CN101690541B

CN101690541B - 一种利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法

Info

Publication number: CN101690541B
Application number: CN2009101931029A
Authority: CN
Inventors: 赵祥杰; 邝哲师; 叶明强; 罗国庆; 肖更生; 廖森泰
Original assignee: GUANGDONG BOSUN HEALTH FOOD RESEARCH DEVELOPMENT CENTER; Agricultural Biotechnology Research Institute Guangdong Academy Of Agricultural Sciences; Sericulture and Agri Food Research Institute GAAS
Current assignee: Guangdong Feng Xin Biological Technology Co., Ltd.
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-10-14
Also published as: CN101690541A

Abstract

本发明公开了一种利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法，在蚕蛹粉中接种微生物，并添加碳源和无机盐，在28-35℃发酵培养24～72h，然后干燥，既得饲料蛋白。该方法提高了蚕蛹蛋白在饲料应用中的适口性和营养价值，生产的蚕蛹蛋白饲料产品品质好无蛹臭味、有酸香味道、无有机溶剂残留、蛋白质易消化，而且生产成本低、生产工艺简便可靠，非常适用于规模化生产。

Description

一种利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法

技术领域

本发明涉及制备饲料蛋白的方法，尤其涉及一种利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法。

背景技术

蚕蛹是缫丝业的副产品，在农业、工业、食品、医药等各个领域将得到广泛深入开发。我国是一个养蚕大国，蚕茧产量占世界总茧量的70％，其中鲜蚕蛹产量可达50万吨，可得干蚕蛹12万吨，是一笔宝贵的自然资源，具有可观的开发利用价值，其中广东、广西两地年产量5万吨。蚕蛹是一种饲用价值较高的蛋白饲料资源，蚕蛹中蛋白质占66.85％，氨基酸含量为：赖氨酸3.03％、色氨酸0.68％、蛋氨酸1.6％、胱氨酸3.31％，除精氨酸、苯丙氨酸和异亮氨酸的含量低于鱼粉外，其他成分与鱼粉相当，而蚕蛹价格远低于鱼粉；含脂肪19.8％、碳水化合物7.8％、灰分2.8％、水分6.3％，含脂肪中不饱和脂肪酸含量丰富，蚕蛹油可以有效促进动物生长，提高产品的产量。

缫丝蚕蛹是一种优质蛋白来源，可以作为畜禽水产养殖动物的蛋白来源，一方面可以大量地利用蚕蛹废弃物资源，防止由于蚕蛹的随意丢弃对环境造成的负担；另一方面可作为替代鱼粉的廉价优质蛋白饲料在饲料行业中得到广泛利用，以满足饲料行业蛋白原料短缺的不利局面。然而目前市场上，对缫丝蚕蛹的加工手段非常简单和单一，烘干粉碎后即在部分饲料中添加使用，由于缫丝蚕蛹壳含4％-6％甲壳素不易被养殖动物消化利用，影响了蚕蛹在饲料中添加的适口性，此外蚕蛹本身含有的蛹臭味道也会直接影响蚕蛹蛋白在动物上使用，造成各类产品的风味受到严重的影响。因此必须对蚕蛹进行适度加工处理才能在饲料工业上应用，才能充分发挥蚕蛹本身所含有的丰富营养物质。

蚕蛹的异味消除及甲壳降解除了化学试剂浸提法外，微生物方法广泛引起绿色、高效、简便等特点得到人们的青睐，尤其是利用微生物发酵工程技术，已成为当前研究的热点。微生物发酵工程处理即通过微生物的生长代谢活动将蚕蛹的异味物质降解为没有或少异味的物质，并生成具有香味的物质，改善蚕蛹的味道，此外还可以将甲壳素等成分分解为小分子的功能性糖分子，促进蚕蛹的保健功能。与其它方法相比，微生物发酵法因其具有营养破坏性小、改善效果全面、经济效益高以及无化学溶剂残留等优点。大量研究证明，利用微生物发酵工程技术，还可将蚕蛹中大分子蛋白质降解为小分子量蛋白、肽和氨基酸，使其营养特性改善，更易被动物消化吸收利用。谢家坤等在“蚕蛹的微生物法蚕蛹脱臭技术”专利(专利申请号：96116818)中提到了微生物发酵技术在蚕蛹脱臭中的应用，但该专利仅仅涉及了一种产菌丝真菌的发酵，且仅对蚕蛹的异味消除进行了研究，并未涉及多菌种的复配混合发酵等技术，也无甲壳素降解的研究，更未对发酵产物的饲料化进行过研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用微生物发酵蚕蛹脱臭和降解甲壳素制备饲料蛋白的方法，以提高蚕蛹蛋白在饲料应用中的适口性和营养价值。利用该方法生产的蚕蛹蛋白饲料产品品质好无蛹臭味、有酸香味道、无有机溶剂残留、蛋白质易消化，而且生产成本低、生产工艺简便可靠，非常适用于规模化生产。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：一种利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法，在蚕蛹粉中接种微生物，并添加碳源和无机盐，在28-35℃发酵培养24～72h，然后干燥，即得饲料蛋白。

