CN103621765B - 一种鱼粉加工废弃液与植物蛋白混合酶解发酵制备低聚肽的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于微生物酶解发酵饲料技术领域，提供一种淡水鱼粉加工废弃液与植物蛋白混合酶解发酵制备低聚肽的方法，该方法采用酶解和发酵两步法，既能充分降解蛋白，得到含量较高的低分子低聚肽，又能产生呈味氨基酸、低聚肽、核苷酸和天然有机酸，适口性得到显著提高。此外，本发明利用棉粕、菜粕替代一部分豆粕，可有效节约成本，提高经济效益。

Description

一种鱼粉加工废弃液与植物蛋白混合酶解发酵制备低聚肽的方法

技术领域

 本发明属于微生物酶解发酵饲料技术领域，涉及一种淡水鱼粉加工废弃液与植物蛋白混合酶解发酵制备低聚肽的方法。

背景技术

随着水产养殖业的集约化迅速发展，鱼粉需求量极速上增，然而，环境的不断恶化和过度捕捞，导致全球鱼粉产量下降，价格居高不下，鱼粉等优质饲料蛋白也因此成为制约畜牧及水产养殖业发展的瓶颈。鱼粉加工技术多为湿法，其工艺的特点是原料经过粉碎-蒸煮-压榨-烘干后制成鱼粉，而鱼粉加工过程中，每生产1吨鱼粉，可产生3～3.5吨压榨出来的废弃液，而鱼粉加工废弃液中还含有10%-15%的易消化的可溶性蛋白质，以及一定量的维生素和钙、锌等多种矿物质，故也称为鱼蛋白水。由于鱼粉加工废弃液回收需高耗电的浓缩、干燥设备，目前我国中小规模的鱼粉加工企业难以承受昂贵的运作成本，因此将鱼粉加工废液直接排放到周围环境中，造成环境的严重污染和资源的浪费。

棉籽作为一种经济作物，在我国种植面积广，产量大。棉粕是棉籽经压榨产油后的副产品，我国棉粕年产量达600万吨以上，居世界之首。棉粕是一种重要的植物蛋白源，富含精氨酸，硫胺素、B族维生素和磷元素等，但是赖氨酸含量不足，且含有游离棉酚等有毒物质，限制其在饲料中的应用。鱼粉、豆粕等优质蛋白源的严重不足掀起了国内外研究学者和养殖企业家对棉粕脱毒研究的热潮。目前棉粕脱毒方法主要有化学法、物理法和微生物发酵法。化学法主要采用有机溶剂、酸、碱等进行处理，但存在腐蚀设备和残留物去除不完全的缺陷；物理法主要是通过加热、机械加工、水浸泡法等，虽然对棉粕的脱毒有一定的效果，但对设备有一定要求，增加了成本；微生物发酵法是利用其分泌的酶类进行生物脱毒，同时还补充了菌蛋白和维生素等一些促生长因子，棉粕的营养也得到了均衡。

目前国内外大量开展植物性蛋白源替代鱼粉饲料的研究。而菜粕、棉粕等植物蛋白源价格低廉，经处理后营养相对均衡的优点逐渐被养殖企业所认可。专利CN200410015386.X公开了一种蛋白饲料的制备方法，该方法只采用蛋白酶单酶和菌种进行同步发酵，一方面由于酶的专一性限制其水解肽键的种类，并且纤维素、果胶等也未能得到有效降解，另一方面由于酶解与发酵条件的差异性也限制了酶解效率。专利申请CN102228157中也提到发酵豆粕完全替代鱼粉尤其针对鱼类水产动物会导致鱼类免疫力下降，生长慢等不良效应，说明植物蛋白源只能部分替代鱼粉。

天然蛋白质的疏水性结构往往隐藏在其分子内部，随着水解的进行，尤其是当分子量在小于6000Da时，其疏水基团逐渐暴露，得到的多肽产物会呈现出苦味，影响动物适口性并且不容易消化。大量研究表明，只有3～10个氨基酸残基组成的低聚肽才具有特定生物活性。专利CN200710168967.0公开了一种功能性饲料蛋白肠膜蛋白粉的制备方法，该法采用多种酶分段液体酶解法，该法追求高效酶解，导致酶解产物中游离氨基酸含量相对增高，而具有生物活性的低聚肽含量相对降低，并且制备步骤繁琐且后续干燥能耗大，不利于规模化生产。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足，针对目前鱼粉加工废弃液回收费用高，营养价值高，直接丢弃造成环境污染和资源浪费，提供一种淡水鱼粉加工废弃液与植物蛋白混合酶解发酵制备低聚肽的方法，该方法采用酶解和发酵两步法，既能充分降解蛋白，得到含量较高的低分子低聚肽，又能产生呈味氨基酸、低聚肽、核苷酸和天然有机酸，适口性得到显著提高。此外，本发明利用棉粕、菜粕替代一部分豆粕，节约成本，提高经济效益。

