CN105767508A - 一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，采用平菇、酿酒酵母、产朊假丝酵母和枯草芽孢杆菌的混合菌中作为发酵菌种，实现了餐厨垃圾和醋糟无害化、资源化和减量化。

Description

一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法
技术领域
本发明创造属于固体废物无害化、资源化和减量化技术领域，特别涉及一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法。
背景技术
近年来，由于我国经济的快速发展，人民生活水平不断提高，肉蛋奶的需求逐年上升，畜禽饲养量快速增加，饲料原料的需求量剧增，而伴随着劳动力的大量转移和农田的占用导致粮食短缺、人畜争粮等问题日益凸显，最终导致饲料原料的供应日趋紧张。因此，开发利用非常规饲料资源便成为人们关注的热点。
餐厨垃圾泛指在食品加工过程中产生的食物残余及饮食消费后的食物残余。随着饮食业的快速发展，餐厨垃圾的产量与日剧增。一般的大城市每天产生生活垃圾3000吨以上，其中餐厨垃圾约占50％。餐厨垃圾造成的污染已经成为城市环境污染的主要问题，严重威胁人们的正常生活和身体健康。但是从化学组成上来看，餐厨垃圾以淀粉、纤维素、蛋白质、脂类为主，从资源利用角度分析，其可以制成很好的肥料。如何高效快捷地处理餐厨垃圾，使其为社会乃至人类造福是政府和全社会普遍关切的问题。
醋糟是以淀粉质原料为主料，在经固态发酵法酿造食醋的过程中，经2次发酵和固液分离后得到的固态部分。目前我国食醋年产量为250万吨左右，按照生产1kg醋产出0.8kg醋糟计算，每年醋糟产量为200万吨左右。众多厂家因处理不当容易造成环境污染。虽然醋糟可直接应用于禽兽饲料，但是由于其粗纤维含量较高、粗蛋白含量较低，且具有酸味和适口性差的特点，影响了在饲料行业中的应用。若能将醋糟成功利用于饲料生产，将能彻底解决醋糟资源浪费、环境污染的问题，所以对醋糟饲料原料的研究十分重要。
采用微生物固态发酵非食用资源和废弃物(如农副产品下脚料和工业废液等)生产蛋白饲料技术，是近几年来国内外补充饲料蛋白来源不足的重要途径，实现了资源的循环利用，意义十分重大。
目前，在美国、德国、日本等发达国家，利用非食用资源和废弃物发酵蛋白饲料已经进入大规模化生产，利润十分可观。目前，我国单细胞蛋白饲料的生产还处于发展阶段，与发达国家相比还存在一定的差距，生产技术有待进一步的研究和提高。随着生物技术的不断发展，尤其是对蛋白饲料发酵菌株的遗传改良技术的应用，提高原料转化率的新菌株，可提高发酵后蛋白饲料的蛋白质含量，采用微生物发酵非食用资源和废弃物生产蛋白饲料的生产将具有更加广阔的发展前景。
采用微生物发酵非食用资源和废弃物生产蛋白饲料的核心技术是对菌剂的选择与控制。目前，国内所选用的菌剂也是多种多样，多是引进国外的菌剂生产技术或是直接引进国外的菌剂成品。而因各国的饮食习惯存在差异，导致各国餐厨垃圾在成分组成上同样存在差异，且国外别适合醋糟为原料的发酵菌剂，故国外的菌剂在某种程度上并不一定适合发酵我国的餐厨垃圾和醋糟，因此开发适合综合处理我国餐厨垃圾和醋糟生产蛋白饲料显得尤为重要。
发明内容
本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，实现餐厨垃圾和醋糟无害化、资源化和减量化。
本发明创造提供的一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，采用平菇、酿酒酵母、产朊假丝酵母和枯草芽孢杆菌的混合菌中作为发酵菌种，混合菌中各菌种的质量比优选为平菇：酿酒酵母：产朊假丝酵母：枯草芽孢杆菌＝(2.5～3)∶(1～1.5)∶(1～1.5)∶(2～3)，更优选为3∶1∶1∶2。
所述方法中，还包括将所述餐厨垃圾和醋糟以质量比(65～70)∶(30～35)混合，并调整含水量至55％-60％的步骤；优选的，所述餐厨垃圾和醋糟的质量比优选为67:33。
进一步，在混合所述餐厨垃圾和醋糟前，还包括分别对所述餐厨垃圾和醋糟进行预处理的步骤。具体地，对所述餐厨垃圾的预处理包括去除骨料、塑料等难降解垃圾的处理和/或脱水处理；对所述醋糟的预处理包括高温蒸煮处理等。
所述方法中，混合菌的接种量为10％-15％，发酵温度为32～37℃，发酵时间为(72±24)h。优选的，混合菌的接种量为10％，发酵温度为32℃，发酵时间为72h。
所述方法中，各所述菌种均购买于中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，属于安全范围内的适合发酵蛋白饲料的菌株，分别为平菇(Pleurotusostreatus，菌种编号CICC14012)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae，菌种编号CICC1328)、产朊假丝酵母(Candidautilis，菌种编号CICC1314)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis，菌种编号CICC10071)。
所述方法中，在获得混合菌前，还包括对各所述菌种的活化培养和种子培养过程。其中：
A.平菇菌种的活化培养包括：
平菇斜面培养基：马铃薯提取液1000mL，葡萄糖20g，琼脂25g，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min，其中马铃薯提取液制备方法为取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000mL煮沸30min，滤去马铃薯块，将滤液补足至1000mL；培养条件为温度32℃，时间6d；
B.酿酒酵母和产朊假丝酵母的活化培养包括：
