CN107494914A - 一种新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：（1）将全脂大豆去皮、除杂，然后进行超微粉碎，粉碎成粒径为1.7毫米以下的全脂大豆粉；（2）将步骤（1）得到的全脂大豆粉投入反应釜中，并加水混合，混合均匀后，加热灭菌，然后降温，并加入酶制剂进行酶解；（3）对步骤（2）中的酶解大豆产品进行微生物发酵，然后进行干燥，经40～50℃温度干燥至含水量低于25%，即可得新型酶解发酵植物蛋白饲料。本发明的优点在于：本发明的制备工艺，以全脂大豆为原料，并采用酶解和微生物发酵两步法来制备小肽，利用菌体生长时分泌的酶系和外加酶系共同作用来提高其营养价值。

Description

一种新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺

技术领域

本发明属于饲料加工技术领域，特别涉及一种新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺。

背景技术

随着我国养殖业和饲料工业的迅速发展，对优质蛋白饲料原料的需求量大增，但我国蛋白饲料资源严重不足，尤其是大豆和鱼粉等严重依赖进口，导致饲料生产成本高居不下，严重制约我国饲料工业的可持续发展。因此，在当前饲料资源短缺的情况下，通过提高蛋白饲料的利用效率成为缓解饲料资源短缺的重要手段，相关研究受到越来越多的关注。

大豆和豆粕是我国最主要的饲料蛋白源，具有蛋白质含量高、氨基酸组成基本平衡等特点。但大豆抗营养因子（胰蛋白酶抑制剂、凝集素、植酸、单宁、致甲状腺肿因子等）的存在对其养分的消化吸收和动物健康产生不良影响。为了提高大豆蛋白的利用率，必须要消除其抗营养因子。另外，传统动物营养理论认为蛋白质只有被水解成游离氨基酸之后才可被机体吸收利用，但随着研究的深入，人们提出了小肽营养理论，并通过实验证实了蛋白质在动物体内的消化产生的小肽能完整进入血液循环被吸收利用，吸收机制与氨基酸不同，吸收效率更高。由于小肽的吸收迅速，能快速提高动静脉的氨基酸差值，从而提高整体蛋白质的合成。有研究结果表明，循环中的小肽能直接参与组织蛋白质的合成，当以小肽形式作为氮源时，整体蛋白质沉积高于相应的氨基酸日粮或完整蛋白质日粮。Bamba等（1993）研究表明，在断奶仔猪日粮中添加小肽制品，可明显提高仔猪日增重、饲料转化率和仔猪体内铁、硒、铜等微量元素的含量。赵芳芳等（2004）发现大豆小肽能明显促进和刺激蛋鸡胃肠道有益菌的增殖，抑制病原菌的增殖。陈宝江等（2008）报道，小肽能明显促进肉鸡的生长，增加采食量，提高饲料利用率。

目前消除大豆抗营养因子、生产小肽的方法主要包括化学水解、酶解和微生物发酵法等。化学水解法包括酸水解法和碱水解法，即采用酸、碱在一定温度下使蛋白质分子的肽链断裂形成小肽，工艺相对简单，但产品质量不够稳定，对环境污染大。酶解法主要是以蛋白原料为底物，利用蛋白酶的酶解作用生产小肽。在酶解工艺中，蛋白酶的选择是关键，目前常用的有胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等。酶解法生产的小肽含量高，但酶解过程水解度较难控制，而且产品有一定苦味，影响动物采食量。微生物发酵法主要是利用发酵菌株生长发育过程中分泌的多种酶类来将大分子蛋白降解为小肽，通过微生物对大分子蛋白的酶解作用，苦味肽基团进行重新组合与修饰，因此微生物发酵法制备的小肽苦味较低。微生物发酵法生产小肽的得率比酶解法高，而且生产成本较低。微生物发酵法主要包括固态发酵和液态发酵法。液态发酵法的发酵过程易于控制，蛋白降解比较充分，但对发酵设备及无菌条件要求比较严格，发酵产品后处理复杂，污染物排放较多，成本较高。固态发酵过程中所用培养基含水率较低，发酵过程及无菌条件要求不是很高，操作简单，污染物排放少。微生物发酵法最关键的是菌种的选育，目前常用的有芽孢杆菌、米曲霉、黑曲霉、酵母菌及乳酸菌等，可产生活性较强的蛋白酶和有机酸等，使大部分大分子蛋白得到水解，从而有效提高蛋白质的消化率，并具有浓郁的酸香味，改善产品适口性。戚薇等（2008）利用纳豆芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌对豆粕进行发酵，发酵产物的蛋白水解度为20.14%，胰蛋白酶抑制剂降解率为95%。俞晓辉（2008）在断奶仔猪日粮中添加发酵豆粕来替代鱼粉，发现显著提高了仔猪日增重、蛋白质利用率和饲料转化率，且具有促进乳酸菌的增长和抑制大肠杆菌生长的作用。彭松（2015）报道，枯草芽孢杆菌和酵母菌发酵豆粕可部分降解豆粕中胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白及大分子蛋白，提高粗蛋白和小肽含量，而且可替代凡纳滨对虾饲料中6%的鱼粉而不影响其生长性能。

