CN102342370A - 富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,涉及一种发酵豆粕的生产工艺。本发明是要解决现有的工艺生产的发酵豆粕中限制性氨基-赖氨酸和蛋氨酸的含量低,用其饲喂奶牛后,奶牛的产奶量偏低的问题。方法:将豆粕粉末和玉米蛋白粉混合,加水,得混合溶液;制备发酵培养基;加入蛋白酶和胰蛋白酶,酶解;酶解后将发酵培养基加热,灭菌;将纳豆芽孢杆菌接种到发酵培养基中培养,灭菌得纳豆芽孢杆菌发酵液;向纳豆芽孢杆菌发酵液中添加K2SO4,接种肠膜明串球菌,培养,发酵产物干燥,即得发酵豆粕。本发明的发酵豆粕的总蛋白含量可达56.8%,蛋氨酸含量可达43.56mg/g,赖氨酸含量可达74.872mg/g。用于蛋白饲料生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种发酵豆粕的生产工艺。
背景技术
赖氨酸是人和动物营养的9种必需氨基酸中的第一必需氨基酸,其必须由食物中摄取。赖氨酸是生长牛的第一限制性氨基酸,并且它对提高奶牛奶产量及改善乳成分方面也有重要作用。赖氨酸最初是从蛋白质水解物中分离得到的,蛋白质水解法一般以动物血粉为原料,此法特点是工艺简单,但原料来源有限,仅适合小规模生产。后又出现了化学合成法、酶法,此法最大缺点是使用剧毒原料光气,可能残留催化剂,产品安全性差,存在严重的环保问题。1960年,日木首先采用微生物发酵法生产,微生物发酵生产较化学合成的工艺更简单、快捷。使用微生物发酵赖氨酸有方便、快捷和高效等特点,具有广泛的市场空间和经济前景。
蛋氨酸是奶牛泌乳和乳蛋白合成的主要限制性氨基酸。国内外研究表明,增加小肠可代谢蛋氨酸的供应,可提高蛋白质的利用效率,提高泌乳牛的产奶量,因此将它加入饲料中,可以促进奶牛的生长、提高饲料转化率,因而提高奶牛的生产性能以及乳品质。
发酵豆粕是利用现代生物工程发酵菌种技术与中国传统的固体发酵技术相结合,以豆粕为主要原料,通过最大限度地消除大豆蛋白中的脲酶、胰蛋白酶抑制因子、凝血素、大豆球蛋白、β-伴球蛋白、植酸等抗营养因子,有效地降低蛋白质的分子量为小分子蛋白和小肽的无抗原优质小肽蛋白源,具有提高适口性、消化吸收率,促生长等功效。现有发酵豆粕的生产工艺生产的发酵豆粕中限制性氨基(赖氨酸和蛋氨酸)的含量低,用其饲喂奶牛后,奶牛的产奶量偏低。
发明内容
本发明是要解决现有的工艺生产的发酵豆粕中限制性氨基-赖氨酸和蛋氨酸的含量低,用其饲喂奶牛后,奶牛的产奶量偏低的问题,提供一种富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺。
本发明富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,按以下步骤进行:一、将豆粕粉碎得豆粕粉末,将豆粕粉末和玉米蛋白粉按质量比15∶4~6进行混合,得混合物粉末,将混合物粉末与40~60℃蒸馏水混合,得混合溶液,混合溶液中蛋白质的质量百分比浓度为4%~6%,搅拌均匀并调节pH为7.5~7.7,然后于50~60℃水浴1h,得浸提后的混合溶液;二、按质量百分比浓度向步骤一得到的浸提后的混合溶液中加入1.5%的葡萄糖、1.5%的大豆蛋白胨、0.5%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、1%的尿素和0.5%硫酸钠,制成发酵培养基;三、然后将发酵培养基于88~92℃反应10min,再调节pH值至9.0~9.2,然后将发酵培养基置于39~40℃恒温水浴中,加入蛋白酶和胰蛋白酶,酶解4.5h,酶解过程中使发酵培养基的pH值控制在6.5~7.0;四、酶解后将发酵培养基加热到80~85℃保持5min,然后于115~121℃湿热灭菌15~20min;五、然后将浓度为108个/mL的纳豆芽孢杆菌菌液接种到步骤四处理后的发酵培养基中,接种量为3%~5%,在温度37~39℃、pH值为6.5~6.8的条件下,培养30~34h,然后于115~121℃湿热灭菌15~20min,得纳豆芽孢杆菌发酵液;六、向步骤五得到纳豆芽孢杆菌发酵液中添加K2SO4,然后将浓度为108个/mL的肠膜明串球菌菌液接种到纳豆芽孢杆菌发酵液中,接种量为4%~6%,在温度26~29℃、pH值为6.7~6.9的条件下,培养时间30~34h,得发酵产物,发酵产物进行干燥,即得到富含限制性氨基酸的发酵豆粕;其中步骤三中加入的蛋白酶的质量为发酵培养基中蛋白底物的0.5%,加入的胰蛋白酶的质量为发酵培养基中蛋白底物的1.5%;步骤六中添加的K2SO4的质量为纳豆芽孢杆菌发酵液质量的0.2%。
