CN107343561A - 一种分步发酵制备生物活性饲料的方法 - Google Patents

一种分步发酵制备生物活性饲料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分步发酵制备生物活性饲料的方法，属于微生物发酵技术领域。解决了现有生物活性饲料，抗营养因子含量高，蛋白含量低，生产成本高的问题。其包括以下步骤：对豆粕除杂粉碎；用蒸馏水浸泡；将豆粕和大豆糖蜜稀释液分别灭菌；将枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌分别接种到大豆糖蜜稀释液培养基中培养；将枯草芽孢杆菌接种到灭菌的豆粕中，进行初步好氧发酵；将酵母菌和乳酸菌接种到初步发酵的豆粕中，厌氧发酵；发酵完成后的豆粕低温干燥至水分含量≤12％，得所述的生物活性饲料。本发明方法适用于分步发酵制备生物活性饲料。

Description

一种分步发酵制备生物活性饲料的方法
技术领域
本发明涉及一种分步发酵制备生物活性饲料的方法，属于微生物发酵技术领域。
背景技术
目前优质饲料蛋白原料的主要来源是鱼粉，鱼粉资源稀缺，受各种因素的影响，价格不断上涨，导致养殖成本增加，因而需要寻求价格低廉、来源可靠的植物蛋白来代替。豆粕是大豆经过提取油脂后的副产物，粗蛋白质含量高，氨基酸组成均衡，富含多种矿物质营养成分，是畜牧养殖业使用量很大的一种优质蛋白源。但豆粕中含有胰蛋白酶抑制因子、大豆抗原蛋白等多种抗营养因子，严重影响动物对豆粕蛋白的消化吸收，容易造成腹泻等问题。采用微生物发酵的方法，通过微生物的生化代谢功能将蛋白降解或转化为多肽，不但能改善豆粕蛋白品质，而且可以降解豆粕中的抗营养因子，同时具有特有的发酵香味，可以改善饲料的适口性。
单菌种发酵，菌种单一，蛋白分解不彻底，且风味较单一。而多菌种混合发酵，各菌种可以进行互补，如乳酸菌产生乳酸，使之具有酸香味，有较好的诱食性；酵母菌可产出优质的菌体蛋白；枯草芽孢杆菌可以产蛋白酶、纤维素酶等，分解大分子蛋白质为小肽、氨基酸，利于消化。但同时接种进行发酵，各菌种最佳发酵环境要求有差异，不能达到最佳发酵效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分步发酵制备生物活性饲料的方法，方法简单易操作，所得产品蛋白含量高、益生菌含量高、可基本消除抗营养因子。
所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对豆粕进行杂质清理，然后利用粉碎机将豆粕粉碎至30-40目；
2)配料：粉碎后的豆粕按照0.7-1.2:1的料水比加入蒸馏水，浸泡；
3)灭菌：浸泡之后的豆粕在110-130℃条件下高压蒸汽灭菌15-30min，冷却后备用；将大豆糖蜜稀释至可溶性固形物含量为5-15％后进行灭菌，然后将大豆糖蜜稀释液分为培养基A，培养基B和培养基C冷却备用；
4)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌分别接种到培养基A，培养基B和培养基C中培养，枯草芽孢杆菌在摇床转速为80-160rpm，温度为35-40℃条件下培养12-24h，酵母菌在转速为80-160rpm，温度为28-33℃条件下培养12-24h，乳酸菌在温度为35-40℃条件下静置培养12-24h后备用；
5)初步发酵：将枯草芽孢杆菌接种到灭菌的豆粕中，在温度为34-37℃条件下通风固态发酵20-40h；
6)二次发酵：将酵母菌和乳酸菌接种到初步发酵的豆粕中，停止通风，在28-34℃条件下厌氧发酵20-40h；
7)干燥：发酵完成后的豆粕在40-55℃条件下低温干燥至水分含量≤12％，得所述的生物活性饲料。
步骤1)所述的豆粕为高温豆粕生产线生产的低变性膨化豆粕。优选利用发明名称为一种利用高温豆粕生产线生产低变性膨化豆粕的方法，申请号为2016104076028的方法生产的低变性膨化豆粕。
步骤2)所述的豆粕和蒸馏水的料水比为0.8-1.0:1；浸泡时间为30-40min。
步骤3)所述的大豆糖蜜稀释至可溶性固形物含量为5-8％。
步骤4)所述的枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌培养后的菌液浓度分别为枯草芽孢杆菌＞5×1010CFU/mL，酵母菌＞5×108CFU/mL，乳酸菌＞5×108CFU/mL。
步骤5)所述的枯草芽孢杆菌接种量为豆粕质量的3-8％。
步骤5)所述的枯草芽孢杆菌接种量为豆粕质量的4-5％。
步骤6)所述的酵母菌和乳酸菌接种比例为1:1，接种总量为豆粕质量的2-6％。
