CN104664053B - 一种利用剑麻废水发酵豆粕的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种剑麻废水发酵豆粕的方法，具体是利用剑麻工厂的废弃副产品—剑麻废水代替发酵豆粕中的外加水进行豆粕发酵，利用剑麻废水中的蛋白酶，有机酸等特殊物质，在提高发酵豆粕中的小肽的同时，大大提高了豆粕中的抗营养因子的降解率。本发明方法工艺简单，成本低廉，既为剑麻厂解决了剑麻废水的问题，促进循环经济的发展和环保，又提升发酵豆粕的产品质量，特别是小肽含量上大大提高。

Description

一种利用剑麻废水发酵豆粕的方法

技术领域

本发明涉及饲料领域，特别是涉及到一种利用剑麻叶汁发酵豆粕的方法。

背景技术

豆粕作为一种质量稳定的植物蛋白原料，氨基酸种类和含量丰富，尤其是其它植物性饲料比较缺乏赖氨酸，其含量高达2.5%-2.8%，是一种优质的鱼粉替代植物蛋白。但由于豆粕中抗营养因子（球蛋白抗原、植酸、单宁、脲酶等）的存在以及大部份蛋白为大分子蛋白限制了豆粕的应用价值。目前，应用发酵技术处理豆粕，是有效提高豆粕品质的方法之一，发酵豆粕是指利用有益微生物发酵低值豆粕，去除多种抗营养因子，同时产生大量蛋白酶将豆粕中的大分子蛋白降解为可快速吸收的小分子蛋白，小肽等，而发酵豆粕也存在以下几个问题，第一，利用高产蛋白酶的需氧菌如芽孢菌，曲霉菌，其发酵反应剧烈，会消耗豆粕中的大量碳源产生大量的热量而导致总体质量损失严重，且发酵过程不易操作，发酵效果不稳定，发酵成本高；第二，利用乳酸菌，酵母菌等厌氧菌进行发酵，会产生大量的有机酸，可降解大豆凝集素，脲酶等，但其蛋白酶的产生能力弱，其本上不具备水解豆粕中大分子蛋白的能力，其发酵效果较差，但工艺简单可控，设备投资少，因此，有许多研究者利用菌酶协同发酵的方式进行发酵豆粕，如蔡祥敏等在专利号为2012104668287中公开了一种利用复合酶与复合菌种进行发酵豆粕制备饲用肽的方法。然而外加复合酶的成本也是发酵豆粕所占较大的一部份。

而另一方面，剑麻纤维生产加工过程中产生大量的副产品—剑麻废水（剑麻汁），造成严重的环境污染，影响和制红剑麻产业的可持续发展，而剑麻汁中含有大量的剑麻蛋白酶与剑麻皂素，深度开发这些副产品的潜在价值，对于剑麻产业的经济效益和环境效益，都具有重大的意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种利用剑麻废水发酵豆粕的方法，其是利用剑麻废水代替发酵豆粕中的外加水进行豆粕发酵，本发明利用剑麻废水中的蛋白酶，有机酸等特殊物质，在提高豆粕中的小肽的同时，大大提高了豆粕中的抗营养因子的降解率。本发明利用剑麻废水中的蛋白酶与乳酸菌，酵母菌协同发酵酶解豆粕，大大提高了发酵豆粕中小肽的含量，方法工艺简单，成本低廉，既为剑麻厂解决了剑麻废水的问题，促进循环经济的发展和环保，又提升发酵豆粕的产品质量，特别是小肽含量上大大提高。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用剑麻废水发酵豆粕的方法，其主要步骤为：

、菌种制备

A、乳酸菌菌种的制备

取出乳酸菌菌种保藏管，用MRS固体培养基划平板进行复苏，37度厌氧培养48小时。在平板下挑取单个菌落接种50毫升MRS培养基中，在培养箱中37度厌氧培养24小时。种子采用5%的接种量，接种至10L大三角瓶中的乳酸菌种子培养基中，37度厌氧培养20-28小时，检测其菌液浓度，菌含量超过60亿/毫升，即可作为乳酸菌菌种。其中所述的MRS培养基：蛋白胨10g/L，酵母提取物5 g/L，牛肉膏10 g/L，葡萄糖20 g/L，醋酸钠5 g/L，柠檬酸二铵2g/L，吐温-80 1 ml/L，硫酸镁0.6 g/L，硫酸锰0.05 g/L，磷酸氢二钾2 g/L，琼脂20 g/L，碳酸钙20 g/L，固体培养基中加入琼脂2%。其中所述的乳酸菌种子培养基：葡萄糖2%，蛋白胨2%，牛肉膏0.5%，氯化钠0.1%，硫酸锰0.001%，硫酸镁0.02%，醋酸钠0.06%，碳酸钙1%，pH6.0。各培养基灭菌的条件为：0.10-0.15MPa，121℃灭菌30分钟；

