CN102805208A - 一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，旨在提供一种同时解决棉粕脱毒和提高棉粕中营养物质，特别是赖氨酸含量的高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法；其技术要点是：该方法依次包括下述步骤：1）菌种的活化，包括热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母分别接种至酵母菌培养基，乳杆菌接种盛有液体乳杆菌培养基中；2）生产用种的制备；3）发酵底物的制备；4）发酵底物接种；属于饲料制备技术领域。

Description

一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法

技术领域

本发明涉及一种发酵棉粕的制备方法，具体的说，是一种具有高赖氨酸的发酵脱毒棉粕的制备方法，属于饲料制备技术领域。

背景技术

随着人民生活水平的提升，肉类消费量与日俱增，这在一定程度上推动了我国的养殖业的蓬勃发展。然而，在我国，蛋白质饲料资源严重匮乏，并将成为长期制约我国畜牧业发展的瓶颈。研究发现，棉粕中含有丰富的蛋白质，可以作为一种良好的蛋白质饲料源，但同时棉粕中也含有对畜禽有毒害作用的游离棉酚，棉酚中毒表现为食欲减退，体重下降，全身水肿，虚弱，呼吸困难，血红蛋白尿，出血性肠炎，肺水肿，肝脏和心肌变形坏死，当日粮中的游离棉酚浓度高于100mg/kg时，可导致公鸡睾丸严重损伤，抑制成熟的卵泡分泌雌二醇和孕酮，造成卵巢萎缩，卵子破裂，严重者可丧失排卵功能而失去繁殖能力。研究适宜的脱毒方法脱除或钝化棉籽饼粕中的游离棉酚，使之变成优质蛋白质饲料，对饲料工业的发展具有重大的现实意义。

经过多年的摸索与实践，生产中出现了多种行之有效的游离棉酚脱毒方法，如有机溶剂浸提、硫酸亚铁处理、氢氧化钙处理以及微生物发酵等方法。这些方法在棉籽饼粕脱毒方面起到了重要作用，但有机溶剂浸提法存在有机溶剂残留问题，对动物有潜在的危害；硫酸亚铁处理影响饲料品质和降低采食量：氢氧化钙处理脱毒效率相对较低。微生物发酵法是一种有发展前景的方法，该法不但能脱除棉籽饼粕中的棉酚，而且还可以提高棉籽饼粕的蛋白质含量，发酵底物中存留许多酶类(微生物分泌，如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和脂解酶)、维生素、氨基酸以及一些促生长因子，因而受到了广泛重视。

与此同时，经过脱毒的棉粕可作为安全的蛋白源，但它的营养成分，特别是氨基酸配比的不均衡，如它具有高含量的精氨酸，这对哺乳期及幼龄的动物有益，然而，赖氨酸、蛋氨酸不足等是它的一大缺点。若将其作为饲料单独饲喂时，须另行添加赖氨酸等，否则可能导致动物生长迟缓甚至发育不良。

    此外，在赖氨酸的生产中，一般以黄色短杆菌、棒状杆菌为主要生产用菌，也有报道利用酵母菌等可产赖氨酸，但利用酵母菌生产高赖氨酸脱毒棉粕的鲜见有报道。

发明内容

针对上述问题，本发明公开一种同时解决棉粕脱毒和提高棉粕中营养物质，特别是赖氨酸含量的微生物发酵方法。 

本发明的技术方案是这样的：该高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，依次包括下述步骤：

1）菌种的活化：

a、将热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌和酿酒酵母分别接种至酵母菌培养基，置于培养箱，30～37℃下，培养24～36 h，制得热带假丝酵母菌一级菌种、产朊假丝酵母菌一级菌种和酿酒酵母一级菌种；

b、将乳杆菌接种盛有液体乳杆菌培养基中，于30～37℃下，静置培养24～48 h，制得乳杆菌一级菌种；

2）生产用种的制备：

a、将步骤1）中制备的制得热带假丝酵母菌一级菌种、产朊假丝酵母菌一级菌种和酿酒酵母一级菌种分别接种至固体培养基中，于30～37℃，培养48～72 h，制得热带假丝酵母菌二级菌种、产朊假丝酵母菌二级菌种、酿酒酵母菌二级菌种；

b、将步骤1）中制备的乳杆菌一级菌种接种乳杆菌液体培养基中，在30～37℃，静置培养48～72 h，制得的乳杆菌二级菌种；

3）发酵底物的制备

称取下述质量百分比的原料：棉粕60～80%、豆粕10～20%、玉米粉5～15%、糖蜜3～5%、磷酸二氢钾0.30～0.45%、碳酸钙0.3～0.45%、酸性木聚糖酶0.05～0.10%、植酸酶0.05～0.30%混合制得发酵底物；

