CN104920806A - 一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，利用微生物发酵技术，通过“复合酶解+多菌种三步固态发酵”工艺制备一种营养价值高、适口性好的麸皮蛋白饲料，实现麸皮的饲用营养价值高值化，产品金黄色，有淡淡的乳酸味，适口性好，粗蛋白含量由发酵前的14.4%提升到发酵后的19.05%；且富含大量的有益活菌、多种维生素、酶等营养成分，具有促进生长发育、提高饲料利用率、增强免疫力、改进肠道微生态、防止疾病等优点。该方法采用固态发酵，生产工艺简单，能耗低、无环境污染、投资小、易于规模化生产。

Description

一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法

技术领域

本发明涉及一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，属于饲料加工领域。

背景技术

蛋白质原料是饲料工业发展的基础，我国蛋白质原料的紧缺和价格高涨已经成为制约畜牧业发展的瓶颈。目前随着人们生活水平的提高和对生活质量的重视，对肉、蛋、奶、水产品的需求日益增多，粮食和饲料生产面临严峻考验，饲料蛋白资源将日益匮乏，因此提高粮食向畜牧产品的转化效率和饲料的利用率，拓展饲料资源，开发非常规饲料已迫在眉睫。而缓解矛盾的重要策略就是针对现有蛋白源，提高其利用率，尽可能地挖掘饲料的可利用营养成分，从根本上缓解饲料原料供应紧张的局面。

以玉米秸秆、麸皮、酒糟等为代表的农业固体废弃物和农产品加工副产物，资源丰富，价格低廉，是传统的饲料原料，但是，这类饲料原料粗纤维含量较高，营养价值偏低，不适于现代高效畜牧业的发展。利用固体发酵过程中的微生物代谢作用，可以有效降低原料中粗纤维，提高蛋白质等营养组分的含量；另一方面，由于微生物生长过程中产生大量的维生素、氨基酸等生物活性物质，因此发酵饲料的营养价值显著提高；也可以通过在饲料发酵过程中添加益生菌，改善动物胃肠的微生态，提高机体的免疫能力；通常的饲料固体发酵中会加入酵母菌，以增加菌体蛋白含量，同时可以使发酵饲料具有浓郁的醇香，改善饲料的适口性，增加动物采食量，提高生产能力。

麸皮中除了含有较多的糖类物质外, 还有较为丰富的蛋白质, 其含量在14%以上，且麸皮蛋白的营养价值和生理价值均优于小麦蛋白。这是因为它具有较高的赖氨酸含量及人体必需的多种氨基酸。我国小麦麸皮资源丰富，全世界年加工麸皮量2～3亿吨，我国年加工麸皮量2000万吨以上，但目前国内基本上将麸皮直接应用于饲料工业, 很少用于深加工和再利用, 因此经济价值不高。目前有关麦麸蛋白高值化应用于饲料工业亟需先进技术的开发和应用。

发明内容

本发明针上述问题，利用微生物发酵技术，提供一种利用复合微生物多步发酵制备营养价值高、适口性好的麸皮蛋白饲料，从而提高麸皮的饲用营养价值和饲用品质。

本发明上述目的是通过以下技术方案予以实现的：

本发明提供一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

（1）预处理：选取无霉变的麸皮，粉碎过40目筛，调整麸皮含水量12～18%；

（2）酶解：添加麸皮质量比的5～8%α-淀粉酶、2～3%蛋白酶、3～5%纤维素酶、2～3%木聚糖酶，混合均匀，酶解6～12h，酶解温度控制在40～50℃；

（3）配制固体培养基：向酶解后的麸皮中加入麸皮质量比5～8%糖蜜、2～3%玉米浆、2～3%硝酸铵、1～1.5%硫酸铵、0.1～0.2%磷酸二氢钾，调整培养基含水量30～40%；

（4）曲霉活化：取新鲜麸皮，用60目筛子筛去细粉，按麸皮：水＝1：1.0～1.3比例加入水，拌匀至无干粉又无结团现象。拌匀后，分装入2000mL三角瓶中，每只2000mL三角瓶装湿麸皮约100g，在0.1MPa表压下灭菌40～60min，冷却至35℃，每一个三角瓶中接入1-2环已活化好的斜面里氏木霉、黑曲霉sp-1孢子，培养基品温控制在35±1℃．每隔12h摇瓶一次，孢子长出后停止制备孢子悬浮液；