本发明目的是通过如下技术方案实现的。

一种淡水鱼粉加工废弃液与植物蛋白混合酶解发酵制备低聚肽的方法，主要步骤如下：

（1）原料预处理：利用减压蒸发法将鱼粉加工废弃液进行浓缩，至蛋白含量为10%-30%，将棉粕、菜粕、鲜白酒糟等植物蛋白原料粉碎，并过40-60目筛备用；

（2） 酶解：各经步骤（1）处理后的原料添加量按重量比为：浓缩的鱼粉加工废弃液6-10份，棉粕4-10份，菜粕4-10份，鲜白酒糟1-5份；各原料混合均匀，最终水分控制在混合原料重量比的30%-60%范围，调节pH为5.5-7，温度为30℃-40℃，添加复合酶制剂混合分步酶解2-3.5小时；

（3）发酵：分别接入各益生菌种进行固体发酵48-64小时，控制温度在25℃-45℃，发酵过程分前期和后期，前期发酵为前30-50小时耗氧过程，采取每6-8小时翻料降温、通气40s-80s，后期发酵为发酵30-50小时后的厌氧过程，采用薄膜封口，密闭发酵；发酵装置为发酵桶、发酵罐、发酵池或塑料袋等；

（4）成品：发酵结束后直接将产物真空密封或将产物干燥、粉碎，检验，袋装，即得低聚肽成品。

在上述技术方案中，生产原料主要是鱼粉加工废弃物浓缩液，植物蛋白包括棉粕、菜粕、鲜白酒糟。

在上述技术方案中，步骤（2）中采用的复合酶制剂为蛋白酶和非淀粉多糖酶，蛋白酶为中性蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶中的两种或两种以上，非淀粉多糖酶为葡聚糖酶、纤维素酶、果胶酶中的两种或两种以上，各酶加量为1000-4000u/g蛋白。

在上述技术方案中， 步骤（3）中接入的益生菌种为枯草芽孢杆菌、饲料酵母、植物乳杆菌，按含菌种培养基的重量与混合原料重量比算，各接种量为枯草芽孢杆菌0.5%-2.5%，饲料酵母0.5%-2.5%，植物乳杆菌1%-2.5%。

在上述技术方案中，所述菌种的培养液为：枯草芽孢杆菌采用LBG培养基，于32-38℃培养36小时；饲料酵母采用YPD培养基，于28-32℃培养24小时；植物乳杆菌采用20%的脱脂牛奶培养基，于37℃培养24小时。

本发明提供了一种鱼粉加工废弃液与多种植物蛋白分步酶解发酵的低聚肽的制备方法，由于酶解发酵分布进行，酶解条件控制更加缜密，因此使酶解更加充分，酶解效果更加显著，因此比酶解发酵同步进行更有效。本发明方法制备的低聚肽来源于动物性和植物性蛋白的混合原料，营养更均衡，无需再添加酶、益生菌和功能性蛋白粉等添加剂，本发明方法制备的低聚肽，相对分子量低于5000 Da，可被小肠直接吸收，且其吸收方式与氨基酸相对独立，比蛋白质更容易消化，且其来源于动、植物源和微生物源，具有抗氧化性、增强免疫力等多功能特性，可替代原始鱼粉作为水产和畜禽饲料，成本低，经济效益显著。

具体实施方式

以下是鱼粉加工废弃液与多种植物蛋白混合分步酶解发酵制备低聚肽的具体实施例，但保护范围不局限于此。

实施例1

粉碎的棉粕400公斤、菜粕400公斤和鲜白酒糟200公斤，与经浓缩的白鲢鱼鱼粉废弃液1000公斤混匀，调节pH值5.5-7.0，加入复合酶制剂，搅拌均匀，酶解2小时，酶解温度控制在30℃-40℃范围内。酶制剂包括中性蛋白酶2000u/g、木瓜蛋白酶3000u/g、葡聚糖酶1000u/g、纤维素酶1000u/g。酶解结束后，接入枯草芽孢杆菌5公斤、饲料酵母4公斤、植物乳杆菌分别5公斤，混合均匀并发酵64小时。采取每隔6-8小时通气40s-80s，利用翻料降温措施控制发酵温度在45℃以下,发酵48小时后进行密闭厌氧发酵。发酵完成后干燥、粉碎、包装。