本发明以豆粕、玉米蛋白粉为原料,通过以纳豆芽孢杆菌发酵液为培养基接种肠膜明串球菌发酵豆粕,并用HPLC技术检测其发酵液中赖氨酸和蛋氨酸含量,总蛋白含量可达到55.2%%~56.8%,蛋氨酸含量为42.83~43.56mg/g,比原料提高227.92%~229.20%,赖氨酸含量73.58~74.872mg/g,比原料提高206.85%~208.51%。
用本发明制备发酵豆粕饲喂奶牛,可显著提高奶牛的泌乳能力,使奶牛的营养调控从生物化学的角度得以满足,奶牛的产奶量提高了10%,解决现今我国奶牛产奶量普遍偏低的问题,并为今后在奶牛不同饲养阶段添加饲料源赖氨酸和蛋氨酸产品提供实验依据和相应产品。
附图说明
图1为具体实施方式十一中原料的HPLC图谱;图2为具体实施方式十一得到的发酵豆粕中蛋氨酸分析的HPLC图谱;图3为具体实施方式十一中原料的HPLC图谱;图4为具体实施方式十一得到的发酵豆粕中赖氨酸分析的HPLC图谱。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,按以下步骤进行:一、将豆粕粉碎得豆粕粉末,将豆粕粉末和玉米蛋白粉按质量比15∶4~6进行混合,得混合物粉末,将混合物粉末与40~60℃蒸馏水混合,得混合溶液,混合溶液中蛋白质的质量百分比浓度为4%~6%,搅拌均匀并调节pH为7.5~7.7,然后于50~60℃水浴1h,得浸提后的混合溶液;二、按质量百分比浓度向步骤一得到的浸提后的混合溶液中加入1.5%的葡萄糖、1.5%的大豆蛋白胨、0.5%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、1%的尿素和0.5%硫酸钠,制成发酵培养基;三、然后将发酵培养基于88~92℃反应10min,再调节pH值至9.0~9.2,然后将发酵培养基置于39~40℃恒温水浴中,加入蛋白酶和胰蛋白酶,酶解4.5h,酶解过程中使发酵培养基的pH值控制在6.5~7.0;四、酶解后将发酵培养基加热到80~85℃保持5min,然后于110~121℃湿热灭菌15~20min;五、然后将浓度为108个/mL的纳豆芽孢杆菌菌液接种到步骤四处理后的发酵培养基中,接种量为3%~5%,在温度37~39℃、pH值为6.5~6.8的条件下,培养30~34h,然后于110~121℃湿热灭菌15~20min,得纳豆芽孢杆菌发酵液;六、向步骤五得到纳豆芽孢杆菌发酵液中添加K2SO4,然后将浓度为108个/mL的肠膜明串球菌菌液接种到纳豆芽孢杆菌发酵液中,接种量为4%~6%,在温度26~29℃、pH值为6.7~6.9的条件下,培养时间30~34h,得发酵产物,发酵产物进行干燥,即得到富含限制性氨基酸的发酵豆粕;其中步骤三中加入的蛋白酶的质量为发酵培养基中蛋白底物的0.5%,加入的胰蛋白酶的质量为发酵培养基中蛋白底物的1.5%;步骤六中添加的K2SO4的质量为纳豆芽孢杆菌发酵液质量的0.2%。
本实施方式所述纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)购买自广州拜晴生物科技有限公司,所述肠膜明串球菌(Leuconostos mesentewides)为购买得到,保藏编号为ATCC 8293。
