CN104012755B - 一种两步发酵高效生产发酵豆粕的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两步发酵高效生产发酵豆粕的方法，属于固态微生物发酵技术领域。本发明以豆粕为主要原料，用产蛋白酶能力高的好氧菌——枯草芽孢杆菌作为第一步浅盘发酵的主要菌种，经好氧发酵1-2d得到蛋白酶活力高的发酵豆粕，将上述浅盘发酵豆粕作为一种类似蛋白酶制剂与乳酸菌和其他未灭菌豆粕混合进行第二步堆积发酵。本发明不仅能满足好氧菌与厌氧菌混合发酵的要求，同时也解决了好氧菌难以应用于固态堆积发酵的难题。所得浅盘发酵豆粕蛋白酶活力达700U/g以上，堆积发酵后豆粕粗蛋白含量达50％以上，小分子肽含量高于10％。混菌发酵豆粕能够提高动物的适口性，促进动物的消化吸收，均衡动物肠道微生物环境，提高动物免疫力。

Description

一种两步发酵高效生产发酵豆粕的方法
技术领域
本发明涉及一种两步发酵高效生产发酵豆粕的方法，属于固态微生物发酵技术领域。
背景技术
豆粕是大豆经提油后的副产物，其蛋白质含量高，氨基酸组成丰富，是应用广泛的植物性蛋白资源。发酵豆粕就是将微生物技术与固态发酵技术相结合，以豆粕为主要原料，接种微生物，通过微生物的发酵最大限度地消除豆粕中的抗营养因子，有效地降解大豆蛋白为优质小肽蛋白源，并可产生益生菌、寡肽、谷氨酸、乳酸、维生素、UGF(未知生长因子)等活性物质。对动物而言，具有提高适口性，改善营养物质消化吸收，促进生长、减少腹泻的功效。
堆积发酵是固态发酵技术中重要的一部分，这种发酵方法多用在酒、酱油、醋等的生产，在沼气、饲料的生产中也有应用。堆积发酵的主要特点是通过一些厌氧或兼性厌氧菌种对发酵基质降解得到大量的发酵产物，与其他如浅盘发酵相比更适用于大量的工业生产。
枯草芽孢杆菌作为一种产蛋白酶较高的菌种常用于发酵豆粕，但是由于大多产蛋白酶枯草芽孢杆菌都是好氧菌，不适于堆积发酵的微氧环境，堆积发酵生产中只能额外添加一些蛋白酶制剂来增强蛋白质的降解程度。乳酸菌产蛋白酶的能力较弱，但是乳酸菌发酵豆粕后得到的酸味能提高发酵豆粕的风味和动物的适口性。
本发明旨在找出一种能间接将好氧产蛋白酶菌(如枯草芽孢杆菌)应用于豆粕堆积发酵中的方法，在获得品质优良的豆粕的同时，降低酶制剂使用带来的成本、提高批量生产能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种两步发酵高效生产发酵豆粕的方法，第一步先向豆粕中接种枯草芽孢杆菌，通过浅盘发酵得到类似蛋白酶制剂，第二步则将第一步得到的发酵豆粕和乳酸菌接种到新鲜豆粕中，通过堆积发酵得到混菌发酵豆粕。
所述第一步浅盘发酵中的枯草芽孢杆菌还可以是其他产蛋白酶的好氧菌，如酵母菌、米曲霉。
所述第二步堆积发酵中的乳酸菌还可以是其他厌氧菌或兼性厌氧菌。
所述第二步堆积发酵是将浅盘发酵豆粕、乳酸菌菌液与其余未灭菌豆粕混合均匀后进行1-3d堆积发酵。
所述豆粕经过粉碎筛选。
所述枯草芽孢杆菌的活化，取事先接种于斜面培养1d的枯草芽孢杆菌适量于牛肉膏蛋白胨培养液(牛肉膏0.3g，蛋白胨0.5g，氯化钠0.5g，100ml水，pH7.0)中35-37℃培养15-20h，即得到活化好的枯草芽孢杆菌菌悬液，菌体浓度为2.40×1010CFU/mL以上。
所述乳酸菌的活化优选将乳酸菌接种于MRS斜面培养基上培养2-4d，再取该斜面上适量的菌种于MRS培养液中35-37℃培养2-3h即得到活化好的菌体浓度为2.53×108CFU/mL以上的乳酸菌菌悬液。
所述第一步浅盘发酵优选将粉碎好的豆粕和水以质量比1:(0.5-1.5)混合后灭菌冷却后，接种豆粕量3-9％(V/W)的活化好的枯草芽孢杆菌菌悬液并混合均匀平铺，用纱布覆盖表面35-37℃培养1-3d，得到浅盘发酵豆粕。所述浅盘发酵时豆粕高度为3-6cm。
所述堆积发酵优选将上述浅盘发酵豆粕以3-30％(W/W)的量添加于未灭菌的豆粕中，再加入未灭菌豆粕质量0.5-1.5倍的水，并加入未灭菌豆粕量3-9％(V/W)活化好的乳酸菌菌悬液，混合均匀后以0.5-3m堆积密封，35-37℃培养1-3d。
本发明通过提供一种两步发酵高效生产发酵豆粕的方法，一方面解决了将好氧的枯草芽孢杆菌和兼性厌氧的乳酸菌同时应用于固态堆积发酵豆粕的问题，实现了枯草芽孢杆菌在大批量豆粕生产中的应用；另一方面，以浅盘发酵豆粕代替酶制剂，降低了堆积发酵时添加蛋白酶制剂的成本。
本发明首先用枯草芽孢杆菌浅盘发酵得到蛋白酶活力高的发酵豆粕，即一种类似蛋白酶制剂，然后将浅盘发酵豆粕与乳酸菌应用于堆积发酵中，得到混菌发酵豆粕。这种发酵方法较简便，免去了分阶段发酵法中大批量翻料的成本，得到少量的浅盘发酵产物后，堆积发酵时只需混合翻料一次。此外，浅盘发酵过程中产蛋白酶好氧菌的生长将豆粕中大分子量蛋白降解成小分子量的蛋白质和多肽，得到的浅盘发酵豆粕蛋白酶活力高，再将其应用于堆积发酵中后这些蛋白酶的酶活力能达到700U/g以上，堆积发酵后豆粕粗蛋白含量达50％以上，小分子肽含量高于10％。混菌发酵豆粕能够提高动物的适口性，促进动物的消化吸收，均衡动物肠道微生物环境，提高动物免疫力。与直接堆积发酵法相比，此发酵方法得到的发酵豆粕发酵程度较均匀，不存在好氧菌只在发酵堆的上层大量发酵的情况，发酵过程中也不需要拌料。
