CN105746891B - 一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，包括以下主要步骤：将新鲜的水产品下脚料绞碎；绞碎后的水产品下脚料和水解羽毛粉加入到酶解罐中，并添加营养物和水混匀作为发酵培养基；酶解罐中接入能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus）HL‑4同时进行酶解和发酵；发酵结束后，发酵液经过滤去除沉淀后得到上清液，上清液经浓缩和喷雾干燥后即可制备得一种禽用促生长小肽成品。本发明技术制备的小肽产品富含水产蛋白肽和角蛋白肽，它可显著促进家禽的生长，有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，属于水产品加工与利用的领域。
背景技术
国内外的研究结果表明，在日粮中添加一定的小肽可以改善机体对日粮中蛋白质和氨基酸的利用率，提高动物的生长性能。小肽在禽类的促生长作用得到了广泛的关注。《日粮中添加植物小肽对黄羽肉鸡生长、屠宰性能及血清生化指标的影响》（饲料工业，2009年12期）的研究结果表面：添加植物小肽可提高黄羽鸡的生长性能。《日粮中添加小肽制品对贵妃鸡育雏期生产性能和营养物质代谢率的影响》（畜牧与饲料科学，2005年第3期）的研究结果表明：添加小肽制品可提高贵妃鸡的生长性能。然而，现有的禽用小肽制品中缺乏角蛋白肽，并不能有效促进禽类羽毛的生长，从而不能尽可能地发挥小肽制品对禽类的促生长性能。
羽毛粉其主要成分是角蛋白，粗蛋白含量为80%～85%，是目前已知的饲料原料中最高的。然而角蛋白结构非常致密，不易溶于水，很难被胃蛋白酶和胰蛋白酶降解，其很难直接应用于饲料工业。专利201110231644.8“利用地衣芽胞杆菌降解羽毛制备菌肽复合蛋白饲料添加剂的方法”公开了一种通过液态发酵的方式生物处理羽毛粉，得到一种富含角蛋白肽的饲料添加剂。然而，角蛋白肽中的氨基酸分布不均衡，必需氨基酸含量不足，例如其赖氨酸和蛋氨酸这两种必需氨基酸含量分别相当于鱼粉的25 %和35 %左右，因而单纯的角蛋白肽虽然可明显促进家禽类羽毛的生长，但是其促生长性能有限。
目前小肽的制备方法有酶解法和微生物发酵法。酶解法生产活性肽是以蛋白原料为底物,运用蛋白酶的酶解作用，生产小分子肽。酶解法易于控制，作用条件温和适合活性肽的生产。但酶解法需要大量的蛋白酶，生产成本高。因此，酶解法制备活性肽多用于食品与医药行业，低端的饲用活性肽产品很少采用酶解的方法。微生物发酵法是以大分子蛋白质为原料，接入产蛋白酶的微生物，利用微生物发酵过程产生的蛋白酶的酶解作用，生成小分子肽。发酵法把蛋白酶的发酵生产和酶解过程有机结合在一起，降低了活性肽的生成成本，更适合活性肽的生产。专利ZL200410029787.0 “一种活性肽饲料添加剂及制备方法和用途”公开了一种发酵发制备小肽饲料添加剂的方法，它是以植物蛋白和动物蛋白的一种或几种的混合物，经芽孢杆菌等发酵降解，使其水解度控制在20～35％，然后经过后处理可得到小肽饲料添加剂。
发明内容
针对现有技术所存在的问题，本发明提供一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法。本发明的主要目的是提供一种富含水产蛋白肽和角蛋白肽的禽用促生长小肽。本发明的另一目的是提供一种低成本的制备饲用小肽的方法，以促进小肽产品在饲料行业的应用。本发明还有一目的是提供一种低成本的饲用角蛋白肽的制备方法。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，包括如下步骤：
（1）将斜面保藏的能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus） HL-4接入到灭菌后冷却的LB液体培养基中，于55 ℃、150r/min培养12h，制备成Bacillus methylotrophicus HL-4种子液备用；
（2）将新鲜的低值水产蛋白绞碎后备用；
（3）将步骤（2）制得的绞碎的低值水产蛋白和水解羽毛粉放入到酶解罐中，并往酶解罐中加入水和营养物，混匀后得到发酵培养基；
（4）往步骤（3）获得的发酵培养上接入步骤（1）所制备的Bacillus methylotrophicus HL-4种子液；
（5）发酵过程的控制：控制发酵温度在50℃～60℃，转速为50rpm～100rpm，时间为48h～72h；
（6）成品处理：将步骤（5）得到的发酵液通过过滤去除沉淀得到上清液，上清液经浓缩和喷雾干燥后即可制得一种禽用促生长小肽成品。