B、 酵母菌菌种的制备

取出酵母菌种保藏管，用PDA固体培养基划平板进行复苏，30度培养48小时。在平板下挑取单个菌落接种50毫升PDA培养基中，在培养箱中30度震荡培养24小时。种子采用5%的接种量，接种至5L大三角瓶中的酵母种子培养基中，30度震荡培养20-28小时，检测其菌液浓度，菌含量超过5亿/毫升，即可作为酵母菌菌种。其中所述的PDA培养基：土豆200g，蔗糖20g，水1000mL，固体培养基中加入琼脂2%。其中所述的酵母菌种子培养基：糖蜜20 g/L，酵母膏3 g/L，蛋白胨5 g/L，硫酸铵5 g/L，硫酸镁0.5 g/L。各培养基灭菌的条件为：0.10-0.15MPa，121℃灭菌30分钟。

、剑麻废水蛋白酶液的制备

A、榨汁，将新鲜剑麻渣压榨，得到剑麻废水；

B、向剑麻废水中加入1%-5%的步骤制备的乳酸菌与1%-5%的步骤制备的酵母菌，常温发酵20-24小时，PH降低至4以下；

C、 过滤，将已经发酵的剑麻废水在200目的滤网过滤，得到剑麻废水蛋白酶粗液，而滤渣作为生产剑麻皂素的原料；

D、 向剑麻废水蛋白酶粗液中加0.2-1g/L的EDTA，并用氨水调PH至6.5-7.5，即为剑麻废水蛋白酶液。

、混合发酵豆粕：将100份豆粕与30-35份经过步骤制备的剑麻废水蛋白酶液混合均匀，30-35℃厌氧发酵48-64小时，待物料PH降低到3.8以下，小肽含量占总蛋白含量20%以上，即可停止发酵，60℃以下烘干或晒干，粉碎，包装。

通过本发明方法取得的发酵豆粕与传统发酵豆粕有明显的改善，其结果如表1与表2。

表1 常规发酵和添加剑麻废水进行发酵后产品指标的变化情况

成品指标	常规发酵	添加剑麻废水发酵
			蛋白	≥50%	≥50%
小肽（占粗蛋白%）	6-13	20-30
			有机酸	1.5-2.5	2.5-3.5
发酵损失率（%）	6-15	4-6

抗营养因子含量与常规发酵豆粕也有较明显的改善，如表2

表2 抗营养因子含量的改善情况

项目	优质豆粕	常规发酵豆粕	剑麻废水发酵豆粕
				胰蛋白酶抑制因子（mg/g）	10-15	≤1	<0.2
植酸(mg/g)	10-11	未检出	未检出
				大豆凝血素(mg/g)	1.93-7.58	未检出	未检出
不良寡糖(%)	5-20	<0.9	<0.4
				大豆球蛋白(mg/g)	400-450	<0.02	未检出
脲酶活性(mg/g,min)	0.4-0.6	0.02	0

本发明采用上述技术方案的有益效果：

1、本发明以新鲜剑麻渣压榨的所得到剑麻废水是通过补加特定分离的乳酸菌与酵母菌来分解利用剑麻废水中的糖链而使得剑麻皂素沉淀下来（剑麻废水中含有以甾体皂甙配基的形式存在的剑麻皂素，其C3位和C26位通过皂甙键与糖链相连），与传统的自然发酵要发酵一周至两周的时间相比，缩短了发酵时间，并且减少了其他杂菌在剑麻废水中生长而产生的有机酸，并且剑麻榨汁中含有约为2%的溶性糖，足够满足乳酸菌与酵母菌的生长，且可减少豆粕发酵过程中碳源的损失，从而减少发酵过程中因为产热而导致的总豆粕的质量的损耗；

