CN101054559A - 以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法，水解液采用模拟移动床色谱分离系统回收酸并代替常规中和工序。该方法利用玉米浸泡水、玉米皮水解液混合配料制成培养基，斜面菌种进行三级培养，然后进行发酵培养。通过浓缩蒸发、喷雾干燥制成饲料酵母。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，可完全替代鱼粉用于畜禽养殖业从而有效降低畜禽养殖业的生产成本；本发明可提高玉米浆和玉米皮的附加值，减少环境污染。
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，尤其涉及以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法。
背景技术
玉米浸泡水和玉米皮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工业；玉米皮主要作为纤维饲料用于畜牧行业。但近几年随着淀粉糖行业的不断扩大，玉米浆和玉米皮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。
以玉米浸泡水和玉米皮水解液为原料制备饲料酵母，是淀粉糖副产品的深加工，不仅提高了玉米浆和玉米皮的附加值而且解决了环境污染的问题，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玉米皮利用率低的问题，提供一种以玉米皮水解液为原料发酵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。
一种以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法，步骤如下，均为质量比：
(1)制备酵母培养基
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，滤液用模拟移动床色谱分离回收酸，回收的酸再用于玉米皮的酸解，回收酸后的水解液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和回收酸后的水解液按质量比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斜面摇床培养，培养条件：摇床频率150-300转/分，温度28-30℃，时间6-10小时，培养基含糖1.5-3.0％，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)中的培养基和步骤(2)中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：培养基糖含量2-6％，，温度28-30℃，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(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pH5-8，蛋白含量4-7％，还原糖含量1-3％。
所述步骤(1)中水解液干物质含量6-10％，还原糖含量4-7％。
所述步骤(1)中调pH值的酸为硫酸、盐酸或磷酸。
所述步骤(1)中饲料酵母培养基pH值4-6，还原糖含量2-8％，干物质含量5-15％。
所述步骤(3)中的发酵培养液残糖含量为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)四效板式浓缩后料液浓度为30-45％。
所述步骤(6)喷雾干燥后保持酵母粉水分6-10％。
以上均为质量百分比。
本发明的技术特点如下：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、水解液采用模拟移动床色谱分离对硫酸回收利用。降低成本，减少副产物。3、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。
本发明是利用玉米浸泡水和玉米皮水解液配料，提高了玉米浸泡水附加值，解决了玉米皮的处理问题，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
一种以玉米皮水解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；培养基制备如下：
①蛋白含量4％，还原糖含量1％的玉米浸泡水浓度10％；用3mol/L的NaOH溶液调节pH＝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酸，回收的硫酸还可再用于玉米皮水解，回收酸后的水解液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和回收酸后的水解液按质量比2∶1混合，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1.5亿个/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强制循环自吸式发酵罐中进行发酵，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50％，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30％。
(6)喷雾干燥
干燥后酵母粉含水量8％。
实施例2
一种以玉米皮水解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
①蛋白含量5.5％，还原糖含量1.5％的玉米浸泡水浓度12％；用5mol/L的NaOH溶液调节pH6.0，过滤备用；
②玉米皮加硫酸水解，酸液浓度为3％；酸液∶玉米皮(干基)＝8∶1；水解温度110℃，水解时间4小时；水解完毕后过滤，滤液模拟移动床色谱分离回收硫酸，回收后的水解液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和酸回收后的水解液按质量比1.5∶1混合，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％，培养结束残糖含量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)中制备的种子置于强制循环自吸式发酵罐中进行发酵，工艺条件：糖含量3.4％，温度28℃，接种量8％，溶氧15％，时间18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(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6％。
实施例3
一种以玉米皮水解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
①蛋白含量7％，还原糖含量2.0％的玉米浸泡水浓度15％；用8mol/L的NaOH溶液调节pH＝6.0，过滤备用；
②玉米皮加硫酸水解，酸液浓度为8％；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，回收后的水解液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和酸回收后的水解液按质量比1∶1混合，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以酿酒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10小时，培养基含糖2.3％，培养结束残糖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10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)中制备的种子置于强制循环自吸式发酵罐中进行发酵，工艺条件：糖含量3.6％，温度28℃，接种量10％，溶氧13％，时间15小时；发酵液残糖含量为0.9％、菌检30亿/ml，粗蛋白含量57％，酵母产品菌量270亿/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10％。
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，但不论做怎么的替代和改进，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、一种以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法，步骤如下，均为质量比：
(1)制备酵母培养基
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，滤液用模拟移动床色谱分离回收酸，回收酸后的水解液贮存备用；
③将上述的玉米浸泡水和回收酸后的水解液按质量比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28-30℃，时间6-10小时，培养基含糖1.5-3.0％，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(1)制备的培养基和(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28-30℃，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。
2、如权利要求1所述的以玉米皮水解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所述的以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(1)中玉米浸泡水蛋白含量为4-7％wt，还原糖含量1-3％wt。
4、如权利要求1所述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。
5、如权利要求1所述的以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(1)中水解液干物质含量6-10％wt，还原糖含量4-7％wt。
6、如权利要求1所述的以玉米皮水解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值所用的酸为硫酸、盐酸或磷酸。
7、如权利要求1所述的以玉米皮水解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2-8％wt，干物质含量5-15％wt。
8、如权利要求1所述的以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的发酵培养液残糖含量为0.5-1％wt、菌检10-30亿/ml；酵母产品菌量150-300亿/克、粗蛋白≥45％wt。
9、如权利要求1所述的以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(5)浓缩后料液浓度为30-45％wt。
10、如权利要求1所述的以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法，其特征在于，所述步骤(6)喷雾干燥后保持酵母粉水分6-10％wt。
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