CN102860409A - 一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺 - Google Patents
一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,包括以下步骤:一级种制备;二级种制备;三级种制备;固体发酵;烘干粉碎。本发明的部分生物素的生产与生产用种制备一次发酵完成,节约了资源和成本,整个过程无污染;发酵成品中,维生素H含量较发酵前有明显提高,高达420mg/kg~850mg/kg;发酵豆粕的生产过程中使用的液体发酵罐及相应技术,加强了机械化程度的同时,更利于对菌种的生产环节的控制,节约了人力成本;发酵成品中,植酸等大豆抗营养因子得到充分降解,各营养成分,如蛋白、小肽、氨基酸等均有不同程度提高,更佳的适口性和消化吸收率。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种发酵豆粕的生产工艺,尤其涉及的是一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺。
背景技术
生物素(Biotin)又名维生素H,属于水溶性B族维生素家族。生物素的结构早在20世纪40年代就已明确。其分子式为C10H1603N2S,由咪唑酮环和一个带戊酸的四氢噻吩环结合而成,为含硫的单羧酸。从1946年Cunha等首次报道了猪的生物素缺乏症以来,随着对猪选育水平的不断提高及工厂化养猪的普及,营养学家们对生物素的作用进行了广泛深入的研究。
生物素在养殖生产中具有不可忽视的作用。有文献记载,添加生物素,可明显改善动物繁殖性能,提高日增重和饲料利用率,提高乳产品产量,显著改善腿、蹄部的健康状况。除此之外,生物素还可以降低血糖浓度,调节血脂水平,调节免疫水平等功效。
目前,生物素的生产方式主要有三种:直接提取法、化学合成法和发酵法。直接提取法是用氧化铝色谱法从蛋黄、牛奶以及动物的肝、肾、胰等内脏中提取生物素,在真空下经蒸馏精制而得。该方法由于原料来源有限,产量较小、成本高,所得产品主要用于生产生物学试剂。化学合成法是目前国际上生物素主要采生产方法,其特点是工艺路线长。但因生产过程大量采用有毒有害原料,因此,安全隐患多,环保压力大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,通过选取特定的菌株,结合传统的固体发酵,生产富含生物素的发酵豆粕。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括以下步骤:
(1)一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌,接种到液体酵母菌种子培养基中,搅拌培养24~48小时,检测菌液浓度和纯度;从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌,接种到液体乳酸菌种子培养基中,静置培养24~48小时,检测菌液浓度和纯度;
(2)二级种制备
将步骤(1)中制得的酵母菌菌液按0.5~5%(v/v)的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中,通气搅拌发酵24~72小时,检测菌液浓度和纯度;将步骤(1)制得的乳酸菌菌液按0.5~5%(v/v)的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中,静置培养24~48小时,检测菌液浓度和纯度;
(3)三级种制备
按2~10%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中,调整pH值为6.5~7.5,通气搅拌发酵24~72小时,检测菌液浓度和纯度;按2~10%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中,调整pH值为5.5~6,搅拌发酵24~72小时,检测菌液浓度和纯度;
(4)固体发酵
将步骤(3)中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以1~5%(v/w)的接种量加入到发酵底物中,调节水分至40~60%,混合均匀后,堆垛发酵2~5天;
(5)烘干粉碎
将步骤(4)发酵完成后的豆粕烘干、粉碎即可。
所述步骤(1)中,所述酵母菌斜面培养基包括以下组分:葡萄糖5g/L,蛋白胨2g/L,酵母膏1g/L,氯化钠0.5g/L,琼脂15g/L,酵母菌斜面培养基的pH为6.5~7.5,灭菌条件:115℃下灭菌20min;
所述乳酸菌斜面培养基包括以下组分:脱脂奶粉100.0g/L,酵母粉1g/L,K2HPO4 5g/L,琼脂15g/L,灭菌条件:115℃下灭菌20min。