2、剑麻蛋白酶是一种巯基蛋白酶，酶活力高，溶解性好，但其在低PH的条件下会使部份酶活钝化，本发明向剑麻蛋白酶粗液中加0.2-1g/L的EDTA，并用氨水调PH至6.5-7.5后，利用EDTA可保护剑麻蛋白酶的活性，而将其调至最适PH则是发挥其最大蛋白酶活力，从而大大提高发酵豆粕中小肽的含量，减少了抗营养因子的含量；

3、剑麻废水中直接培养的乳酸菌与酵母菌的菌含量高，也提高了发酵豆粕的菌含量，同时利用剑麻废水中的蛋白酶酶解与乳酸菌，酵母菌联合厌氧发酵的方法，大大减少了发酵豆粕产量的损失。

总之，本发明添加剑麻工厂的废弃副产品—剑麻废水，利用剑麻废水中的蛋白酶，有机酸等特殊物质，在提高豆粕中的小肽的同时，大大提高了豆粕中的抗营养因子的降解率。本发明方法工艺简单，成本低廉，既为剑麻厂解决了剑麻废水的问题，促进循环经济的发展和环保，又提升发酵豆粕的产品质量，特别是小肽含量上大大提高。

具体实施方式

本发明实质性特点可从下述实施例中得以体现，但这些实施例仅作为说明，而不是对本发明进行限制。

实施例1

利用剑麻废水发酵豆粕的方法，其主要步骤为：

、菌种制备

A、乳酸菌菌种的制备

取出乳酸菌菌种保藏管，用MRS固体培养基划平板进行复苏，37度厌氧培养48小时。在平板下挑取单个菌落接种50毫升MRS培养基中，在培养箱中37度厌氧培养24小时。种子采用5%的接种量，接种至10L大三角瓶中的乳酸菌种子培养基中，37度厌氧培养24小时，检测其菌液浓度，菌含量为65亿/毫升，即可作为乳酸菌菌种。其中所述的MRS培养基：蛋白胨10g/L，酵母提取物5 g/L，牛肉膏10 g/L，葡萄糖20 g/L，醋酸钠5 g/L，柠檬酸二铵2 g/L，吐温-80 1 ml/L，硫酸镁0.6 g/L，硫酸锰0.05 g/L，磷酸氢二钾2 g/L，琼脂20 g/L，碳酸钙20 g/L，固体培养基中加入琼脂2%。其中所述的乳酸菌种子培养基：葡萄糖2%，蛋白胨2%，牛肉膏0.5%，氯化钠0.1%，硫酸锰0.001%，硫酸镁0.02%，醋酸钠0.06%，碳酸钙1%，pH6.0。各培养基灭菌的条件为：0.10-0.15MPa，121℃灭菌30分钟；

B、 酵母菌菌种的制备

取出酵母菌种保藏管，用PDA固体培养基划平板进行复苏，30度培养48小时。在平板下挑取单个菌落接种50毫升PDA培养基中，在培养箱中30度震荡培养24小时。种子采用5%的接种量，接种至5L大三角瓶中的酵母种子培养基中，30度震荡培养20-28小时，检测其菌液浓度，菌含量为6亿/毫升，即可作为酵母菌菌种。其中所述的PDA培养基：土豆200g，蔗糖20g，水1000mL，固体培养基中加入琼脂2%。其中所述的酵母菌种子培养基：糖蜜20 g/L，酵母膏3 g/L，蛋白胨5 g/L，硫酸铵5 g/L，硫酸镁0.5 g/L。各培养基灭菌的条件为：0.10-0.15MPa，121℃灭菌30分钟。

、剑麻废水蛋白酶液的制备

A、榨汁，将新鲜剑麻渣压榨，得到剑麻废水；

B、向剑麻废水中加入2%的步骤制备的乳酸菌与2%的步骤制备的酵母菌，常温发酵22小时，PH降低至3.8；

C、 过滤，将已经发酵的剑麻废水在200目的滤网过滤，得到剑麻废水蛋白酶粗液，而滤渣作为生产剑麻皂素的原料

D、向剑麻废水蛋白酶粗液中加0.5g/L的EDTA，并用氨水调PH至7.2，即为剑麻废水蛋白酶液。

、混合发酵豆粕：将100份豆粕与35份经过步骤制备的剑麻废水蛋白酶液混合均匀，30℃厌氧发酵60小时，待物料PH降低到3.5，检测小肽含量占总蛋白含量22%，停止发酵，60℃以下烘干或晒干，粉碎，包装。