酿酒酵母和产朊假丝酵母斜面培养基：酵母粉5g，蛋白胨10g，葡萄糖20g，琼脂2.5g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min；培养条件为温度32℃，时间24h；
C.枯草芽孢杆菌的活化培养包括：
枯草芽孢杆菌斜面培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，琼脂2.5g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min；培养条件为温度37℃，时间24h；
D.平菇菌种的种子培养包括：
平菇种子培养基：马铃薯提取液1000mL，葡萄糖20g，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min，其中马铃薯提取液制备方法为取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000mL煮沸30min，滤去马铃薯块，将滤液补足至1000mL；培养条件为温度32℃，摇床转速200r/min，时间2d；
E.酿酒酵母和产朊假丝酵母的种子培养包括：
酿酒酵母和产朊假丝酵母种子培养基：酵母粉5g，蛋白胨10g，葡萄糖20g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min；培养条件为温度32℃，摇床转速200r/min，时间14h；
F.枯草芽孢杆菌的种子培养包括：
枯草芽孢杆菌种子培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min；培养条件为温度37℃，摇床转速200r/min，时间10h。
本发明创造通过菌种的选择以及合理的菌种配比和培养，使得其本发明提供的方法能够有效应用于国内餐厨垃圾和醋糟的混合发酵，并有效以该餐厨垃圾和醋糟为原料生产蛋白饲料。本发明创造的方法操作简便，能耗低，无二次污染，产品蛋白饲料蛋白质含量高，还能够实现资源的循环利用。采用本发明的方法获得的发酵产品中，粗蛋白和真蛋白含量较发酵前分别能够至少提高10％和20％，总氨基酸含量较发酵前能够至少提高20％，其中甘氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸和组氨酸能够至少提高30％。
具体实施方式
下面通过结合具体实施例对本发明创造进行进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
本发明创造具体实施方式中，菌种的来源具体为：本发明所用菌种均购买于中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，属于安全范围内的适合发酵蛋白饲料的菌株，分别为平菇(Pleurotusostreatus，菌种编号CICC14012)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae，菌种编号CICC1328)、产朊假丝酵母(Candidautilis，菌种编号CICC1314)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis，菌种编号CICC10071)。
(1)菌种的活化
将各菌种分别在下述各斜面培养基和相应的活化培养条件下培养，分别得到各活化菌种。
①平菇斜面培养基：马铃薯提取液1000mL，葡萄糖20g，琼脂25g，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min，其中马铃薯提取液制备方法为取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000mL煮沸30min，滤去马铃薯块，将滤液补足至1000mL。培养条件为温度32℃，时间6d。
②酿酒酵母和产朊假丝酵母斜面培养基：酵母粉5g，蛋白胨10g，葡萄糖20g，琼脂2.5g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min。培养条件为温度32℃，时间24h。
③枯草芽孢杆菌斜面培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，琼脂2.5g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min。培养条件为温度37℃，时间24h。
(2)种子扩大培养
将各活化菌种分别转入各种子培养基中，在各相应的种子培养条件下培养，摇床转速均为200r/min，获得各种子液。
①种子培养基：上述各菌种的斜面培养基配方中去除琼脂，即可作为各菌种的种子培养基。
②平菇种子培养条件为温度32℃，200r/min，时间2d。
③酿酒酵母和产朊假丝酵母种子培养条件为温度32℃，200r/min，时间14h。
④枯草芽孢杆菌种子培养条件为温度37℃，200r/min，时间10h。
(3)餐厨垃圾和醋糟预处理
需要情况下，可以对餐厨垃圾进行去除骨料、塑料等难降解垃圾的处理；一些情况下，还可以对餐厨垃圾进行脱水处理，使其含水量达到需要的范围。
若使用鲜醋糟则无需预处理，若使用存放时间较长的醋糟则需要进行高温蒸煮处理，可在100℃蒸煮约10分钟。
(4)餐厨垃圾和醋糟混合发酵蛋白饲料
将经过必要预处理的餐厨垃圾和醋糟以质量比(65～70):(30～35)混合，调整含水量至55％-60％，获得餐厨垃圾和醋糟混合固态培养基。将培养好的各种子液以平菇：酿酒酵母：产朊假丝酵母：枯草芽孢杆菌＝(2.5～3)∶(1～1.5)∶(1～1.5)∶(2～3)的比例混合得组合液，以10％-15％的接种量接种入餐厨垃圾和醋糟混合固态培养基，然后在32～37℃发酵即得蛋白饲料，发酵时间以72h为宜。其中，所述餐厨垃圾和醋糟混合固态培养基中，餐厨垃圾和醋糟以质量比优选为67:33，组合液中种子液的比例优选为平菇：酿酒酵母：产朊假丝酵母：枯草芽孢杆菌＝3∶1∶1∶2。
