CN104757270A - 一种利用小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆生产富含功能性低聚糖饲料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆生产富含功能性低聚糖饲料的方法。该方法包括将小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆、麦麸和酵母膏混匀，然后经黑曲霉发酵，发酵产物离心，取上清液，即得到富含功能性低聚糖饲料。本发明所述方法将小麦淀粉加工过程中的废弃物作为原料制成了促进动物肠道健康、增强机体免疫力和提高生产性能的动物饲料。
Description
技术领域
本发明属于饲料加工领域。更具体地，涉及一种利用小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆生产富含功能性低聚糖饲料的方法。
背景技术
工业化生产小麦淀粉是一种湿法物理分离过程，根据分离方法的不同，生产方法常有马丁法、瑞休法、旋流法和三相卧螺法等。目前提取小麦淀粉比较先进的方法为三相卧螺法，三相卧螺工艺是德国开发的一种较新型的小麦淀粉与谷朊粉分离方法。它因工艺中采用了独特的专利技术——三相卧螺分离机而得名。
戊聚糖浆是小麦淀粉生产过程中经三相卧螺离心分离得到的轻相物质，其主要成分包括粗淀粉、戊聚糖、粗蛋白等营养物质。若不对戊聚糖浆进行处理，直接排放，势必造成资源的大量浪费和环境的污染，也严重制约着企业的发展。目前造成回收利用的主要困难是由于戊聚糖浆中含水量较高，干物质低，且黏性大。现有关于戊聚糖浆回收利用的研究和报道主要集中在以下几个方面：
(1)干燥浓缩：戊聚糖浆通过高温淀粉酶酶解液化，三效逆流式降膜负压蒸发浓缩，减压浓缩和喷雾干燥等流程，得到戊聚糖干粉。
(2)从中提取戊聚糖和蛋白质：一方面研究是利用蒸发、离心、均质和雾化干燥等一系列方法直接提取戊聚糖和蛋白质，另一方面则首先通过物理或生物酶解手段除杂，再利用有机溶剂进行提纯。
(3)生产发酵系列产品：戊聚糖浆作为原料发酵生产蛋白饲料、乳酸钙、酒精和丁醇，或作为培养基培养微生物，如金针菇、生物絮凝剂等。
上述(1)涉及到高温高压，对生产设备要求较高；(2)则处理过程复杂，投入较大，产业化较难；而采用生物发酵有着反应条件温和，过程简便等优点。本发明方法利用黑曲霉发酵戊聚糖浆，将其中具有抗营养作用的戊聚糖降解，得到具有促进动物肠道健康、增强机体免疫力和提高生产性能的功能性低聚糖，戊聚糖浆营养价值因此得到提升。同时，戊聚糖浆中的粗淀粉和粗蛋白可作为菌种生长的碳源和氮源，原料得到充分利用，真正做到了变废为宝，从而为戊聚糖浆高效回收利用提供了一条新的有效途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对三相卧螺小麦淀粉生产工艺过程中产生的废弃物的利用方法，即对三相卧螺机离心分离得到的富含戊聚糖的轻相物质进行废物利用，生产富含功能性低聚糖饲料的方法。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明提供了一种利用小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆生产富含功能性低聚糖饲料的方法，该方法包括将小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆、麦麸和酵母膏混匀，然后经黑曲霉发酵，发酵产物离心，取上清液，即得到富含功能性低聚糖饲料。
上述方法中，所述小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆、麦麸和酵母膏的优选重量比为50:(2-3):(0.1-0.2)。
进一步地，本发明所述黑曲霉发酵的具体方法为：(1)制备黑曲霉孢子悬液；(2)将所述黑曲霉孢子悬液按照接种量为1％-2％进行接种；(3)37℃、转速150-180r/min和有氧条件下进行液态发酵，发酵时间为60-70h。
其中，优选地，所述黑曲霉孢子悬液的浓度为1×107-5×107个/ml。所述黑曲霉菌种优选为CMCC(F)98003。
在本发明中，所述小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆为小麦淀粉加工过程中经三相卧螺离心分离得到的轻相物质。其主要成分包括粗淀粉、戊聚糖、粗蛋白等营养物质。
为了达到更好的效果，保证产品品质，优选地，所述麦麸先粉碎，然后过60目筛，再与戊聚糖浆和酵母膏混合。
