CN101692869B

CN101692869B - 基于微生物二步发酵生产高蛋白豆粕的方法

Info

Publication number: CN101692869B
Application number: CN2009101879617A
Authority: CN
Inventors: 王际辉; 刘稳结
Original assignee: Dalian Polytechnic University
Current assignee: Dalian Polytechnic University
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2029-10-20
Also published as: CN101692869A

Abstract

本发明公开了一种基于微生物二步发酵生产高蛋白豆粕的方法，以豆粕为主要原料，辅以玉米和麦麸，粉碎混匀后，先接入枯草芽孢杆菌进行固态发酵，而后接入酿酒酵母进行发酵并获得最终产品。产品于40-80℃烘干后可作为畜禽饲料。本发明采用多菌种固态发酵，利用混合菌协同作用，不仅提高豆粕蛋白含量，而且也在一定程度上降解了豆粕中难以消化的大分子蛋白。同时，酵母发酵过程产生的醇香味可以增加发酵豆粕的适口性，提高采食量。

Description

基于微生物二步发酵生产高蛋白豆粕的方法

技术领域

本发明涉及一种动物饲料的加工方法，更具体的说，涉及一种基于微生物发酵技术生产豆粕饲料的方法。

背景技术

大豆是一种优良的植物蛋白资源，经过加工制成的豆粕具有消化吸收率高、氨基酸组成好、价格合理和资源丰富等特点，是饲料行业可利用的植物蛋白源之一。豆粕是大豆经浸提法提取大豆油后的副产品，价格低廉，来源较广，其蛋白含量高达43％-48％，除含硫氨基酸较欠缺外，其余氨基酸组成合理，尤其是其它植物性饲料易缺的赖氨酸，其含量高达2％-2.5％，豆粕中还含有异黄酮、磷脂等生物活性物质以及脂肪酸、糖类、矿物质等其他营养成分，是制备畜禽精饲料的基本原料。

固态发酵是一种培养基呈固态、培养基中没有或几乎没有自由流动水、利用自然底物作为碳源和能源或利用惰性底物作为支持物的发酵过程，它也是人们利用微生物生产所需产品的悠久技术之一。微生物发酵技术在饲料业上的应用是将天然的原料通过微生物发酵手段来提高发酵产品的蛋白质含量和蛋白品质，改善饲料适口性，降低抗营养因子含量提高饲料消化吸收率和饲用价值，改善饲料对环境的污染，最终为人类提供全天然无公害高营养的饲料产品。目前微生物发酵生产蛋白饲料的发酵方式已从单一菌种的发酵趋向于复合菌株的协同发酵，并注重不同微生物之间的协同性、互补性，总体上发挥正组合效应。

由于采用多菌种混合固态发酵技术对豆粕进行加工，微生物发酵过程中分泌的蛋白酶使大豆蛋白被分解成小分子蛋白和小肽分子。而小肽具有很好的溶解性、抗凝胶形成性、低黏度等特性，在动物体内吸收快、耗能低、不易饱和，各种小肽之间的转运无竞争性抑制，转化利用率高。发酵处理过程中，微生物大量增殖，其结果不仅提高了发酵大豆蛋白基料的蛋白质水平，而且部分大豆蛋白质发酵时转化为菌体蛋白，这本身也改变了大豆蛋白质的营养品质，对改变动物的生产性能是致关重要的因素。另外，发酵豆粕还含有微生物发酵产生的多种生物活性物质，可以减少酸化剂和酶制剂的添加量。既为动物提供易于利用、低抗原性的大豆多肽，还兼具益生素的功效，这对维护乳仔猪的肠道健康、保障其生长性能具有积极的意义。

关于发酵豆粕的技术国内已有所报道：潘天玲等利用混菌固态发酵技术生产菌体蛋白饲料，发酵后豆渣粗蛋白质含量达到28.47％；王金斌等利用枯草芽孢杆菌与热带假丝酵母混菌发酵豆粕，使豆粕粗蛋白含量增加了11.50％。但之前的报道往往只注重蛋白含量而忽略蛋白的质量，大豆中80％的蛋白质分子量超过100kd，存在着消化率和生物学效价低的问题，这在很大程度上影响了大豆蛋白的吸收利用。

