CN104855676A - 利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法 - Google Patents

利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法包含下述步骤：将谷物类淀粉质原料装入汽爆机，密封进行爆破；收集爆破后物料，加入中温淀粉酶和糖化酶进行糖化处理；加入中性蛋白酶或碱性蛋白酶进行酶解处理；干燥、粉碎，得到高糖饲料原料。本发明综合考虑生物和物理学处理方法，对玉米、小麦、大米和高粱等谷物类淀粉原料先进行低压爆破预处理再进行糖化和酶解，得到经济有效的高糖饲料原料，经测试，该饲料原料中含糖量接近43%，尤其适合在仔猪饲料中使用，完全可以替代乳清粉或葡萄糖在饲料中的添加。为养猪业的发展提供了一种更经济有效的高糖饲料原料生产方法。

Description

利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法
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蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法。
背景技术
研究表明，乳仔猪需要大量的乳糖或葡萄糖，由于一般饲料含糖量较低达不到需求，只能在饲料中添加乳清粉或葡萄糖来满足仔猪生长需要，其需求量大且成本较高，所以寻求一种新的高糖饲料原料，有利于降低养殖成本，促进畜牧业发展。
目前饲料行业在制作乳仔猪饲料时对谷物类淀粉质原料如小麦、大米、玉米和高粱的使用，是将原料先进行挤压膨化后再加入到饲料中。虽然谷物类淀粉质原料经过膨化后，使淀粉糊化，淀粉晶体结构被破坏，在动物小肠内能迅速吸水膨胀，这样增加了肠道内淀粉酶的作用面积和穿透能力，同时使得淀粉的水解速度和消化程度有较大提高；提高了α-淀粉酶的敏感度，有利于提高淀粉的消化率。但由于该工艺条件限制，经处理后的淀粉质原料只是被糊化，葡萄糖的含量在5%以下。因此，当使用该类产品生产乳仔猪饲料时，仍需要添加大量的乳清粉或葡萄糖，以弥补糖的不足，添加量通常在5%~15%；同时，如何提高原料中所含的7%～14%的蛋白质的消化吸收率，也是需要解决的重要问题。
蒸汽爆破预处理是近年来发展起来的一种最有前景的原料预处理技术，也是相对于膨化更高效的一种技术。其原理是通过爆破装置，利用饱和水蒸气将原料加热至一定的压力，使蒸汽在压力作用下渗入物料组织结构内部，形成强大的压缩气体能并在短时间内爆破释放，从而从分子水平打破物料大分子晶格结构，对物料的物理结构和化学组成具有很强的重构作用，便于后续处理及应用。目前，国内研究者已经开始关注蒸汽爆破技术，并申请了一系列的专利，主要涉及乙醇生产、制浆工艺和纤维质原料处理等领域，而利用蒸汽爆破技术处理谷物原料的研究较少。
发明内容
本发明提供一种利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法，目的在于提高谷物淀粉类原料含糖量的同时，也提高原料中蛋白质的消化率。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法包含下述步骤：
第一步，将谷物类淀粉质原料装入汽爆机，密封，通入160～215℃的饱和蒸汽，待气爆机爆缸内压力达到0.5～1.0 MPa后维持0.5～10min，然后在0.00875s内打开所述汽爆机的气动阀门进行爆破；
第二步，收集爆破后物料，控制温度为50～60℃，按重量比加入20～30%的麸皮，调整含水量为40～60%，同时用Ca(OH)2调整pH为 5.5～7.0，再加入中温淀粉酶和糖化酶进行糖化处理；
第三步，用Ca(OH)2调整pH为 6.5～7.5或9.0～11.0，加入中性蛋白酶或碱性蛋白酶进行酶解处理；
第四步，干燥、粉碎，得到高糖饲料原料。
所述谷物类淀粉质原料为玉米、高粱、大米和小麦中的一种或两种以上混合物；装入汽爆机的所述谷物类淀粉质原料含水量为10～15%。
所述第二步中中温淀粉酶的加入量为50～80U/g，糖化酶的加入量为210～250 U/g，糖化时间为8～12 h。
所述第三步中的中性蛋白酶或碱性蛋白酶的加入量为25～80 U/g，酶解时间为1～3h。
所述中性蛋白酶为枯草芽孢杆菌蛋白酶，所述碱性蛋白酶为地衣芽孢杆菌蛋白酶。
本发明由于采取了固态酶解的方法，因此干燥成本低，降低了原料的生产成本，从而使乳仔猪饲料的生产成本降低。
本发明综合考虑生物和物理学处理方法，对玉米、小麦、大米和高粱等谷物类淀粉原料先进行低压爆破预处理再进行糖化与酶解，得到经济有效的高糖饲料原料，经测试，该饲料原料含糖量接近43%，尤其适合在仔猪饲料中使用，为养猪业的发展提供了一种更经济有效的高糖饲料原料生产方法。
蒸汽爆破过程中，热蒸汽进入谷物原料中，并渗入谷物原料内部的空隙，在水蒸汽和热的联合作用下发生类酸性降解以及热降解，使低分子物质溶出，物料聚合度下降，这能够大大缩短后续处理时间。同时，压力和高温的条件会加快谷物原料内部氢键的破坏，使其游离出新的羟基，这有利于水分子进入谷物原料的片层间，加速葡萄糖环基的运动，最后引起谷物原料其它结晶区结构的破坏，加速其溶解，这对后续谷物原料的糖化过程非常有利。另外，可以完成物料的熟化过程，及促使蛋白质变性降解。之后，加入淀粉酶和糖化酶进行糖化，糖化结束后加入蛋白酶继续分解蛋白质，使其分解为小肽甚至是单体的氨基酸，提高了饲料的消化利用率。
本发明方法所生产的高糖饲料原料，不仅含糖量高，而且还通过蛋白质分解工艺增加产品中氨基酸和生物活性小肽的含量，小肽占粗蛋白的含量为15~17%。作为饲料原料，完全可以替代乳清粉或葡萄糖在饲料中的添加，可降低养殖成本，具有很高的经济效益和社会效益。
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
本发明的利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法包括下述步骤：
a. 将小麦除尘后备用，测得水分含量为12wt%备用。
b. 将处理好的碎麦粒送入汽爆机，封闭，通入215℃饱和蒸汽，当汽爆机爆缸内压力达到1.0 MPa，维持0.5min，在0.00875s打开汽爆机的气动阀门进行爆破。
c. 收集爆破后物料，待物料温度降至50℃时，按重量比加入20%的麸皮，调整含水量为42%，同时用Ca(OH)2调整pH为5.8，按50 U/g原料和210 U/g原料的量加入中温淀粉酶和糖化酶，搅拌均匀，糖化12 h。
d. 将糖化后的物料用Ca(OH)2调整pH为6.8，按80 U/g原料的量加入中性蛋白酶进行分解，作用1h。
e. 将经蛋白酶分解后的物料烘干和粉碎，即可得到高糖饲料原料。
经检测，所得饲料原料产品中含糖量41.3%，粗蛋白含量为13.8%，小肽占粗蛋白的含量为16.7%。
实施例2
本发明的利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法，其具体步骤是：
a. 将玉米除尘后，测得水分含量为13.2 wt%备用。
b. 将处理好的物料送入汽爆机，封闭，通入180℃饱和蒸汽，当汽爆机爆缸内压力达到0.8 MPa后，维持6.5min，在0.00875s打开汽爆机的气动阀门进行爆破。
c. 收集爆破后物料，待物料温度降至60℃后，按重量比加入25%的麸皮，调整含水量为45%，同时用Ca(OH)2调整pH为6.0，按80 U/g原料和250 U/g原料的量加入中温淀粉酶和糖化酶，搅拌均匀，糖化8 h。
d. 将糖化后的物料用Ca(OH)2调整pH为10.2，按25 U/g原料的量加入碱性蛋白酶进行分解，作用3h。
e. 将蛋白酶分解后的物料烘干和粉碎制得高糖饲料原料。
经检测，所得饲料原料产品中含糖量39.2%，粗蛋白含量达到8.6%，小肽占粗蛋白的含量为16.3%。
实施例3
本发明的利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法，其具体步骤是：
a. 将大米除尘后备用，测得水分含量为11.4 wt%。
b. 将物料送入汽爆机，封闭，通入215℃饱和蒸汽，当汽爆机爆缸内压力达到0.5 MPa后，维持10min，在0.00875s打开汽爆机的气动阀门进行爆破。
c. 收集爆破后物料，待温度降至60℃后，按重量比加入30%的麸皮，调整含水量为48%，同时用Ca(OH)2调整pH为6.5，，按65 U/g原料和230 U/g原料的量加入中温淀粉酶和糖化酶，搅拌均匀，糖化10 h。
d. 将糖化后的物料用Ca(OH)2调整pH为11.0，按35 U/g原料的量加入碱性蛋白酶进行分解，作用3 h。
e. 将蛋白酶分解后的物料烘干、粉碎后，即可得到高糖饲料原料。
经检测，所得饲料产品中含糖量42.3%，粗蛋白含量为10.7%，小肽占粗蛋白的含量为17.5%。
上述实施例中，气爆与糖化、酶解原料也可以是玉米、小麦、大米和高粱等谷物中的一种或两种以上混合物。
上述实施例中的汽爆机采用鹤壁正道生物能源公司生产的汽爆试验设备，所用中温淀粉酶、糖化酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶均为市售产品。