所述步骤(2)中,所述酵母菌种子培养基包括以下组分:葡萄糖10g/L,尿素1g/L,K2HPO4 0.1g/L,MgSO4·7H2O 0.1g/L,玉米浆0.6g,酵母菌种子培养基的pH为6.5~7.5,灭菌条件:115℃下灭菌20min;
所述乳酸菌种子培养基包括以下组分:葡萄糖20.0g/L,蛋白胨 10.0g/L,牛肉膏10.0g/L,酵母浸膏5.0g/L,无水乙酸钠5.0g/L,K2HPO4 2.0g/L,柠檬酸氢二铵2.0g/L,MgSO4·7H2O 0.58g/L,MnSO4·H2O 0.33g/L,乳酸菌种子培养基的pH为6.0~6.5。
所述步骤(3)中,所述酵母菌基本培养基包括以下组分:葡萄糖10g/L,尿素1g/L,K2HPO4 0.1g/L,MgSO4·7H2O 0.2g/L,玉米浆0.1g/L,CaCO3 3g/L;酵母菌基本培养基的pH为6.5~7.5,灭菌条件:115℃下灭菌20min;
所述乳酸菌基本培养基包括以下组分:葡萄糖20.0g/L,蛋白胨 10.0g/L,牛肉膏10.0g/L,酵母浸膏5.0g/L,无水乙酸钠5.0g/L,磷酸氢二钾2.0g/L,柠檬酸氢二铵2.0g/L,MgSO4·7H2O 0.58g/L,MnSO4·H2O 0.33g/L,乳酸菌基本培养基的pH为6.0~6.5。
所述步骤(4)中,所述发酵底物包括以下组分:按重量计,豆粕 75~90%,玉米粉 5~25%,糖蜜 1~10%,5000 IU/g植酸酶0.05~0.2%,10000IU/g酸性蛋白酶0.05~1%,NH4SO4 0.5%,K2HPO4 0.2%,MgSO4·7H2O 0.1%,CaCO3 0.1%。
所述步骤(1)中,酵母菌种子培养基中,搅拌转速150~250rpm,温度为28~35℃,培养24~48小时;乳酸菌种子培养基中,温度为35~40℃。
所述步骤(2)中,盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为28~35℃,搅拌转速300~500rpm,通气量2~3L/(L·min),发酵时间24~72小时;盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为35~40℃。
所述步骤(3)中,盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中,温度为28~35℃,搅拌转速300~500rpm,通气量2~4L/(L·min),用质量浓度20~30%的NaOH溶液调整罐中pH为6.5~7.5,发酵时间24~72小时;盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中,温度35~40℃,搅拌转速50~100rpm,用质量浓度20~30%的NaOH溶液调整罐中pH为5.5~6,发酵时间24~72小时。
本发明相比现有技术具有以下优点:本发明的部分生物素的生产与生产用种制备一次发酵完成,节约了资源和成本,整个过程无污染;发酵成品中,维生素H含量较发酵前有明显提高,高达420mg/kg~850mg/kg;发酵豆粕的生产过程中使用的液体发酵罐及相应技术,加强了机械化程度的同时,更利于对菌种的生产环节的控制,节约了人力成本;发酵成品中,植酸等大豆抗营养因子得到充分降解,各营养成分,如蛋白、小肽、氨基酸等均有不同程度提高,更佳的适口性和消化吸收率。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例包括以下步骤:
(1)一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌,接种到液体酵母菌种子培养基中,搅拌转速150rpm,温度为28℃,培养24小时,检测菌液浓度和纯度;从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌,接种到液体乳酸菌种子培养基中,温度为35℃,静置培养24小时,检测菌液浓度和纯度;
本实施例中酵母菌斜面培养基包括以下组分:葡萄糖5g/L,蛋白胨2g/L,酵母膏1g/L,氯化钠0.5g/L,琼脂15g/L,酵母菌斜面培养基的pH为6.5,灭菌条件:115℃下灭菌20min;
所述乳酸菌斜面培养基包括以下组分:脱脂奶粉100.0g/L,酵母粉1g/L,K2HPO4 5g/L,琼脂15g/L,灭菌条件:115℃下灭菌20min。
(2)二级种制备
将步骤(1)中制得的酵母菌菌液按0.5%(v/v)的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为28℃,搅拌转速300rpm,通气量2L/(L·min),发酵时间24小时,检测菌液浓度和纯度;将步骤(1)制得的乳酸菌菌液按0.5%(v/v)的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为35℃,静置培养24小时,检测菌液浓度和纯度;