(5)结果与分析
将发酵获得的蛋白饲料在40℃烘干后，进行成分分析。
①发酵过程中培养物的感官性状
根据试验设计，发酵原料在发酵过程中基质的感官变化见表1
表1发酵过程中培养物的感官性状
②产品成分分析
表2为发酵产品蛋白饲料粗蛋白和真蛋白成分分析结果，与发酵前物料成分相比，本实施所得产品蛋白饲料粗蛋白和真蛋白含量较发酵前分别提高了13.99％和24.90％。本实施可以用于餐厨垃圾和醋糟混合发酵生产蛋白饲料。
表2发酵前后成分分析(结果以样品含水量为10％计)
③产品酶活力分析
表3为发酵产品酶活力分析结果，餐厨垃圾和醋糟在混合发酵过程中，微生物分泌各种酶类对餐厨垃圾和醋糟中淀粉、蛋白质、纤维素、脂肪等有机物进行利用以满足自身生长。因此测定发酵后各酶类活性不但可说明微生态制剂转化餐厨垃圾和醋糟为蛋白饲料的能力，也可为家禽消化食物提供一定的消化酶类。
表3产品酶活力分析(结果以样品含水量为10％计)
④产品氨基酸含量分析
表4为发酵前后氨基酸成分分析结果，发酵后氨基酸含量较发酵前来说，总氨基酸含量增加23.89％，除脯氨酸和胱氨酸含量略有下降，其他氨基酸含量具有所提高。其中甘氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸和组氨酸这6种对动植物生长具有重要作用的氨基酸增加率大于30％。
表4发酵前后氨基酸成分分析(结果以样品含水量为10％计)
以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，采用平菇、酿酒酵母、产朊假丝酵母和枯草芽孢杆菌的混合菌中作为发酵菌种。
2.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，其特征在于，混合菌中各菌种的质量比为平菇：酿酒酵母：产朊假丝酵母：枯草芽孢杆菌＝(2.5～3)∶(1～1.5)∶(1～1.5)∶(2～3)，优选为3∶1∶1∶2。
3.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，其特征在于，还包括将所述餐厨垃圾和醋糟以质量比(65～70)∶(30～35)混合，并调整含水量至55％-60％的步骤；优选的，所述餐厨垃圾和醋糟的质量比优选为67:33。
4.根据权利要求3所述的一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，其特征在于，在混合所述餐厨垃圾和醋糟前，还包括分别对所述餐厨垃圾和醋糟进行预处理的步骤。
5.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，其特征在于，混合菌的接种量为10％-15％，发酵温度为32～37℃，发酵时间为(72±24)h；优选的，混合菌的接种量为10％，发酵温度为32℃，发酵时间为72h。
6.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，其特征在于，在获得混合菌前，还包括对各所述菌种的活化培养和种子培养过程。
7.根据权利要求6所述的一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，其特征在于，对各所述菌种的活化培养包括：
平菇菌种的活化培养：
平菇斜面培养基：马铃薯提取液1000mL，葡萄糖20g，琼脂25g，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min，其中马铃薯提取液制备方法为取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000mL煮沸30min，滤去马铃薯块，将滤液补足至1000mL；培养条件为温度32℃，时间6d；
酿酒酵母和产朊假丝酵母的活化培养：
酿酒酵母和产朊假丝酵母斜面培养基：酵母粉5g，蛋白胨10g，葡萄糖20g，琼脂2.5g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min；培养条件为温度32℃，时间24h；
枯草芽孢杆菌的活化培养：
枯草芽孢杆菌斜面培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，琼脂2.5g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min；培养条件为温度37℃，时间24h。
8.根据权利要求6所述的一种利用餐厨垃圾和醋糟混合生产蛋白饲料的方法，其特征在于，对各所述菌种的种子培养包括：
平菇菌种的种子培养：
平菇种子培养基：马铃薯提取液1000mL，葡萄糖20g，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min，其中马铃薯提取液制备方法为取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000mL煮沸30min，滤去马铃薯块，将滤液补足至1000mL；培养条件为温度32℃，摇床转速200r/min，时间2d；
酿酒酵母和产朊假丝酵母的种子培养：
酿酒酵母和产朊假丝酵母种子培养基：酵母粉5g，蛋白胨10g，葡萄糖20g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min；培养条件为温度32℃，摇床转速200r/min，时间14h；
枯草芽孢杆菌的种子培养：
枯草芽孢杆菌种子培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，水1000mL，pH7.0-7.2，121℃灭菌20min；培养条件为温度37℃，摇床转速200r/min，时间10h。
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