CN104824336A

CN104824336A - 利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法

Info

Publication number: CN104824336A
Application number: CN201510279839.8A
Authority: CN
Inventors: 曹胜炎; 宋安东; 李伟; 苏丽娟; 杨森; 谢慧
Original assignee: Henan Shuangcheng Biotechnology Co Ltd; Henan Agricultural University
Current assignee: Henan Shuangcheng Biotechnology Co Ltd; Henan Agricultural University
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2015-08-12

Abstract

本发明公开了一种利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法，先将热带假丝酵母或产朊假丝酵母接种培养，再将其接种入氨基酸发酵残液中得到发酵醪液；将豆粕等加糖蜜制成固态发酵原料；将发酵醪液与固态发酵料按比例混合后进行固态发酵，然后烘干、粉碎即可。本发明利用热带假丝酵母或产朊假丝酵母可以转化氨基酸发酵残液中残余非蛋白氮和残糖为微生物菌体的特性，将热带假丝酵母或产朊假丝酵母接入氨基酸发酵残液中，通过酵母将氨基酸生产中残留的非蛋白氮和碳源转化为微生物菌体蛋白，充分利用了氨基酸发酵残液的资源。结合固态发酵，进一步提高非蛋白氮利用率，降低了饲料成本，为养殖业发展提供了更高效的蛋白质饲料原料生产方法。

Description

利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法

技术领域

本发明涉及生物饲料生产技术领域，尤其是涉及一种利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法。

背景技术

在氨基酸（包括谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、精氨酸、色氨酸、缬氨酸等）发酵中，需要外源流加硫酸铵、氨水等非蛋白氮来提供合成氨基酸所需要的NH4⁺，控制合适的非蛋白氮氮源是非常精细的一项技术，非蛋白氮氮源量不足，会造成一部分α-酮戊二酸的积累，最终导致氨基酸转化率低；非蛋白氮氮源过多，会导致一部分氨基酸转化为谷氨酰胺，或者残留在发酵液中，导致氨基酸产品的品质下降。为了充分转化碳源底物使之形成氨基酸，在发酵过程中非蛋白氮通常会过量流加，这就导致大部分氨基酸发酵结束后，发酵液中仍残留一定量的非蛋白氮（通常在0.5-2.5%），同时在氨基酸发酵过程中还会有0.5-4%的可发酵性糖（主要指葡萄糖）未被氨基酸产生菌彻底利用。当将发酵液中的氨基酸提取后，剩余的包含0.5-2.5%非蛋白氮和0.5-4%可发酵性糖的氨基酸发酵残液一般会作为废弃物被处理，这些残液不仅会污染环境，还会造成浪费。

直接使用氨基酸发酵残液作为饲料使用是行不通的。因为在动物生产中，非蛋白氮是有害成分，家禽等非反刍动物不仅不能加以利用，而且当其在饲料中占有一定比例时还会引起中毒。尿素可以和乙醇生成氨甲酰乙酯，而氨甲酰乙酯具有一定的神经毒性、强烈的肺毒性和较强的致癌性。因此尿素和氨等非蛋白氮会在肝脏内转化，融入血液（人体内的浓度在每升2.5至7.5微摩尔之间），最后通过肾脏由尿排出，少量尿素由汗排出。由于动物体代谢尿素的主要器官是肾脏，如果动物体内的尿素等非蛋白氮含量过高，超过动物的排泄能力，就会造成肾脏负担过大，发生代偿性肾脏肿大、肾炎、肾脏肿瘤等肾脏疾病，从而恶性循环使肾脏代谢废物的能力减弱，肾脏损害加重进而危及生命，近几年出现的三聚氰胺奶粉就是非蛋白氮对动物体危害的典型案例。因此在畜禽生产中要严格控制饲料中非蛋白氮的含量。为合理的进行废弃物质的资源化利用，将氨基酸发酵残液制备成富含蛋白质的饲料技术开发具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法，目的在于通过对氨基酸发酵残液中残余的非蛋白氮和糖进行合理充分的转换利用。结合进一步的固态发酵，用以制备低成本、高蛋白的动物饲料原料。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法，它包括下述步骤：

第一步，将活化的热带假丝酵母或产朊假丝酵母接种培养成种子液，再将该种子液接种入氨基酸发酵残液中得到发酵醪液备用；

第二步，将豆粕、棉粕、花生粕和菜籽粕中的一种或两种以上混合物100~150重量份加糖蜜5~10重量份混合均匀制备成固态发酵原料备用；

第三步，将第一步制备的发酵醪液60~80重量份与第二步制备的固态发酵原料100~120重量份混合后进行有氧固态发酵，待发酵完成，将固态发酵料烘干、粉碎后即可得到富含蛋白质的饲料。

所述氨基酸发酵残液为谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、精氨酸、色氨酸或缬氨酸经发酵、结晶完成提取后剩余的发酵残液，其成分中包括：氨基酸产生菌菌体2～5％、无机盐(K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄ ^2-等) 0.2~2%、NH₄ ⁺0.5~2.5%、残糖0.5~4%、有机酸（乳酸、α-酮戊二酸和琥珀酸）0.8~2%、腺嘌呤0.02％～0.05％，尿嘧啶0.01％～0.03％，pH6.5~7.5。

