CN103549130B - 一种酶解与发酵协同作用生产生物海藻蛋白饲料的方法 - Google Patents

一种酶解与发酵协同作用生产生物海藻蛋白饲料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酶解与发酵协同作用生产生物海藻蛋白饲料的方法，所述方法包括如下步骤：将海藻渣(含水量38％)和饲料酶制剂按一定比例充分混合，在pH值为6.2～7.0，温度为35～45℃的条件下酶解4～7小时，得海藻渣-饲料酶制剂混合物；接种复合微生物固体发酵。本发明工艺方法简单，易操作；通过添加外源降解纤维素酶制剂，酶解产生有利于微生物生长的营养，同时也能弥补复合微生物产酶不足，稳定固体发酵工艺和产品质量，大大降低纤维素含量，提高蛋白质含量，还具有丰富的多种矿物质、生物活性成分和一些未知的促生长因子，可用作畜禽和水产饲料的蛋白原料，为开发新型蛋白资源和缓解饲料蛋白源日益紧张的局面提供技术支持。

Description

一种酶解与发酵协同作用生产生物海藻蛋白饲料的方法
技术领域
本发明属于饲料蛋白源生产领域，具体涉及一种酶解与发酵协同作用生产生物海藻蛋白饲料的方法。
背景技术
目前优质饲料短缺是众所周知的客观现实。我国蛋白饲料资源需求的增加和对外依存度逐年提高，饲料蛋白原料的紧缺使得我国饲料工业和养殖业尤其是水产养殖业的问题日益突出。新型饲料蛋白源和非常规性动、植物蛋白饲料的开发利用无疑是缓解蛋白质饲料资源紧缺和降低成本的良策。因此以微生物发酵和酶解为主要方法的蛋白饲料资源高效转化利用技术，利用动、植物加工副产品和食品工业糟渣废液生产优质蛋白源越来越受到人们的重视。
海藻渣是由海藻加工生产褐藻胶、甘露醇、碘等产品过程中所带来的副产品(废弃物)。海藻加工业中按干物质计，利用率仅为30％，约2／3的海藻成分尚未得到利用，不但浪费了大量的自然资源，而且还带来一系列环境污染问题。海藻渣营养分析显示，按干物质计，分别含粗蛋白约18～20％，粗纤维约40～50％，灰分约25～30％，富含精氨酸、赖氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸和多种矿物质，因而有可能成为动物饲料成分。目前就海藻渣资源的利用途径，主要是经过初级加工生产海藻有机肥和少量动物饲料。但是由于海藻在提取海藻胶时，已经过纯碱高温消化处理，残留的海藻渣主要成分为海藻纤维素类物质、海藻酸钙等高分子水不溶物和植物性蛋白，在做饲料蛋白源原料时，高含量的纤维素类物质不易被消化吸收利用，也会影响动物的正常营养成分特别是蛋白的吸收，尤其作为水产动物饲料的原料，其使用量受到限制，一般不超过5％。因此急需利用一种技术降解其中的纤维素类物质，以期将海藻渣转化为一种优质生物海藻蛋白质饲料。
发明内容
本发明针对目前海藻渣粗纤维含量高及降解率低，提供一种酶解与发酵协同作用生产生物海藻蛋白饲料的方法，以解决海藻渣再利用，用于饲料生产尤其是水产饲料生产的营养缺陷，提升海藻渣资源再利用的营养价值。本发明主要内容是利用外源性纤维素酶协同菌种固体发酵海藻渣纤维素，控制堆积固体发酵温度、湿度、时间，然后干燥粉碎后得到生物海藻蛋白饲料。
本发明的一种酶解与发酵协同作用生产生物海藻蛋白饲料的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将海藻渣(含水量38％)和饲料酶制剂按一定比例充分混合，在pH值为6.2～7.0，温度为35～45℃的条件下酶解4～7小时，得海藻渣-饲料酶制剂混合物；
(2)接种复合微生物固体发酵。
其中，所述步骤(1)中饲料酶制剂为纤维素酶和果胶酶混合物。
其中，所述海藻渣、纤维素酶和果胶酶的添加比例为2g：7IU：5IU。
其中，所述步骤(2)的具体步骤为：
1)液体种子制备：取葡萄糖18～20g、蛋白胨12～15g、牛肉膏0.5～1g、琼脂16～18g、硫酸镁5.0～6.0g、磷酸二氢钾3.0～4.0g、氯化钠1.0～2.0g和蒸馏水1000ml，混合均匀，培养基pH6.8～7.0，115～120℃灭菌25～30min，配制得到菌种培养基；
2)菌液的制备：分别将热带假丝酵母30～50g和枯草芽孢杆菌40～60g接入上述菌种培养基中，在36℃、150rpm摇床培养24～36h，制得菌液；
3)发酵底物的制备：取步骤(1)所得的海藻渣-饲料酶制剂混合物93～95％和麸皮4～5％混合均匀，再加入糖蜜1～2％充分混合均匀，制得发酵底物；
4)取步骤2)中制得的菌液与步骤3)中制得的发酵底物按1：25～50比例混合均匀，调节水分至35～40％，在32～38℃固体发酵48～72h，得生物海藻蛋白饲料初品；
5)将步骤4)所得生物海藻蛋白饲料初品55℃烘干，粉碎至60目，得生物海藻蛋白饲料成品。