所述酵母菌种子培养基包括以下组分:葡萄糖10 g/L,尿素1g/L,K2HPO4 0.1g/L,MgSO4·7H2O 0.1g/L,玉米浆0.6g,酵母菌种子培养基的pH为6.5,灭菌条件:115℃下灭菌20min;
所述乳酸菌种子培养基包括以下组分:葡萄糖20.0g/L,蛋白胨 10.0g/L,牛肉膏10.0g/L,酵母浸膏5.0g/L,无水乙酸钠5.0g/L,K2HPO4 2.0g/L,柠檬酸氢二铵2.0g/L,MgSO4·7H2O 0.58g/L,MnSO4·H2O 0.33g/L,乳酸菌种子培养基的pH为6.0。
(3)三级种制备
按2%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中,温度为28℃,搅拌转速300rpm,通气量2L/(L·min),用质量浓度20%的NaOH溶液调整罐中pH为6.5,发酵时间24小时,检测菌液浓度和纯度;按2%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中,温度35℃,搅拌转速50rpm,用质量浓度20%的NaOH溶液调整罐中pH为5.5,发酵时间24小时,检测菌液浓度和纯度;
所述酵母菌基本培养基包括以下组分:葡萄糖10g/L,尿素1g/L,K2HPO4 0.1g/L,MgSO4·7H2O 0.2g/L,玉米浆0.1g/L,CaCO3 3g/L;酵母菌基本培养基的pH为6.5,灭菌条件:115℃下灭菌20min;
所述乳酸菌基本培养基包括以下组分:葡萄糖20.0g/L,蛋白胨 10.0g/L,牛肉膏10.0g/L,酵母浸膏5.0g/L,无水乙酸钠5.0g/L,磷酸氢二钾2.0g/L,柠檬酸氢二铵2.0g/L,MgSO4·7H2O 0.58g/L,MnSO4·H2O 0.33g/L,乳酸菌基本培养基的pH为6.0。
(4)固体发酵
将步骤(3)中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以1%(v/w)的接种量加入到发酵底物中,调节水分至40%,混合均匀后,堆垛发酵2天;
所述发酵底物包括以下组分:按重量计,豆粕 80%,玉米粉 15%,糖蜜4.9%,5000IU/g植酸酶0.05%,10000IU/g酸性蛋白酶0.05%,NH4SO4 0.5%,K2HPO4 0.2%,MgSO4·7H2O 0.1%,CaCO3 0.1%。
(5)烘干粉碎
将步骤(4)发酵完成后的豆粕低温冷风烘干、粉碎即可。
随机取样,测定本实施例中发酵豆粕中各主要营养成分含量:
实施例2
本实施例包括以下步骤:
(1)一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌,接种到液体酵母菌种子培养基中,搅拌转速200rpm,温度为30℃,培养36小时,检测菌液浓度和纯度;从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌,接种到液体乳酸菌种子培养基中,温度为37℃,静置培养36小时,检测菌液浓度和纯度;本实施例中酵母菌斜面培养基pH为7.0。
(2)二级种制备
将步骤(1)中制得的酵母菌菌液按2%(v/v)的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为30℃,搅拌转速400rpm,通气量2.5L/(L·min),发酵时间48小时,检测菌液浓度和纯度;将步骤(1)制得的乳酸菌菌液按2%(v/v)的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为37℃,静置培养36小时,检测菌液浓度和纯度;
所述酵母菌种子培养基的pH为7.0,所述乳酸菌种子培养基的pH为6.2。
(3)三级种制备
按5%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中,温度为30℃,搅拌转速400rpm,通气量3L/(L·min),用质量浓度25%的NaOH溶液调整罐中pH为7.0,发酵时间48小时,检测菌液浓度和纯度;按5%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中,温度37℃,搅拌转速75rpm,用质量浓度25%的NaOH溶液调整罐中pH为5.7,发酵时间48小时,检测菌液浓度和纯度;
所述酵母菌基本培养基的pH为7.0,所述乳酸菌基本培养基的pH为6.3。
(4)固体发酵