所述的生物活性饲料粗蛋白含量＞52％，乳酸含量＞3.9％，活菌含量≥5×1010CFU/g，尿素酶活性≤0.02mg/(min·g)。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
以高温豆粕生产线生产的低变性膨化豆粕为原料，该豆粕生产成本低，粗蛋白含量高，抗营养因子含量低(尿素酶活性＜0.50mg/(min·g))，且变性程度低，残油率低，渗透性能好，蛋白溶解度高，易于被微生物利用。
使用大豆糖蜜稀释液作为培养基，无需特制的培养基，工艺简单，成本较低，同时解决了大豆糖蜜的废物利用问题。根据微生物生长特性，多菌种协同发酵，通过调整发酵条件及接种工艺，满足不同菌种的生长需求，枯草芽孢杆菌在氧气充足条件下，产生大量的蛋白酶，将豆粕中大分子蛋白酶解为小分子的肽(三氯乙酸法(TCA法)测得生物活性饲料中小肽含量＞18％，一般发酵饲料在9％-10％左右)，利于消化吸收；酵母菌产生优质的菌体蛋白，可显著改善蛋白质品质；乳酸菌由于基本处于厌氧条件下进行发酵，产生大量的乳酸等有机酸，本发明生产的生物活性饲料中乳酸含量＞3.9％，现有技术生产的活性饲料中的乳酸含量一般在2.5％左右，其特有的酸香味及浓郁的发酵香味具有诱食性。乳酸含量如此之高，动物饲料中不需要额外添加酸化剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对高温豆粕生产线生产的低变性膨化豆粕进行杂质清理，然后利用粉碎机将豆粕粉碎至30目；
2)配料：粉碎后的豆粕按照0.7:1的料水比加入蒸馏水，浸泡30min；
3)灭菌：浸泡之后的豆粕在110℃条件下高压蒸汽灭菌15min，冷却后备用；将大豆糖蜜稀释至可溶性固形物含量为5％后进行灭菌，然后将大豆糖蜜稀释液分为培养基A，培养基B和培养基C冷却备用；
4)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌分别接种到培养基A，培养基B和培养基C中培养，枯草芽孢杆菌在摇床转速为80rpm，温度为35℃条件下培养12h，酵母菌在转速为80rpm，温度28℃条件下培养12h，乳酸菌在温度为35℃条件下静置培养12h后备用，培养后的菌液浓度分别为枯草芽孢杆菌＞5×1010CFU/mL，酵母菌＞5×108CFU/mL，乳酸菌＞5×108CFU/mL；
5)初步发酵：将枯草芽孢杆菌接种到灭菌的豆粕中，接种量为豆粕质量的3％，在温度为34℃条件下通风固态发酵20h；
6)二次发酵：将酵母菌和乳酸菌按照1:1的比例接种到初步发酵的豆粕中，接种总量为豆粕质量的2％，停止通风，在28℃条件下厌氧发酵20h；
7)干燥：发酵完成后的豆粕在40℃条件下低温干燥至水分含量10％，得所述的生物活性饲料。
所述的生物活性饲料粗蛋白含量53％，乳酸含量3.91％，活菌含量5×1010CFU/g，尿素酶活性0.01mg/(min·g)。
实施例2
所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对高温豆粕生产线生产的低变性膨化豆粕进行杂质清理，然后利用粉碎机将豆粕粉碎至40目；
2)配料：粉碎后的豆粕按照1.2:1的料水比加入蒸馏水，浸泡40min；
3)灭菌：浸泡之后的豆粕在130℃条件下高压蒸汽灭菌30min，冷却后备用；将大豆糖蜜稀释至可溶性固形物含量为15％后进行灭菌，然后将大豆糖蜜稀释液分为培养基A，培养基B和培养基C冷却备用；
4)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌分别接种到培养基A，培养基B和培养基C中培养，枯草芽孢杆菌在摇床转速为160rpm，温度为40℃条件下培养24h，酵母菌在转速为160rpm，温度33℃条件下培养24h，乳酸菌在温度为40℃条件下静置培养24h后备用，培养后的菌液浓度分别为枯草芽孢杆菌5×1011CFU/mL，酵母菌2×109CFU/mL，乳酸菌9×108CFU/mL；
5)初步发酵：将枯草芽孢杆菌接种到灭菌的豆粕中，接种量为豆粕质量的8％，在温度为37℃条件下通风固态发酵40h；
6)二次发酵：将酵母菌和乳酸菌按照1:1的比例接种到初步发酵的豆粕中，接种总量为豆粕质量的6％，停止通风，在34℃条件下厌氧发酵40h；
7)干燥：发酵完成后的豆粕在55℃条件下低温干燥至水分含量12％，得所述的生物活性饲料。
所述的生物活性饲料粗蛋白含量58％，乳酸含量4.21％，活菌含量9×1011CFU/g，尿素酶活性0.005mg/(min·g)。
实施例3
