CN106333062A - 一种裂殖壶菌固态发酵饲料原料提高附加值的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裂殖壶菌固态发酵饲料原料提高附加值的方法,包括如下步骤:(1)取裂殖壶菌种子液,与营养液按照1:10~1:20(v/v)的比例混匀,调节pH至6.0~7.0,得混合液;(2)取固料基质,按照料液比1:0.5~1:2(w/v)加入步骤(1)的混合液,混匀,所述固料基质为淀粉类物质和蛋白类物质的混合物,25~35℃静置发酵48~72h。本发明还提供了前述方法制备得到的发酵产物及其用途。本发明方法可以制备得到高DHA含量的发酵产物,且工艺步骤简单,能耗低,成本低廉,工业应用前景优良。
Description
技术领域
本发明涉及发酵领域,具体涉及一种裂殖壶菌固态发酵饲料原料提高附加值的方法以及该方法制备得到的发酵产物及其用途。
背景技术
固态发酵(Solid State Fermentation,SSF)是指利用自然底物做碳源或能源,或利用惰性底物做固体支持物,其体系无水或接近于无水的发酵过程,与液态发酵(Submerged Fermentation,SmF)相比固态发酵具有培养基简单、投资少、能耗低,基质含水量低,反应装置简单,废弃物少等特点。
裂殖壶菌(Schizochytrium sp.),又名裂殖壶藻,是属于真菌门(Eumycota)、卵菌纲(Oomycetes)水霉目(Saprolegniales)、破囊壶菌科(Thraustochytriaceae)的一类类藻的海洋真菌。该菌为单细胞、球形,生长速度快、生长周期短、易于培养、细胞内脂肪酸和DHA含量高,是目前进行工业化生产DHA的理想物种之一,其油脂含量可达细胞干重50%,其中DHA含量可占油脂含量40%以上。富含DHA的裂殖壶菌粉具有较高营养价值,可部分替代鱼粉、鱼油作为饲料添加剂,平衡饲料营养,显著提升动物存活率,促进动物幼仔发育。
目前关于裂殖壶菌发酵的报道均为液态发酵,存在培养基复杂,反应装置复杂,能耗高,成本高的问题。目前未见采用裂殖壶菌固态发酵生产DHA的报道。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种裂殖壶菌固态发酵饲料原料提高附加值的方法以及该方法制备得到的发酵产物及其用途。
本发明一种裂殖壶菌固态发酵饲料原料提高附加值的方法(即裂殖壶菌固态发酵生产富含DHA饲料原料的方法),包括如下步骤:
(1)取裂殖壶菌种子液,与营养液按照1:10~1:20(v/v)的比例混匀,调节pH至6.0~7.0,得混合液,其中,所述营养液每1L含有如下成分:MgSO40.5~2g,(NH4)2SO45~20g,KH2PO40.5~2g,KCl0.1~0.7g,CaCl20.05~0.2g,MnSO42~5mg,ZnSO41~4mg,CuSO41~3mg,FeSO45~10mg,NiSO420~60mg,Na2MoO40.5~2mg,CoCl20.01~0.05mg,海水晶10~30g;
(2)取固料基质,按照料液比1:0.5~1:2加入步骤(1)的混合液,混匀,所述固料基质为淀粉类物质和蛋白类物质的混合物,25~35℃静置发酵48~72h。
步骤(1)中,所述裂殖壶菌种子液中,裂殖壶菌的浓度以裂殖壶菌的干重计为5~15g/L;优选裂殖壶菌的浓度以裂殖壶菌的干重计为8~15g/L。
步骤(1)中,所述裂殖壶菌种子液按照如下方法制备:取活化的裂殖壶菌,接种到裂殖壶菌种子培养液中,25~30℃,150~200r/min培养18~24h制成裂殖壶菌一级种子液;将裂殖壶菌一级种子液以5~10%(v/v)接种量接入装有100mL裂殖壶菌种子培养液中,25~30℃,150~200r/min培养18~24h制成裂殖壶菌二级种子液,即为裂殖壶菌种子液;优选地,制备一级种子液和二级种子液的条件为25~28℃、180~200r/min培养20~24h;
其中,所述裂殖壶菌液体种子培养基每1L中含有葡萄糖20~40g,酵母浸粉5~15g,蛋白胨1~5g,海水晶10~15g;优选地,所述裂殖壶菌液体种子培养基每1L中含有葡萄糖30~40g,酵母浸粉10~15g,蛋白胨5g,海水晶10~15g。
