CN106173193A - 一种固态发酵豆粕的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固态发酵豆粕的方法，包括菌种选取、种子液制备、发酵培养液制备、固态发酵四个步骤。与现有技术相比，本发明以枯草芽抱杆菌结合酿酒酵母和植物乳杆菌对豆粕进行固态发酵。发酵的过程中枯草芽抱杆菌分泌蛋白酶降解粗蛋白为小肽，酿酒酵母大量生长合成菌体蛋白，植物乳杆菌大量繁殖分泌有机酸，改善发酵豆粕的风味和提高其营养价值，促进营养物质的消化吸收。发酵产品极大地提高了发酵豆粕的饲用品质和发酵豆粕的效率，具有显著的经济性、环保性和高效性的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种蛋白源发酵方法，尤其是涉及一种固态发酵豆粕的方法。
背景技术
豆粕是目前畜牧养殖业使用量很大的一种优质蛋白源。但豆粕中含有大量的蛋白原抗营养因子，严重影响动物对豆粕蛋白的消化吸收，而通过将豆粕蛋白水解成豆粕多肽，可大大提高动物对其吸收及利用率。目前豆粕加工生产方法有酶解法，物理化学法和发酵法等。酶解法利用酶定向分解的特性将大分子蛋白分解为小分子肽，但酶解法生产的多肽苦味较重，适口性差；物理化学法通过强酸强碱的作用分解大分子蛋白为小分子肽，由于强酸强碱具有腐蚀性，会造成大量的污染；微生物发酵法是利用微生物的生化代谢功能将蛋白降解或转化为多肽，饲用多肽主要采用微生物发酵法进行生产，从本质上讲，微生物发酵法生产饲用多肽都是通过蛋白酶的酶解内剪切作用而产生的。采用微生物发酵法处理豆粕不但可以提高蛋白质量含量，改善豆粕蛋白品质而且可以降解豆粕中的抗营养因子。由于微生物固态发酵豆粕在生产上的经济实用，越来越被视为研究热点。但据报道，微生物发酵豆粕的研究领域往往只是利用一种产蛋白酶的菌种简单的将豆粕中的粗蛋白降解为小肽，虽然粗蛋白降解率很高，但是发酵后豆粕具有恶臭等不良的的风味及含益生因子少等缺点。
中国专利CN104054902A公开了一种混合菌种固态发酵生产发酵豆粕的工艺，使用自制的育种培养基能够对四种菌种同时进行育种培养，后将所得菌液对豆粕进行发酵，育种和发酵的流程少，易于操作和实现大规模生产，发酵后的豆粕含水量较低，松散不粘稠，干燥时间短，降低了生产成本，并且采用较低温度烘干能使其中的益生菌保持生物活性，但是该专利中发酵的干燥温度55℃，这将会大大增加干燥时间，从而增加生产成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生产成本低，生产工艺设备简单，所得产品中抗营养因子较低，有益生菌，无苦味，有香酸味，克服了发酵豆粕产品苦味对动物采食的影响的固态发酵豆粕的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
(1)菌种选取：选取产蛋白酶能力较强的枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、产酸能力较强的乳酸菌(L.plantarum)以及酵母菌(S.cerevisiae)；
(2)种子液制备：
(2-1)一级种子液制备：将斜面或甘油管保藏的菌种接种至相应的种子培养基，其中，枯草芽孢杆菌接种至LB培养基中，37℃、180rpm培养24h，酵母菌接种至马铃薯培养基中，30℃、200rpm培养20-30h，乳酸菌接种至MRS培养基中，37℃静置培养20-30h，
(2-2)二级种子液制备：将上述一级种子接种到种子发酵器中，乳酸菌接种到10L的玻璃瓶中，37℃发酵20-30h；酵母菌接种到15L的发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，30℃发酵20-30h；枯草芽孢杆菌接种到15L发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，37℃发酵20-30h；
(3)发酵培养液制备：连接种子发酵器和发酵罐，开蒸汽灭菌30min，关蒸汽，将种子发酵器的罐压调高后打开阀门，利用蒸汽将种子液压到发酵罐中，接种于发酵培养基上，关掉阀门，通蒸汽清洗30min，液体发酵时间24h，得到混合菌液；
(4)固态发酵：以豆粕质量为参照，添加蔗糖0.1-0.5％，将混合菌液与豆粕混合进行堆积发酵，混合过程中，调整物料含水量至30-60％，32-39℃，24h翻料一次，发酵48-72h，发酵结束后，烘干、粉碎，终产品水分控制在10％以下，根据粒度要求选择筛网粉碎即可。
