CN104839457A

CN104839457A - 汽爆联合固态酶解制备富含小肽蛋白质饲料原料的方法

Info

Publication number: CN104839457A
Application number: CN201510281724.2A
Authority: CN
Inventors: 曹胜炎; 宋安东; 苏丽娟; 杨森; 谢慧; 陈红歌; 李伟; 耿鹏飞
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: 2015-08-19

Abstract

本发明公开了一种汽爆联合固态酶解制备富含小肽蛋白质饲料原料的方法，首先将植物粕类、玉米蛋白粉、DDGS中的一种或几种原料混合装入汽爆机进行爆破；收集爆破后物料，加入中性蛋白酶或木瓜蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶进行酶解；经干燥、粉碎后即可得到富含小肽的蛋白质饲料原料产品，该产品抗营养因子含量低。本发明制备方法由于采用低水分、多酶种协同作用固态酶解，降低了产品干燥过程中的能耗；采用蒸汽爆破改变了物料大分子的晶格结构，从而缩短了酶解时间；多酶种协同作用提高了酶解效率，增加了小肽的含量，有利于畜禽直接消化吸收，进而提高了畜禽的生产性能。同时降低了产品中抗营养因子的含量。

Description

汽爆联合固态酶解制备富含小肽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，尤其是涉及一种汽爆联合固态酶解制备富含小肽蛋白质饲料原料的方法。

背景技术

众所周知，中国既是人口大国又是饲料生产大国，在饲料配方中，蛋白质原料占15%~30%，其中主要以植物粕类和工业副产物为主。近年，由于国内植物粕类物质产量下降而市场需求量不断扩大，导致其价格上涨，其价格波动带动饲料、农产品及其副产品价格的变化，增加了畜牧养殖业的风险。此外，我国人畜争粮及蛋白饲料资源缺乏问题日趋严重，因此在开发新资源的同时，提高现有蛋白饲料资源的利用率已经成为目前急待解决的问题。

近年来的研究表明，饲料中含有一定量的小肽可以促进动物蛋白质合成；促进矿物质吸收；避免氨基酸之间的吸收竞争；提高猪机体的免疫能力，从而提高猪的生产性能，因此生产富含小肽的蛋白饲料对畜禽生产有着重要的经济价值和应用价值。

目前生产富含小肽的饲料原料通常采用两种方法：1、液态酶解法，如国家专利（申请号201310565184.1）一种动植物混合蛋白肽的制备方法。这种方法生产的产品小肽含量高，但干燥时需要蒸发大量的水分，只能采用喷雾干燥法，因此能耗大，生产成本高，而且设备投资大，工艺复杂。2、固态发酵酶解法，如国家专利（申请号201310175515.0）一种益生型发酵豆粕的制备方法。该方法利用米曲霉、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌等菌种，以两阶段固态发酵法，得到益生型发酵豆粕，其富含小肽，游离氨基酸等。该工艺虽然提升了豆粕的营养价值，但其小肽含量最高才能做到18%，且发酵时间长，物料损耗大，生产成本较高。

植物粕类、玉米蛋白粉以及DDGS（干酒精糟）等现有蛋白饲料中，含有胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白、植物凝集素、非淀粉多糖、植酸、抗维生素因子、脲酶等抗营养因子。这些抗营养因子会降低饲料的营养价值和畜禽的生产性能。当利用这些原料生产富含小肽的饲料原料时，除提升其营养价值外，必须降低其抗营养因子的含量。

蒸汽爆破技术最早始于1926年，当时为间歇法生产，主要是用于生产人造纤维板。从70年代开始，蒸汽爆破技术在国外被用于动物纤维饲料的生产。80年代后，此项技术有了很大的发展，使用领域也逐步扩大。如国家专利（申请号：200910066018.0）就公布了一种富含小肽和多酶菌体的蛋白饲料及制备方法，该方法可以提供富含小肽的蛋白饲料。该方法利用菌种多，需要分别制备菌体种子液，工艺繁琐。后期的固态发酵生产周期长，物料损耗大，生产成本较高。

发明内容

本发明提供一种汽爆联合固态酶解制备富含小肽蛋白质饲料原料的方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的汽爆联合固态酶解制备富含小肽蛋白质饲料原料的方法包含下述步骤：

第一步，将含水量12～15%的植物粕类、玉米蛋白粉、DDGS中的一种或几种混合；

第二步，将上述原料装入汽爆缸，密封，通入160～215℃的饱和蒸汽，待气爆缸压力达到0.5～1.0 MPa后维持1.5～10min，然后在0.00875s内打开所述汽爆机的气动阀门进行爆破；