所述步骤（1）中所用的能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus） HL-4已于2016年1月18日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏编号为GDMCC No：60002，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所。
所述步骤（2）中的低值水产蛋白为罗非鱼下脚料、虾头、扇贝裙边、鳕鱼下脚料、鱿鱼下脚料、南极磷虾、青鳞鱼下脚料、青鱼下脚料、鲢鱼下脚料、草鱼下脚料和鲣鱼下脚料中的一种。
所述步骤（3）中低值水产蛋白的加入量以添加的低值水产蛋白的质量占发酵培养基总质量百分比计，为5%～30%。所述步骤（3）中水解羽毛粉的加入量以添加的水解羽毛粉的质量占发酵培养基总质量百分比计，为1%～15%。
所述步骤（3）中营养物为葡萄糖、氯化钙、氯化锌、氯化亚铁和磷酸氢二钾组成的混合物。所述步骤（3）中的营养物的加入量以添加的营养物的质量占发酵培养基总质量百分比计，分别为：葡萄糖0.01%～5%，氯化钙0.01%～5%，氯化锌0.01%～5%，氯化亚铁0.01%～5%，磷酸氢二钾0.01%～5%。
所述步骤（4）中Bacillus methylotrophicus HL-4种子液的接种量以接入的种子液的质量占发酵培养基总质量百分比计，为1%～9%。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和特点。
（1）水产蛋白和羽毛粉的混合发酵。本技术将水产蛋白和羽毛粉进行有机配比后混合发酵，使得本发明制备的小肽产品富含水产蛋白肽和角蛋白肽，其促生长性能要明显优于不含角蛋白肽的小肽制品和单一的角蛋白肽制品。另外，水产蛋白含有的内源蛋白酶可协助发酵过程产生的角蛋白酶对角蛋白的降解。
（2）生产成本低。与酶解法相比，本发明技术可以不用外加蛋白酶，生产成本大大降低。与发酵法相比，本发明技术的发酵过程是在酶解罐中完成，可以不用投入购买发酵罐及相关的通气设备，并且发酵过程不用通气，生产成本大大降低。
（3）酶解-发酵的完美结合。现有的发酵技术中，原料都需灭菌，这不但增加了能耗，而且又使得水产蛋白的内源酶失活。而本技术中原料无需灭菌，保留了水产蛋白中内源酶的活性。并且本技术采用的兼性厌氧菌发酵，使得在酶解罐中能同时进行酶解和发酵；再加上微生物发酵的温度与内源酶的最适酶解温度一致，使得内源酶酶解与微生物发酵能完美结合在一起。正是由于本发明中充分利用内源酶的酶解作用，使得本发明无需另加蛋白酶。
（4）与物理和化学作用的协同处理。本发明的发酵原料是水解羽毛粉而不是直接以羽毛粉。水解羽毛粉是羽毛粉在高温和高压的情况下水解的产物，它在一定程度上破坏了角蛋白胱氨酸之间的双硫键。这有助于后面的生物处理，不但缩短了后面发酵处理的时间，而且还提高了发酵效果。
（5）蛋白酶和角蛋白酶的协同作用。本发明通过角蛋白酶和蛋白酶的协同作用，充分将羽毛粉蛋白降解。
（6）微生物发酵与微量元素螯合的有机结合。本发明技术在发酵过程添加了微量元素，这些微量元素不仅有利于产酶从而促进水产蛋白的降解，而且还能与产生的氨基酸和小肽螯合，在加上本发明技术采用的是高温发酵，会进一步促进微量元素的螯合。因而本发明技术制备的小肽制品富含微量元素小肽螯合物，进一步增强它的促生长效果。
本发明提供了一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法。本发明技术制备的禽用促生长小肽富含水产蛋白肽和角蛋白肽，它可显著促进家禽的生长，有良好的应用前景。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面就水产蛋白的种类、发酵参数和发酵方式的选择结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1：将斜面保藏的能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌Bacillus methylotrophicus HL-4接入到灭菌后冷却的LB液体培养基中，于55 ℃、150r/min培养12h，制备成Bacillus methylotrophicus HL-4种子液备用。将新鲜的罗非鱼下脚料绞碎后备用；将20公斤绞碎的罗非鱼下脚料、5公斤水解羽毛粉和100公斤水加入到酶解罐中，并向酶解罐中加入50克葡萄糖、520克氯化钙、320克氯化锌、500克氯化亚铁和550克磷酸氢二钾，混匀获得发酵培养基；往酶解罐中的发酵培养基中加入8公斤Bacillus methylotrophicus HL-4种子液；控制发酵温度在55℃～60℃，转速为50rpm～100rpm，时间为60h；发酵结束后，发酵液通过过滤去除沉淀得到上清液，上清液经浓缩和喷雾干燥后即可制得一种禽用促生长小肽成品。
