CN101703152B - 一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，该方法包括下述步骤：啤酒麦糟的预处理；啤酒麦糟的酶解；灭菌；红发夫酵母种子液的制备；红发夫酵母发酵培养；以及干燥等。该方法具有原料利用率高、产品质量好、易于产业化的特点，实现了从工业废弃物-啤酒麦糟生产出虾青素饲料添加剂，达到了废弃物资源化和高值化的目的。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵生产领域，具体涉及一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法。
背景技术
啤酒麦糟是啤酒工业的主要副产物(占副产物的80％以上)，其蛋白质含量为23％～30％(以干重计)，是一种很好的蛋白质资源。迄今为止主要作为饲料廉价出售。但是由于啤酒麦糟中粗纤维含量高，蛋白质中氨基酸平衡性差，其饲用价值很低。将粗纤维糖化后发酵制备高蛋白饲料是啤酒麦糟综合利用的方向。啤酒麦糟中的纤维除纤维素外，还含有大量的半纤维素，如何利用啤酒麦糟中的半纤维素或者其水解物(主要是木糖)也是值得关注的问题。
红发夫酵母是一种很好的虾青素来源，是三文鱼和虾类等水产养殖很好的饲料添加剂。成本是红发夫酵母发酵制备虾青素饲料添加剂的一大障碍，目前我国红发夫酵母发酵制备虾青素饲料添加剂还无法实现产业化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，以啤酒麦糟为原材料，以红发夫酵母为菌种，进行酶解发酵制备虾青素饲料添加剂，充分利用啤酒麦糟中的纤维素和半纤维素。本发明方法以啤酒麦糟糖化发酵制备虾青素饲料添加剂不仅可以节省原材料成本，而且可以提高虾青素得率，提升啤酒麦糟附加值。
我们的研究发现，木糖是一种很好的红发夫酵母合成虾青素的碳源。以啤酒麦糟为原材料，以红发夫酵母为菌种，进行酶解发酵制备虾青素饲料添加剂，不仅可以很好的利用啤酒麦糟中的纤维素，而且可以利用其中的半纤维素，提高其虾青素得率。
本发明通过如下技术方案实现。
一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，以啤酒麦糟为原料，以红发夫酵母为菌种，通过酶解发酵制备得到虾青素饲料添加剂，具体包括如下步骤：
(1)啤酒麦糟经磨浆机湿磨，得到粗浆液；
(2)加水调节步骤(1)制备所得粗浆液的固液比为1∶10-1∶15，pH值为4.0-5.5，灭菌冷却至室温，得到啤酒麦糟粗浆液；
(3)在步骤(2)制得的啤酒麦糟粗浆液中添加纤维素酶，酶解反应后，得到酶解液
(4)将低温保存的红发夫酵母种子液经扩大培养后，接种到步骤(3)的酶解液中，18-22℃下好氧发酵72-96小时，终止发酵；
(5)将步骤(4)的发酵液干燥后得到虾青素饲料添加剂。
步骤(3)所述的纤维素酶的添加量为4-20FPU/g固形物。所述的固形物为啤酒麦糟，以干重计。
步骤(3)所述的酶解反应是在40-50℃下进行12-72小时。
本发明所述的纤维素酶的作用是将啤酒麦糟中的纤维素酶解，优选但不仅限于SpezymeCP。
步骤(4)所述的红发夫酵母是Phaffia rhodozyma，如ATCC 66270或者其突变株。
步骤(4)所述的扩大培养为将低温保存的红发夫酵母经试管斜面、摇瓶和种子罐逐级放大，制得细胞数大于106个/ml的红发夫酵母种子液；其中种子培养基采用YPD培养基。
所述的YPD培养基配方为：葡萄糖20g/L，酵母抽提物10g/L，蛋白胨20g/L，蒸馏水1000mL。
步骤(4)所述的接种的接种量为5％-10％。
步骤(5)所述的干燥为喷雾干燥或冷冻干燥。
步骤(2)所述的灭菌是在121℃灭菌60分钟。
步骤(4)所述的低温为4℃、-20℃、-80℃或-196℃。
本发明中的啤酒麦糟是啤酒工业的废弃物，含有较高的蛋白质，但是由于其中的纤维素和半纤维素而影响了啤酒麦糟的饲用价值。利用本发明所述的方法可以成功利用啤酒麦糟中的大部分纤维素和半纤维素成分，转化为具有较高水产养殖价值的红发夫酵母，同时保留啤酒麦糟中原有的蛋白质。提高啤酒麦糟的附加值，具有极大的示范和推广价值。
本发明相对于现有技术所具有的优点及有益效果：
1.利用啤酒工业废弃物——啤酒麦糟发酵制备得到红发夫酵母，除纤维素和半纤维素外，还含有较高含量的蛋白质。
2.红发夫酵母不仅能够利用纤维素水解产物——葡萄糖，同时能够很好地利用半纤维素水解产物——木糖，而且利用木糖发酵时虾青素得率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。
实施例1
利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，具体过程如下：
(1)1.0公斤啤酒湿麦糟经磨浆机湿磨，得到粗浆液；
(2)加水调节上述粗浆液固液比为1∶10后，调节pH值至5.5，装入5L发酵罐中，121℃灭菌60分钟，冷却至室温；
(3)按照每克固形物(干重)添加20FPU的纤维素酶(Spezyme CP，购于丹尼斯克·杰能科Genencor-Danisco)，控制温度50℃，搅拌转速150rpm，进行酶解反应，反应时间为12小时，得到酶解液；