其中,本发明所采用的裂殖壶菌可以是保藏编号为CCTCC No:M2015591的裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)SLTW3,其于2015年10月保藏在中国典型培养物保藏中心(CCTCC),并记载于公开号为CN105420122A的专利申请文件中。
步骤(1)中,裂殖壶菌种子液与营养液按照1:10~1:15(v/v)的比例混匀;调节pH至6.5~7.0。
步骤(1)中,所述营养液每1L含有如下成分:MgSO4 1~2g,(NH4)2SO45~10g,KH2PO40.5~1g,KCl 0.3~0.5g,CaCl2 0.1~0.2g,MnSO4 3~5mg,ZnSO42~4mg,CuSO4 2~3mg,FeSO4 7~10mg,NiSO4 40~50mg,Na2MoO4 1~2mg,CoCl2 0.03~0.05mg。
步骤(2)中,所述固料基质中,淀粉类物质为玉米粉、麸皮、米糠中的一种或者多种,蛋白类物质为玉米浆干粉、豆粕、菜粕、棉粕中的一种或者多种,淀粉类物质与蛋白类物质的比例为1~3:1;
进一步地,淀粉类物质为玉米粉、麸皮、米糠的混合物,三者的重量比为1:1:1,或者为玉米粉、麸皮的混合物,二者的重量比为1:1;蛋白类物质为豆粕和菜粕的混合物,二者的重量比为1:1;淀粉类物质与蛋白类物质的比例为2~3:1。
步骤(2)中,取固料基质,按照料液比1:1~1:2加入步骤(1)的混合液;28~30℃发酵48~72h。
本发明还提供了前述方法制备得到的发酵产物。
本发明还提供了前述发酵产物在制备饲料添加剂中的用途。
综上,本发明利用廉价生物质原料固态发酵裂殖壶菌,通过添加营养液促进裂殖壶菌在固态原料中的生长,大大降低了裂殖壶菌传统液体发酵的生产成本和能耗,提升了固态发酵原料的营养价值。经检测,采用本发明裂殖壶菌固态发酵后的产物粗脂肪含量可达10~20%,其中DHA占干物质1~3%。裂殖壶菌固态发酵方法的实现打破了裂殖壶菌传统发酵观念,为裂殖壶菌发酵开辟了新的途径,同时富含裂殖壶菌的饲料原料也拓宽了其应用价值,具有广阔的市场前景。
显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
具体实施方式
原料:海水晶,购自山东潍坊滨海开发区海之蕴海水晶厂;玉米粉、麸皮、米糠、玉米浆干粉、豆粕、菜粕、棉粕为饲料级产品,均为市售品;其余原料为市售品。
实施例1本发明发酵方法
1)配制固态发酵基质。
固态发酵基质选取淀粉类物质玉米粉、麸皮和米糠,配料质量比1:1:1;蛋白类生物质选取豆粕和菜粕,配料质量比1:1。将上述原料除杂后按照淀粉类与蛋白类原料质量比3:1进行充分混匀,灭菌、待用。
2)制备裂殖壶菌种子液
采用的菌种为裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)SLTW3,已于2015年10月保藏在典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC No:M2015591,记载于公开号为CN105420122A的专利申请文件中。
配制裂殖壶菌液体种子培养基,挑取平板活化;的裂殖壶菌菌种1~2环接种到盛有50mL一级种子培养液的250mL三角瓶中,28℃,200r/min培养20h制成裂殖壶菌一级种子液;将一级种子液以10%(v/v)接种量接入装有100mL二级种子培养液的500mL三角瓶中,28℃,200r/min培养20h制成裂殖壶菌二级种子液(种子液中,裂殖壶菌的浓度以干重计为15g/L),待用。
所述一级和二级种子培养基的组成和浓度相同:葡萄糖30g/L,酵母浸粉10g/L,蛋白胨5g/L,海水晶15/L,pH6.0。
3)制备裂殖壶菌营养液
按照无机盐组成和浓度MgSO42g/L,(NH4)2SO410g/L,KH2PO40.5g/L,KCl 0.5g/L,CaCl20.2g/L,MnSO43mg/L,ZnSO44mg/L,CuSO43mg/L,FeSO410mg/L,NiSO440mg/L,Na2MoO42mg/L,CoCl20.05mg/L,海水晶15g/L,配制成裂殖壶菌营养液,灭菌,待用。
4)料液混合固态发酵
将步骤2)裂殖壶菌二级种子液与3)营养液按照1:10(ml/ml)进行混合,采用NaOH调节pH7.0,按照料液比1:1(g/ml)接种到步骤1)的固料基质中,翻拌、混匀,28℃静置发酵72h。