白鲢鱼一般是作为鱼加工的首选鱼，因此白鲢鱼的鱼粉加工废弃液来源充足，且价格便宜，十分适用于本发明方法。

实施例2

    粉碎的棉粕500公斤、菜粕500公斤和鲜白酒糟100公斤，与经浓缩的鱼粉废弃液600公斤混匀，调节pH值5.5-7.0，加入复合酶制剂，搅拌均匀，酶解2小时，酶解温度控制在30℃-40℃范围内。酶制剂包括中性蛋白酶1000u/g、碱性蛋白酶1000u/g、木瓜蛋白酶2000u/g、葡聚糖酶4000u/g、纤维素酶1000u/g。酶解结束后，接入枯草芽孢杆菌3公斤、饲料酵母2公斤、植物乳杆菌3公斤，混合均匀并发酵56小时。采取每隔6-8小时通气40s-80s，利用翻料降温措施控制发酵温度在45℃以下,发酵48小时后进行密闭厌氧发酵。发酵完成后直接密闭真空包装或干燥、粉碎、包装。

实施例3

粉碎的棉粕1000公斤、菜粕1000公斤、和鲜白酒糟500公斤，与经浓缩的鱼粉废弃液900公斤混匀，调节pH值5.5-7.0，加入复合酶制剂，搅拌均匀，酶解2.5小时，酶解温度控制在30℃-40℃范围内。酶制剂包括中性蛋白酶1000u/g、木瓜蛋白酶2000u/g、果胶酶1000u/g、葡聚糖酶4000u/g、纤维素酶1000u/g。酶解结束后，接入枯草芽孢杆菌6公斤、饲料酵母5公斤、植物乳杆菌8公斤，混合均匀并发酵48小时。采取每隔6-8小时通气40s-80s，利用翻料降温措施控制发酵温度在45℃以下，发酵30小时后进行密闭厌氧发酵。发酵完成后直接密闭真空包装。

Claims (3)

1.一种鱼粉加工废弃液与植物蛋白混合酶解发酵制备低聚肽的方法，其特征在于以鱼粉加工废弃液和多种植物蛋白混合物为原料，采用复合酶制剂先行酶解，再接入多种益生菌进行固体发酵，制备得到低聚肽，其具体步骤如下：

（1）原料预处理，利用减压蒸发法将鱼粉加工废弃液进行浓缩，至蛋白含量为10%-30%，将棉粕、菜粕、鲜白酒糟植物蛋白原料粉碎，并过40-60目筛备用；

（2） 酶解，各经步骤（1）处理后的原料添加量按重量比为：浓缩的鱼粉加工废弃液6-10份，棉粕4-10份，菜粕4-10份，鲜白酒糟1-5份；各原料混合均匀，最终水分控制在混合原料重量比的30%-60%范围，调节pH为5.5-7，温度为30℃-40℃，添加复合酶制剂混合酶解2-3.5小时；

（3）发酵，分别接入各益生菌种进行固体发酵48-64小时，控制温度在25℃-45℃，发酵过程分前期和后期，前期发酵为发酵30-50小时耗氧过程，采取每6-8小时翻料降温、通气40s-80s，后期发酵为前期发酵30-50小时后的厌氧过程，其发酵时间为总发酵时间48-64小时除去前期发酵的30-50小时，后期发酵采用薄膜封口，密闭发酵；发酵装置为发酵桶、发酵罐、发酵池或塑料袋；

（4）成品，发酵结束后直接将产物真空密封或将产物干燥、粉碎，检验，袋装，即得低聚肽成品。

2.根据权利要求1所述的一种鱼粉加工废弃液与植物蛋白混合酶解发酵制备低聚肽的方法，其特征在于：步骤（3）中所接益生菌种为枯草芽孢杆菌、饲料酵母、植物乳杆菌，上述益生菌种分别活化，同时接种。

3.根据权利要求2所述的一种鱼粉加工废弃液与植物蛋白混合酶解发酵制备低聚肽的方法，其特征在于：接入的菌种培养基重量与混合原料重量比分别为枯草芽孢杆菌0.5%-2.5%，饲料酵母0.5%-2.5%，植物乳杆菌1%-2.5%。