具体实施方式
实施例1
以枯草芽孢杆菌和植物乳酸菌为主要发酵菌种进行两步发酵，具体步骤如下：
(1)菌种活化：枯草芽孢杆菌用牛肉膏蛋白胨培养基活化2d，然后接两环于100mL培养液中37℃，200r/min摇床培养20h；乳酸菌用MRS培养基活化2d，然后接两环于100mL培养液中30℃静置培养48h。
(2)豆粕粉碎：用粉碎机粉碎豆粕，并过60目筛得到小于60目的豆粕，用于后续发酵。
(3)浅盘发酵：取两个广口罐头瓶，每瓶加入50g粉碎好的豆粕和50mL的水混合均匀，用八层纱布和报纸包好后于121℃灭菌20min。待其冷却后每罐加入2mL枯草芽胞杆菌菌悬液，搅拌均匀，于37℃恒温培养箱中培养2d得到浅盘发酵豆粕。罐中豆粕的高度为4cm左右。
(4)堆积发酵：将1kg粉碎好的豆粕、1000mL水、上述两罐浅盘发酵豆粕和40mL乳酸菌菌悬液混合均匀，将其堆积于约5L的酶反应器中，用超级恒温水浴锅37℃恒温培养2d，得到的发酵豆粕60℃烘干后即为发酵豆粕成品。豆粕的堆积高度约为30cm，罐口密封。得到的成品的主要成分含量见表1
表1各主要成分含量
实施例2
以枯草芽孢杆菌、产酶菌酶的脉胞菌和植物乳酸菌为主要发酵菌种进行两步发酵，具体步骤如下：
(1)菌种活化：枯草芽孢杆菌用牛肉膏蛋白胨培养基活化1-2d，然后接两环于100mL培养液中37℃,200r/min摇床培养20h；脉胞菌用PDA培养基活化，取两环活化好的脉胞菌孢子分散于100mL灭好菌的无菌水中，即成脉胞菌的菌悬液；乳酸菌用MRS培养基活化2d，然后接两环于100mL培养液中30℃静置培养48h。
(2)浅盘发酵：取四个罐口罐头瓶，每瓶加入50g粉碎好的豆粕和50mL的水混合均匀，用八层纱布和报纸包好后于121℃灭菌20min。待其冷却后1、2号罐分别加入2mL枯草芽孢杆菌菌悬液，3、4号罐分别加入2mL脉胞菌菌悬液，分别搅拌均匀，于37℃恒温培养箱中培养2d得到两种浅盘发酵豆粕。罐中豆粕的高度为4cm左右。
(3)堆积发酵：将1kg粉碎好的豆粕与1000mL水，上述四罐浅盘发酵豆粕和40mL乳酸菌菌悬液混合均匀，将其堆积于约5L的酶反应器中，用超级恒温水浴锅37℃恒温培养2d，得到堆积发酵豆粕于60℃烘干后即得成品。豆粕的堆积高度约为30cm，罐口密封。
(4)得到的成品的主要成分含量见表2。
表2各主要成分含量
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种两步发酵高效生产发酵豆粕的方法，其特征在于，第一步先向无菌豆粕中接种枯草芽孢杆菌，进行浅盘发酵，第二步则将第一步得到的发酵豆粕和乳酸菌接种到未灭菌豆粕中，通过堆积发酵得到堆积发酵豆粕；所述第一步浅盘发酵是将粉碎好的豆粕和水以1:0.5-1.5比例混合后灭菌冷却，接种豆粕量3-9％活化好的枯草芽孢杆菌菌悬液并混合均匀平铺，于35-37℃培养1-3d，得到浅盘发酵豆粕；所述第二步堆积发酵是将浅盘发酵豆粕、乳酸菌菌液与其余未灭菌豆粕混合均匀后于35-37℃进行1-3d的堆积发酵；其中第二步是将浅盘发酵豆粕以3-30％的添加量添加于未灭菌的豆粕中，再加入未灭菌豆粕量0.5-1.5倍的水，并加入未灭菌豆粕量3-9％活化好的乳酸菌菌悬液，混合均匀堆积密封，35-37℃培养1-3d。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一步浅盘发酵中的枯草芽孢杆菌替换为其他产蛋白酶的好氧菌。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二步堆积发酵中的乳酸菌替换为其他厌氧菌或兼性厌氧菌。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌的菌液菌体浓度为2.40×1010CFU/mL以上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浅盘发酵时豆粕高度为3-6cm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌菌悬液的菌体密度为2.53×108CFU/mL以上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆积发酵时豆粕高度为0.5-3m。
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