步骤(1)中所述的枯草芽孢杆菌为购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，地址：北京市朝阳区酒仙桥中路24号院6号楼，菌种编号为CICC NO.10071的枯草芽孢杆菌，乳酸菌为购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号为CICC NO.6009的乳酸菌，酵母菌为购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号为CICC NO.1421的酵母菌。
步骤(3)中，枯草芽孢杆菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：玉米淀粉1-5％；牛骨蛋白胨0.1-0.8％；豆粕1-2％；(NH4)2SO40.02-0.06％；轻质CaCO30.05-0.1％；其余为水，发酵培养基pH为7.0-7.5。
步骤(3)中，酵母菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：食品级葡萄糖粉1-5％；(NH4)2SO40.1-0.5％；食品级KH2PO40.05-0.1％；食品级MgSO4·7H2O 0.01-0.05％；酵母浸膏0.1-0.5％；其余为水，发酵培养基pH为7.2。
步骤(3)中，乳酸菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：酵母浸膏1-5％；牛骨蛋白胨1-4％；食品级葡萄糖粉1-4％；轻质CaCO30.1-0.5％；其余为水，发酵培养基pH为7.0。
步骤(4)中混合菌液枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌以重量比为2:1:1混合得到，菌液以5-10wt％接种量接至发酵底物豆粕中。
与现有技术相比，本发明以枯草芽抱杆菌结合酿酒酵母和植物乳酸杆菌对豆粕进行固态发酵。发酵的过程中枯草芽抱杆菌分泌蛋白酶降解粗蛋白为小肽，酿酒酵母大量生长合成菌体蛋白，植物乳酸杆菌大量繁殖分泌有机酸，改善发酵豆粕的风味和提高其营养价值，促进营养物质的消化吸收。发酵产品极大地提高了发酵豆粕的饲用品质和发酵豆粕的效率，具有显著的经济性、环保性和高效性的特点。
本发明采用的微生物发酵法生产成本低，生产工艺设备较简单，所得产品中抗营养因子较低，有益生菌，无苦味，有香酸味，克服了发酵豆粕产品苦味对动物采食的影响，有利于产品市场推广。以枯草芽抱杆菌、酿酒酵母、乳酸菌对豆粕进行混菌固态发酵，提高了豆粕中小肽含量，小肽含量≥10％，有效降低豆粕中抗营养因子，其中抗原蛋白降解率≥85％，胰蛋白酶抑制剂可降低≥90％，而且促进了动物的生长和生产能力及减少疾病的发生率，同时改善了豆粕发酵生产对环境的污染，给动物养殖提供了全天然无公害高营养价值的豆粕饲料产品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种固态发酵豆粕的方法，采用以下步骤：
(1)菌种选取：选取产蛋白酶能力较强的枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、产酸能力较强的乳酸菌(L.plantarum)以及酵母菌(S.cerevisiae)，
枯草芽孢杆菌购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，地址：北京市朝阳区酒仙桥中路24号院6号楼，菌种编号为CICC NO.10071，乳酸菌购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号为CICC NO.6009，酵母菌购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号为CICC NO.1421；
(2)种子液制备：
(2-1)一级种子液制备：将斜面或甘油管保藏的菌种接种至相应的种子培养基，其中，枯草芽孢杆菌接种至LB培养基中，37℃、180rpm培养24h，酵母菌接种至马铃薯培养基中，30℃、200rpm培养20h，乳酸菌接种至MRS培养基中，37℃静置培养20h，