所述发酵醪液的制备方法为：将活化的热带假丝酵母或产朊假丝酵母斜面挑取适量菌种接种入培养瓶麦芽汁培养基中，培养得到一级种子液；然后再经过二级培养扩增，得到热带假丝酵母或产朊假丝酵母种子液；将热带假丝酵母或产朊假丝酵母种子液按10%接种量接种入氨基酸发酵残液中，28~32℃温度下，维持罐压0.05~0.1 Mpa，通风量1:0.6~0.8（V/V·m），转速130~200 r/min，培养24~36 h，即可得到发酵醪液。

所述第三步中有氧固态发酵的条件为：起始温度20~30℃，发酵过程中温度30℃~45℃，发酵时间48~72h。

所述热带假丝酵母的编号为CICC1318；所述产朊假丝酵母的编号为CICC1801。

本发明的优点在于利用热带假丝酵母或产朊假丝酵母可以转化氨基酸发酵残液中残余的非蛋白氮和残糖为微生物菌体的特性，将热带假丝酵母或产朊假丝酵母接入氨基酸发酵残液中，通过酵母将氨基酸生产中残留的非蛋白氮和碳源转化为微生物菌体蛋白，充分利用了氨基酸发酵残液的资源。结合固态发酵，进一步提高非蛋白氮利用率，大大降低了干燥成本，从而降低了饲料成本，为畜牧养殖业的发展提供了更高效的蛋白质饲料原料生产方法。

注：热带假丝酵母（Candida tropicalis，编号CICC1318）和产朊假丝酵母（Candida utilis，编号CICC1801）菌种购自中国工业微生物菌种保藏管理中心。

具体实施方式

下面通过具体实施例来详细的阐述本发明的制备方法。

实施例1

利用精氨酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法如下：

1）精氨酸液体发酵：将牛肉膏蛋白胨上的谷氨酸棒杆菌用200ml无菌生理盐水制成悬浮菌液，接种到液体发酵培养基中（装液量60%），培养基组成：葡萄糖120g/L、(NH₄)₂SO₄30g/L、玉米浆20g/L、KH₂PO₄ 1.5g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5 g/L、生物素8×10^-5 g/L、CaCO₃ 30 g/L；pH7.0，0.12 MPa下灭菌20 min。培养条件：罐压0.1 Mpa，搅拌转速 230 r/min，通风量1:0.25，培养温度30℃，发酵时间68~72 h。

2）精氨酸提取：将上述发酵液拉冷至低温（4~8℃），加入氢氧化钠调整pH至10.76，结晶出粗精氨酸，采用带式过滤机将精氨酸提取出来，剩余为精氨酸发酵残液。

3）制备产朊假丝酵母种子液：将活化的编号CICC1801的产朊假丝酵母斜面挑取适量菌种入培养瓶（250mL三角瓶）中，在培养瓶中接入40mL的麦芽汁培养基，28℃振荡培养22 h，转速100 r/min培养得到一级种子液；然后再经过二级培养扩增，得到产朊假丝酵母种子液；二级种子的培养条件如下：培养基为种子液培养基，培养温度为28～30℃，培养周期为22～24h；

4）酵母菌液体发酵：在第2）步得到的精氨酸残液中接入第3）扩增培养的产朊假丝酵母种子液，产朊假丝酵母种子液的接种量按10%，28℃温度下，维持罐压0.05 Mpa，通风量1:0.6（V/V·m），转速130 r/min，培养36 h，得到发酵醪液；

5）固态发酵：将去皮豆粕60份、菜籽粕40份与5份糖蜜混合均匀（无需灭菌）制备成发酵原料，接入第4）步制得的发酵醪液80份进行固态发酵。固态发酵中，发酵起始含水量为46.0%，发酵起始温度为25℃，过程控制温度为30℃~40℃，发酵时间为64 h。

6）发酵后期处理：固态发酵完成后，将发酵料传送到干燥器上，在低于80℃条件下烘干到含水量≤12%，粉碎后即可得到富含蛋白质的饲料原料。

经测定，得到的饲料原料成品中蛋白含量由42.8%提高到46.0%，非蛋白氮低至0.28%。这样既利用了氨基酸发酵残液中的非蛋白氮和残糖，结合进一步的固态发酵，又提高了植物粕类的蛋白含量。同时，由于采用了液-固两步法发酵，降低了干燥成本。

实施例2

利用苏氨酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法如下：

1）苏氨酸液体发酵：将牛肉膏蛋白胨上的谷氨酸棒杆菌用200ml无菌生理盐水制成悬浮菌液，接种到液体发酵培养基中（装液量60%）。培养基组成：葡萄糖120g/L、(NH₄)₂SO₄30g/L、KH₂PO₄ 1.5g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5 g/L、生物素8×10^-5 g/L、CaCO₃ 30 g/L；pH7.0，0.12MPa下灭菌20min。培养条件：罐压0.1 Mpa，搅拌转速230 r/min，通风量1:0.25，培养温度30℃，发酵时间68~72h。

