CN103478417A - 一种二次接种分段固态发酵生产发酵豆粕的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二次接种分段固态发酵生产发酵豆粕的方法,将枯草芽孢杆菌液、假丝酵母菌液和乳酸杆菌液混合得到的混合菌液接入到去皮豆粕,混合发酵;将乳酸杆菌液接入到发酵物中,混合,厌氧发酵,得到发酵豆粕。该方法能够满足好氧菌与厌氧菌的不同需求,可生产制备高品质的发酵豆粕,无化学添加剂,发酵过程中产生的各种消化酶、有机酸、中小分子蛋白(功能肽)、氨基酸、维生素、益生菌等也大大提高了豆粕的营养价值,制得的发酵豆粕含大豆肽≥16%、大豆球蛋白≤25mg/g、β-伴球蛋白≤20mg/g、乳酸≥3.5%、有益活菌总数≥2×109,微生物源性营养物有利于维持肠道组织结构,促进免疫功能,提高动物生产性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种发酵方法,尤其涉及一种二次接种分段固态发酵生产发酵豆粕的方法以及发酵产物。
背景技术
由于目前饲料中添加抗生素的现象十分普遍,出于安全原因,许多国家禁止利用一些畜产品下脚料生产的肉骨粉等动物蛋白原料用于饲料,因此,从安全与成本角度考虑,将植物源蛋白作为动物蛋白原料的替代品已经成为一种趋势。但是,要高效利用植物源蛋白,需要解决影响消化吸收的抗营养因子、适口性等问题;同时在幼禽畜养殖防治下痢中,抗生素的使用严重威胁了我们的食品安全,因此,在饲料生产中,需要采用在功能上能够替代不良副作用添加剂的微生态添加剂产品。
发酵豆粕作为优质的生物发酵蛋白原料,在动物饲料中可部分或完全替代动物蛋白原料,且具有来源丰富、质量稳定、易保存和无动物源性饲料疫病传染的风险等特点,在动物饲料生产中已被广泛应用。例如CN20090916A公开了一种高效发酵剂进行豆粕发酵的工艺,高效豆粕发酵剂由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、乳酸乳杆菌、酿酒酵母和产朊假丝酵母混合而成,将豆粕和玉米粉碎,菌种活化,将粉碎好的豆粕与发酵液用混合机混合均匀,将混合好的豆粕发酵装袋,进行发酵。该工艺消除或显著降低了豆粕中的抗营养因子的含量,能满足幼年动物健康成长,营养平衡,质优价廉的安全植物性蛋白饲料,能替代骨粉、鱼粉等动物性蛋自饲料。
然而传统固态发酵复合菌固态发酵过程中,多菌种同时接种无法同时满足不同菌发酵要求,造成发酵不彻底。多菌种组合固态整体发酵的关键控制点在于把握和控制好好氧与厌氧二个阶段,掌握好好氧向厌氧的转换。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足,提供一种二次接种分段固态发酵生产发酵豆粕的方法,通过二次接种分时段发酵,满足好氧菌与厌氧菌的不同需求,发酵彻底。
本发明的第一个方面是提供一种二次接种分段固态发酵生产发酵豆粕的方法,包括以下步骤:
步骤1,将枯草芽孢杆菌液、假丝酵母菌液和乳酸杆菌液混合得到混合菌液;
步骤2,将混合菌液接入到去皮豆粕,混合,通风发酵;
步骤3,将乳酸杆菌液接入到步骤2处理得到的发酵物中,混合,厌氧发酵,得到发酵豆粕。
步骤1得到混合菌液中枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、乳酸杆菌的比例优选为(1-5):(1-5):1,更优选为(2-3):(2-3):1,更优选为(2.2-2.8):(2.2-2.8):1,更优选为(2.4-2.6):(2.4-2.6):1。
步骤2中,混合菌液接入到去皮豆粕中的接种量为体积百分比0.5-15%,更优选为1-10%,更优选为1-5%,更优选2-4%。
步骤2中,发酵时间优选为10-40h,更优选为15-30h,更优选为18-25h,更优选为20-22h。