（5）一步发酵：将里氏木霉、黑曲霉按3～5%、2～3%的比例接种到混合配料中，拌匀35～40℃培养，通风培养12～18h，定期搅拌；

（6）产朊假丝酵母、酿酒酵母活化：将产朊假丝酵母、酿酒酵母分别接到YPD培养基中，30℃，180r/min转速下恒温摇瓶24小时；然后以1:100比例，将种子液接到YPD培养基中，得到酿酒酵母和产朊假丝酵母液体种子；

（7）枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌活化：采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体种子；

（8）二步发酵：将产朊假丝酵母、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌按2～3%、3～5%、1～2%、2～3%接种比例接种至培养基，28℃左右通风培养18～24h，定期搅拌；

（9）三步发酵：将固体乳酸菌粉按2～4%的接种比例接种至培养基，26～35℃厌氧培养16～24h；

（10）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（11）粉碎：将干燥后的发酵麸皮粉碎即得成品。

上述步骤（3）中固体培养基无需灭菌。

本发明提供一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，极大的提升了麸皮的饲用营养价值：产品金黄色，有淡淡的乳酸味，适口性好，发酵麸皮中粗蛋白含量由发酵前的14.4%提升到发酵后的19.05%；测定发酵前后麸皮中游离氨基酸含量达到最高的22.74%；测定发酵麸皮蛋白质组成，小肽含量由发酵前的3.56%提升到发酵后的18.29%；发酵麸皮中乳酸含量达到8.2g/kg；此外，发酵麸皮中含有大量的有益活菌、多种维生素、酶等营养成分。

本发明提供一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，按照基础日粮配方（麸皮11%、玉米65%、豆粕20%、预混料4%，对照组麸皮采用普通麸皮）应用于育肥猪生产，采食量增加5.8%，料重比下降了9.1%，日均增重提高了11.2%，且与对照组比较无需使用抗生素，取得了预料不到的技术效果。

本发明提供一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，其优点在于：（1）通过麸皮复合酶解处理，将微生物不易利用的纤维素、木聚糖等降解为还原糖，还原糖含量提高为微生物的生长繁殖提供了充足的碳源；（2）黑曲霉和里氏木霉是目前已知降解纤维作用最显著的菌株，霉菌与酵母菌混合培养的互惠共生关系使麸皮蛋白含量有较大提高，酵母菌不仅可以起去阻遏作用，而且对真菌的生长有正效，分析原因里氏木霉、黑曲霉等霉菌同化淀粉和纤维素的能力强，可将麸皮的结构性碳水化合物降解为酵母可利用的单糖、双糖等单糖类物质，使酵母得以良好的生长；此外，在多菌混合发酵中,酶促作用生成的糖立即被发酵糖的微生物所利用，这样就维持了降解物的浓度，消除了酶合成作用受到的降解物的阻遏作用，也解除了反应终产物对酶的反馈抑制，缩短了发酵过程；（3）采用多菌混菌发酵，组合菌株发酵增加了发酵中的许多基因功能,通过不同代谢能力的组合,完成单个菌种难以完成的复杂代谢作用，通过微生物之间的互惠和偏利提高生产效率，酿酒酵母和产朊假丝酵母的存在促进了霉菌的降解作用，酵母的大量繁殖增加了产品中的菌体蛋白，枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌提高了产品中益生菌含量，提高了产品的功效；乳酸菌产生乳酸等则可改善发酵麸皮的适口性。协同发酵形式对各种原料的有效转化、蛋白饲料的品质提高起到了重要的积极作用；（4）采用多步发酵，发酵菌株对温度、pH、通氧等要求不同，不同的反应控制条件，提高了菌体的生长速率，缩短了发酵时间，提升了发酵效果；（5）发酵过程中无需灭菌，避免了因灭菌过程中高温引起的氨基酸和碳水化合物反应从而导致蛋白消化率下降的问题；（6）产品中富含益生菌、维生素、酶及氨基酸、短肽、优质蛋白质等营养成分，具有促进生长发育、提高饲料利用率、增强免疫力、改进肠道微生态、防止疾病、减少环境污染等优点；（7）采用固态发酵，生产工艺简单，能耗低、无环境污染、投资小、易于规模化生产。