发明内容

本发明旨在提供一种高品质豆粕饲料的生产方法，主要基于混菌固态发酵生产高蛋白豆粕的技术方法，通过枯草芽孢杆菌和酿酒酵母混菌发酵生产蛋白含量高、消化吸收好的高营养豆粕。

为了实现上述目的，本发明一种基于微生物二步发酵生产高蛋白豆粕的方法，包括如下步骤：

Step 1、以豆粕∶麸皮∶玉米＝5～8∶1～3∶0.5～2的重量比制备粒度40-100目的混合粉；

Step 2、取浓度为3.0×10⁸～7.0×10⁸cfu/ml的枯草芽孢杆菌菌液，以接菌量1-5％接入所述混合粉；同时加入所述混合粉重量0.4-1.2倍的包含尿素和硫酸铵的无菌水，其中尿素∶硫酸铵∶混合粉质量比＝0.1～1∶0.05～0.5∶100；在30-50℃下发酵12-48小时

Step 3、取浓度为2.5×10⁸～5.0×10⁸cfu/ml的酿酒酵母菌液，以接菌量1-10％接入；在20-40℃下发酵24-48小时。

优选方式下，上述Step 3后需要将发酵后的物料在40-80℃下烘干。此外，Step 1和Step 2之间，还包括在100～125℃下对混合粉蒸汽灭菌的步骤。

本发明所需枯草芽孢杆菌，可在25～40℃以斜面培养方式接入牛肉膏蛋白胨培养基进行活化培养15-30小时，用于制备枯草芽孢杆菌菌液。而酿酒酵母菌液，可在20～40℃以斜面培养方式接入麦芽汁培养基进行活化培养15-30小时。最优方式下，枯草芽孢杆菌的活化培养时间为15-24小时；酿酒酵母的活化培养时间为20-30小时。在使用上述两菌液发酵过程中，每发酵20-30小时，最好进行一次混料或搅拌。

本发明利用枯草芽孢杆菌产生的蛋白酶可以降解豆粕中的蛋白质，使其变成利于消化的小分子蛋白及肽类。酿酒酵母生长过程中产生大量的菌体蛋白，这将进一步改善豆粕蛋白质量，同时酵母菌含有丰富的B族维生素，而且其产生的醇香味还可以提高饲料的适口性，增加动物采食量，使豆粕成为一种质量高和经济性好的蛋白饲料。具体说，与现有技术相比，本发明所具有的突出优点如下：

一、气味色泽好：发酵选用的酿酒酵母在生长代谢过程中可将底物中部分糖类物质转化为酒精，这使发酵豆粕具有浓郁的醇香味，增加适口性。同时豆粕发酵后色泽未发生改变，仍保持发酵前的淡黄色。

二、生产成本低：本技术选择培养方法简单、生长迅速的芽孢杆菌和酵母菌，发酵周期短，且发酵过程操作简便，设备要求较低，减少了设备成本。同时采用固态发酵，无废水废气产生，减少了处理排放的费用。

三、多菌种协调发酵：在多菌种固态发酵过程中，不同菌种之间的协同性、互补性得以体现，在总体上发挥正组合效应，这弥补了单菌发酵的不足，更加有利于代谢产物的积累，很多代谢产物对动物的生长发育、消化吸收、免疫调节都是起积极作用的。

四、蛋白质的质和量同时提高：以往研究往往把蛋白含量作为研究的焦点而忽略了蛋白的质量。本技术通过混菌发酵，一方面，酵母菌在大量增殖过程中积累了大量菌体蛋白，这本身对豆粕蛋白是一种改良；另一方面，芽孢杆菌分泌的蛋白酶会将部分豆粕蛋白分解为易于消化小分子蛋白甚至肽类，提高了蛋白质的消化吸收率。