步骤3中,乳酸杆菌液接入到步骤2处理得到的发酵物中的接种量为体积百分比0.1-10%,更优选为0.5-8%,更优选为1-6%,更优选为1.5-4%,例如2%、2.5%、3%或3.5%。
步骤3中,厌氧发酵时间优选为为30-100h,更优选为35-80h,更优选为40-65h,更优选为45-50h,更优选为48-50h。
在本发明第一个方面的一个优选的实施例中,采用链带式发酵床进行发酵。
优选地,步骤2为:将混合菌液与去皮豆粕混合得到发酵基础料,将发酵基础料按10-50cm(优选20-45cm,更优选30-40cm)的厚度均匀摊铺在独立封闭的发酵床,起始温度控制在15-45℃(优选20-38℃,更优选20-30℃,更优选20-25℃),起始pH值为6.0-7.0(优选6.5-7.0),在链带式发酵床的第一层通风发酵。
优选地,步骤3为:将链带式发酵床由第一层发到第二层的同时,将乳酸杆菌液均匀喷洒在步骤2处理得到的发酵物上,厌氧发酵25-60h(优选30-45h,更优选36-38h)后,再将发酵物由第二层翻到第三层,继续厌氧发酵。
优选地,步骤3中链带式发酵床的第二层和第三层与周围环境隔离,通过枯草芽孢杆菌和假丝酵母菌的发酵将环境调节到适合乳酸杆菌生长的条件。
所述枯草芽孢杆菌液制备优选为:将枯草芽孢杆菌保存菌种接种到NB培养基中,活化培养8-30h(更优选10-25h,更优选12-20h,更优选14-18h),将活化培养物以0.5-10%(更优选0.8-8%,更优选1-5%,更优选2-4%)的接种量接种于种子罐中,培养10-40h(更优选12-35h,更优选14-30h,更优选16-20h),得到枯草芽孢杆菌液。
所述假丝酵母菌液制备为:将假丝酵母菌保存菌种接种到YM培养基中,活化培养10-40h(更优选14-35h,更优选16-30h,更优选20-24h),将活化培养物以0.5-10%(更优选0.8-8%,更优选1-5%,更优选2-4%)的接种量接种于种子罐中,培养18-24h,得到假丝酵母菌液。
所述乳酸杆菌液制备为:将乳酸杆菌保存菌种接种到乳酸杆菌培养基中,厌氧活化培养15-50h(更优选18-42h,更优选24-36h),将活化培养物以0.5-10%(更优选0.8-8%,更优选1-5%,更优选2-4%)的接种量接种于种子罐中,厌氧培养10-40h(更优选14-35h,更优选16-30h,更优选20-24h),得到乳酸杆菌液。
优选地,按重量份数计,所述NB培养基的组成成分包括牛肉膏0.1-1份、蛋白胨0.5-3份、氯化钠0.1-1份、水50-200份,pH值为7.2-7.5。
优选地,按重量份数计,所述YM培养基的组成成分包括酵母粉0.8-6份、麦芽粉0.8-6份、蛋白胨1-10份、水50-200份。
优选地,按重量份数计,所述乳酸杆菌培养基组成成分包括蛋白胨5-20份、牛肉浸膏5-20份、酵母提取物1-10份、葡萄糖15-25份、吐温800.5-2份、柠檬酸氢二铵0.5-4份、MnSO4·H2O0.1-0.5份、MgSO4·7H2O0.5-4份、K2HPO40.5-4份、蒸馏水800-2000份,pH值为6.2-6.4。
在本发明第一个方面的一个优选的实施例中,还包括步骤4:将步骤3处理得到的发酵豆粕干燥、粉碎得到发酵豆粕成品。
优选地,发酵豆粕干燥是在通过40-75℃(更优选为45-68℃,更优选为50-60℃)烘干干燥的。
优选地,粉碎得到的发酵豆粕成品的颗粒大小为≤100目,更优选≤40目。
本发明的第二个方面是提供一种发酵豆粕,所述发酵豆粕采用上述方法制备而成。
本发明的第三个方面是提供一种发酵豆粕的复合菌种,所述包括枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、乳酸杆菌,且枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、乳酸杆菌的比例为(1-5):(1-5):1,优选为(2-3):(2-3):1,更优选为(2.2-2.8):(2.2-2.8):1,更优选为(2.4-2.6):(2.4-2.6):1。
