CN107094999A - 一种复合植物蛋白肥料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合植物蛋白肥料的制备方法，具体步骤如下：(1)将葵花籽粕、亚麻籽粕与麸皮按比例混合后，加水得到固态发酵培养基；(2)菌种种子液的制备；(3)混合菌种的制备；(4)将混合菌种接种到固态培养基中，混合发酵；(5)将发酵产物干燥、粉碎，制得所述复合植物蛋白肥料。本发明方法不仅能在发酵过程中消除抗营养因子与有毒物质，提高蛋白质的含量，而且该肥料粗蛋白含量高，还能为动植物提供较多的微量元素及生物活性物质。

Description

一种复合植物蛋白肥料的制备方法
技术领域
本发明涉及生物材料加工技术领域，尤其是涉及一种由混合菌种发酵制备复合植物蛋白肥料的方法。
背景技术
葵花籽与亚麻籽都是我国的主要油料作物之一，经榨油后得的饼粕产量非常大，其蛋白含量均高达30～40％，氨基酸种类齐全，是营养价值较高的植物蛋白质来源，而且，葵花籽粕中B族、烟酸、硫胺素和胆碱的含量高，微量元素钙、钾含量及蛋氨酸也较一般饼粕类高，葵花籽蛋白质效率比值为2：1，消化率(TD)82％，生物效价(BV)70％，净利用率(NPU)57％；亚麻籽粕中还含量木脂素、a-亚麻酸等生物活性物质，亚麻籽蛋白中必需氨基酸组成相当理想，含较多的天门冬氨酸、谷氨酸、精氨酸等；亚麻粕含木脂素20mg/g，是植物雌激素的一种形式，具有多种生物活性，如抗真菌、抗氧化、提高机体免疫力等。
然而，这两种渣粕基本作为低廉的动物饲料，未能得到充分和有效地利用，其中一个主要的原因是葵花籽粕中含有较多的绿原酸等酚类化合物，从葵花籽粕中提取葵花籽蛋白时，绿原酸很容易氧化成绿色的醌，使蛋白质产品呈深褐色或棕褐色，醌一旦形成便极易与蛋白质分子极性基团、氨基酸结合，而不易被非反刍动物和家禽等消化，降低了蛋白质的营养价值，而且绿原酸也是精氨酸的抑制剂，因此绿原酸被认为是一种抗营养因子；亚麻籽粕中生氰糖苷为主的有毒物质，大大地限制了亚麻籽粕的综合利用，不能最大化地把亚麻籽资源优势转变为经济优势。
因此，有效消除葵花籽粕与亚麻籽粕中的抗营养因子与有毒物质，充分利用蛋白，使饼粕成为廉价易得的优质蛋白新来源，是目前急需解决的问题。饼粕的脱毒和蛋白的高效利用，仅用简单的物理或化学方法难以达到较好的效果，利用微生物数量大、酶系复杂的特点对饼粕进行发酵，可以对生氰糖苷与绿原酸进行消除，提高了粗蛋白的含量。同时，利用微生物蛋白酶系使蛋白降解为多肽，提高蛋白的营养价值与功能性质，而且有利于动植物的吸收。
因此，采用微生物发酵法制备一种复合植物蛋白肥料，不仅能在发酵过程中消除抗营养因子与有毒物质，提高蛋白质的含量，而且该肥料还能为动植物提供较多的微量元素及生物活性物质。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种复合植物蛋白肥料的制备方法。本发明方法不仅能在发酵过程中消除抗营养因子与有毒物质，提高蛋白质的含量，而且该肥料粗蛋白含量高，还能为动植物提供较多的微量元素及生物活性物质。
本发明的技术方案如下：
一种复合植物蛋白肥料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将葵花籽粕、亚麻籽粕与麸皮按比例混合后，加水得到固态发酵培养基；
(2)菌种种子液的制备；
(3)混合菌种的制备；
(4)将混合菌种接种到固态培养基中，混合发酵；
(5)将发酵产物干燥、粉碎，制得所述复合植物蛋白肥料。
步骤(1)中所述的葵花籽粕、亚麻籽粕、麸皮的质量比为3～5:5～3:2。
步骤(1)中所述的固态发酵培养基的含水量控制在40～60％。
步骤(2)中所述菌种种子液的制备过程中用到的菌株为实验室自行分离制得，初始菌种均购自江苏省微生物研究所；所述菌种种子液的制备过程包括：
A、制备植物乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到MRS培养基中，培养温度为35～37℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液；
B、制备地衣芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为26～30℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液；
C、制备枯草芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为26～30℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液；
D、制备巨大芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为26～30℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液；
E、制备酵母菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到YPD培养基中，培养温度为26～30℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液。
步骤(3)中所述混合菌种的制备：将静置培养后的植物乳杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、巨大芽孢杆菌与酵母菌种子液按质量比1～3:1～3:2～4:1～3:1～3制成混合菌种。
步骤(4)中所述的菌种添加量为5～10％，以湿基为准；菌种在固态培养基中发酵，密闭发酵48～72h，温度为28～32℃。
步骤(5)中所述的烘干温度为50～60℃，粉碎至100～200目。
本发明有益的技术效果在于：