所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对高温豆粕生产线生产的低变性膨化豆粕进行杂质清理，然后利用粉碎机将豆粕粉碎至35目；
2)配料：粉碎后的豆粕按照1.1:1的料水比加入蒸馏水，浸泡38min；
3)灭菌：浸泡之后的豆粕在120℃条件下高压蒸汽灭菌20min，冷却后备用；将大豆糖蜜稀释至可溶性固形物含量为11％后进行灭菌，然后将大豆糖蜜稀释液分为培养基A，培养基B和培养基C冷却备用；
4)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌分别接种到培养基A，培养基B和培养基C中培养，枯草芽孢杆菌在摇床转速为100rpm，温度为38℃条件下培养20h，酵母菌在转速为90rpm，温度30℃条件下培养14h，乳酸菌在温度为37℃条件下静置培养19h后备用，培养后的菌液浓度分别为枯草芽孢杆菌8×1010CFU/mL，酵母菌9×108CFU/mL，乳酸菌8×108CFU/mL；
5)初步发酵：将枯草芽孢杆菌接种到灭菌的豆粕中，接种量为豆粕质量的4％，在温度为36℃条件下通风固态发酵30h；
6)二次发酵：将酵母菌和乳酸菌按照1:1的比例接种到初步发酵的豆粕中，接种总量为豆粕质量的3％，停止通风，在30℃条件下厌氧发酵30h；
7)干燥：发酵完成后的豆粕在45℃条件下低温干燥至水分含量8％，得所述的生物活性饲料。
所述的生物活性饲料粗蛋白含量57％，乳酸含量3.94％，活菌含量8×1010CFU/g，尿素酶活性0.009mg/(min·g)。
实施例4
所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对高温豆粕生产线生产的低变性膨化豆粕进行杂质清理，然后利用粉碎机将豆粕粉碎至35目；
2)配料：粉碎后的豆粕按照0.8:1的料水比加入蒸馏水，浸泡32min；
3)灭菌：浸泡之后的豆粕在115℃条件下高压蒸汽灭菌20min，冷却后备用；将大豆糖蜜稀释至可溶性固形物含量为5％后进行灭菌，然后将大豆糖蜜稀释液分为培养基A，培养基B和培养基C冷却备用；
4)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌分别接种到培养基A，培养基B和培养基C中培养枯草芽孢杆菌在摇床转速为120rpm，温度为39℃条件下培养20h，酵母菌在转速为110rpm，温度32℃条件下培养21h，乳酸菌在温度为38℃条件下静置培养15h后备用，培养后的菌液浓度分别为枯草芽孢杆菌6×1010CFU/mL，酵母菌7×108CFU/mL，乳酸菌6×108CFU/mL；
5)初步发酵：将枯草芽孢杆菌接种到灭菌的豆粕中，接种量为豆粕质量的4％，在温度为35℃条件下通风固态发酵25h；
6)二次发酵：将酵母菌和乳酸菌按照1:1的比例接种到初步发酵的豆粕中，接种总量为豆粕质量的4％，停止通风，在31℃条件下厌氧发酵32h；
7)干燥：发酵完成后的豆粕在50℃条件下低温干燥至水分含量9％，得所述的生物活性饲料。
所述的生物活性饲料粗蛋白含量54％，乳酸含量3.98％，活菌含量9.0×1010CFU/g，尿素酶活性0.01mg/(min·g)。
实施例5
所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对高温豆粕生产线生产的低变性膨化豆粕进行杂质清理，然后利用粉碎机将豆粕粉碎至35目；
2)配料：粉碎后的豆粕按照1:1的料水比加入蒸馏水，浸泡30min；
3)灭菌：浸泡之后的豆粕在130℃条件下高压蒸汽灭菌30min，冷却后备用；将大豆糖蜜稀释至可溶性固形物含量为8％后进行灭菌，然后将大豆糖蜜稀释液分为培养基A，培养基B和培养基C冷却备用；
4)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌分别接种到培养基A，培养基B和培养基C中培养，枯草芽孢杆菌在摇床转速为130rpm，温度为39℃条件下培养16h，酵母菌在转速为130rpm，温度30℃条件下培养22h；乳酸菌在温度为37℃条件下静置培养19h后备用，培养后的菌液浓度分别为枯草芽孢杆菌7×1010CFU/mL，酵母菌8×108CFU/mL，乳酸菌7×108CFU/mL；
5)初步发酵：将枯草芽孢杆菌接种到灭菌的豆粕中，接种量为豆粕质量的5％，在温度为37℃条件下通风固态发酵29h；
6)二次发酵：将酵母菌和乳酸菌按照1:1的比例接种到初步发酵的豆粕中，接种总量为豆粕质量的6％，停止通风，在29℃条件下厌氧发酵26h；
7)干燥：发酵完成后的豆粕在52℃条件下低温干燥至水分含量8％，得所述的生物活性饲料。