利用本发明所述方法制备得到的饲料中还原糖含量为16-25mg/mL，总糖含量为56-73mg/mL，低聚木糖含量为10-14mg/mL。通过本发明所述方法对小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆进行发酵处理，戊聚糖降解率达到60％-80％。
与现有戊聚糖浆回收利用技术相比，本发明的有益效果是：戊聚糖浆经黑曲霉发酵后，将对单胃动物有一定抗营养作用的戊聚糖降解为具有促进动物肠道健康、增强机体免疫力和提高生产性能的低聚木糖，戊聚糖浆的营养价值大幅提高，且生产工艺简便，设备要求低，原料利用率高，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明的生产工艺示意图。
图2为本发明的发酵产物的高效液相色谱检测图。(木二糖:7.222min；木三糖:6.637min；木四糖:6.459min)
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一、最优菌种筛选工艺：
(1)种子培养基(PDA)制备：蒸馏水1000mL，马铃薯浸出粉6g，葡萄糖20g，琼脂16g，115℃灭菌30min。
(2)菌种制备：用接种环将活化好的霉菌接入PDA培养基中，30℃下恒温培养3-4d，待孢子成熟。
(3)孢子悬浮液制备：用适量的无菌水将孢子洗脱下来，置入装有玻璃珠的摇瓶中，140r/min水平震荡1h，经血球板计数后，制成浓度为1×107-5×107个/mL的孢子悬液。
(4)发酵培养基：戊聚糖浆：100ml；麦麸(过60目筛)：2g；酵母膏：250mg；121℃高温灭菌20min
(5)测定各菌种发酵液中的木聚糖酶活力和低聚木糖含量，结果如表1所示，通过比较，确立最优发酵菌种为黑曲霉CMCC(F)98003。
表1各菌种发酵液中的木聚糖酶活力和低聚木糖含量
| 菌种 | 木聚糖酶活力U/ml | 低聚木糖含量mg/ml |
| X黑曲霉 | 56.32 | 3.17 |
| CMCC(F)98003黑曲霉 | 101.46 | 4.22 |
| J黑曲霉 | 26.63 | 1.04 |
| GIM 3.141绿色木霉 | 12.30 | 0.46 |
| W未知霉菌 | 22.04 | 1.12 |
二、备料工艺：
(1)种子培养基(PDA)制备：蒸馏水1000mL，马铃薯浸出粉6g，葡萄糖20g，琼脂16g，115℃灭菌30min。
(2)菌种制备：用接种环将活化好的黑曲霉CMCC(F)98003接入PDA培养基中，30℃下恒温培养3-4d，待孢子成熟。
(3)孢子悬浮液制备：用适量的无菌水将孢子洗脱下来，置入装有玻璃珠的摇瓶中，140r/min水平震荡1h，经血球板计数后，制成浓度为1×107-5×107个/mL的孢子悬液。
(4)发酵液制备：将小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆(小麦淀粉加工过程中，三相卧螺离心分离得到的轻相物质)、麦麸(粉碎过60目)和酵母膏按照50:(2～3):(0.1～0.2)的比例分别加入发酵罐中，搅拌均匀后，121℃高温灭菌30min。
三、发酵工艺
在上述发酵液中加入约1％-2％的孢子悬浮液，控制温度为37℃，通气量1:1.4-1:1.8，PH值6-7，搅拌速率150-180r/min，发酵罐罐压60-80kpa。发酵60-70h，终止发酵，瞬时高温115℃灭菌10min；待温度降至常温后，10000r/min高速离心，收取上清液。
利用高效液相色谱法测定上清液中木二～木四糖含量(色谱条件参照GB/T23747-2009)，DNS法测定还原糖和总糖含量。其中还原糖含量为16-25mg/mL，总糖含量为56-73mg/mL，低聚木糖(木二糖～木四糖)含量为10-14mg/mL。
实施例2断奶仔猪饲喂对比试验
(1)试验设计
选择126头体重和日龄相近的三元杂交(杜×长×大)健康断奶仔猪，各组间初始体重无显著差异(P>0.05)，随机分为3组，每组6个重复，每个重复7头仔猪，试验期28d。3个组分为：对照组(基础日粮)、Ⅰ组(基础日粮+250mg/kg商购低聚木糖)、Ⅱ组(基础日粮+8.75mL实施例1的发酵饲料)。Ⅰ组和Ⅱ组日粮中低聚木糖含量保持一致。
表2基础日粮配方表
| 项目 | 含量％ |
| 玉米(1级) | 70.00 |
| 豆粕(2级) | 13.00 |
| 鱼粉 | 7.00 |
| 低蛋白乳清粉 | 1.00 |
| 大豆油 | 0.17 |
| 玉米蛋白粉 | 6.00 |
| 98.5％盐酸赖氨 | 0.43 |
| 石粉 | 0.60 |
| 磷酸氢钙 | 0.60 |
| 食盐 | 0.20 |
| 预混料 | 1.00 |
| 营养水平 | |
| DE(MJ/kg) | 13.86 |
| 粗蛋白 | 19.18 |
| 赖氨酸 | 1.25 |
| 蛋氨酸 | 0.39 |