4）发酵底物接种

将步骤2）中的制备的热带假丝酵母菌二级菌种、产朊假丝酵母菌二级菌种和酿酒酵母二级菌种以重量比为3:1:1混合均匀后，以2～5%的接种量接种至步骤3）所得的发酵底物中；乳杆菌二级菌种以0.4～1%的接种量接种至步骤3）所得的发酵底物中，调节含水量至45～60%，搅拌均匀，发酵2～6天后，干燥即得。

进一步的，上述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其中，所述的酵母菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.5～5.5g/L，酵母膏12～15g/L，氯化钠3～5g/L，葡萄糖9～11g/L。

进一步的，上述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其中，所述的酵母菌培养基pH为6.5～7.5。

进一步的，上述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其中，所述的乳杆菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨3～5g/L，葡萄糖3～5 g/L，氯化钠2～3 g/L，磷酸二氢钾2～3 g/L，磷酸氢二钾2～3g/L，淀粉1.5～2 g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L。

进一步的，上述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其中，所述的固体培养基干料由下述重量分的原料组成：豆粕55～70%，棉粕25～35%，玉米粉3～10%，糖蜜3～5%，硫酸镁0.03～0.05%；含水量为40～45%。

进一步的，上述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其中，所述的酸性木聚糖酶的酶活力为50,000I U/g；所述的植酸酶活力为5,000IU/g 。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1、本发明采用特定的微生物发酵和酶制剂相结合，有效地解决了棉粕脱毒和棉粕中赖氨酸含量不足的两个关键问题；

2、在棉粕脱毒的整个过程中，既没有添加过多的化学试剂，又保留了原料本身的营养物质，而达到理想的脱毒效果。（脱毒后，棉酚含量降低至0.028%，低于至国家规定的饲用安全标准0.04%）；

3、热带假丝酵母和乳杆菌的使用，为棉粕的脱毒提供了有效保障；产朊假丝酵母和酿酒酵母在发酵过程中提高了赖氨酸的含量。此外，各酵母菌为动物提供必要的菌体蛋白外，酿酒酵母以独特的香味提高了棉粕的适口性；乳酸菌发酵过程中分泌的乳酸对动物的消化和吸收提供帮助。

4、添加了酸性蛋白酶和酸性木聚糖酶，加快了发酵的速度，提高了发酵效率，同时也去除了棉粕中一些不良营养因子，如植酸等。

5、所得的成品中蛋白含量可提高9.01～15.80%，赖氨酸含量可增加至3.26%（增加100%以上）。

6、生产过程绿色环保，最后成品用途广，可作为畜禽及水产动物的饲料。

具体实施方式

 下面结合具体实施方式，对本发明做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

     实施例1

一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，包括下述步骤：

1）菌种的活化：

a、将热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌菌体分别接种至盛有酵母液体菌培养基的三角瓶中，于30℃，振荡培养36 h，直至各种菌液浓度为10⁸~10⁹ cfu/mL；

其中：

酵母菌种子培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.55g/L，酵母膏14g/L，氯化钠3.5g/L，葡萄糖9g/L，pH值为7.0。

乳杆菌种子培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.5g/L，葡萄糖3.5 g/L，氯化钠2.5g/L，磷酸二氢钾2.5g/L，磷酸氢二钾2.5 g/L，淀粉1.8 g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L。

b、用移液器吸取100μL液体乳杆菌菌体至盛有200mL液体乳杆菌培养基的250mL三角瓶中，三角瓶用硅胶塞密封，在30℃，静置培养60 h，至菌液浓度为10⁸~10⁹cfu/mL。