国内已对植物蛋白类产品进行开发研制，一些有实力的生物饲料企业很早就开发发酵豆粕产品，但由于企业投入研发力度包括人力、财力还很不够，加之发酵水平有限，常采用固体发酵，发酵培养时间长，产能及产量低，尤其大量生产时，常限制其大规模的生产，且发酵过程易被杂菌污染，由于固体发酵不易以搅拌方式进行质量传递，在发酵期间，物质添加不均匀，不易得到高含量的产品。发酵豆粕中的易于动物消化的小分子蛋白含量低，抗原高，抗营养因子也未能有效去除，其酶解发酵水平与国外还有一部分差距。目前国内包括台湾地区发酵豆粕类产品，其酸溶蛋白含量占蛋白质的比例在5-20%之间；水苏糖含量在3.0-12.7mg/g之间，棉子糖含量在6.7-12.9mg/g，大豆球蛋白含量在4.93-9.72%之间，β-伴大豆球蛋白含量在3.76-12.9%之间（周天骄等，2015；杨玉娟等，2016），产品存在蛋白质降解程度低，抗营养因子含量高等问题，在替代鱼粉上存在一定的风险。大量的研究结果标明，在断奶仔猪和水产动物饲料中尚不能较好的替代鱼粉（李绍章等，2008；徐述亮等，2014；彭松等，2015；吕云云等，2016）。

国外一些大型企业大豆加工产品常见的有大豆浓缩蛋白和发酵豆粕，知名度比较高的如新加坡某公司在中国大陆投资生产的大豆浓缩蛋白，其大豆球蛋白含量为10mg/kg，β-大豆球蛋白含量为5mg/kg，抗原蛋白低，但是由于其采用化学浸提工艺，易致化学残留和环境污染等问题，且产生易于动物消化吸收的小分子肽含量低。丹麦国家某公司生产的某发酵豆粕在市场上占有一定的比例，以上大豆浓缩蛋白和发酵豆粕类产品在幼小动物、水产动物生产中在代替鱼粉及其替代量上也存在一定缺陷。

近年来利用微生物发酵法和酶解法去除豆粕中的抗营养因子、生产小肽的研究较多，取得了较好的成果，市场上已有成熟的产品，但很少有针对全脂大豆的研究，而且利用酶解、发酵两步法的研究报道较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺，以全脂大豆为原料，并采用酶解和微生物发酵两步法来制备小肽，利用菌体生长时分泌的酶系和外加酶系共同作用来提高其营养价值。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺，其创新点在于：所述制备工艺包括如下步骤：

（1）将全脂大豆去皮、除杂，然后进行超微粉碎，粉碎成粒径为0.17毫米以下的全脂大豆粉；

（2）将步骤（1）得到的全脂大豆粉投入反应釜中，并按1:4加水混合，混合均匀后，加热至90C°，持续5～6分钟灭菌，然后降温至40-45 C°，调节PH值为3，并加入酶制剂黑曲霉3.350酸性蛋白酶6000u/g进行酶解，酶解时间控制在9～10小时；

（3）对步骤（2）中的酶解大豆产品进行微生物发酵，然后进行低温干燥，经40～50 C°温度干燥至含水量低于25%，即可得新型酶解发酵植物蛋白饲料。

本发明的优点在于：

（1）本发明新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺，以全脂大豆为原料，利用酶解结合发酵的工艺，即采用酶解和微生物发酵两步法来制备小肽，更有效的将大分子蛋白质降解为小分子肽，提高了酸溶蛋白含量，有效去除或钝化了抗营养因子和抗原蛋白，有效保护了大豆中的油脂含量，此外，发酵工艺采用高效无污染的半固体发酵工艺，能够在提高小分子肽含量的同时同步去除植物原料中的抗营养因子，具有工艺通用性强，原料来源广、生产效率高，产品性价比高、无污染、有利于环境保护等特点；通过该制备工艺制备的新型酶解发酵蛋白原料，小肽含量高，利于动物尤其幼龄动物和水产动物对蛋白质的消化利用，抗营养因子含量得到有效去除或钝化，是一种可替代鱼粉的优质蛋白原料，对于弥补我国优质蛋白饲料资源短缺、降低饲料行业蛋白原料使用成本、促进畜牧业可持续发展有重大的现实意义，在动物饲料领域具有广阔的应用前景；