(2-2)二级种子液制备：将上述一级种子接种到种子发酵器中，乳酸菌接种到10L的玻璃瓶中，37℃发酵20-30h；酵母菌接种到15L的发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，30℃发酵20h；枯草芽孢杆菌接种到15L发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，37℃发酵20h；
(3)发酵培养液制备：连接种子发酵器和发酵罐，开蒸汽灭菌30min，关蒸汽，将种子发酵器的罐压调高后打开阀门，利用蒸汽将种子液压到发酵罐中，接种于发酵培养基上，枯草芽孢杆菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：玉米淀粉1％；牛骨蛋白胨0.1％；豆粕1％；(NH4)2SO40.02％；轻质CaCO30.05％；其余为水，发酵培养基pH为7.0，酵母菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：食品级葡萄糖粉1％；(NH4)2SO40.1％；食品级KH2PO40.05％；食品级MgSO4·7H2O 0.01％；酵母浸膏0.1％；其余为水，发酵培养基pH为7.2，乳酸菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：酵母浸膏1％；牛骨蛋白胨1％g；食品级葡萄糖粉1％；轻质CaCO30.1％；其余为水，发酵培养基pH为7.0。关掉阀门，通蒸汽清洗30min，液体发酵时间24h，得到混合菌液；
(4)固态发酵：以豆粕质量为参照，添加蔗糖0.1％，将混合菌液与豆粕混合进行堆积发酵，混合菌液枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌以重量比为2:1:1混合得到，菌液以5wt％接种量接至发酵底物豆粕中，混合过程中，调整物料含水量至30％，32℃，24h翻料一次，发酵48h，发酵结束后，烘干、粉碎，终产品水分控制在10％以下，根据粒度要求选择筛网粉碎即可。
实施例2
一种固态发酵豆粕的方法，采用以下步骤：
(1)菌种选取与实施例1相同；
(2)种子液制备：
(2-1)一级种子液制备：将斜面或甘油管保藏的菌种接种至相应的种子培养基，其中，枯草芽孢杆菌接种至LB培养基中，37℃、180rpm培养24h，酵母菌接种至马铃薯培养基中，30℃、200rpm培养24h，乳酸菌接种至MRS培养基中，37℃静置培养24h，
(2-2)二级种子液制备：将上述一级种子接种到种子发酵器中，乳酸菌接种到10L的玻璃瓶中，37℃发酵24h；酵母菌接种到15L的发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，30℃发酵24h；枯草芽孢杆菌接种到15L发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，37℃发酵24h；
(3)发酵培养液制备：连接种子发酵器和发酵罐，开蒸汽灭菌30min，关蒸汽，将种子发酵器的罐压调高后打开阀门，利用蒸汽将种子液压到发酵罐中，接种于发酵培养基上，枯草芽孢杆菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：玉米淀粉3％；牛骨蛋白胨0.5％；豆粕1％；(NH4)2SO40.04％；轻质CaCO30.08％；其余为水，发酵培养基pH为7.2。酵母菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：食品级葡萄糖粉3％；(NH4)2SO40.3％；食品级KH2PO40.08％；食品级MgSO4·7H2O 0.03％；酵母浸膏0.3％；其余为水，发酵培养基pH为7.2。乳酸菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：酵母浸膏3％；牛骨蛋白胨3％；食品级葡萄糖粉3％；轻质CaCO30.3％；其余为水，发酵培养基pH为7.0。关掉阀门，通蒸汽清洗30min，液体发酵时间24h，得到混合菌液；
(4)固态发酵：以豆粕质量为参照，添加蔗糖0.3％，将混合菌液与豆粕混合进行堆积发酵，混合菌液枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌以重量比为2:1:1混合得到，菌液以8wt％接种量接至发酵底物豆粕中，混合过程中，调整物料含水量至40％，35℃，24h翻料一次，发酵60h，发酵结束后，烘干、粉碎，终产品水分控制在10％以下，根据粒度要求选择筛网粉碎即可。