本发明所采用的微生物的接种量为蚕蛹粉总重量的1-10％。所述的微生物选用以下菌种中的一种或多种的混合：枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、乳酸杆菌(Lactobacillus)、酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、米曲霉(Aspergillus oryzae)和酱油曲霉(Aspergillussojae)。

在本发明中，当采用上述5种菌种协同发酵时，各菌种可以分至少两批先后加入蚕蛹粉中进行发酵。在前一批菌种加入蚕蛹粉中发酵12～36小时后再加入后一批菌种进行发酵。

作为本发明的一个实施方式：先在蚕蛹粉中接种枯草芽孢杆菌、米曲霉和酱油曲霉，混合均匀后发酵12～36小时，对蚕蛹粉进行蛋白和甲壳素的降解，然后再接种酵母菌和乳酸杆菌进行发酵12～36小时，对蚕蛹粉进行增香和调质。

本发明也可以同时对蚕蛹粉进行蛋白和甲壳素的降解以及发酵增香和调质，即在蚕蛹粉中先后加入5种菌种后，混合均匀再进行联合发酵。

本发明蚕蛹粉中接种的上述的5种菌种：枯草芽孢杆菌、米曲霉、酱油曲霉、酵母菌和乳酸杆菌之间的重量比为1～3∶1～3∶1～3∶1～2∶1～2。

本发明所述的碳源的添加比例为蚕蛹粉总重量的1-5％。所述的碳源可以是废糖蜜、葡萄糖、蔗糖、淀粉、玉米粉、麸皮、米糠、酒糟和木薯渣中的一种或多种。

本发明所述的无机盐的添加比例为蚕蛹粉总重量的0.05-0.1％。所述的无机盐可以是MgSO₄·7H₂O、K₂HPO₄、NaNO₃、FeSO₄和KCL等的一种或多种。

本发明中发酵培养采用半开放式发酵方式，且需避光，温度保持恒定，不需调节发酵物料pH值。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、采用本发明制备的发酵蚕蛹饲料蛋白产品营养特性得到明显改善，蚕蛹臭异味消失，具有发酵产品的酸香等特性。蚕蛹中的蛋白和壳甲壳素成分得到降解，含有较高的蛋白(含量为50～65％)、氨基酸、维生素、壳寡糖、有益菌、活性小肽类生长因子、功能多糖和微量元素等成分，营养价值大大得到了提高。其中，粗蛋白含量提高了10.03％，而且蛋白质分子量明显降低，中小分子蛋白质(功能肽)含量升高了1.12倍，占总蛋白含量的10～35％。经实验证明，对鸡、猪、罗非鱼等的生长具有突出的作用，而且具有增强养殖动物体质的作用。可在畜牧业养殖中作为绿色饲料添加剂使用，部分或完全替代鱼粉在饲料中的添加，具有诱食、育肥、保健等功效，对促进动物生产具有良好的效果，并能进一步降低饲料成本。

下面通过以下试验结果来说明本发明的应用效果：

(1)配合饲料中添加本发明制备的饲料蛋白对吉富罗非鱼生长性能的影响

实验设4个组：对照组为空白组饲喂基础饲料，实验组为：基础饲料+5％本发明制备的饲料蛋白(以下称5％添加组)，基础饲料+10％本发明制备的饲料蛋白(以下称10％添加组)，基础饲料+15％本发明制备的饲料蛋白(以下称15％添加组)。每组3个重复，每个重复30尾鱼，实验时间为30天，实验前后分别称重，并测定血液生化指标，其结果为(表1)：在实验期间，各组罗非鱼均积极摄食，生长良好，存活率均为100％。5％添加组和10％添加组对罗非鱼的养殖效果优于对照组，其中10％添加组实验鱼的日增重、相对增重率、特定生长率均显著优于对照组和15％添加组，蛋白质效率和饲料系数与对照组和5％添加组间没有显著性差异；15％添加组对罗非鱼的养殖效果不如对照组，但差异不显著；5％添加组与对照组、10％添加组、15％添加组各项指标之间均没有显著性差异。从而说明罗非鱼饲料中添加10％本发明制备的饲料蛋白能显著提高其生长性能。