第三步，收集爆破后物料，调整含水量至40～60%，用Ca(OH)₂调整pH为 6.5～7.5，加入中性蛋白酶或木瓜蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶进行酶解；

第四步，干燥、粉碎，即可得到饲料原料产品。

所述植物粕类为豆粕、菜籽粕、棉籽粕、芝麻粕和花生粕中的一种或几种。

所述第三步中的酶解温度为45～60℃，酶解时间为4～8h，所述中性蛋白酶或木瓜蛋白酶的加入量为100～300 U/g原料、纤维素酶10～30 IU/g原料，木聚糖酶25～50 IU/g原料，甘露聚糖酶5～15 IU/g原料，果胶酶10～25 IU/g原料。

所述中性蛋白酶或木瓜蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶均为市售商品酶。

本发明优点在于，利用蒸汽爆破改变物料大分子的晶格结构；采用低水分、多酶种协同作用固态酶解，缩短了酶解时间，提高了酶解效率；小肽含量高，抗营养因子含量低；干燥能耗少，物料损耗小，因此生产成本低。

本发明将蒸汽爆破技术和固态酶解工艺相结合来处理植物粕类、玉米蛋白粉和DDGS（干酒精糟）等现有蛋白饲料：蒸汽爆破技术不仅实现对物料结构的破坏和重构，而且完成物料的熟化过程，使抗营养因子失活，同时使植物粕类中的蛋白质变性降解；之后，采用多酶继续分解未失活的抗营养因子，并进一步协同分解蛋白质，使其分解为小肽甚至是单体的氨基酸，大大提高了植物蛋白物料的利用价值。

本发明制备方法由于采用低水分、多酶种协同作用固态酶解，降低了产品干燥过程中的能耗；采用蒸汽爆破改变了物料大分子的晶格结构，从而缩短了酶解时间。多酶种协同作用提高了酶解效率，增加了小肽的含量，有利于畜禽直接消化吸收，进而提高了畜禽的生产性能。同时降低了产品中抗营养因子的含量。

与采用汽爆加固态发酵技术相比，本发明采用的汽爆加固态酶解技术的生产周期仅为4～8小时，大大缩短了时间，降低了生产成本，且应用多酶种协同作用分解原料中的蛋白质，提高了小肽的含量，不失为一种更为经济有效的制备富含小肽的蛋白饲料原料的技术。

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

本发明所述的汽爆联合固态酶解制备富含小肽蛋白质饲料原料的方法的具体步骤是：

a. 将蛋白含量46%、水分含量13%的原料豆粕先经过除尘处理，粉碎待用。

b. 将粉碎后的豆粕装入汽爆缸，密封后通入165℃的饱和蒸汽，待气爆缸压力达到0.5 MPa后维持10 min，在0.00875s内打开汽爆机的气动阀门进行爆破。

c. 收集爆破后物料并将水分调整至50%，用Ca(OH)₂调整pH为6.9，加入中性蛋白酶300 U/g原料、纤维素酶20 IU/g原料，木聚糖酶35 IU/g原料，甘露聚糖酶15 IU/g原料，果胶酶10 IU/g原料。在48℃温度条件下进行酶解。

d. 酶解8 h后，将物料在80℃以下温度进行干燥，含水量不高于12.5％，制得富含小肽的蛋白质饲料原料。经测试，所得产品中粗蛋白含量为46.6%，小肽占粗蛋白的含量为41.2%。

分别对未处理的原料豆粕、一般方法酶解豆粕的产品和本发明方法所得产品中的抗营养因子进行检测，其结果如表1，表明经过汽爆加酶解处理后，其胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和低聚糖等抗营养因子含量明显下降。

表1. 不同处理方法豆粕中抗营养因子和毒素含量变化

实施例2

a. 将蛋白含量42%的原料棉籽粕除尘，测得水分13.7%后，粉碎待用。

b. 将粉碎后的物料装入汽爆缸，密封后通入180℃的饱和蒸汽，待气爆缸压力达到0.7 MPa后维持8 min，在0.00875s内打开汽爆机的气动阀门进行爆破。

c. 收集爆破后物料，调整其水分含量到55%，用Ca(OH)₂调整pH为6.9，加入加入中性蛋白酶200 U/g原料、纤维素酶30 IU/g原料，木聚糖酶30 IU/g原料，甘露聚糖酶5 IU/g原料，果胶酶25 IU/g原料，在55℃温度下进行酶解。

d. 酶解6 h后，将物料在80℃以下温度进行干燥，含水量不高于12.5％，制得富含小肽的蛋白质饲料原料。经测试，所得产品中粗蛋白含量为42.6%，小肽占蛋白的含量为43.7%。