实施例3
一种固态发酵豆粕的方法，采用以下步骤：
(1)菌种选取与实施例1相同；
(2)种子液制备：
(2-1)一级种子液制备：将斜面或甘油管保藏的菌种接种至相应的种子培养基，其中，枯草芽孢杆菌接种至LB培养基中，37℃、180rpm培养24h，酵母菌接种至马铃薯培养基中，30℃、200rpm培养30h，乳酸菌接种至MRS培养基中，37℃静置培养30h，
(2-2)二级种子液制备：将上述一级种子接种到种子发酵器中，乳酸菌接种到10L的玻璃瓶中，37℃发酵30h；酵母菌接种到15L的发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，30℃发酵30h；枯草芽孢杆菌接种到15L发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，37℃发酵30h；
(3)发酵培养液制备：连接种子发酵器和发酵罐，开蒸汽灭菌30min，关蒸汽，将种子发酵器的罐压调高后打开阀门，利用蒸汽将种子液压到发酵罐中，接种于发酵培养基上，枯草芽孢杆菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：玉米淀粉5％；牛骨蛋白胨0.8％；豆粕2％；(NH4)2SO40.06％；轻质CaCO30.1％；其余为水，发酵培养基pH为7.5。酵母菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：食品级葡萄糖粉5％；(NH4)2SO40.5％；食品级KH2PO40.1％；食品级MgSO4·7H2O 0.05％；酵母浸膏0.5％；其余为水，发酵培养基pH为7.2。乳酸菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：酵母浸膏5％；牛骨蛋白胨4％；食品级葡萄糖粉4％；轻质CaCO30.5％；其余为水，发酵培养基pH为7.0。关掉阀门，通蒸汽清洗30min，液体发酵时间24h，得到混合菌液；
(4)固态发酵：以豆粕质量为参照，添加蔗糖0.5％，将混合菌液与豆粕混合进行堆积发酵，混合菌液枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌以重量比为2:1:1混合得到，菌液以10wt％接种量接至发酵底物豆粕中，混合过程中，调整物料含水量至60％，39℃，24h翻料一次，发酵72h，发酵结束后，烘干、粉碎，终产品水分控制在10％以下，根据粒度要求选择筛网粉碎即可。
实施例4
混菌发酵豆粕具体工艺步骤：取500kg高蛋白豆粕，发酵底物用100kg水进行混料，将种子以8％的接种量与发酵原料混合，采用的混合菌液为实施例2的步骤(3)制备得到的发酵混合液，混合过程中调整物料含水量至40％，蔗糖添加量为1kg，采用堆积固态发酵工艺，发酵温度控制在32-39℃，24h翻料一次，发酵结束后，烘干粉碎，产品小肽含量小肽含量≥10％，抗原蛋白降解率≥85％，胰蛋白酶抑制剂可降低≥90％，最终产品具有令人愉快的风味和口感。
实施例5
混菌发酵豆粕具体工艺步骤：取300kg高蛋白豆粕，发酵底物用60kg水进行混料，将种子以10％的接种量与发酵原料混合，采用的混合菌液为实施例2的步骤(3)制备得到的发酵混合液，混合过程中调整物料含水量至50％，蔗糖添加量为1.5kg，采用堆积固态发酵工艺，发酵温度控制在32-39℃，24h翻料一次，发酵结束后，烘干粉碎，产品小肽含量小肽含量≥10％，抗原蛋白降解率≥90％，胰蛋白酶抑制剂可降低≥90％，最终产品具有令人愉快的风味和口感。
实施例6
混菌发酵豆粕具体工艺步骤：取600kg高蛋白豆粕，发酵底物用100kg水进行混料，将种子以5％的接种量与发酵原料混合，采用的混合菌液为实施例2的步骤(3)制备得到的发酵混合液，混合过程中调整物料含水量至60％，蔗糖添加量为0.6kg，采用堆积固态发酵工艺，发酵温度控制在32-39℃，24h翻料一次，发酵结束后，烘干粉碎，产品小肽含量小肽含量≥10％，抗原蛋白降解率≥90％，胰蛋白酶抑制剂可降低≥95％，最终产品具有令人愉快的风味和口感。
Claims (8)