实施例2：将斜面保藏的能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌Bacillus methylotrophicus HL-4接入到灭菌后冷却的LB液体培养基中，于55 ℃、150r/min培养12h，制备成Bacillus methylotrophicus HL-4种子液备用。将新鲜的南极磷虾绞碎后备用。将25公斤绞碎的南极磷虾绞、6公斤水解羽毛粉和100公斤水加入到酶解罐中，并向酶解罐中加入60克葡萄糖、450克氯化钙、380克氯化锌、555克氯化亚铁和650克磷酸氢二钾，混匀获得发酵培养基；往酶解罐中的发酵培养基中加入8公斤Bacillus methylotrophicusHL-4种子液；控制发酵温度在55℃～60℃，转速为50rpm～100rpm，时间为66h；发酵结束后，发酵液通过过滤去除沉淀得到上清液，上清液经浓缩和喷雾干燥后即可制得一种禽用促生长小肽成品。
Claims (7)
1.一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）将斜面保藏的能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus）HL-4接入到灭菌后冷却的LB液体培养基中，于55 ℃、150r/min培养12h，制备成Bacillus methylotrophicus HL-4种子液备用；
（2）将新鲜的低值水产蛋白绞碎后备用；
（3）将步骤（2）制得的绞碎的低值水产蛋白和水解羽毛粉放入到酶解罐中，并往酶解罐中加入水和营养物，混匀后得到发酵培养基；
（4）往步骤（3）获得的发酵培养上接入步骤（1）所制备的Bacillus methylotrophicusHL-4种子液；
（5）发酵过程的控制：控制发酵温度在50℃～60℃，转速为50rpm～100rpm，时间为48h～72h；
（6）成品处理：将步骤（5）得到的发酵液通过过滤去除沉淀得到上清液，上清液经浓缩和喷雾干燥后即可制得一种禽用促生长小肽成品；
所述步骤（1）中所用的能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌Bacillus methylotrophicus HL-4在广东省微生物菌种保藏中心的保藏编号为GDMCC No：60002。
2.根据权利要求1所述的一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，其特征在于：所述步骤（2）中的低值水产蛋白为罗非鱼下脚料、虾头、扇贝裙边、鳕鱼下脚料、鱿鱼下脚料、南极磷虾、青鳞鱼下脚料、青鱼下脚料、鲢鱼下脚料、草鱼下脚料和鲣鱼下脚料中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，其特征在于：所述步骤（3）中低值水产蛋白的加入量以添加的低值水产蛋白的质量占发酵培养基总质量百分比计，为5%～30%。
4.根据权利要求1所述的一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，其特征在于：所述步骤（3）中水解羽毛粉的加入量以添加的水解羽毛粉的质量占发酵培养基总质量百分比计，为1%～15%。
5.根据权利要求1所述的一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，其特征在于：所述步骤（3）中营养物为葡萄糖、氯化钙、氯化锌、氯化亚铁和磷酸氢二钾所组成的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，其特征在于：所述步骤（3）中的营养物的加入量以添加的营养物的质量占发酵培养基总质量百分比计，分别为：葡萄糖0.01%～5%，氯化钙0.01%～5%，氯化锌0.01%～5%，氯化亚铁0.01%～5%，磷酸氢二钾0.01%～5%。
7.根据权利要求1所述的一种利用水产蛋白和羽毛粉发酵制备禽用促生长小肽的方法，其特征在于：所述步骤（4）中Bacillus methylotrophicus HL-4种子液的接种量以接入的种子液的质量占发酵培养基总质量百分比计，为1%～9%。
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