将步骤(3)中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以3%(v/w)的接种量加入到发酵底物中,调节水分至50%,混合均匀后,堆垛发酵4天;
所述发酵底物包括以下组分:按重量计,豆粕 85%,玉米粉 10%,糖蜜 3.8%,5000IU/g植酸酶0.1%,10000IU/g酸性蛋白酶0.2%,NH4SO4 0.5%,K2HPO4 0.2%,MgSO4·7H2O 0.1%,CaCO3 0.1%。
(5)烘干粉碎
将步骤(4)发酵完成后的豆粕低温冷风烘干、粉碎即可。
其他实施方式和实施例1相同。
随机取样,测定本实施例中发酵豆粕中各主要营养成分含量:
实施例3
本实施例包括以下步骤:
(1)一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌,接种到液体酵母菌种子培养基中,搅拌转速250rpm,温度为35℃,培养48小时,检测菌液浓度和纯度;从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌,接种到液体乳酸菌种子培养基中,温度为40℃,静置培养48小时,检测菌液浓度和纯度;本实施例中酵母菌斜面培养基的pH为7.5。
(2)二级种制备
将步骤(1)中制得的酵母菌菌液按5%(v/v)的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为35℃,搅拌转速500rpm,通气量3L/(L·min),发酵时间72小时,检测菌液浓度和纯度;将步骤(1)制得的乳酸菌菌液按5%(v/v)的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为40℃,静置培养48小时,检测菌液浓度和纯度;
所述酵母菌种子培养基的pH为7.5,所述乳酸菌种子培养基的pH为6.5。
(3)三级种制备
按10%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中,温度为35℃,搅拌转速500rpm,通气量4L/(L·min),用质量浓度30%的NaOH溶液调整罐中pH为7.5,发酵时间72小时,检测菌液浓度和纯度;按10%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中,温度40℃,搅拌转速100rpm,用质量浓度30%的NaOH溶液调整罐中pH为6,发酵时间72小时,检测菌液浓度和纯度;
所述酵母菌基本培养基的pH为7.5,所述乳酸菌基本培养基的pH为6.5。
(4)固体发酵
将步骤(3)中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以5%(v/w)的接种量加入到发酵底物中,调节水分至60%,混合均匀后,堆垛发酵5天;
所述发酵底物包括以下组分:按重量计,豆粕 78%,玉米粉 15%,糖蜜 5.4%,5000 IU/g植酸酶0.2%,10000IU/g酸性蛋白酶0.5%,NH4SO4 0.5%,K2HPO4 0.2%,MgSO4·7H2O 0.1%,CaCO3 0.1%。
(5)烘干粉碎
将步骤(4)发酵完成后的豆粕低温冷风烘干、粉碎即可。
其他实施方式和实施例1相同。
随机取样,测定本实施例中发酵豆粕中各主要营养成分含量:
Claims (8)
1.一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌,接种到液体酵母菌种子培养基中,搅拌培养24~48小时,检测菌液浓度和纯度;从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌,接种到液体乳酸菌种子培养基中,静置培养24~48小时,检测菌液浓度和纯度;
(2)二级种制备
将步骤(1)中制得的酵母菌菌液按0.5~5%(v/v)的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中,通气搅拌发酵24~72小时,检测菌液浓度和纯度;将步骤(1)制得的乳酸菌菌液按0.5~5%(v/v)的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中,静置培养24~48小时,检测菌液浓度和纯度;
(3)三级种制备
按2~10%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中,调整pH值为6.5~7.5,通气搅拌发酵24~72小时,检测菌液浓度和纯度;按2~10%(v/v)的接种量将步骤(2)中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中,调整pH值为5.5~6,搅拌发酵24~72小时,检测菌液浓度和纯度;
(4)固体发酵