具体实施方式

实施例1：

一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，具体制备步骤如下：

（1）预处理：选取无霉变的麸皮，粉碎过40目筛，调整麸皮含水量16%左右；

（2）酶解：添加麸皮质量比的7%α-淀粉酶、2.5%蛋白酶、4%纤维素酶、2.5%木聚糖酶，混合均匀，酶解9h，酶解温度控制在40～50℃；

（3）配制固体培养基：向酶解后的麸皮中加入麸皮质量比6.5%糖蜜、2.5%玉米浆、2.5%硝酸铵、1.2%硫酸铵、0.15%磷酸二氢钾，调整培养基含水量30～40%；

（4）曲霉活化：取新鲜麸皮，用60目筛子筛去细粉，按麸皮：水＝1：1.2比例加入水，拌匀至无干粉又无结团现象。拌匀后，分装入2000mL三角瓶中，每只2000mL三角瓶装湿麸皮约100g，在0.1MPa表压下灭菌40～60min，冷却至35℃，每一个三角瓶中接入1-2环已活化好的斜面里氏木霉、黑曲霉sp-1孢子，培养基品温控制在35±1℃．每隔12h摇瓶一次，孢子长出后停止制备孢子悬浮液；

（5）一步发酵：将里氏木霉、黑曲霉按4%、2.5%的比例接种到混合配料中，拌匀35～40℃培养，通风培养16h，定期搅拌；

（6）产朊假丝酵母、酿酒酵母活化：将产朊假丝酵母、酿酒酵母分别接到YPD培养基中，30℃，180r/min转速下恒温摇瓶24小时；然后以1:100比例，将种子液接到YPD培养基中，得到酿酒酵母和产朊假丝酵母液体种子；

（7）枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌活化：采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体种子；

（8）二步发酵：将产朊假丝酵母、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌按2.5%、4%、1.5%、2.5%接种比例接种至培养基，28℃左右通风培养21h，定期搅拌；

（9）三步发酵：将固体乳酸菌粉按3%的接种比例接种至培养基，26～35℃厌氧培养20h；

（10）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（11）粉碎：将干燥后的发酵麸皮粉碎即得成品。

实施例2：

一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，具体制备步骤如下：

（1）预处理：选取无霉变的麸皮，粉碎过40目筛，调整麸皮含水量18%；

（2）酶解：添加麸皮质量比的8%α-淀粉酶、3%蛋白酶、5%纤维素酶、3%木聚糖酶，混合均匀，酶解6h，酶解温度控制在40～50℃；

（3）配制固体培养基：向酶解后的麸皮中加入麸皮质量比8%糖蜜、3%玉米浆、3%硝酸铵、1.5%硫酸铵、0.2%磷酸二氢钾，调整培养基含水量30～40%；

（4）曲霉活化：取新鲜麸皮，用60目筛子筛去细粉，按麸皮：水＝1：1.3比例加入水，拌匀至无干粉又无结团现象。拌匀后，分装入2000mL三角瓶中，每只2000mL三角瓶装湿麸皮约100g，在0.1MPa表压下灭菌40～60min，冷却至35℃，每一个三角瓶中接入1-2环已活化好的斜面里氏木霉、黑曲霉sp-1孢子，培养基品温控制在35±1℃．每隔12h摇瓶一次，孢子长出后停止制备孢子悬浮液；

（5）一步发酵：将里氏木霉、黑曲霉按5%、3%的比例接种到混合配料中，拌匀35～40℃培养，通风培养12h，定期搅拌；

（6）产朊假丝酵母、酿酒酵母活化：将产朊假丝酵母、酿酒酵母分别接到YPD培养基中，30℃，180r/min转速下恒温摇瓶24小时；然后以1:100比例，将种子液接到YPD培养基中，得到酿酒酵母和产朊假丝酵母液体种子；

（7）枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌活化：采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体种子；

（8）二步发酵：将产朊假丝酵母、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌按3%、5%、2%、3%接种比例接种至培养基，28℃左右通风培养18h，定期搅拌；

