含量5-10％，还原糖含量3-6％。
7、如权利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(1)中饲料酵母培养基还原糖含量3-5％，干物质含量8-12％。
8、如权利要求1所述的以提取木糖后的水解液为原料发酵制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的发酵培养液的残糖量含量为0.5-1％、菌检10-30亿/ml；酵母产品菌量150-300亿/克、粗蛋白≥45％。
9、如权利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(5)浓缩至料液浓度为30-45％。
10、如权利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(6)发酵液干燥后保持酵母粉水分6-10％。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: LUZHOU FOOD PRODUCT GROUP CORP., LTD., SHANDONG PR Free format text: FORMER OWNER: NIU JIXING Effective date: 20111013 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20111013 Address after: 276400 No. 18, Lu Chau Road, Yishui County, Shandong Province Patentee after: Luzhou Food Product Group Corp., Ltd., Shandong Prov. Address before: 276400 No. 18, Lu Chau Road, Yishui County, Shandong Province Patentee before: Niu Jixing |
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| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090902 Termination date: 20140404 |