CN104472854A - 一种提高还原糖含量的玉米酵素及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高还原糖含量的玉米酵素及其应用，它包括以下组分：解淀粉芽孢杆菌、短小芽孢杆菌,保藏编号为CGMCC 9161、凝结芽孢杆菌、鼠李糖乳杆菌、糖化酶、木聚糖酶、纤维素酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、C₆H₅O₇ (NH₄)₃、K₂HPO₄、MgSO₄.7H₂0、MnSO₄。所述玉米酵素以0.5%的质量比，接种于玉米中，置于双层密封袋内，进行恒温厌氧发酵，并调节水分含量为50%，控制发酵温度为37℃，控制发酵时间为48h，可显著提高玉米中还原糖含量，并能提高玉米体外消化率，增加益生菌总量，可在一定程度上减少饲料微生态添加剂或饲料酶制剂的应用。

Description

一种提高还原糖含量的玉米酵素及其应用

技术领域

本发明属于生物酶解与发酵领域，涉及玉米酵素配方，具体涉及一种提高还原糖含量的玉米酵素及其应用。

背景技术

玉米适口性好，氨基酸较平衡，种植面积广，是家畜饲养的最重要的谷物来源。玉米是断奶仔猪的主要能量来源，占日粮总重量的60％以上。但由于仔猪消化系统发育尚未完善，消化酶分泌不足，消化利用效率低又会造成幼龄动物食欲下降，腹泻，生长停滞等一系列问题。生产上大多利用挤压膨化和细粉碎的方法来提高玉米的利用效率，但这些处理方式仅从物理性质上对玉米进行改善，并不能从根本上提高玉米的碳水化合物分解水平，这就促使我们寻找能够更好改造玉米使其有利于幼龄动物吸收利用的方法。

微生物处理法是目前应用比较广泛的饲料处理方法，它可以降低饲料中营养物质的相对分子质量，使其更加有利于幼龄动物消化吸收。本发明结合解淀粉芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、鼠李糖乳杆菌等多种菌与糖化酶、木聚糖酶、纤维素酶、酸性蛋白酶与中性蛋白酶等多种酶，另加多种缓冲调节与营养因子，可有效降解玉米中淀粉、糊精等复杂碳水化合物，显著增加玉米还原糖含量，提高体外消化率，并促进乳酸菌、芽孢菌、酵母菌等多种益生菌的迅速繁殖。

发明内容

本发明提供了一种提高还原糖含量的玉米酵素及其应用，使用本发明所述的玉米酵素可显著增加玉米还原糖含量，提高体外消化率，并促进乳酸菌、芽孢菌、酵母菌等多种益生菌的迅速繁殖。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种提高还原糖含量的玉米酵素配方，它包括以下组分：菌含量为4×10⁵～6×10⁵CFU/g的解淀粉芽孢杆菌；菌含量为2×10⁵～4×10⁵CFU/g的短小芽孢杆菌；菌含量为2×10⁵～4×10⁵CFU/g的凝结芽孢杆菌；菌含量为1×10⁵～2×10⁵CFU/g的鼠李糖乳杆菌；酶含量为500～600U/g的糖化酶；酶含量为200～250U/g的木聚糖酶；酶含量为200～250U/g的纤维素酶；酶含量为200～250U/g的酸性蛋白酶；酶含量为200～250U/g的中性蛋白酶；占玉米酵素质量比为0.2％～0.25％的C₆H₅O₇ (NH₄)₃；占玉米酵素质量比为0.3％～0.35％的K₂HPO₄；占玉米酵素质量比为0.45％～0.5的MgSO₄.7H₂0；占玉米酵素质量比为0.2％～0.25％的MnSO₄