1、本发明选择去皮的葵花籽粕、亚麻籽粕与麸皮进行混合，添加一定水量得到固态发酵培养基，其中去皮葵花籽粕与亚麻籽粕粗蛋白含量较高，葵花籽粕中B族、烟酸、硫胺素和胆碱的含量高，微量元素钙、磷含量也较一般饼粕类高，亚麻籽粕中还含量木脂素、a-亚麻酸等生物活性物质，亚麻籽蛋白中必需氨基酸组成相当理想，含较多的天门冬氨酸、谷氨酸、精氨酸等；亚麻粕含木脂素20mg/g，是植物雌激素的一种形式，具有多种生物活性，如抗真菌、抗氧化、提高机体免疫力等，但是能量低，而麸皮是低蛋白、高能量的物质，选择这三种物质复配，可以得到高蛋白、高能量的固态发酵培养基。
2、本发明采用混合菌株发酵得到高蛋白肥料，所述发酵菌株由植物乳杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌与酵母菌五种菌复配混合而成，其中，植物乳杆菌与酵母菌在发酵过程中能分泌β-葡萄糖苷酶及相关酶系，能去除亚麻籽粕中的生氰糖苷与葵花籽粕中的绿原酸；地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌与巨大芽孢杆菌能产丰富的蛋白酶，可将蛋白质部分水解成为更易吸收并具有一定生物活性的寡肽，有利于动植物的吸收，同时枯草芽孢杆菌与酵母能利用糖类大量产生菌丝体蛋白，通过复合菌中不同微生物的协同作用，提高发酵产物的粗蛋白含量。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
本发明所用初始菌种均购自江苏省微生物研究所，后使用菌株经过实验室自行分离制得。
实施例1
一种复合植物蛋白肥料的制备方法，具体步骤如下：
(1)固态发酵培养基的制备：将葵花籽粕、亚麻籽粕与麸皮以质量比3:5:2混合后，加水得到固态发酵培养基，含水量为40％；所述的葵花籽粕、亚麻籽粕均为脱壳的葵花籽粕、亚麻籽粕；
(2)菌种种子液的制备：
A、制备植物乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到MRS培养基中，培养温度为37℃，时间18h，静置培养，得到菌种种子液；
B、制备地衣芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为26℃，时间24h，静置培养，得到菌种种子液；
C、制备枯草芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为28℃，时间20h，静置培养，得到菌种种子液；
D、制备巨大芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为30℃，时间18h，静置培养，得到菌种种子液；
E、制备酵母菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到YPD培养基中，培养温度为26℃，时间24h，静置培养，得到菌种种子液；
(3)混合菌种的制备：将培养后的植物乳杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、巨大芽孢杆菌种子液与酵母菌种子液按照质量比1:1:1:1:1的比例混合制成混合菌种，
(4)将混合菌种接种到固态培养基中，接种量为5％(以湿基为准)，在32℃下混合发酵72h；
(5)将发酵产物在50℃烘干至水分含量<5％；
(6)将发酵产物粉碎至100目；
(7)包装，制得所述复合植物蛋白肥料。
实施例2
一种复合植物蛋白肥料的制备方法，具体步骤如下：
(1)固态发酵培养基的制备：将葵花籽粕、亚麻籽粕与麸皮以质量比2:2:1混合后，加水得到固态发酵培养基，含水量为50％；所述的葵花籽粕、亚麻籽粕均为脱壳的葵花籽粕、亚麻籽粕；
(2)菌种种子液的制备：
A、制备植物乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到MRS培养基中，培养温度为35℃，时间24h，静置培养，得到菌种种子液；
B、制备地衣芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为30℃，时间18h，静置培养，得到菌种种子液；
C、制备枯草芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为30℃，时间18h，静置培养，得到菌种种子液；
D、制备巨大芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为26℃，时间24h，静置培养，得到菌种种子液；
E、制备酵母菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到YPD培养基中，培养温度为30℃，时间18h，静置培养，得到菌种种子液；
(3)混合菌种的制备：将培养后的植物乳杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、巨大芽孢杆菌种子液与酵母菌种子液按照质量比2:1:3:1:3的比例混合制成混合菌种；
(4)将混合菌种接种到固态培养基中，接种量为8％(以湿基为准)，在30℃下混合发酵60h；
(5)将发酵产物在55℃烘干至水分含量<5％；
(6)将发酵产物粉碎至150目；
(7)包装，制得所述复合植物蛋白肥料。
实施例3
一种复合植物蛋白肥料的制备方法，具体步骤如下：
(1)固态发酵培养基的制备：将葵花籽粕、亚麻籽粕与麸皮以质量比5:3:2混合后，加水得到固态发酵培养基，含水量为60％；所述的葵花籽粕、亚麻籽粕均为脱壳的葵花籽粕、亚麻籽粕；
(2)菌种种子液的制备：
A、制备植物乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到MRS培养基中，培养温度为36℃，时间20h，静置培养，得到菌种种子液；
B、制备地衣芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为28℃，时间20h，静置培养，得到菌种种子液；