| 钙 | 0.73 |
| 总磷 | 0.61 |
注：每千克预混料中含Fe 140mg，Zn150mg，Mn 40mg，Cu105mg，I0.60mg,VA 14250IU,VD3 3188IU，VE 78IU，VK 5.6mg，、VB1 6.4mg，VB2 16mg，VB346mg，VB4 280mg，VB5 60mg,VB11 0.77mg，VH 0.6mg，V12 66.8μg,胆碱0.55g。
(2)试验结果
表3断奶仔猪饲喂对比试验结果表
| 项目 | 对照组 | Ⅰ | Ⅱ |
| 平均日采食量(g) | 525±78 | 599±98 | 606±86 |
| 平均日增重(g) | 275±44 | 326±82 | 339±52 |
| 料重比 | 1.91±0.09 | 1.84±0.07 | 1.79±0.14 |
由表3可知，在相同的饲喂条件和基础日粮下，添加本发明制备的富含低聚木糖饲料的试验组(Ⅱ)生长性能明显优于对照组(P＜0.05)，在保证试验日粮中低聚木糖含量一致的情况下，试验Ⅱ组饲喂效果也优于添加商购低聚木糖组(Ⅰ)。
实施例3
本试验以相同发酵工艺，将用黑曲霉CMCC(F)98003菌株发酵戊聚糖纯品和小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆的发酵效果及产品进行比较。
1材料与方法
1.1戊聚糖溶液：称取戊聚糖0.638g三份，加蒸馏水配制成50mL戊聚糖溶液三份。
1.2发酵产物的收集
以实施例1中的发酵工艺对50mL戊聚糖溶液和50mL小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆同时进行发酵(分别三次重复)，离心取上清液，进行喷雾干燥法干燥。测定干粉中木聚糖酶活、总糖、还原糖和低聚木糖含量，以及粗蛋白质含量。
2结果
发酵后干粉中营养物质含量见表4。
表4发酵戊聚糖与发酵戊聚糖浆产品中营养物质含量
由表4可知，发酵戊聚糖浆与发酵戊聚糖相比，木聚糖酶活性提高11.11％(P＜0.05)，总糖含量提高15.18％(P＜0.05)，低聚木糖含量提高28.17％(P＜0.05)。另外，粗蛋白质含量极显著提高12倍(P＜0.01)。
本发明的上述实施例说明运用本发明所述方法发酵小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆取得了比单纯发酵戊聚糖纯品更好的效果，为提高淀粉加工经济效益附加值、减少资源浪费和环境污染提供良好的解决方法和理论指导。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (8)
1.一种利用小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆生产富含功能性低聚糖饲料的方法，其特征在于，该方法包括将小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆、麦麸和酵母膏混匀，然后经黑曲霉发酵，发酵产物离心，取上清液，即得到富含功能性低聚糖饲料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆、麦麸和酵母膏的重量比为50:(2-3):(0.1-0.2)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述黑曲霉发酵的具体方法为：(1)制备黑曲霉孢子悬液；(2)将所述黑曲霉孢子悬液按照接种量为1％-2％进行接种；(3)37℃、转速150-180r/min和有氧条件下进行液态发酵，发酵时间为60-70h。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述黑曲霉孢子悬液的浓度为1×107-5×107个/ml。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述小麦淀粉加工副产物戊聚糖浆为小麦淀粉加工过程中经三相卧螺离心分离得到的轻相物质。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述麦麸经粉碎，过60目筛。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黑曲霉菌种为CMCC(F)98003。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述饲料中还原糖含量为16-25mg/mL，总糖含量为56-73mg/mL，低聚木糖含量为10-14mg/mL。
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