本发明提供的二次接种分段固态发酵生产发酵豆粕的方法能够满足好氧菌与厌氧菌的不同需求,可生产制备高品质的发酵豆粕,无化学添加剂等影响豆粕蛋白功能性质,发酵过程中产生的各种消化酶、有机酸、中小分子蛋白(功能肽)、氨基酸、维生素、益生菌等也大大提高了豆粕的营养价值,采用本发明方法制得的发酵豆粕含大豆肽≥16%、大豆球蛋白≤25mg/g、β-伴球蛋白≤20mg/g、乳酸≥3.5%、有益活菌总数≥2×109,微生物源性营养物有利于维持肠道组织结构,促进免疫功能,提高动物生产性能。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述,以更好地理解本发明。
实施例1
1、菌种活化:挑取斜面保存枯草芽孢杆菌,接种到NB种子培养基中,在35-37℃条件下,用150-170rpm摇床进行12-20h活化;挑取假丝酵母保存菌种,接种到YM种子培养基,用150-170rpm摇床进行20-24h活化;挑取乳酸杆菌保存菌种接种到乳酸杆菌培养基中,于35-39℃条件下静止培养24-36h活化;
2、菌种培养:枯草芽孢杆菌活化培养物以1%-5%接种量接种于种子罐中35-37℃,间歇通气培养16-20h;假丝酵母活化培养物以1%-5%接种量接种于种子罐中30-35℃、间歇通气培养18-24h;乳酸杆菌活化培养物以1%-5%接种量接种于种子罐中,35-39℃静置培养20-24h;
3、一次接种混合菌液:按枯草芽孢杆菌:假丝酵母菌:乳酸杆菌=(2-3):(2-3):1比例混合;
4、发酵车间一次接种:发酵原料为去皮豆粕,混合菌液按体积百分比5-6%的接种量接种到去皮豆粕,投入混合接种机中混合均匀,接种后的发酵基础料按厚度30-40cm,起始温度控制在20-25℃,起始pH值6.5-7.0,均匀摊铺在独立封闭的发酵床上进行发酵;
5、一次发酵控制:通过在链带式发酵床第一层通风制造适合好氧菌发酵的环境,4-6h料温达到40℃,发酵20h-22h,控制pH值为6.0-6.5,第一阶段发酵完成;
6、翻料并进行二次接种:将链带式发酵床由第一层发到第二层的同时,乳酸杆菌菌液按体积百分比2%的接种量,均匀喷洒在物料;
7、二次发酵控制:发酵床第二层和第三层与周围环境隔断,通过好氧菌发酵迅速将环境调节到适合乳酸杆菌生长的条件,在发酵36-38h后,将发酵物由第二层翻到第三层,继续厌氧发酵;
8、烘干:厌氧发酵时间共进行到48-50h发酵完成,发酵后的全部产物移入低温烘干机中,进行烘干;烘干温度控制在50-60℃;
9、粉碎:烘干后的产物输送到逆流冷却器降温,粉碎,过40目筛;检测合格即成为发酵豆粕成品。
乳酸菌培养基:蛋白胨5-20g、牛肉浸膏5-20g、酵母提取物1-10g、葡萄糖15-25g、吐温800.5-2g、柠檬酸氢二铵0.5-4g、MnSO4·H2O0.1-0.5g、MgSO4·7H2O0.5-4g、K2HPO40.5-4g、蒸馏水800-2000mL,pH值为6.2-6.4。
NB培养基:牛肉膏0.1-1g、蛋白胨0.5-3g、氯化钠0.1-1g、水50-200mL,pH值为7.2-7.5。
YM培养基:酵母粉0.8-6g、麦芽粉0.8-6g、蛋白胨1-10g、水50-200mL。
实施例2
1、菌种活化:挑取斜面保存枯草芽孢杆菌,接种到NB种子培养基中,在36℃条件下,用160rpm摇床进行18h活化;挑取假丝酵母保存菌种,接种到YM种子培养基,用160rpm摇床进行22h活化;挑取乳酸杆菌保存菌种接种到乳酸杆菌培养基中,于37℃条件下静止培养30h活化;
2、菌种培养:枯草芽孢杆菌活化培养物以2%接种量接种于种子罐中36℃,间歇通气培养18h;假丝酵母活化培养物以2%接种量接种于种子罐中32℃、间歇通气培养20h;乳酸杆菌活化培养物以2%接种量接种于种子罐中,37℃静置培养22h;