分别对未处理的原料棉籽粕、一般方法酶解棉籽粕的产品和本发明方法所得产品中的抗营养因子进行检测，其结果如表2，表明经过汽爆加酶解处理后，其游离棉酚和植酸含量明显下降。

表2. 不同处理方法棉籽粕中抗营养因子和毒素含量变化

实施例3

a. 将蛋白含量为36%的菜籽粕除尘，测得水分为13.2%后，粉碎待用。

b. 将粉碎后的物料装入汽爆缸，密封后通入195℃的饱和蒸汽，待气爆缸压力达到1.0 MPa后维持1.5 min，在0.00875 s内打开汽爆机的气动阀门进行爆破。

c. 收集爆破后物料，调整其水分含量为60%，用Ca(OH)₂调整pH为6.7，加入木瓜蛋白酶300 U/g原料、纤维素酶30 IU/g原料，木聚糖酶25 IU/g原料，甘露聚糖酶10 IU/g原料，果胶酶25 IU/g原料，在60℃温度条件下进行酶解。

d. 作用时间4 h后，将物料在80℃以下温度进行干燥，含水量不高于12.5％，制得富含小肽的蛋白质饲料原料。经测试，所得产品中粗蛋白含量为36.3%，小肽占蛋白质的含量为42.5%。

分别对未处理的原料菜籽粕、一般方法酶解菜籽粕的产品和本发明方法所得产品中的抗营养因子进行检测，其结果如表3，表明经过汽爆加酶解处理后，其硫甙和植酸含量明显下降。

表3. 不同处理方法菜籽粕中抗营养因子和毒素含量变化

实施例4

a. 将蛋白含量为62%，水分含量为10.5%的玉米蛋白粉除尘后备用。

b. 将粉碎后的物料装入汽爆缸，密封后通入215℃的饱和蒸汽，待气爆缸压力达到1.0 MPa后维持1.5 min，在0.00875s内打开汽爆机的气动阀门进行爆破。

c. 收集爆破后物料，调整其水分含量为60%，用Ca(OH)₂调整pH为6.8，加入木瓜蛋白酶100 U/g原料、纤维素酶10 IU/g原料，木聚糖酶25 IU/g原料，甘露聚糖酶5 IU/g原料，果胶酶10 IU/g原料，在60℃温度条件下进行酶解。

d. 作用时间4 h后，将物料在80℃以下温度进行干燥，含水量不高于12.5％，制得富含小肽的蛋白质饲料原料。经测试，所得产品中粗蛋白含量为62.4%，小肽占蛋白质的含量为46.1%。

实施例5

a. 将蛋白含量为28%，水分含量为10.5%的DDGS（干酒精糟）除尘后备用。

c. 收集爆破后物料，调整其水分含量为60%，用Ca(OH)₂调整pH为6.8，加入木瓜蛋白酶100 U/g原料、纤维素酶30 IU/g原料，木聚糖酶25 IU/g原料，甘露聚糖酶5 IU/g原料，果胶酶10 IU/g原料，在60℃温度条件下进行酶解。

d. 作用时间5 h后，将物料在80℃以下温度进行干燥，含水量不高于12.5％，制得富含小肽的蛋白质饲料原料。经测试，所得产品中粗蛋白含量为28.5%，小肽占蛋白质的含量为42.6%。

上述实施例中，气爆与固态酶解原料也可以是豆粕、菜籽粕、棉籽粕、芝麻粕、花生粕、玉米蛋白粉、DDGS中的一种或两种以上混合物。

上述实施例中的汽爆机可采用鹤壁正道生物能源公司生产的汽爆试验设备，所述中性蛋白酶或木瓜蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶均为市售商品酶。

Claims

1.一种汽爆联合固态酶解制备富含小肽蛋白质饲料原料的方法，其特征在于包含下述步骤：

第四步，干燥、粉碎，即可得到富含小肽的蛋白质饲料原料产品。

2.根据权利要求1所述的汽爆联合固态酶解制备富含小肽蛋白质饲料原料的方法，其特征在于：所述植物粕类为豆粕、菜籽粕、棉籽粕、芝麻粕和花生粕中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的汽爆联合固态酶解制备富含小肽蛋白质饲料原料的方法，其特征在于：所述第三步中的酶解温度为45～60℃，酶解时间为4～8h，所述中性蛋白酶或木瓜蛋白酶的加入量为100～300 U/g原料，纤维素酶10~30 IU/g原料，木聚糖酶25~50 IU/g原料，甘露聚糖酶5～15 IU/g原料，果胶酶10~25 IU/g原料。