固态发酵后产物经检测,其脂肪含量可达干重22.52%,其中DHA占干物质2.56%。
实施例2本发明发酵方法
1)配制固态发酵基质。
固态发酵基质选取淀粉类物质玉米粉和麸皮,配料质量比1:1;蛋白类生物质选取菜粕。将上述原料按照淀粉类与蛋白类原料质量比2:1进行充分混匀,灭菌、待用。
2)制备裂殖壶菌种子液
采用的菌种为裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)SLTW3,已于2015年10月保藏在典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC No:M2015591,记载于公开号为CN105420122A的专利申请文件中。
配制裂殖壶菌液体种子培养基,挑取平板活化的裂殖壶菌菌种1~2环接种到盛有50mL一级种子培养液的250mL三角瓶中,25℃,180r/min培养24h制成裂殖壶菌一级种子液;将一级种子液以10%(v/v)接种量接入装有100mL二级种子培养液的500mL三角瓶中,25℃,180r/min培养24h制成裂殖壶菌二级种子液(种子液中,裂殖壶菌的浓度以干重计,为8g/L),待用。
所述一级和二级种子培养基的组成和浓度相同:葡萄糖40g/L,酵母浸粉10g/L,蛋白胨5g/L,海水晶10g/L,pH6.0。
3)制备裂殖壶菌营养液
按照无机盐组成和浓度MgSO41g/L,(NH4)2SO45g/L,KH2PO41g/L,KCl0.3g/L,CaCl20.1g/L,MnSO45mg/L,ZnSO42mg/L,CuSO42mg/L,FeSO47mg/L,NiSO450mg/L,Na2MoO41mg/L,CoCl20.03mg/L,海水晶10g/L配制成裂殖壶菌营养液,灭菌,待用。
4)料液混合固态发酵
将步骤2)裂殖壶菌二级种子液与3)营养液按照1:15(ml/ml)进行混合,采用NaOH调节pH6.5,按照料液比1:2(g/ml)接种到步骤1)的固料基质中,翻拌、混匀,30℃静置发酵48h。
固态发酵后产物经检测,其脂肪含量可达干重12.06%,其中DHA占干物质1.28%。
实施例3本发明发酵方法
1)配制固态发酵基质。
固态发酵基质选取淀粉类物质玉米粉和麸皮,配料质量比1:1;蛋白类生物质选取菜粕。将上述原料按照淀粉类与蛋白类原料质量比1.5:1进行充分混匀,灭菌、待用。
2)制备裂殖壶菌种子液
采用的菌种为裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)SLTW3,已于2015年10月保藏在典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC No:M2015591,记载于公开号为CN105420122A的专利申请文件中。配制裂殖壶菌液体种子培养基,挑取平板活化的裂殖壶菌菌种1~2环接种到盛有50mL一级种子培养液的250mL三角瓶中,27℃,190r/min培养22h制成裂殖壶菌一级种子液;将一级种子液以10%(v/v)接种量接入装有100mL二级种子培养液的500mL三角瓶中,27℃,190r/min培养22h制成裂殖壶菌二级种子液(种子液中,裂殖壶菌的浓度以干重计,为10g/L),待用。
所述一级和二级种子培养基的组成和浓度相同:葡萄糖35g/L,酵母浸粉12g/L,蛋白胨3g/L,海水晶12g/L,pH6.0。
3)制备裂殖壶菌营养液
按照无机盐组成和浓度MgSO4 1.5g/L,(NH4)2SO4 8g/L,KH2PO40.8g/L,KCl0.4g/L,CaCl20.15g/L,MnSO44mg/L,ZnSO43mg/L,CuSO42.5mg/L,FeSO48.5mg/L,NiSO445mg/L,Na2MoO41.5mg/L,CoCl20.04mg/L,海水晶10g/L配制成裂殖壶菌营养液,灭菌,待用。
4)料液混合固态发酵
将步骤2)裂殖壶菌二级种子液与3)营养液按照1:12(ml/ml)进行混合,采用NaOH调节pH6.7,按照料液比1:1.5(g/ml)接种到步骤1)的固料基质中,翻拌、混匀,30℃静置发酵48h。
固态发酵后产物经检测,其脂肪含量可达干重15.17%,其中DHA占干物质1.78%。