将步骤(3)中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以1~5%(v/w)的接种量加入到发酵底物中,调节水分至40~60%,混合均匀后,堆垛发酵2~5天;
(5)烘干粉碎
将步骤(4)发酵完成后的豆粕烘干、粉碎即可。
2.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,其特征在于:所述步骤(1)中,所述酵母菌斜面培养基包括以下组分:葡萄糖5g/L,蛋白胨2g/L,酵母膏1g/L,氯化钠0.5g/L,琼脂15g/L,酵母菌斜面培养基的pH为6.5~7.5,灭菌条件:115℃下灭菌20min;
所述乳酸菌斜面培养基包括以下组分:脱脂奶粉100.0g/L,酵母粉1g/L,K2HPO4 5g/L,琼脂15g/L,灭菌条件:115℃下灭菌20min。
3.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,其特征在于:所述步骤(2)中,所述酵母菌种子培养基包括以下组分:葡萄糖10 g/L,尿素1g/L,K2HPO4 0.1g/L,MgSO4·7H2O 0.1g/L,玉米浆0.6g,酵母菌种子培养基的pH为6.5~7.5,灭菌条件:115℃下灭菌20min;
所述乳酸菌种子培养基包括以下组分:葡萄糖20.0g/L,蛋白胨 10.0g/L,牛肉膏10.0g/L,酵母浸膏5.0g/L,无水乙酸钠5.0g/L,K2HPO4 2.0g/L,柠檬酸氢二铵2.0g/L,MgSO4·7H2O 0.58g/L,MnSO4·H2O 0.33g/L,乳酸菌种子培养基的pH为6.0~6.5。
4.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,其特征在于:所述步骤(3)中,所述酵母菌基本培养基包括以下组分:葡萄糖10g/L,尿素1g/L,K2HPO4 0.1g/L,MgSO4·7H2O 0.2g/L,玉米浆0.1g/L,CaCO3 3g/L;酵母菌基本培养基的pH为6.5~7.5,灭菌条件:115℃下灭菌20min;
所述乳酸菌基本培养基包括以下组分:葡萄糖20.0g/L,蛋白胨 10.0g/L,牛肉膏10.0g/L,酵母浸膏5.0g/L,无水乙酸钠5.0g/L,磷酸氢二钾2.0g/L,柠檬酸氢二铵2.0g/L,MgSO4·7H2O 0.58g/L,MnSO4·H2O 0.33g/L,乳酸菌基本培养基的pH为6.0~6.5。
5.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,其特征在于:所述步骤(4)中,所述发酵底物包括以下组分:按重量计,豆粕75~90%,玉米粉 5~25%,糖蜜 1~10%,5000 IU/g植酸酶0.05~0.2%,10000IU/g酸性蛋白酶0.05~1%,NH4SO4 0.5%,K2HPO40.2%,MgSO4·7H2O 0.1%,CaCO3 0.1%。
6.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,其特征在于:所述步骤(1)中,酵母菌种子培养基中,搅拌转速150~250rpm,温度为28~35℃,培养24~48小时;乳酸菌种子培养基中,温度为35~40℃。
7.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,其特征在于:所述步骤(2)中,盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为28~35℃,搅拌转速300~500rpm,通气量2~3L/(L·min),发酵时间24~72小时;盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中,温度为35~40℃。
8.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺,其特征在于:所述步骤(3)中,盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中,温度为28~35℃,搅拌转速300~500rpm,通气量2~4L/(L·min),用质量浓度20~30%的NaOH溶液调整罐中pH为6.5~7.5,发酵时间24~72小时;盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中,温度35~40℃,搅拌转速50~100rpm,用质量浓度20~30%的NaOH溶液调整罐中pH为5.5~6,发酵时间24~72小时。
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