对上述技术方案的进一步改进：所述短小芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 9161。

对上述技术方案的进一步改进：所述的玉米酵素配方，以0.5％的质量比，接种于玉米中，置于双层密封袋内，进行恒温厌氧发酵。

对上述技术方案的进一步改进：所述玉米酵素，接种于玉米时，需调节物料与水分比例，控制水分含量为50％，可显著提高发酵玉米中还原糖含量。

对上述技术方案的进一步改进：对上述技术方案的进一步改进：所述玉米酵素，接种于玉米中，控制发酵温度为37℃。

对上述技术方案的进一步改进：所述玉米酵素接种于玉米中，控制发酵时间为48h。

与现有技术相比，本发明方法的优点和技术效果是：

1、本发明所述玉米酵素配方，是经过多次试验比较与实践验证的，可显著提高玉米中还原糖含量，并能有效降解玉米中淀粉、糊精等复杂碳水化合物，提高体外消化率。

2、本发酵所述玉米酵素配方，在发酵玉米的过程中，还可促进乳酸菌、芽孢菌、酵母菌等多种益生菌的迅速繁殖。

3、本发明所涉及菌、酶等，都属于饲料添加剂范畴，来源广泛，安全易得，成本低廉。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他优点将变得更加清楚。

附图说明

图1表明本发明所述玉米酵素在不同接种比例下的玉米发酵还原糖含量。

图2表明本发明所述玉米酵素在不同水分下的玉米发酵还原糖含量。

图3表明本发明所述玉米酵素在不同温度下的玉米发酵还原糖含量。

图4表明本发明所述玉米酵素发酵玉米过程中总糖与还原糖随时间的变化。

具体实施方式

为更好地了解该玉米酵素的功能，下面结合附图和具体实施例对本发明的产品引用特点做进一步详细的说明。

本发明所述玉米酵素的配方成分中，解淀粉芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、鼠李糖乳杆菌等均为市售商品化的菌粉，所述短小芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 9161，所述短小芽孢杆菌使用常用菌粉制作方法制成菌粉。所使用糖化酶、木聚糖酶、纤维素酶、酸性蛋白酶与中性蛋白酶，均为市售商品化的酶制剂，而所述C₆H₅O₇(NH₄)₃为分析纯，购自天津市博迪化工有限公司K₂HPO₄为分析纯，购自天津市恒兴化学试剂制造有限公司，MnSO₄与MgSO₄.7H₂0均为分析纯，购自天津市瑞金特化学品有限公司。

所述保藏编号为CGMCC 9161的短小芽孢杆菌的保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所；保藏日期：2014年5月13日；短小芽孢杆菌Bacillus pumilus的保藏编号为CGMCC No.9161。

实施例1

调节玉米与水的比例，控制物料水分含量为40％；对照组仅添加水，试验组-1在对照组的基础上，按0.5％的质量比，接种不含糖化酶组分的本发明所述玉米酵素，试验组-2在对照组的基础上，按0.5％的质量比，接种不含解淀粉芽孢杆菌组分的本发明所述玉米酵素，试验组-3在对照组的基础上，按0.5％的质量比，接种本发明所述玉米酵素。每组3个重复。物料混合均匀后，置于双层密封袋内，37℃厌氧发酵48h。利用3,5－二硝基水杨酸比色法，测定还原糖含量。通过测定成年公鸡食入和排泄物中的能量，来测定玉米的表观代谢能(AME)和真代谢能(TME)，从而评价玉米的能量利用率。参照国标GBT 13093-2006饲料中细菌总数的测定，测定益生菌总量。利用SPSS软件，对试验数据进行差异性分析。

表1表明本发明所述玉米酵素配方的玉米发酵效果。与对照组相比，不含糖化酶的试验组-1配方，可显著提高还原糖含量(p<0.05)，但未能显著提高能量利用率(p>0.05)，益生菌总量仅增加了1个数量级；不含解淀粉芽孢杆菌的试验组-2配方，可显著提高还原糖含量(p<0.05)，但未能显著提高能量利用率(p>0.05)，益生菌总量仅比对照组增加了1个数量级，低于试验组-1；试验组-3，即本发明所述玉米酵素配方，可显著改善发酵玉米多项指标，与对照组相比，还原糖糖含量极其显著提高(p<0.01)，能量利用率显著提高(p<0.05)；益生菌总量为10⁸数量级，与对照组10⁵数量级相比，经玉米酵素处理后，益生菌总量增加了3个数量级，这将有利于动物体内微生态环境的均衡。结果表明，糖化酶与解淀粉芽孢杆菌，可显著提高还原糖含量与能量利用率，还有利于益生菌的大量繁殖，两者是玉米酵素配方中不可或缺的核心组分。