2）生产种的制备：

a、将步骤1）中制备的热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌以质量分数2%的接种量，分别接种至盛有5kg固体培养基中，于30℃，培养72 h，制得热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌生产种；

b、将步骤1）中制备的100mL乳杆菌以体积分数1%接种至盛有乳杆菌液体培养基中，在30℃，静置培养60 h，制得的乳杆菌生产种。

其中，称取下述重量分数的原料：豆粕55%，棉粕30%，玉米粉10%，糖蜜4.95%，硫酸镁0.05%，混合均匀后，再调节水分至42%。

3）发酵底物的制备

称取下述质量百分比的原料：棉粕75%、豆粕15.5%、玉米粉5%、糖蜜4%、磷酸二氢钾0.38%、80,000U/g酸性木聚糖酶0.08%、5,000U/g植酸酶0.05%作为发酵底物；

4）发酵底物接种

将步骤2）中的制备的假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌生产种以重量比为3:1:1混合均匀后，取固体混合菌20kg和液体乳酸杆菌生产种4.5kg接种至0.53T步骤3）所得的发酵底物中，再加入0.45T的水，使发酵底物含水量至45%，混合均匀，堆垛高度在0.6~0.8米，在30℃左右发酵4天后，冷风干燥后即得成品饲料。

随机取样，测定其理化指标：蛋白46.22%（与发酵前相比，提高了15.38%），赖氨酸含量2.91%，游离酚含量0.019%。

实施例2

一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，包括下述步骤：

1）菌种的活化：

a、将热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌菌体分别接种至盛有酵母液体菌培养基的三角瓶中，于30℃，振荡培养40 h，直至各种菌液浓度为10⁸~10⁹ cfu/mL；

其中：

酵母菌种子培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.5g/L，酵母膏14g/L，氯化钠5g/L，葡萄糖10g/L，pH值为7.0。

乳杆菌种子培养基中各成分的浓度为：蛋白4 g/L，葡萄糖4 g/L，氯化钠2g/L，磷酸二氢钾2g/L，磷酸氢二钾2 g/L，淀粉1.5 g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L。

b、用移液器吸取100μL液体乳杆菌菌体至盛有200mL液体乳杆菌培养基的250mL三角瓶中，三角瓶用硅胶塞密封，在35℃，静置培养48 h，至菌液浓度为10⁸~10⁹cfu/mL。

2）生产种的制备：

a、将步骤1）中制备的热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌以质量分数2%的接种量，分别接种至盛有5kg固体培养基中，于30℃，培养48 h，制得热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌生产种；

b、将步骤1）中制备的100mL乳杆菌以体积分数1%接种至盛有乳杆菌液体培养基中，在35℃，静置培养48 h，制得的乳杆菌生产种。

其中，称取下述重量分数的原料：豆粕60%，棉粕30%，玉米粉6%，糖蜜3.95%，硫酸镁0.05%，混合均匀后，再调节水分至43%。

3）发酵底物的制备

称取下述质量百分比的原料：棉粕75%、豆粕15.5%、玉米粉5%、糖蜜4%、磷酸二氢钾0.38%、80,000U/g酸性木聚糖酶0.08%、5,000U/g植酸酶0.05%作为发酵底物；

4）发酵底物接种

将步骤2）中的制备的假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌生产种以重量比为3:1:1混合均匀后，取固体混合菌30kg和液体乳酸杆菌生产种5kg接种至0.465T步骤3）所得的发酵底物中，再加入0.5T的水，使发酵底物含水量至50%，混合均匀，堆垛高度在0.7米，在30℃左右发酵3天后，冷风干燥后即得成品饲料。

随机取样，测定其理化指标：蛋白47.68%（与发酵前相比，提高了16.29%），赖氨酸含量3.01%，游离酚含量0.022%。

实施例3

一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，包括下述步骤：

1）菌种的活化：

a、将热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌菌体分别接种至盛有酵母液体菌培养基的三角瓶中，于37℃，振荡培养，直至各种菌液浓度为10⁸~10⁹ cfu/mL；

其中：

酵母菌种子培养基中各成分的浓度为：蛋白胨5.5g/L，酵母膏15g/L，氯化钠5g/L，葡萄糖10g/L，pH值为7.0。

乳杆菌种子培养基中各成分的浓度为：蛋白5g/L，葡萄糖5 g/L，氯化钠3g/L，磷酸二氢钾3g/L，磷酸氢二钾3 g/L，淀粉2g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L。

b、用移液器吸取100μL液体乳杆菌菌体至盛有200mL液体乳杆菌培养基的250mL三角瓶中，三角瓶用硅胶塞密封，在37℃，静置培养，至菌液浓度为10⁸~10⁹cfu/mL。