具体实施方式

本发明利用枯草芽孢杆菌和酿酒酵母混合固态发酵豆粕，发酵后豆粕蛋白含量显著提高，气味和色泽均较好。本发明的具体实施方式如下。

实施例：

一、原料及处理

豆粕、玉米、麸皮粉碎至80目，按豆粕∶麸皮∶玉米＝7∶2∶1的比例混合均匀，并100℃下蒸汽灭菌25分钟。

二、发酵菌种活化

以斜面培养方式活化培养枯草芽孢杆菌，培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，活化时间20小时。

以斜面培养方式活化培养酿酒酵母菌，培养基为麦芽汁，活化时间20小时。

三、两步发酵法

先将枯草芽孢杆菌以1-5％的接菌量接入物料，按质量比加入0.4-1.2倍添加尿素和硫酸铵的无菌水，30-50℃发酵至12-48小时；然后接入1-10％的酿酒酵母，20-40℃继续发酵24-48小时。

四、物料烘干

发酵物料在70℃烘干5小时。

优选实施例

一、原料及处理

以豆粕∶麸皮∶玉米＝6.5～7.5∶1.5～2.5∶0.8～1.5的重量比制备混合粉；120-125℃下蒸汽灭菌15-25分钟；

二、两步发酵法

取浓度为5～6×10⁸cfu/ml的枯草芽孢杆菌菌液，以接菌量2.5-4％接入所述混合粉；同时加入所述混合粉重量0.7-1.1倍的包含尿素和硫酸铵的无菌水，其中尿素∶硫酸铵∶混合粉质量比＝0.4～0.6∶0.07～0.12∶100；在35-40℃下发酵20-30小时。

而后取浓度为3～4×10⁸cfu/ml的酿酒酵母菌液，以接菌量5-8％接入；在25-30℃下发酵30-40小时。

最优实施例

豆粕∶麸皮∶玉米＝7∶2∶1的质量比制备混合粉。121℃蒸汽灭菌20分钟。加入含有质量浓度0.5％尿素和0.1％硫酸铵的无菌水调湿，使料水比达到1∶1。枯草芽孢杆菌培养至菌体浓度为5.3×10⁸cfu/ml，以3％接菌量接入所述混合粉中，37℃发酵24小时。然后将培养至菌体浓度为3.9×10⁸cfu/ml的酿酒酵母以6％接菌量接入混合粉，28℃继续发酵36小时。

本发明的方法主要依靠二步发酵法生产高蛋白豆粕饲料。本发明公开的参数范围是实现本发明获得高品质产物的必要条件。尤其以最优实施例的工艺参数实现的方法，经试验检测，在最终产物豆粕饲料中，粗蛋白含量为46.32％，总氨基酸含量为10.51％。这一结果较现有技术，以及其他工艺参数获得的豆粕饲料产品的品质高很多。此外，本发明的二步发酵法还具有如下优点：

1.氨基酸含量高，氨基酸在动物营养中有很重要的作用，以往报道很少关注此方面，本发明可大大提高氨基酸的含量。

2.气味好，发酵后期酿酒酵母的加入使混合粉具有浓郁的醇香，可提高混合粉的适口性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于微生物二步发酵生产高蛋白豆粕的方法，其特征在于，包括如下步骤

S1、以豆粕∶麸皮∶玉米＝7∶2∶1的重量比制备粒度40-100目的混合粉；121℃下蒸汽灭菌20分钟；

S2、取浓度为5.3×10⁸cfu/ml的枯草芽孢杆菌菌液，以接菌量3％接入所述混合粉；同时加入所述混合粉重量1倍的包含尿素和硫酸铵的无菌水，其中尿素∶硫酸铵∶混合粉质量比＝0.5∶0.1∶100；在37℃下发酵24小时；

S3、取浓度为3.9×10⁸cfu/ml的酿酒酵母菌液，以接菌量6％接入；在28℃下发酵36小时；

而后，发酵后的物料在40-80℃下烘干的步骤；

其中，步骤S2和S3中，每发酵20-30小时后还包括一次混料或搅拌的步骤。