Claims (5)

1.一种利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法，其特征在于包含下述步骤：
第一步，将谷物类淀粉质原料装入汽爆机，密封，通入160～215℃的饱和蒸汽，待气爆机爆缸内压力达到0.5～1.0 MPa后维持0.5～10min，然后在0.00875s内打开所述汽爆机的气动阀门进行爆破；
第二步，收集爆破后物料，控制温度为50～60℃，按重量比加入20～30%的麸皮，调整含水量为40～60%，同时用Ca(OH)2调整pH为 5.5～7.0，再加入中温淀粉酶和糖化酶进行糖化处理；
第三步，用Ca(OH)2调整pH为 6.5～7.5或9.0～11.0，加入中性蛋白酶或碱性蛋白酶进行酶解处理；
第四步，干燥、粉碎，得到高糖饲料原料。
2.根据权利要求1所述的利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法，其特征在于：所述谷物类淀粉质原料为玉米、小麦、大米和高粱中的一种或两种以上混合物；装入汽爆机的所述谷物类淀粉质原料含水量为10～15%。
3.根据权利要求1所述的利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法，其特征在于：所述第二步中中温淀粉酶的加入量为50～80 U/g原料，糖化酶的加入量为210～250 U/g原料，糖化时间为8～12h。
4.根据权利要求1所述的利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法，其特征在于：所述第三步中的中性蛋白酶或碱性蛋白酶的加入量为25～80 U/g原料，酶解时间为1～3h。
5.根据权利要求4所述的利用蒸汽爆破制备高糖饲料原料的方法，其特征在于：所述中性蛋白酶为枯草芽孢杆菌蛋白酶，所述碱性蛋白酶为地衣芽孢杆菌蛋白酶。
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