表1.本发明所述玉米酵素配方的玉米发酵效果

实施例2

调节玉米与水的比例，控制物料水分含量为40％；按质量比调节不同的接种比例：0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、1.0％，接种本发明所述玉米酵素，考查接种比例对玉米还原糖含量的影响。每组3个重复。物料混合均匀后，置于双层密封袋内，37℃厌氧发酵48h。利用3,5－二硝基水杨酸比色法，测定还原糖含量。

图1表明本发明所述玉米酵素在不同接种比例下的玉米发酵还原糖含量。本次试验结果显示，当接种比例低于0.5％时，还原糖含量随着接种比例的提高而逐渐增加，最高增幅达111％；当接种比例高于0.5％时，还原糖随接种比例而提高的幅度非常低，推测是底物、水分、发酵温度等其他因素限制了还原糖含量的增加。经过本试验，建议玉米酵素的接种比例为0.5％。

实施例3

调节玉米与水的比例，控制物料水分含量分别为30％、40％、50％、60％，按0.5％的质量比，接种本发明所述玉米酵素。每组3个重复。物料混合均匀后，置于双层密封袋内，37℃厌氧发酵48h。利用3,5－二硝基水杨酸比色法，测定还原糖含量。

图2表明本发明所述玉米酵素在不同水分下的玉米发酵还原糖含量。本次试验结果显示，当玉米水分从30％增加至50％时，玉米还原糖含量逐渐增加，最高达46.43±2.32mg/g，当玉米水分含量达60％时，还原糖含量反而降低。水是发酵的主要媒介，是决定发酵成功成败的关键因素之一。水分含量过低，会影响菌体正常生长，导致酵解失败。水分过高，则会造成基质中透气性下降，造成好氧菌缺氧而生长不好，还会影响热量的散发，导致料温过高。结果表明，50％是比较合适的玉米发酵水分。

实施例4

调节玉米与水的比例，控制物料水分含量为50％，按0.5％的质量比，接种本发明所述玉米酵素。每组3个重复。物料混合均匀后，置于双层密封袋内，分别采用不同的发酵温度：25℃、30℃、37℃、42℃、50℃进行恒温厌氧发酵，发酵时间为48h。利用3,5－二硝基水杨酸比色法，测定还原糖含量。

图3表明本发明所述玉米酵素在不同温度下的玉米发酵还原糖含量。结果显示，发酵温度对还原糖含量的影响较大，过低的温度不利于菌的生长与酶活作用的发挥，但过高的温度会导致活性物质失效，尤其是不耐受高温的菌或酶。与25℃、30℃等较低发酵温度相比，37℃是比较合适的发酵温度，乳酸菌、芽孢杆菌等都能迅速繁殖，分解淀粉、糊精等复杂碳水化合物，提高体系内还原糖的含量；当发酵温度超过37℃时，体系温度过高，不适合益生菌生长，且不利于过多热量散失，影响菌或酶的活动，最终还原糖含量较低。

实施例5

调节玉米与水的比例，控制物料水分含量为50％，按0.5％的质量比，接种本发明所述玉米酵素。每组3个重复。物料混合均匀后，置于双层密封袋内，37℃恒温厌氧发酵48h，分别测定不同的发酵时间的总糖与还原糖含量，测定时间点为：0h、12h、24h、36h、48h。利用3,5－二硝基水杨酸比色法，测定总糖与还原糖含量。总糖测定时，将发酵液中的糖分在高温酸性溶液中水解成为还原糖，按还原糖测定方法测定。