（9）三步发酵：将固体乳酸菌粉按4%的接种比例接种至培养基，26～35℃厌氧培养24h；

（10）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（11）粉碎：将干燥后的发酵麸皮粉碎即得成品。

实施例3：

一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，具体制备步骤如下：

（1）预处理：选取无霉变的麸皮，粉碎过40目筛，调整麸皮含水量12%；

（2）酶解：添加麸皮质量比的5%α-淀粉酶、2%蛋白酶、3%纤维素酶、2%木聚糖酶，混合均匀，酶解12h，酶解温度控制在40～50℃；

（3）配制固体培养基：向酶解后的麸皮中加入麸皮质量比5%糖蜜、2%玉米浆、2%硝酸铵、1%硫酸铵、0.1%磷酸二氢钾，调整培养基含水量30～40%；

（4）曲霉活化：取新鲜麸皮，用60目筛子筛去细粉，按麸皮：水＝1：1.0比例加入水，拌匀至无干粉又无结团现象。拌匀后，分装入2000mL三角瓶中，每只2000mL三角瓶装湿麸皮约100g，在0.1MPa表压下灭菌40～60min，冷却至35℃，每一个三角瓶中接入1-2环已活化好的斜面里氏木霉、黑曲霉sp-1孢子，培养基品温控制在35±1℃．每隔12h摇瓶一次，孢子长出后停止制备孢子悬浮液；

（5）一步发酵：将里氏木霉、黑曲霉按3%、2%的比例接种到混合配料中，拌匀35～40℃培养，通风培养18h，定期搅拌；

（6）产朊假丝酵母、酿酒酵母活化：将产朊假丝酵母、酿酒酵母分别接到YPD培养基中，30℃，180r/min转速下恒温摇瓶24小时；然后以1:100比例，将种子液接到YPD培养基中，得到酿酒酵母和产朊假丝酵母液体种子；

（7）枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌活化：采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体种子；

（8）二步发酵：将产朊假丝酵母、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌按2%、3%、1%、2%接种比例接种至培养基，28℃左右通风培养24h，定期搅拌；

（9）三步发酵：将固体乳酸菌粉按2%的接种比例接种至培养基，26～35℃厌氧培养24h；

（10）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（11）粉碎：将干燥后的发酵麸皮粉碎即得成品。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

（1）预处理：选取无霉变的麸皮，粉碎过40目筛，调整麸皮含水量12～18%；

（2）酶解：添加麸皮质量比的5～8%α-淀粉酶、2～3%蛋白酶、3～5%纤维素酶、2～3%木聚糖酶，混合均匀，酶解6～12h，酶解温度控制在40～50℃；

（3）配制固体培养基：向酶解后的麸皮中加入麸皮质量比5～8%糖蜜、2～3%玉米浆、2～3%硝酸铵、1～1.5%硫酸铵、0.1～0.2%磷酸二氢钾，调整培养基含水量30～40%；

（4）曲霉活化：取新鲜麸皮，用60目筛子筛去细粉，按麸皮：水＝1：1.0～1.3比例加入水，拌匀至无干粉又无结团现象；拌匀后，分装入2000mL三角瓶中，每只2000mL三角瓶装湿麸皮约100g，在0.1MPa表压下灭菌40～60min，冷却至35℃，每一个三角瓶中接入1-2环已活化好的斜面里氏木霉、黑曲霉sp-1孢子，培养基品温控制在35±1℃．每隔12h摇瓶一次，孢子长出后停止制备孢子悬浮液；

（5）一步发酵：将里氏木霉、黑曲霉按3～5%、2～3%的比例接种到混合配料中，拌匀35～40℃培养，通风培养12～18h，定期搅拌；

（6）产朊假丝酵母、酿酒酵母活化：将产朊假丝酵母、酿酒酵母分别接到YPD培养基中，30℃，180r/min转速下恒温摇瓶24小时；然后以1:100比例，将种子液接到YPD培养基中，得到酿酒酵母和产朊假丝酵母液体种子；

（7）枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌活化：采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体种子；

（8）二步发酵：将产朊假丝酵母、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌按2～3%、3～5%、1～2%、2～3%接种比例接种至培养基，28℃左右通风培养18～24h，定期搅拌；

（9）三步发酵：将固体乳酸菌粉按2～4%的接种比例接种至培养基，26～35℃厌氧培养16～24h；

（10）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（11）粉碎：将干燥后的发酵麸皮粉碎即得成品。

2.根据权利要求1所述的一种混菌多步发酵制备麸皮蛋白饲料的方法，其特征在于所述步骤（3）中固体培养基无需灭菌。