C、制备枯草芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为26℃，时间24h，静置培养，得到菌种种子液；
D、制备巨大芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为28℃，时间22h，静置培养，得到菌种种子液；
E、制备酵母菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到YPD培养基中，培养温度为28℃，时间20h，静置培养，得到菌种种子液；
(3)混合菌种的制备：将培养后的植物乳杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、巨大芽孢杆菌种子液与酵母菌种子液按照质量比1:2:4:1:2的比例混合制成混合菌种；
(4)将混合菌种接种到固态培养基中，接种量为10％(以湿基为准)，在28℃下混合发酵48h；
(5)将发酵产物在65℃烘干至水分含量<5％；
(6)将发酵产物粉碎至200目；
(7)包装，制得所述复合植物蛋白肥料。。
测试例
1、将实施例1～3制备过程中得到的发酵产物进行测试，其发酵前后的绿原酸如表1所示。
表1
绿原酸(发酵前)％ 绿原酸(发酵后)％
实施例1 2.4 0.012
实施例2 3.1 0.014
实施例3 3.6 0.015
绿原酸测定方法：高效液相色谱法
2、将实施例1～3制备过程中得到的发酵产物进行测试，其发酵前后的生氰糖苷如表2所示。
表2
HCN测定：HJ-484-2009
3、将实施例1～3制备过程中得到的发酵产物进行测试，发酵前后的粗蛋白含量如表3所示。
表3
粗蛋白(发酵前)％ 粗蛋白(发酵后)％
实施例1 30.3 59.5
实施例2 31.4 62.6
实施例3 32.2 60.3
蛋白测定：凯氏定氮法
4、将实施例1～3制备过程中得到的发酵产物进行测试，肥料中木脂素与微量元素Ca的含量如表4所示。
表4
木脂素(mg/g) Ca(mg/100g) K(mg/100g)
实施例1 7.6 354 385
实施例2 6.4 323 344
实施例3 5.8 305 312
木脂素的测定：高效液相色谱法；微量元素测定：原子吸收法
由表1、2、3、4的数据可以看出采，本发明用微生物发酵法制备一种复合植物蛋白肥料，不仅能在发酵过程中消除抗营养因子与有毒物质，提高蛋白质的含量，而且该肥料还能为动植物提供较多的微量元素及生物活性物质。

Claims (7)

1.一种复合植物蛋白肥料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将葵花籽粕、亚麻籽粕与麸皮按比例混合后，加水得到固态发酵培养基；
(2)菌种种子液的制备；
(3)混合菌种的制备；
(4)将混合菌种接种到固态培养基中，混合发酵；
(5)将发酵产物干燥、粉碎，制得所述复合植物蛋白肥料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的葵花籽粕、亚麻籽粕、麸皮的质量比为3～5:5～3:2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的固态发酵培养基的含水量控制在40～60％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述菌种种子液的制备过程中用到的菌株均为实验室自行分离制得；所述菌种种子液的制备过程包括：
A、制备植物乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到MRS培养基中，培养温度为35～37℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液；
B、制备地衣芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为26～30℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液；
C、制备枯草芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为26～30℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液；
D、制备巨大芽孢乳杆菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到营养琼脂培养基中，培养温度为26～30℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液；
E、制备酵母菌种子液：将保菌管中的菌体活化3代，然后接种到YPD培养基中，培养温度为26～30℃，时间18～24h，静置培养，得到菌种种子液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中所述混合菌种的制备：将静置培养后的植物乳杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、巨大芽孢杆菌与酵母菌种子液按质量比1～3:1～3:2～4:1～3:1～3制成混合菌种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)中所述的菌种添加量为5～10％，以湿基为准；菌种在固态培养基中发酵，密闭发酵48～72h，温度为28～32℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(5)中所述的烘干温度为50～60℃，粉碎至100～200目。
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