图4表明本发明所述玉米酵素发酵玉米过程中总糖与还原糖随时间的变化。结果显示，总糖与还原糖随发酵时间的变化是完全相反的趋势，总糖逐渐减少，而还原糖逐渐增加。随着发酵时间的延长，总糖含量持续下降，还原糖含量不断增加，发酵终止时，发酵玉米中总糖含量下降了15.53％，还原糖含量增加了7.85倍，可能由于发酵开始后，多种益生菌与酶复合作用，将总糖分解为葡萄糖、果糖等还原糖，从而使豆粕中的总糖含量下降，并伴随着还原糖含量的增加。在前24h内，还原糖的增幅较大，达6.33倍。

本发明所述玉米酵素以0.5％的质量比接种于市售常见玉米中，置于双层密封袋内，进行恒温厌氧发酵，并调节水分含量为50％，控制发酵温度为37℃，控制发酵时间为48h，可显著提高玉米中还原糖含量，并能提高玉米体外消化率，增加益生菌总量。

采用本发明所述玉米酵素发酵玉米，实现了复合酶的多位点切割与多种菌的协同生长作用，可促进玉米还原糖含量的迅速增加。在发酵初始，糖化酶、木聚糖酶、纤维素酶对碳水化合物进行复合酶解，促进葡萄糖等还原糖的释放；蛋白酶可分步酶解蛋白类物质，前期pH较高时中性蛋白酶起主要作用，后期pH较低时酸性蛋白酶起主要作用，促进肽类、氨基酸等小分子氮源营养的释放；C₆H₅O₇(NH₄)₃、K₂HPO₄、MgSO₄.7H₂0、MnSO₄等，也为玉米发酵提供了大量和微量元素，以利于多种菌的生长繁殖。发酵前期，氧气充足，解淀粉芽孢杆菌、短小芽孢杆菌迅速生长繁殖，密闭环境中氧气逐渐被消耗而减少，中后期凝结芽孢杆菌、鼠李糖乳杆菌等兼性厌氧菌逐渐生长，实现了微生物的接力生长繁殖,并促进玉米还原糖含量的迅速增加。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种提高还原糖含量的玉米酵素，其特征在于它包括以下组分：菌含量为4×10⁵~6×10⁵ CFU/g的解淀粉芽孢杆菌；菌含量为2×10⁵~4×10⁵CFU/g的短小芽孢杆菌；菌含量为2×10⁵~4×10⁵CFU/g的凝结芽孢杆菌；菌含量为1×10⁵~2×10⁵CFU/g的鼠李糖乳杆菌；酶含量为500~600 U/g的糖化酶；酶含量为200~250 U/g的木聚糖酶；酶含量为200~250 U/g的纤维素酶；酶含量为200~250 U/g的酸性蛋白酶；酶含量为200~250 U/g的中性蛋白酶；占玉米酵素质量比为0.2%~0.25%的C₆H₅O₇ (NH₄)₃；占玉米酵素质量比为0.3%~0.35%的K₂HPO₄；占玉米酵素质量比为0.45%~0.5的MgSO₄·7H₂0；占玉米酵素质量比为0.2%~0.25%的MnSO₄。

2.根据权利要求1所述的玉米酵素，其特征在于：所述短小芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 9161。

3.根据权利要求1或2所述的玉米酵素在发酵玉米中的应用，其特征在于：所述玉米酵素以占玉米质量比为0.5%的比例接种于玉米中，置于双层密封袋内，进行恒温厌氧发酵。

4.根据权利要求3所述的玉米酵素在发酵玉米中的应用，其特征在于：所述玉米酵素接种于玉米时，需调节物料与水分比例，控制水分含量为50%。

5.根据权利要求3所述的玉米酵素在发酵玉米中的应用，其特征在于：所述玉米酵素，接种于玉米中，控制发酵温度为37℃。

6.根据权利要求3所述的玉米酵素在发酵玉米中的应用，其特征在于：所述玉米酵素接种于玉米中，控制发酵时间为48h。