（2）本发明新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺，其中，选用的酶制剂黑曲霉3.350酸性蛋白酶6000u/g，通过独特的酶制剂配比，降解不利于动物消化吸收的非淀粉多糖含量，提高了蛋白质的利用率，降低生产成本。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺，该制备工艺包括如下步骤：

（1）将全脂大豆去皮、除杂，然后进行超微粉碎，粉碎成粒径为0.16毫米的全脂大豆粉；

（2）将步骤（1）得到的全脂大豆粉投入反应釜中，并按1:4加水混合，混合均匀后，加热至90C°，持续6分钟灭菌，然后降温至45 C°，调节PH值为3，并加入酶制剂黑曲霉3.350酸性蛋白酶6000u/g进行酶解，酶解时间控制在10小时；

（3）对步骤（2）中的酶解大豆产品进行微生物发酵，然后进行低温干燥，经40 C°温度干燥至含水量低于25%，即可得新型酶解发酵植物蛋白饲料。

实施例2

本实施例新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺，该制备工艺包括如下步骤：

（1）将全脂大豆去皮、除杂，然后进行超微粉碎，粉碎成粒径为0.16毫米的全脂大豆粉；

（2）将步骤（1）得到的全脂大豆粉投入反应釜中，并按1:4加水混合，混合均匀后，加热至90C°，持续5分钟灭菌，然后降温至40 C°，调节PH值为3，并加入酶制剂黑曲霉3.350酸性蛋白酶6000u/g进行酶解，酶解时间控制在9小时；

（3）对步骤（2）中的酶解大豆产品进行微生物发酵，然后进行低温干燥，经40 C°温度干燥至含水量低于25%，即可得新型酶解发酵植物蛋白饲料。

实施例3

本实施例新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺，该制备工艺包括如下步骤：

（1）将全脂大豆去皮、除杂，然后进行超微粉碎，粉碎成粒径为0.15毫米的全脂大豆粉；

（2）将步骤（1）得到的全脂大豆粉投入反应釜中，并按1:4加水混合，混合均匀后，加热至90C°，持续5分钟灭菌，然后降温至40 C°，调节PH值为3，并加入酶制剂黑曲霉3.350酸性蛋白酶6000u/g进行酶解，酶解时间控制在9小时；

（3）对步骤（2）中的酶解大豆产品进行微生物发酵，然后进行低温干燥，经40 C°温度干燥至含水量低于25%，即可得新型酶解发酵植物蛋白饲料。

应用实施例

将200只龙虾按照日龄、体重、健康状况相同的原则将龙虾平均分为试验组与对照组两组，分开喂养，试验组喂本发明的新型酶解发酵植物蛋白饲料，对照组喂传统鱼粉蛋白饲料，平均每只螃蟹每天投食0 .15kg，试验期为90天，与对照组相比，试验组各项技术参数指标如下表所示：

表1 各试验组技术参数指标

。

由上表可以看出，本发明制备出的新型酶解发酵植物蛋白饲料，与传统鱼粉蛋白饲料相比，剩余饲料的比例大大降低，因而饲料养分消化率能够大大提高，同时，能够有效促进龙虾的生长。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种新型酶解发酵植物蛋白饲料的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺包括如下步骤：

（1）将全脂大豆去皮、除杂，然后进行超微粉碎，粉碎成粒径为0.17毫米以下的全脂大豆粉；

（2）将步骤（1）得到的全脂大豆粉投入反应釜中，并按1:4加水混合，混合均匀后，加热至90C°，持续5～6分钟灭菌，然后降温至40-45 C°，调节PH值为3，并加入酶制剂黑曲霉3.350酸性蛋白酶6000u/g进行酶解，酶解时间控制在9～10小时；

（3）对步骤（2）中的酶解大豆产品进行微生物发酵，然后进行低温干燥，经40～50 C°温度干燥至含水量低于25%，即可得新型酶解发酵植物蛋白饲料。