实施例4本发明发酵方法
1)配制固态发酵基质。
固态发酵基质选取淀粉类物质麸皮;蛋白类生物质选取菜粕。将上述原料按照淀粉类与蛋白类原料质量比1:1进行充分混匀,灭菌、待用。
2)制备裂殖壶菌种子液
采用的菌种为裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)SLTW3,已于2015年10月保藏在典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC No:M2015591,记载于公开号为CN105420122A的专利申请文件中。配制裂殖壶菌液体种子培养基,挑取平板活化的裂殖壶菌菌种1~2环接种到盛有50mL一级种子培养液的250mL三角瓶中,30℃,150r/min培养18h制成裂殖壶菌一级种子液;将一级种子液以5%(v/v)接种量接入装有100mL二级种子培养液的500mL三角瓶中,30℃,150r/min培养18h制成裂殖壶菌二级种子液(种子液中,裂殖壶菌的浓度以干重计,为5g/L),待用。
所述一级和二级种子培养基的组成和浓度相同:葡萄糖20g/L,酵母浸粉5g/L,蛋白胨1g/L,海水晶10g/L,pH6.0。
3)制备裂殖壶菌营养液
按照无机盐组成和浓度MgSO40.5g/L,(NH4)2SO420g/L,KH2PO42g/L,KCl0.7g/L,CaCl20.05g/L,MnSO42mg/L,ZnSO41mg/L,CuSO41mg/L,FeSO45mg/L,NiSO420mg/L,Na2MoO40.5mg/L,CoCl20.01mg/L,海水晶30g/L配制成裂殖壶菌营养液,灭菌,待用。
4)料液混合固态发酵
将步骤2)裂殖壶菌二级种子液与3)营养液按照1:20(ml/ml)进行混合,采用NaOH调节pH6.0,按照料液比1:0.5(g/ml)接种到步骤1)的固料基质中,翻拌、混匀,35℃静置发酵64h。
固态发酵后产物经检测,其脂肪含量可达干重10.56%,其中DHA占干物质0.32%。
对比例1
1)配制固态发酵基质。
固态发酵基质选取淀粉类物质麸皮;蛋白类生物质选取豆粕。将上述原料按照淀粉类与蛋白类原料质量比1:1进行充分混匀,灭菌、待用。
2)制备裂殖壶菌种子液
采用的菌种为裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)SLTW3,已于2015年10月保藏在典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC No:M2015591,记载于公开号为CN105420122A的专利申请文件中。配制裂殖壶菌液体种子培养基,挑取平板活化的裂殖壶菌菌种1~2环接种到盛有50mL一级种子培养液的250mL三角瓶中,30℃,150r/min培养18h制成裂殖壶菌一级种子液;将一级种子液以5%(v/v)接种量接入装有100mL二级种子培养液的500mL三角瓶中,30℃,150r/min培养18h制成裂殖壶菌二级种子液(种子液中,裂殖壶菌的浓度以干重计,为5g/L),待用。
所述一级和二级种子培养基的组成和浓度相同:葡萄糖20g/L,酵母浸粉5g/L,蛋白胨1g/L,海水晶10g/L,pH6.0。
3)制备裂殖壶菌营养液
按照无机盐组成和浓度MgSO40.5g/L,(NH4)2SO420g/L,KH2PO42g/L,KCl0.7g/L,CaCl20.05g/L,MnSO42mg/L,ZnSO41mg/L,CuSO41mg/L,FeSO45mg/L,NiSO420mg/L,Na2MoO40.5mg/L,CoCl20.01mg/L,海水晶30g/L配制成裂殖壶菌营养液,灭菌,待用。
4)料液混合固态发酵
将步骤2)裂殖壶菌二级种子液与3)营养液按照1:20(ml/ml)进行混合,采用NaOH调节pH6.0,按照料液比1:0.5(g/ml)接种到步骤1)的固料基质中,翻拌、混匀,35℃静置发酵72h。
固态发酵后产物经检测,其脂肪含量仅为干重的5.15%,其中DHA并未检测出。
实验结果说明,采用本发明方法可以制备得到富含DHA的发酵产物,而对其中的工艺或者营养液进行调整则无法制备得到富含DHA的发酵产物。
综上,本发明发酵方法制备得到的富含DHA的发酵饲料原料,可以直接作为饲料添加剂使用,同时,本发明方法的步骤简单,能耗低,成本低,工业应用前景优良。