经检测其发酵豆粕的各项指标为：粗蛋白含量为51.2%，小肽含量为22%，有机酸含量为3.2%，发酵损失率为5%，胰蛋白酶抑制因子0.15mg/g，不良寡糖0.3%，其他的植酸，大豆凝血素，大豆球蛋白则未检测出，脲酶活性0mg/g.min。

Claims (1)

1.一种利用剑麻废水发酵豆粕的方法，所述的主要步骤为：

（1）菌种制备

乳酸菌菌种的制备

取出乳酸菌菌种保藏管，用MRS固体培养基划平板进行复苏，37度厌氧培养48小时，在平板下挑取单个菌落接种50毫升 MRS 培养基中，在培养箱中 37 度厌氧培养 24 小时；种子采用 5% 的接种量，接种至 10L 大三角瓶中的乳酸菌种子培养基中，37 度厌氧培养20-28 小时，检测其菌液浓度，菌含量超过60亿/毫升，即可作为乳酸菌菌种；

其中所述的 MRS 培养基：蛋白胨 10g/L，酵母提取物 5 g/L，牛肉膏 10 g/L，葡萄糖20g/L，醋酸钠5 g/L，柠檬酸二铵2 g/L，吐温-80 1 ml/L，硫酸镁0.6 g/L，硫酸锰0.05 g/L，磷酸氢二钾 2 g/L，琼脂20g/L，碳酸钙20g/L，固体培养基中加入琼脂2%；其中所述的乳酸菌种子培养基：葡萄糖 2%，蛋白胨 2%，牛肉膏 0.5%，氯化钠 0.1%，硫酸锰 0.001%，硫酸镁0.02%，醋酸钠 0.06%，碳酸钙 1%，pH6.0；各培养基灭菌的条件为：0.10-0.15MPa，121℃灭菌30分钟；

酵母菌菌种的制备

取出酵母菌种保藏管，用 PDA 固体培养基划平板进行复苏，30度培养48小时；在平板下挑取单个菌落接种50毫升 PDA 培养基中，在培养箱中 30 度震荡培养 24 小时，种子采用5% 的接种量，接种至5L大三角瓶中的酵母种子培养基中，30度震荡培养 20-28 小时，检测其菌液浓度，菌含量超过 5 亿/毫升，即可作为酵母菌菌种；其中所述的 PDA 培养基：土豆200g，蔗糖20g，水1000mL，固体培养基中加入琼脂2%；其中所述的酵母菌种子培养基：糖蜜20g/L，酵母膏3g/L，蛋白胨5 g/L，硫酸铵5g/L，硫酸镁0.5g/L；各培养基灭菌的条件为：0.10-0.15MPa，121℃灭菌 30 分钟；

（2）剑麻废水蛋白酶液的制备

榨汁，将新鲜剑麻渣压榨，得到剑麻废水；

向剑麻废水中加入1%-5%的步骤（1）制备的乳酸菌菌种与1%-5%的步骤（1）制备的酵母菌菌种，常温发酵 20-24 小时，pH 降低至4 以下；过滤，将已经发酵的剑麻废水在 200 目的滤网过滤，得到剑麻废水蛋白酶粗液，而滤渣作为生产剑麻皂素的原料；

向剑麻废水蛋白酶粗液中加 0.2-1g/L 的 EDTA，并用氨水调 pH 至 6.5-7.5，即为剑麻废水蛋白酶液；

（3）混合发酵豆粕：将 100 份豆粕与 30-35 份经过步骤（2）制备的剑麻蛋白酶液混合均匀，30-35℃厌氧发酵 48-64 小时，待物料 pH 降低到 3.8 以下，小肽含量占总蛋白含量 20%以上，即可停止发酵，60℃以下烘干或晒干，粉碎，包装；

所述的乳酸菌为植物乳杆菌，嗜酸乳杆菌，干酪乳杆菌中的一种或几种的混合物；

所述的酵母菌为酿酒酵母菌，产朊假丝酵母，面胞酵母中的一种或几种的混合物。