表1不同处理血液生化指标统计

(2)发酵蚕蛹替代鱼粉对断奶仔猪生长性能的影响

选用24只品种相同，胎次、体重相近的“杜×长×大”三元杂交猪为试验动物，随机分为三组，分别为对照组(A饲料：基础料+5％鱼粉)、试验I组(B饲料：基础料+2.5％鱼粉+2.5％本发明制备的饲料蛋白)和试验II组(C饲料：基础料+5％本发明制备的饲料蛋白)，每组2个重复，每个重复4头猪。在试验开始和结束时，对每组仔猪逐只称重，计算平均日增重和平均料肉比。整个试验期间，每天观察并记录猪只的腹泻及死亡情况。由表2可知，整个试验期猪的平均日采食量在3种饲料之间无显著差异，饲喂B饲料的猪平均日增重最高，高于饲喂A的猪，与饲喂C饲料的猪之间差异不大；饲喂B饲料的料重比最低，低于饲喂A饲料的，与C饲料之间差异不大。整个试验期，饲喂B饲料的猪没有出现腹泻，另外两组均有不同程度腹泻。综上试验结果表明，在平均日采食量基本相同的情况下，饲喂B饲料和C饲料可以提高断奶仔猪的日增重，降低料肉比，并可显著降低断奶仔猪的腹泻率；蛋白质利用率高，仔猪活泼健康；从试验综合结果可说明：用50％的本发明制备的饲料蛋白部分替代鱼粉在断奶仔猪的日粮中使用，可取得较好的养殖效果。

表2三种乳猪料对断奶仔猪生长性能的影响

2、本发明能够彻底解决广大蚕桑产区大量的缫丝蚕蛹副产区资源的综合高值化利用难题，有效地利用该副产物资源生产在畜禽水产养殖业中具有较高应用价值的绿色饲料蛋白产品，为我省乃至全国蚕桑产区缫丝蚕蛹资源的高值化利用研究开辟一条新的道路，增加蚕区农民收入，达到“充分利用资源，消除不良污染，实现增值增收；提供紧缺蛋白，推动健康养殖，提振蚕桑产业”的作用。

3、本发明通过一次发酵即可实现蚕蛹异味消除和甲壳素降解，提高蚕蛹蛋白的利用价值，这对于解决我省乃至我国蚕桑产区缫丝蚕蛹的高值化利用难题及其在畜禽水产养殖业中应用的关键问题具有重要的现实及科学意义。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。以下的实施例中所采用的菌种为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)1株、乳酸杆菌(Lactobacillus)1株、啤酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)1株、米曲霉(Aspergillusoryzae)1株、酱油曲霉(Aspergillus sojae)1株。

实施例一：

a.培养基制备：由5克蛋白胨、5克酵母膏、3克氯化钠加水1升组成的LB液体培养基(调节pH为7.0)，倒入三角瓶中，制成枯草芽孢杆菌种子培养基和液体扩大培养基；由2克蛋白胨、5克NaCl、2克葡萄糖、3克KH₂PO₄、3克K₂HPO₄、0.2克MgCl₂、0.05克CaSO₄、2克淀粉加水1升(调节pH为6.5)组成的培养基，倒入三角瓶中，制成乳酸菌种子培养基和液体扩大培养基；由100克麦芽膏粉、0.01克氯霉素和1升水(调节pH为6.0)组成的麦芽汁培养基，倒入三角瓶中，制成酵母菌种子培养基和液体扩大培养基；蔗糖30克、KNO₃2克、MgSO₄0.5克、KCl 0.5克、K₂HPO₄1克、FeSO₄·7H₂O0.01克加水1升组成的培养基，倒入三角瓶中，制成米曲霉和酱油曲霉种子培养基和液体扩大培养基。

b.菌液制备：从枯草芽孢杆菌试管斜面上挑取一环菌体，接种到LB种子培养基中，于30℃-37℃温度下，120-180rpm，摇床培养16-24小时后，直到OD₆₀₀＝0.7-0.9，停止培养，作为种子液；从乳酸杆菌试管斜面上挑取一环菌体，接种到乳酸杆菌培养基中，于30℃-35℃温度下静止培养40-48小时，作为种子液；从啤酒酵母菌试管斜面上挑取一环菌体，接种到麦芽汁培养基中，于28℃-36℃温度下，120-180rpm，摇床培养16-24小时后，直到菌数为108个/ml后停止培养，作为种子液；从米曲霉和酱油曲霉试管斜面上挑取一环孢子，分别接种到种子培养基中，于28℃-35℃温度下，120-150rpm，摇床培养16-24小时后，直到产生白色均匀(直径0.1-0.3cm)孢子球，停止培养，作为种子液。