3、一次接种混合菌液:按枯草芽孢杆菌:假丝酵母菌:乳酸杆菌=2.2:2.8:1的比例混合;
4、发酵车间一次接种:发酵原料为去皮豆粕,混合菌液按体积百分比5.5%的接种量接种到去皮豆粕,投入混合接种机中混合均匀,接种后的发酵基础料按厚度32cm,起始温度控制在22℃,起始pH值6.6,均匀摊铺在独立封闭的发酵床上进行发酵;
5、一次发酵控制:通过在链带式发酵床第一层通风制造适合好氧菌发酵的环境,4-6h料温达到40℃,发酵21h,控制pH值为6.0-6.5,第一阶段发酵完成;
6、翻料并进行二次接种:将链带式发酵床由第一层发到第二层的同时,乳酸杆菌菌液按体积百分比2%的接种量,均匀喷洒在物料;
7、二次发酵控制:发酵床第二层和第三层与周围环境隔断,通过好氧菌发酵迅速将环境调节到适合乳酸杆菌生长的条件,在发酵37h后,将发酵物由第二层翻到第三层,继续厌氧发酵;
8、烘干:厌氧发酵时间共进行到50h时发酵完成,发酵后的全部产物移入低温烘干机中,进行烘干;烘干温度控制在55℃;
9、粉碎:烘干后的产物输送到逆流冷却器降温,粉碎,过40目筛;检测合格即成为发酵豆粕成品。
乳酸菌培养基:蛋白胨10g、牛肉浸膏10g、酵母提取物5g、葡萄糖20g、吐温801g、柠檬酸氢二铵2g、MnSO4·H2O0.25g、MgSO4·7H2O2g、K2HPO42g、蒸馏水1000mL,pH值为6.2-6.4。
NB培养基:牛肉膏0.5g、蛋白胨1.0g、氯化钠0.5g、蒸馏水100mL,pH值为7.2-7.5。
YM培养基:酵母粉3g、麦芽粉3g、蛋白胨5g、蒸馏水100mL。
实施例3
1、菌种活化:挑取斜面保存枯草芽孢杆菌,接种到NB种子培养基中,在35℃条件下,用165rpm摇床进行17h活化;挑取假丝酵母保存菌种,接种到YM种子培养基,用165rpm摇床进行23h活化;挑取乳酸杆菌保存菌种接种到乳酸杆菌培养基中,于38.5℃条件下静止培养33h活化;
2、菌种培养:枯草芽孢杆菌活化培养物以3%接种量接种于种子罐中36.5℃,间歇通气培养17h;假丝酵母活化培养物以3.2%接种量接种于种子罐中33℃、间歇通气培养21h;乳酸杆菌活化培养物以4%接种量接种于种子罐中,37.2℃静置培养22.5h;
3、一次接种混合菌液:按枯草芽孢杆菌:假丝酵母菌:乳酸杆菌=3:2.4:1比例混合;
4、发酵车间一次接种:发酵原料为去皮豆粕,混合菌液按体积百分比5.8%的接种量接种到去皮豆粕,投入混合接种机中混合均匀,接种后的发酵基础料按厚度37.5cm,起始温度控制在20-25℃,起始pH值6.5-7.0,均匀摊铺在独立封闭的发酵床上进行发酵;
5、一次发酵控制:通过在链带式发酵床第一层通风制造适合好氧菌发酵的环境,4-6h料温达到40℃,发酵21.8h,控制pH值为6.0-6.5,第一阶段发酵完成;
6、翻料并进行二次接种:将链带式发酵床由第一层发到第二层的同时,乳酸杆菌菌液按体积百分比2%的接种量,均匀喷洒在物料;
7、二次发酵控制:发酵床第二层和第三层与周围环境隔断,通过好氧菌发酵迅速将环境调节到适合乳酸杆菌生长的条件,在发酵37.5h后,将发酵物由第二层翻到第三层,继续厌氧发酵;
8、烘干:厌氧发酵时间共进行到49h,发酵完成,发酵后的全部产物移入低温烘干机中,进行烘干;烘干温度控制在50-60℃;
9、粉碎:烘干后的产物输送到逆流冷却器降温,粉碎,过40目筛;检测合格即成为发酵豆粕成品。
乳酸菌培养基:蛋白胨10g、牛肉浸膏10g、酵母提取物5g、葡萄糖20g、吐温801g、柠檬酸氢二铵2g、MnSO4·H2O0.25g、MgSO4·7H2O2g、K2HPO42g、蒸馏水1000mL,pH值为6.2-6.4。
NB培养基:牛肉膏0.5g、蛋白胨1.0g、氯化钠0.5g、蒸馏水100mL,pH值为7.2-7.5。
YM培养基:酵母粉3g、麦芽粉3g、蛋白胨5g、蒸馏水100mL。