本实施方式以豆粕、玉米蛋白粉为原料,通过以纳豆芽孢杆菌发酵液为培养基接种肠膜明串球菌发酵豆粕,并用HPLC技术检测其发酵液中赖氨酸和蛋氨酸含量,总蛋白含量可达到55.2%%~56.8%,蛋氨酸含量为42.83~43.56mg/g,比原料提高227.92%~229.20%,赖氨酸含量73.58~74.872mg/g,比原料提高206.85%~208.51%。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:步骤一中豆粕粉末和玉米蛋白粉的颗粒大小均小于40目。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:步骤一中调节pH为7.7。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:步骤三中调节pH值至9.2。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:步骤三中将发酵培养基置于39.8℃恒温水浴中。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:步骤五中接种量为4%。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是:步骤五中在温度38.5℃、pH值为6.8的条件下,培养32h。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是:步骤五中于115℃湿热灭菌15min。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是:步骤六中接种量为5%。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是:步骤六中在温度27℃、pH值为6.9的条件下,培养时间32h。其它与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一:本实施方式富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,按以下步骤进行:一、将豆粕粉碎得豆粕粉末,将豆粕粉末和玉米蛋白粉按质量比15∶5进行混合,得混合物粉末,将混合物粉末与50℃蒸馏水混合,得混合溶液,混合溶液中蛋白质的质量百分比浓度为5%,搅拌均匀并调节pH为7.7,然后于55℃水浴1h,得浸提后的混合溶液;二、按质量百分比浓度向步骤一得到的浸提后的混合溶液中加入1.5%的葡萄糖、1.5%的大豆蛋白胨、0.5%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、1%的尿素和0.5%硫酸钠,制成发酵培养基;三、然后将发酵培养基于90℃反应10min,再调节pH值至9.2,然后将发酵培养基置于39.8℃恒温水浴中,加入蛋白酶和胰蛋白酶,酶解4.5h,酶解过程中使发酵培养基的pH值控制在6.8;四、酶解后将发酵培养基加热到82℃保持5min,然后于115℃湿热灭菌15min;五、然后将浓度为108个/mL的纳豆芽孢杆菌菌液接种到步骤四处理后的发酵培养基中,接种量为4%,在温度38.5℃、pH值为6.8的条件下,培养32h,然后于115℃湿热灭菌15min,得纳豆芽孢杆菌发酵液;六、向步骤五得到纳豆芽孢杆菌发酵液中添加K2SO4,然后将浓度为108个/mL的肠膜明串球菌菌液接种到纳豆芽孢杆菌发酵液中,接种量为5%,在温度27℃、pH值为6.9的条件下,培养时间32h,得发酵产物,发酵产物进行干燥,即得到富含限制性氨基酸的发酵豆粕;其中步骤三中加入的蛋白酶的质量为发酵培养基中蛋白底物的0.5%,加入的胰蛋白酶的质量为发酵培养基中蛋白底物的1.5%;步骤六中添加的K2SO4的质量为纳豆芽孢杆菌发酵液质量的0.2%。
原料的HPLC结果如图1所示,图1中a为蛋氨酸砜,b为蛋氨酸;本实施方式得到的发酵豆粕的HPLC结果如图2所示,图2中c为蛋氨酸砜。由图可知蛋氨酸砜在8.463min出现目的峰,蛋氨酸在9.788min出现目的峰,与标准品出峰时间一致,根据蛋氨酸砜和蛋氨酸标准曲线测出发酵豆粕中蛋氨酸的含量为43.56mg/g,比原料提高229.20%。发酵豆粕的总蛋白含量可达到56.8%