c.固体发酵培养：将枯草芽孢杆菌、米曲霉、酱油曲霉、啤酒酵母菌、乳酸杆菌种子液按重量比2∶1∶1∶1∶1混合均匀作为缫丝蚕蛹粉发酵菌液，并以重量为缫丝蚕蛹粉总重量的10％的接种量接种到缫丝蚕蛹粉中，同时加入缫丝蚕蛹粉总重量的3％的糖蜜和0.05％的K₂HPO₄，混合均匀(初始pH值为7.0)，于32℃下发酵48h，然后于60℃下干燥制样。对发酵前后蚕蛹进行营养成分分析及异味比较，发酵过的蚕蛹产品有酸香味道，无蚕蛹异味，含有大量的活性小肽等功能及营养成分，可在畜牧水产等养殖业中作为猪、鸡、罗非鱼等的绿色安全高效的饲料蛋白源添加使用。发酵后蚕蛹粉成品经称量、包装后放于阴凉干燥处，在室温下可存放6-9个月。

实施例二：

培养基制备和菌液制备同实施例一。

c.将枯草芽孢杆菌、米曲霉、酱油曲霉种子液按重量比3∶1∶1混合均匀，作为缫丝蚕蛹粉发酵菌液，以重量为缫丝蚕蛹粉总重量的8％的接种量接种到缫丝蚕蛹粉中，同时加入缫丝蚕蛹粉总重量的3％的糖蜜和0.05％的K₂HPO₄，混合均匀(初始pH值为7.0)，于32℃下发酵30h。然后将啤酒酵母、乳酸菌种子液按重量比1∶1混合，作为缫丝蚕蛹粉发酵菌液，并以重量为缫丝蚕蛹粉总重量的3％的接种量接种于发酵物料中，物料翻动均匀后在35℃下发酵24h，然后将发酵蚕蛹在60℃下干燥制样。制得的产品可在畜牧水产等养殖业中作为猪、鸡、罗非鱼等的绿色安全高效的饲料蛋白源。

实施例三：

培养基制备和菌液制备同实施例一。

c.将枯草芽孢杆菌、米曲霉、酱油曲霉种子液按重量比2∶1∶1混合均匀，作为缫丝蚕蛹粉发酵菌液，以重量为缫丝蚕蛹粉总重量的5％的接种量接种到缫丝蚕蛹粉中，同时加入缫丝蚕蛹粉总重量的3％的糖蜜和0.08％K₂HPO₄，混合均匀(初始pH值为7.0)，于30℃下发酵36h。然后将啤酒酵母、乳酸菌种子液按重量比1∶2混合，作为缫丝蚕蛹粉发酵菌液，并以重量为缫丝蚕蛹粉总重量的2％的接种量接种于发酵物料中，物料翻动均匀后在33℃下发酵18h，然后将发酵蚕蛹在60℃下干燥制样。制得的产品可在畜牧水产等养殖业中作为猪、鸡、罗非鱼等的绿色安全高效的饲料蛋白源。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法，其特征在于，在蚕蛹粉中接种微生物，并添加碳源和无机盐，在28-35℃下发酵培养24～72h，然后干燥，即得饲料蛋白；所述的微生物的接种量为蚕蛹粉总重量的1-10％，所述的微生物采用枯草芽孢杆菌、米曲霉、酱油曲霉、乳酸杆菌和酵母菌的混合，所述的枯草芽孢杆菌、米曲霉、酱油曲霉、酵母菌和乳酸杆菌之间的重量比为1～3∶1～3∶1～3∶1～2∶1～2。

2.根据权利要求1所述的利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法，其特征在于，所述的菌种分成两批先后加入蚕蛹粉中进行发酵，即先在蚕蛹粉中接种枯草芽孢杆菌、米曲霉和酱油曲霉，混合均匀后发酵12～36小时，然后再接种酵母菌和乳酸杆菌进行发酵12～24小时，对蚕蛹粉进行增香和调质。

3.根据权利要求1所述的利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法，其特征在于，在蚕蛹粉中先后加入枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、酵母菌、米曲霉和酱油曲霉五种菌种后，混合均匀再进行联合发酵。

4.根据权利要求1所述的利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法，其特征在于，所述的碳源的添加比例为蚕蛹粉总重量的1-5％；所述的碳源是废糖蜜、葡萄糖、蔗糖、淀粉、玉米粉、麸皮、米糠、酒糟和木薯渣中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法，其特征在于，所述的无机盐的添加比例为蚕蛹粉总重量的0.05-0.1％；所述的无机盐是MgSO₄·7H₂O、K₂HPO₄、NaNO₃、FeSO₄和KCL中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的利用微生物发酵蚕蛹制备饲料蛋白的方法，其特征在于，所述的发酵培养采用半开放式发酵方式。