Claims (10)
1.一种裂殖壶菌固态发酵饲料原料提高附加值的方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)取裂殖壶菌种子液,与营养液按照1:10~1:20(v/v)的比例混匀,调节pH至6.0~7.0,得混合液,其中,所述营养液每1L含有如下成分:MgSO40.5~2g,(NH4)2SO45~20g,KH2PO40.5~2g,KCl0.1~0.7g,CaCl20.05~0.2g,MnSO42~5mg,ZnSO41~4mg,CuSO41~3mg,FeSO45~10mg,NiSO420~60mg,Na2MoO40.5~2mg,CoCl20.01~0.05mg,海水晶10~30g;
(2)取固料基质,按照料液比1:0.5~1:2(w/v)加入步骤(1)的混合液,混匀,所述固料基质为淀粉类物质和蛋白类物质的混合物,25~35℃静置发酵48~72h。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述裂殖壶菌种子液中,裂殖壶菌的浓度以裂殖壶菌的干重计为5~15g/L;优选裂殖壶菌的浓度以裂殖壶菌的干重计为8~15g/L。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述裂殖壶菌种子液按照如下方法制备:取活化的裂殖壶菌,接种到裂殖壶菌种子培养液中,25~30℃,150~200r/min培养18~24h制成裂殖壶菌一级种子液;将裂殖壶菌一级种子液以5~10%(v/v)接种量接入装有100mL裂殖壶菌种子培养液中,25~30℃,150~200r/min培养18~24h制成裂殖壶菌二级种子液,即为裂殖壶菌种子液;优选地,制备一级种子液和二级种子液的条件为25~28℃、180~200r/min培养20~24h;
其中,所述裂殖壶菌液体种子培养基每1L中含有葡萄糖20~40g,酵母浸粉5~15g,蛋白胨1~5g,海水晶10~15g;优选地,所述裂殖壶菌液体种子培养基每1L中含有葡萄糖30~40g,酵母浸粉10~15g,蛋白胨5g,海水晶10~15g。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的方法,其特征在于:所述裂殖壶菌是保藏编号为CCTCC No:M2015591的裂殖壶菌。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,裂殖壶菌种子液与营养液按照1:10~1:15(v/v)的比例混匀;调节pH至6.5~7.0。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述营养液每1L含有如下成分:MgSO4 1~2g,(NH4)2SO4 5~10g,KH2PO4 0.5~1g,KCl 0.3~0.5g,CaCl2 0.1~0.2g,MnSO4 3~5mg,ZnSO4 2~4mg,CuSO4 2~3mg,FeSO4 7~10mg,NiSO4 40~50mg,Na2MoO4 1~2mg,CoCl2 0.03~0.05mg。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)中,所述固料基质中,淀粉类物质为玉米粉、麸皮、米糠中的一种或者多种,蛋白类物质为玉米浆干粉、豆粕、菜粕、棉粕中的一种或者多种,淀粉类物质与蛋白类物质的比例为1~3:1;
进一步地,淀粉类物质为玉米粉、麸皮、米糠的混合物,三者的重量比为1:1:1,或者为玉米粉、麸皮的混合物,二者的重量比为1:1;蛋白类物质为豆粕和菜粕的混合物,二者的重量比为1:1;淀粉类物质与蛋白类物质的比例为2~3:1。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)中,取固料基质,按照料液比1:1~1:2(w/v)加入步骤(1)的混合液;28~30℃发酵48~72h。
9.权利要求1~8任意一项所述方法制备得到发酵产物。
10.权利要求9所述发酵产物在制备饲料添加剂中的用途。
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