(4)4℃保存的红发夫酵母Phaffia rhodozyma(ATCC 66270)经试管斜面和摇瓶放大，制得细胞数大于106个/mL的酵母种子液；其中种子培养基采用YPD培养基，配方为：葡萄糖20g/L，酵母抽提物10g/L，蛋白胨20g/L，蒸馏水1000mL；
(5)将上述制备好的酵母种子液按照10％接种量接种到上述酶解液中，控制发酵温度为18℃，转速300rpm，通气量1.0vvm，发酵96小时，终止发酵；
(6)发酵液经干燥得到虾青素饲料添加剂235克，虾青素含量达到101.2mg/kg。
实施例2
利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，具体过程如下：
(1)啤酒麦糟的预处理：0.8公斤啤酒湿麦糟经磨浆机湿磨，得到粗浆液；
(2)灭菌：将上述粗浆液按照固液比1∶12调节后，调节pH值至4.0，装入5L发酵罐中，121℃灭菌60分钟，冷却至室温；
(3)酶解：按照每克固形物(干)添加10FPU的纤维素酶(Spezyme CP，购于丹尼斯克·杰能科Genencor-Danisco)，控制温度45℃，搅拌转速150rpm，进行酶解反应，反应时间为48小时，得到酶解液；
(4)红发夫酵母种子液的制备：-80℃保存的红发夫酵母Phaffia rhodozyma(ATCC 66270)经试管斜面和摇瓶放大，制得细胞数大于106个/mL的酵母种子液；其中种子培养基采用YPD培养基，配方为：葡萄糖20g/L，酵母抽提物10g/L，蛋白胨20g/L，蒸馏水1000mL；
(5)红发夫酵母发酵培养：将上述制备好的酵母种子液按照5％接种量接种到上述酶解液中，控制发酵温度为20℃，转速300rpm，通气量1.0vvm，发酵84小时，终止发酵；
(6)干燥：发酵液经干燥得到虾青素饲料添加剂186克，虾青素含量达到91.6mg/kg。
实施例3
利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，具体过程如下：
(1)啤酒麦糟的预处理：0.7公斤啤酒湿麦糟经磨浆机湿磨，得到粗浆液；
(2)灭菌：将上述粗浆液按照固液比1∶15调节后，调节pH值至5.0，装入5L发酵罐中，121℃灭菌60分钟，冷却至室温；
(3)酶解：按照每克固形物(干)添加4FPU的纤维素酶(Spezyme CP，购于丹尼斯克·杰能科Genencor-Danisco)，控制温度40℃，搅拌转速150rpm，进行酶解反应，反应时间为72小时，得到酶解液；
(4)红发夫酵母种子液的制备：-196℃保存的红发夫酵母Phaffia rhodozyma(ATCC66270)经试管斜面和摇瓶放大，制得细胞数大于106个/mL的酵母种子液；其中种子培养基采用YPD培养基，配方为：葡萄糖20g/L，酵母抽提物10g/L，蛋白胨20g/L，蒸馏水1000mL；
(5)红发夫酵母发酵培养：将上述制备好的酵母种子液按照8％接种量接种到上述酶解液中，控制发酵温度为22℃，转速300rpm，通气量1.0vvm，发酵72小时，终止发酵；
(6)干燥：发酵液经干燥得到虾青素饲料添加剂190克，虾青素含量达到89.2mg/kg。
Claims (5)
1.一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，其特征在于，以啤酒麦糟为原料，以红发夫酵母Phaffia rhodozyma为菌种，通过酶解发酵制备得到虾青素饲料添加剂，具体包括如下步骤：
（1）啤酒麦糟经磨浆机湿磨，得到粗浆液；
（2）加水调节步骤（1）制备所得粗浆液的固液比为1:10-1:15，pH值为4.0-5.5，灭菌冷却至室温，得到啤酒麦糟粗浆液；
（3）在步骤（2）制得的啤酒麦糟粗浆液中添加纤维素酶，酶解反应后，得到酶解液；所述的纤维素酶的添加量为4-20 FPU/g固形物；酶解反应是在40-50℃下进行12-72小时；
（4）将低温保存的红发夫酵母种子液经扩大培养后，接种到步骤（3）的酶解液中，接种的接种量为5%-10%；18-22℃下好氧发酵72-96小时，终止发酵；
（5）将步骤（4）的发酵液干燥后得到虾青素饲料添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，其特征在于，步骤（3）所述的纤维素酶为Spezyme CP。
3.根据权利要求1所述的一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，其特征在于，步骤（4）所述的扩大培养为将低温保存的红发夫酵母经试管斜面、摇瓶和种子罐逐级放大，制得细胞数大于106个/ml的红发夫酵母种子液；其中种子培养基采用YPD培养基。
4.根据权利要求1所述的一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，其特征在于，所述的YPD培养基配方为：葡萄糖20g/L,酵母抽提物10g/L,蛋白胨20g/L,蒸馏水1000mL。
5.根据权利要求1所述的一种利用啤酒麦糟制备虾青素饲料添加剂的方法，其特征在于，步骤（5）所述的干燥为喷雾干燥或冷冻干燥。
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