本发明的一种酶解与发酵协同作用生产生物海藻蛋白饲料的方法，优点在于工艺方法简单，易操作；通过添加外源降解纤维素酶制剂，酶解产生有利于微生物生长的营养，同时也能弥补复合微生物产酶不足，稳定固体发酵工艺和产品质量，大大降低纤维素含量，提高蛋白质含量；增强了纤维素酶解效率，缩短了生产周期，降低了能源消耗，进而减少了生产成本。同时该生物海藻蛋白饲料既大大降低了海藻渣纤维素含量，提高了蛋白质含量，增强了动物对其的消化吸收，提高饲料的转化利用率，还具有丰富的多种矿物质、生物活性成分和一些未知的促生长因子。可用作畜禽和水产饲料的蛋白原料，为开发新型蛋白资源和缓解饲料蛋白源日益紧张的局面提供技术支持。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
制备菌液：取葡萄糖18g、蛋白胨12g、牛肉膏0.5g、琼脂16g、硫酸镁5.0g、磷酸二氢钾3.0g、氯化钠1.0g和蒸馏水1000ml，混合均匀，培养基pH7.0，120℃灭菌25min，配制得到菌种培养基；分别将热带假丝酵母30g和枯草芽孢杆菌40接入上述菌种培养基中，在36℃、150rpm摇床培养24h，制得菌液，扩繁至2.5L备用。
制备外源酶-发酵底物：将海藻渣(含水量38％)和饲料酶制剂(纤维素酶：果胶酶)按2g：7IU：5IU比例充分混合，在pH值为6.2，温度为35℃的条件下酶解7小时，得海藻渣-饲料酶制剂混合物；再取95％海藻渣-饲料酶制剂混合物加入4％的麸皮和1％糖蜜充分混合均匀，制得外源酶-发酵底物100kg，备用。
堆积固体发酵：将上述制备的菌液2.5L加入上述制得的外源酶-发酵底物100kg混合均匀，调至水分为40％，置入发酵床，堆积高度为50cm，32℃固体发酵72h，然后55℃烘干，粉碎至60目，得到生物海藻蛋白饲料，包装。
实施例二
制备菌液：取葡萄糖20g、蛋白胨15g、牛肉膏1g、琼脂18g、硫酸镁6.0g、磷酸二氢钾4.0g、氯化钠2.0g和蒸馏水1000ml，混合均匀，培养基pH7.0，115灭菌30min，制得菌液，扩繁至2.5L备用，分别将热带假丝酵母50g和枯草芽孢杆菌60g接入上述菌种培养基中，在36℃、150rpm摇床培养36h，制得菌液，制得菌液，扩繁至2.5L备用。
制备外源酶-发酵底物：将海藻渣(含水量38％)和饲料酶制剂(纤维素酶：果胶酶)按2g：7IU：5IU比例充分混合，在pH值为7.0，温度为45℃的条件下酶解4小时，得海藻渣-饲料酶制剂混合物；再取93％海藻渣-饲料酶制剂混合物加入5％的麸皮和2％糖蜜充分混合均匀，制得外源酶-发酵底物100kg，备用。
堆积固体发酵：将上述制备的菌液2.5L加入上述制得的外源酶-发酵底物100kg混合均匀，调至水分为35％，置入发酵床，堆积高度为50cm，38℃固体发酵50h，然后55℃烘干，粉碎至60目，得到生物海藻蛋白饲料，包装。
表1：干海藻渣和本发明制得的生物海藻蛋白饲料的营养成分比较
营养成分 干海藻渣 生物海藻蛋白饲料
粗蛋白％ 19.3 24.7
粗纤维％ 41.9 16.4
可消化糖类 1.8 26.4
水分％ 9.3 10.7
粗灰分 27.7 21.8
钙 6.29 6.11
磷 0.14 0.12
碘g／kg 0.98 0.86
铁g／kg 0.73 0.63
锌mg／kg 35.4 33.8
锰mg／kg 31.5 27.1
铜mg／kg 2.72 2.19
硒mg／kg 0.46 0.41
有机酸％ ≥3.0
表1
如表1所示，本发明制得的生物海藻蛋白饲料纤维素含量明显低于干海藻渣，蛋白质含量明显高于干海藻渣，同时具有丰富的多种矿物质、生物活性成分和一些未知的促生长因子，可用作畜禽和水产饲料的蛋白原料，为开发新型蛋白资源和缓解饲料蛋白源日益紧张的局面提供技术支持。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种酶解与发酵协同作用生产生物海藻蛋白饲料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将含水量38％的海藻渣和饲料酶制剂按一定比例充分混合，在pH值为6.2～7.0，温度为35～45℃的条件下酶解4～7小时，得海藻渣-饲料酶制剂混合物，所述饲料酶为纤维素酶和果胶酶的混合物；
(2)液体种子制备：取葡萄糖18～20g、蛋白胨12～15g、牛肉膏0.5～1g、琼脂16～18g、硫酸镁5.0～6.0g、磷酸二氢钾3.0～4.0g、氯化钠1.0～2.0g和蒸馏水1000ml，混合均匀，培养基pH6.8～7.0，115～120℃灭菌25～30min，配制得到菌种培养基；
(3)菌液的制备：分别将热带假丝酵母30～50g和枯草芽孢杆菌40～60g接入上述菌种培养基中，在36℃、150rpm摇床培养24～36h，制得菌液；
(4)发酵底物的制备：取步骤(1)所得的海藻渣-饲料酶制剂混合物93～95％和麸皮4～5％混合均匀，再加入糖蜜1～2％充分混合均匀，制得发酵底物；
(5)取步骤(3)中制得的菌液与步骤(4)中制得的发酵底物按1∶25～50比例混合均匀，调节水分至35～40％，在32～38℃固体发酵48～72h，得生物海藻蛋白饲料初品；
6)将步骤(5)所得生物海藻蛋白饲料初品55℃烘干，粉碎至60目，得生物海藻蛋白饲料成品；
所述海藻渣、纤维素酶和果胶酶的添加比例为2g∶7IU∶5IU。
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