2）生产种的制备：

a、将步骤1）中制备的热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌以质量分数2%的接种量，分别接种至盛有5kg固体培养基中，于30℃，培养72 h，制得热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌生产种；

b、将步骤1）中制备的100mL乳杆菌以体积分数1%接种至盛有乳杆菌液体培养基中，在30℃，静置培养60 h，制得的乳杆菌生产种。

其中，称取下述重量分数的原料：豆粕65%，棉粕25%，玉米粉5.5%，糖蜜4.45%，硫酸镁0.05%，混合均匀后，再调节水分至40%。

3）发酵底物的制备

称取下述质量百分比的原料：棉粕80%、豆粕10%、玉米粉5%、糖蜜4.5%、磷酸二氢钾0.3%、80,000U/g酸性木聚糖酶0.08%、5,000U/g植酸酶0.12%作为发酵底物；

4）发酵底物接种

将步骤2）中的制备的假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌、酿酒酵母菌生产种以重量比为3:1:1混合均匀后，取固体混合菌30kg和液体乳酸杆菌生产种5kg接种至0.415T步骤3）所得的发酵底物中，再加入0.55T的水，使发酵底物含水量至55%，混合均匀，堆垛高度在0.6米，在30℃左右发酵4天后，冷风干燥后即得成品饲料。

随机取样，测定其理化指标：蛋白47.262%（与发酵前相比，提高了15.32%），赖氨酸含量3.18%，游离酚含量0.022%。

Claims (6)

1.一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：

1）菌种的活化：

a、将热带假丝酵母菌、产朊假丝酵母菌和酿酒酵母分别接种至酵母菌培养基，置于培养箱，30～37℃下，培养24～36 h，制得热带假丝酵母菌一级菌种、产朊假丝酵母菌一级菌种和酿酒酵母一级菌种；

b、将乳杆菌接种盛有液体乳杆菌培养基中，于30～37℃下，静置培养24～48 h，制得乳杆菌一级菌种；

2）生产用种的制备

a、将步骤1）中制备的制得热带假丝酵母菌一级菌种、产朊假丝酵母菌一级菌种和酿酒酵母一级菌种分别接种至固体培养基中，于30～37℃，培养48～72 h，制得热带假丝酵母菌二级菌种、产朊假丝酵母菌二级菌种、酿酒酵母菌二级菌种；

b、将步骤1）中制备的乳杆菌一级菌种接种乳杆菌液体培养基中，在30～37℃，静置培养48～72 h，制得的乳杆菌二级菌种；

3）发酵底物的制备

称取下述质量百分比的原料：棉粕60～80%、豆粕10～20%、玉米粉5～15%、糖蜜3～5%、磷酸二氢钾0.30～0.45%、碳酸钙0.3～0.45%、酸性木聚糖酶0.05～0.10%、植酸酶0.05～0.30%混合制得发酵底物；

4）发酵底物接种

将步骤2）中的制备的热带假丝酵母菌二级菌种、产朊假丝酵母菌二级菌种和酿酒酵母二级菌种以重量比为3:1:1混合均匀后，以2～5%的接种量接种至步骤3）所得的发酵底物中；乳杆菌二级菌种以0.4～1%的接种量接种至步骤3）所得的发酵底物中，调节含水量至45～60%，搅拌均匀，发酵2～6天后，干燥即得。

2.根据权利要求1所述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其特征在于，所述的酵母菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.5～5.5g/L，酵母膏12～15g/L，氯化钠3～5g/L，葡萄糖9～11g/L。

3.根据权利要求1所述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其特征在于，所述的酵母菌培养基pH为6.5～7.5。

4.根据权利要求1所述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其特征在于，所述的乳杆菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨3～5g/L，葡萄糖3～5 g/L，氯化钠2～3 g/L，磷酸二氢钾2～3 g/L，磷酸氢二钾2～3g/L，淀粉1.5～2 g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L。

5.根据权利要求1所述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其特征在于，所述的固体培养基干料由下述重量分的原料组成：豆粕55～70%，棉粕25～35%，玉米粉3～10%，糖蜜3～5%，硫酸镁0.03～0.05%；含水量为40～45%。

6.根据权利要求1所述的一种高赖氨酸发酵脱毒棉粕的制备方法，其特征在于，所述的酸性木聚糖酶的酶活力为50,000I U/g；所述的植酸酶活力为5,000IU/g 。