所述的生物活性饲料粗蛋白含量55％，乳酸含量4.01％，活菌含量5×1011CFU/g，尿素酶活性0.005mg/(min·g)。
本发明中由于高温豆粕生产线生产的低变性膨化豆粕抗营养因子含量本来就低(尿素酶活性＜0.5mg/(min·g)，发酵以后基本可以消除抗营养因子(尿素酶活性≤0.02mg/(min·g))，经测定发现本发明方法生产的生物活性饲料抗原蛋白(SDS-PAGE法)降解完全，不良寡糖(TLC法)降解＞99％，乳酸含量＞3.9％，现有技术生产的活性饲料中的乳酸含量一般在2.5％左右。
本发明分步发酵法结合了好氧发酵过程和厌氧发酵过程的优点，对豆粕中的大豆蛋白降解效果较佳，好氧发酵过程中产生的大量蛋白酶在其后的厌氧发酵过程中能够继续降解大分子蛋白，三氯乙酸法(TCA法)测得生物活性饲料中小肽含量＞18％，一般发酵饲料在9％-10％左右；乳酸菌在厌氧条件下能够产生乳酸及抑菌活性物质，提高消化率，增强动物免疫机能。

Claims (9)

1.一种分步发酵制备生物活性饲料的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)预处理：对豆粕进行杂质清理，然后利用粉碎机将豆粕粉碎至30-40目；
2)配料：粉碎后的豆粕按照0.7-1.2:1的料水比加入蒸馏水，浸泡；
3)灭菌：浸泡之后的豆粕在110-130℃条件下高压蒸汽灭菌15-30min，冷却后备用；将大豆糖蜜稀释至可溶性固形物含量为5-15％后进行灭菌，然后将大豆糖蜜稀释液分为培养基A，培养基B和培养基C冷却备用；
4)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌分别接种到培养基A，培养基B和培养基C中培养，枯草芽孢杆菌在摇床转速为80-160rpm，温度为35-40℃条件下培养12-24h，酵母菌在转速为80-160rpm，温度为28-33℃条件下培养12-24h，乳酸菌在温度为35-40℃条件下静置培养12-24h后备用；
5)初步发酵：将枯草芽孢杆菌接种到灭菌的豆粕中，在温度为34-37℃条件下通风固态发酵20-40h；
6)二次发酵：将酵母菌和乳酸菌接种到初步发酵的豆粕中，停止通风，在28-34℃条件下厌氧发酵20-40h；
7)干燥：发酵完成后的豆粕在40-55℃条件下低温干燥至水分含量≤12％，得所述的生物活性饲料。
2.根据权利要求1所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，其特征在于：步骤1)所述的豆粕为高温豆粕生产线生产的低变性膨化豆粕。
3.根据权利要求1或2所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，其特征在于：步骤2)所述的豆粕和蒸馏水的料水比为0.8-1.0:1；浸泡时间为30-40min。
4.根据权利要求3所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，其特征在于：步骤3)所述的大豆糖蜜稀释至可溶性固形物含量为5-8％。
5.根据权利要求4所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，其特征在于：步骤4)所述的枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌培养后的菌液浓度分别为枯草芽孢杆菌＞5×1010CFU/mL，酵母菌＞5×108CFU/mL，乳酸菌＞5×108CFU/mL。
6.根据权利要求5所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，其特征在于：步骤5)所述的枯草芽孢杆菌接种量为豆粕质量的3-8％。
7.根据权利要求6所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，其特征在于：步骤5)所述的枯草芽孢杆菌接种量为豆粕质量的4-5％。
8.根据权利要求7所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，其特征在于：步骤6)所述的酵母菌和乳酸菌接种比例为1:1，接种总量为豆粕质量的2-6％。
9.根据权利要求1所述的分步发酵制备生物活性饲料的方法，其特征在于：所述的生物活性饲料粗蛋白含量＞52％，乳酸含量＞3.9％，活菌含量≥5×1010CFU/g，尿素酶活性≤0.02mg/(min·g)。
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