1.一种固态发酵豆粕的方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1)菌种选取：选取产蛋白酶能力较强的枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、产酸能力较强的乳酸菌(L.plantarum)以及酵母菌(S.cerevisiae)；
(2)种子液制备：
(2-1)一级种子液制备：将斜面或甘油管保藏的菌种接种至相应的种子培养基，其中，枯草芽孢杆菌接种至LB培养基中，37℃、180rpm培养24h，酵母菌接种至马铃薯培养基中，30℃、200rpm培养20-30h，乳酸菌接种至MRS培养基中，37℃静置培养20-30h，
(2-2)二级种子液制备：将上述一级种子接种到种子发酵器中，乳酸菌接种到10L的玻璃瓶中，37℃发酵20-30h；酵母菌接种到15L的发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，30℃发酵20-30h；枯草芽孢杆菌接种到15L发酵罐中，转速200转/min、通气量1m3/h，保持正压，37℃发酵20-30h；
(3)发酵培养液制备：连接种子发酵器和发酵罐，开蒸汽灭菌30min，关蒸汽，将种子发酵器的罐压调高后打开阀门，利用蒸汽将种子液压到发酵罐中，接种于发酵培养基上，关掉阀门，通蒸汽清洗30min，液体发酵时间24h，得到混合菌液；
(4)固态发酵：以豆粕质量为参照，添加蔗糖0.1-0.5％，将混合菌液与豆粕混合进行堆积发酵，混合过程中，调整物料含水量至30-60％，32-39℃，24h翻料一次，发酵48-72h，发酵结束后，烘干、粉碎，终产品水分控制在10％以下，根据粒度要求选择筛网粉碎即可。
2.根据权利要求1所述的一种固态发酵豆粕的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的枯草芽孢杆菌为购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号为CICC NO.10071的枯草芽孢杆菌。
3.根据权利要求1所述的一种固态发酵豆粕的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的乳酸菌为购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号为CICC NO.6009的乳酸菌。
4.根据权利要求1所述的一种固态发酵豆粕的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的酵母菌为购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号为CICC NO.1421的酵母菌。
5.根据权利要求1所述的一种固态发酵豆粕的方法，其特征在于，步骤(3)中，枯草芽孢杆菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：玉米淀粉1-5％；牛骨蛋白胨0.1-0.8％；豆粕1-2％；(NH4)2SO40.02-0.06％；轻质CaCO30.05-0.1％；其余为水，发酵培养基pH为7.0-7.5。
6.根据权利要求1所述的一种固态发酵豆粕的方法，其特征在于，步骤(3)中，酵母菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：食品级葡萄糖粉1-5％；(NH4)2SO40.1-0.5％；食品级KH2PO40.05-0.1％；食品级MgSO4·7H2O 0.01-0.05％；酵母浸膏0.1-0.5％；其余为水，发酵培养基pH为7.2。
7.根据权利要求1所述的一种固态发酵豆粕的方法，其特征在于，步骤(3)中，乳酸菌所接种的发酵培养基的配方采用以下组分及重量百分比含量：酵母浸膏1-5％；牛骨蛋白胨1-4％；食品级葡萄糖粉1-4％；轻质CaCO30.1-0.5％；其余为水，发酵培养基pH为7.0。
8.根据权利要求1所述的一种固态发酵豆粕的方法，其特征在于，步骤(4)中混合菌液枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌以重量比为2:1:1混合得到，菌液以5-10wt％接种量接至发酵底物豆粕中。
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