经检测上述实施例中所得发酵豆粕含大豆肽≥16%、大豆球蛋白≤25mg/g、β-伴球蛋白≤20mg/g、乳酸≥3.5%、有益活菌总数≥2×109。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种二次接种分段固态发酵生产发酵豆粕的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将枯草芽孢杆菌液、假丝酵母菌液和乳酸杆菌液混合得到混合菌液,混合菌液中枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、乳酸杆菌的比例为(1-5):(1-5):1;
步骤2,将混合菌液按体积百分比0.5-15%的接种量接入到去皮豆粕,混合,通风发酵10-40h;
步骤3,将乳酸杆菌液按体积百分比0.1-10%的接种量接入到步骤2处理得到的发酵物中,混合,厌氧发酵30-100h,得到发酵豆粕。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,采用链带式发酵床进行发酵,步骤2为:将混合菌液与去皮豆粕混合得到发酵基础料,将发酵基础料按10-50cm的厚度均匀摊铺在独立封闭的发酵床,起始温度控制在15-45℃,起始pH值为6.0-7.0,在链带式发酵床的第一层通风发酵。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤3为:将链带式发酵床由第一层发到第二层的同时,将乳酸杆菌液均匀喷洒在步骤2处理得到的发酵物上,厌氧发酵25-60h后,再将发酵物由第二层翻到第三层,继续厌氧发酵。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤3中链带式发酵床的第二层和第三层与周围环境隔离,通过枯草芽孢杆菌和假丝酵母菌的发酵将环境调节到适合乳酸杆菌生长的条件。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述枯草芽孢杆菌液制备为:将枯草芽孢杆菌保存菌种接种到NB培养基中,活化培养8-30h,将活化培养物以0.5-10%的接种量接种于种子罐中,培养10-40h,得到枯草芽孢杆菌液;
所述假丝酵母菌液制备为:将假丝酵母菌保存菌种接种到YM培养基中,活化培养10-40h,将活化培养物以0.5-10%的接种量接种于种子罐中,培养18-24h,得到假丝酵母菌液;
所述乳酸杆菌液制备为:将乳酸杆菌保存菌种接种到乳酸杆菌培养基中,厌氧活化培养15-50h,将活化培养物以0.5-10%的接种量接种于种子罐中,厌氧培养10-40h,得到乳酸杆菌液。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中将混合菌液按体积百分比5-6%的接种量接入到去皮豆粕。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3中将乳酸杆菌液按体积百分比2%的接种量接入到步骤2处理得到的发酵物中。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括步骤4:将步骤3处理得到的发酵豆粕干燥、粉碎得到发酵豆粕成品。
9.一种发酵豆粕,其特征在于,采用权利要求1所述的方法制备而成。
10.一种发酵豆粕的复合菌种,其特征在于,包括枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、乳酸杆菌,且枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、乳酸杆菌的比例为(1-5):(1-5):1。
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