2）苏氨酸提取：将上述发酵液拉冷至低温（4~8℃），调整pH至6.16，结晶出粗苏氨酸，采用带式过滤机将苏氨酸提取出来，剩余即为苏氨酸发酵残液。

3）制备热带假丝酵母种子液：将活化的编号CICC1318的热带假丝酵母斜面挑取适量菌种入培养瓶（250mL三角瓶）中，在培养瓶中接入40mL的麦芽汁培养基，28℃振荡培养22 h，转速100 r/min培养得到一级种子液；然后再经过二级培养扩增，得到热带假丝酵母种子液；二级种子的培养条件如下：培养基为种子液培养基，培养温度为28～30℃，培养周期为22～24h；

4）酵母菌液体发酵：在第2）步得到的苏氨酸残液中接入第3）扩增培养的热带假丝酵母种子液继续液体发酵，热带假丝酵母种子液接种量10%，发酵条件：转速120 r/min，罐压0.075 Mpa，通风量1:0.75， 28℃培养28 h。

5）固态发酵：将去皮豆粕60份、菜籽粕40份与5份糖蜜混合均匀（无需灭菌）制备成发酵原料，接入第4）步制得的发酵醪液80份进行固态发酵。固态发酵中，发酵起始含水量为45.8%，发酵起始温度为25℃，过程控制温度为30℃~40℃，发酵时间为52 h。

经测定，得到的饲料原料成品中蛋白质含量由42.8%提高到45.68%，非蛋白氮低至0.31%。这样既利用了氨基酸发酵残液中的非蛋白氮和残糖，结合进一步的固态发酵，又提高了植物粕类的蛋白含量。同时，由于采用了液-固两步法发酵，降低了干燥成本。

实施例3

利用谷氨酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法如下：

1）谷氨酸发酵：按照《调味品发酵工艺学》（宋安东主编，2009年化工出版社出版）中所介绍的谷氨酸的发酵方式进行谷氨酸发酵。

2）谷氨酸提取：将上述发酵液拉冷至低温（4~8℃），调整pH至3.22，结晶出粗谷氨酸，采用带式过滤机将谷氨酸提取出来，剩余即为谷氨酸发酵残液。

4）酵母菌液体发酵：在第2）步得到的谷氨酸残液中接入第3）扩增培养的热带假丝酵母种子液继续液体发酵，热带假丝酵母种子液接种量10%，发酵条件：转速115 r/min，罐压0.1 Mpa，通风量1:0.8（V/V·m）， 28℃培养34 h。

5）固态发酵：将去皮豆粕60份、菜籽粕40份与5份糖蜜混合均匀（无需灭菌）制备成发酵原料，接入第4）步制得的发酵醪液80份进行固态发酵。固态发酵中，发酵起始含水量为46.2%，发酵起始温度为25℃，过程控制温度为30℃~40℃，发酵时间为72h。

6）发酵后期处理：固态发酵完成后，将发酵料传送到干燥器上，在65℃条件下烘干到含水量≤12%，粉碎后即可得到富含蛋白质的饲料原料。

经测定，得到的饲料原料成品中蛋白质含量由42.8%提升至45.43%，非蛋白氮低至0.39%。这样既利用了氨基酸发酵残液中的非蛋白氮和残糖，结合进一步的固态发酵，又提高了植物粕类的蛋白含量。同时，由于采用了液-固两步法发酵，降低了干燥成本。

上述实施例中，固态发酵原料也可以用豆粕、棉粕、花生粕和菜籽粕中的一种或两种以上混合物替换；氨基酸发酵残液也可以是谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、精氨酸、色氨酸或缬氨酸两种以上发酵残液的混合物。

Claims

1.一种利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法，其特征在于：它包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法，其特征在于：所述氨基酸发酵残液为谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、精氨酸、色氨酸或缬氨酸经发酵、结晶完成提取后剩余的发酵残液。

3.根据权利要求1所述的利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法，其特征在于：所述发酵醪液的制备方法为：将活化的热带假丝酵母或产朊假丝酵母斜面挑取适量菌种入培养瓶中的麦芽汁培养基，培养得到一级种子液；然后再经过二级培养扩增，得到热带假丝酵母或产朊假丝酵母种子液；将热带假丝酵母或产朊假丝酵母种子液按10%接种量接种入氨基酸发酵残液中，28~32℃温度下，维持罐压0.05~0.1 Mpa，通风量1:0.6~0.8 V/V·m，转速130~200 r/min，培养24~36 h，即可得到发酵醪液。

4.根据权利要求1所述的利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法，其特征在于：所述第三步中有氧固态发酵的条件为：起始温度20~30℃，发酵过程中温度30℃~45℃，发酵时间48~72h。

5.根据权利要求1或3所述的利用氨基酸发酵残液发酵制备富含蛋白质饲料原料的方法，其特征在于：所述热带假丝酵母的编号为CICC1318；所述产朊假丝酵母的编号为CICC1801。