原料的HPLC结果如图3所示,图3中d为赖氨酸;本实施方式得到的发酵豆粕的HPLC结果如图4所示,图4中e为赖氨酸。由图可知赖氨酸在17.077出现目的峰,与标准品出峰时间一致,根据赖氨酸标准曲线测出发酵豆粕中赖氨酸含量74.872mg/g,比原料提高208.51%。
Claims (10)
1.富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,按以下步骤进行:一、将豆粕粉碎得豆粕粉末,将豆粕粉末和玉米蛋白粉按质量比15∶4~6进行混合,得混合物粉末,将混合物粉末与40~60℃蒸馏水混合,得混合溶液,混合溶液中蛋白质的质量百分比浓度为4%~6%,搅拌均匀并调节pH为7.5~7.7,然后于50~60℃水浴1h,得浸提后的混合溶液;二、按质量百分比浓度向步骤一得到的浸提后的混合溶液中加入1.5%的葡萄糖、1.5%的大豆蛋白胨、0.5%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、1%的尿素和0.5%硫酸钠,制成发酵培养基;三、然后将发酵培养基于88~92℃反应10min,再调节pH值至9.0~9.2,然后将发酵培养基置于39~40℃恒温水浴中,加入蛋白酶和胰蛋白酶,酶解4.5h,酶解过程中使发酵培养基的pH值控制在6.5~7.0;四、酶解后将发酵培养基加热到80~85℃保持5min,然后于115~121℃湿热灭菌15~20min;五、然后将浓度为108个/mL的纳豆芽孢杆菌菌液接种到步骤四处理后的发酵培养基中,接种量为3%~5%,在温度37~39℃、pH值为6.5~6.8的条件下,培养30~34h,然后于115~121℃湿热灭菌15~20min,得纳豆芽孢杆菌发酵液;六、向步骤五得到纳豆芽孢杆菌发酵液中添加K2SO4,然后将浓度为108个/mL的肠膜明串球菌菌液接种到纳豆芽孢杆菌发酵液中,接种量为4%~6%,在温度26~29℃、pH值为6.7~6.9的条件下,培养时间30~34h,得发酵产物,发酵产物进行干燥,即得到富含限制性氨基酸的发酵豆粕;其中步骤三中加入的蛋白酶的质量为发酵培养基中蛋白底物的0.5%,加入的胰蛋白酶的质量为发酵培养基中蛋白底物的1.5%;步骤六中添加的K2SO4的质量为纳豆芽孢杆菌发酵液质量的0.2%。
2.根据权利要求1所述的富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于步骤一中豆粕粉末和玉米蛋白粉的颗粒大小均小于40目。
3.根据权利要求1或2所述的富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于步骤一中调节pH为7.7。
4.根据权利要求3所述的富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于步骤三中调节pH值至9.2。
5.根据权利要求4所述的富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于步骤三中将发酵培养基置于39.8℃恒温水浴中。
6.根据权利要求5所述的富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于步骤五中接种量为4%。
7.根据权利要求6所述的富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于步骤五中在温度38.5℃、pH值为6.8的条件下,培养32h。
8.根据权利要求7所述的富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于步骤五中于115℃湿热灭菌15min。
9.根据权利要求8所述的富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于步骤六中接种量为5%。
10.根据权利要求9所述的富含限制性氨基酸的发酵豆粕的生产工艺,其特征在于步骤六中在温度27℃、pH值为6.9的条件下,培养时间32h。
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