CN107836573A - 复合酶制剂、利用其制备饲料的方法以及动物饲料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合酶制剂、利用其制备饲料的方法以及动物饲料，涉及饲料的制备领域。该复合酶制剂是由碱性蛋白酶和风味蛋白酶复配而成，其中，碱性蛋白酶和风味蛋白酶的质量比为3:1～4:3；碱性蛋白酶是由角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶复配而成；风味蛋白酶是由中性蛋白酶、氨肽酶以及麦芽糊精复配而成。该方法包括以啤酒废酵母为原料，配制成预设浓度的酵母液，溶解均匀后，加入乙酸乙酯，将酵母液预热后加入上述复合酶制剂进行酶解反应得到酶解液，对酶解液进行喷雾干燥。本发明有利于缩短酵母自溶的时间，提高酶解程度，改善了酵母自溶动物饲料的适口性，而且提高了饲料中小分子营养成分的含量，提高了工业生产的效率。

Description

复合酶制剂、利用其制备饲料的方法以及动物饲料

技术领域

本发明涉及饲料的制备领域，具体而言，涉及一种复合酶制剂、利用其制备饲料的方法以及动物饲料。

背景技术

目前，我国国内市场的动物饲料主要包括大豆豆粕、玉米杂粮杂粕、鱼粉肉骨粉和氨基酸、功能性饲料添加剂等。蛋白质是动物饲料中的主要营养成分，一般占动物饲料的20％左右。啤酒废酵母中营养成分含量丰富，氨基类物质可达40％左右，是作为动物饲料的良好蛋白质来源。我国是啤酒生产大国，而酿造啤酒之后的废酵母排放量巨大，一般占啤酒产量的3％左右，这不仅造成了资源的严重浪费，更是破坏了生态环境，因此，对啤酒废酵母的综合利用是行业从业者亟待解决的技术难题。

啤酒酵母细胞内含有丰富的蛋白质、核酸、维生素、碳水化合物、类脂物质、矿物质等多种营养成分。干燥酵母的营养成分为：蛋白质40％～50％、脂肪1.5％、灰分7％、粗纤维1.5％。然而，若是把啤酒废酵母直接干燥为饲料，则其菌体坚固的细胞壁会严重影响动物的消化吸收，造成适口性差、消化率低、便秘等现象，因此，有必要对酵母原料进行预处理，而酵母自溶就是利用酵母自身的蛋白酶核酸酶等内源酶，将菌体本身的可溶性物质降解出来，从而使细胞壁破裂，菌体内的营养成分通过酶解作用转化为动物能快速吸收的小分子物质，促进了啤酒废酵母在动物体内的充分利用。

随着市场的需求，酶制剂在食品、生物及化工领域的利用越来越广泛。蛋白酶能水解肉类、豆类、菌体蛋白产生小分子多肽及游离氨基酸，适应了众多行业的需求。蛋白酶对啤酒废酵母进行水解，增加了自溶物中小分子物质的含量，如游离氨基酸、核苷酸、小分子肽、麦角淄醇等各种香味物质，这些物质能明显提高动物对饲料的适口性，促进动物的消化和生长。但是，在蛋白酶解过程中，蛋白酶的选择及其使用条件尤为重要。酵母自溶过程中如果酶制剂使用不当则会造成生产周期长、产品营养指标不合格等后果，因此，添加酶制剂对啤酒废酵母自溶的工艺控制点还需要进行严格摸索和实验优化。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种复合酶制剂，其能辅助酵母自溶，得到更好的水解效果。

本发明的第二目的在于提供一种利用复合酶制剂制备饲料的方法，缩短酵母自溶的时间，提高生产效率。

本发明的第三目的在于提供一种动物饲料，其营养价值高，风味更佳。

本发明的实施例是这样实现的：

一种复合酶制剂，其是由碱性蛋白酶和风味蛋白酶复配而成，其中，碱性蛋白酶和风味蛋白酶的质量比为3:1～4:3；碱性蛋白酶是由角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶复配而成；风味蛋白酶是由中性蛋白酶、氨肽酶以及麦芽糊精复配而成。

一种利用复合酶制剂制备饲料的方法，其包括：以啤酒废酵母为原料，配制成预设浓度的酵母液，溶解均匀后，加入乙酸乙酯，将酵母液预热后加入上述复合酶制剂进行酶解反应得到酶解液，对酶解液进行喷雾干燥。

一种动物饲料，其采用上述利用复合酶制剂制备饲料的方法制备而成。

本发明实施例的有益效果例如包括：

本发明利用复合酶制剂促进啤酒废酵母的自溶过程生产动物饲料，采用碱性蛋白酶和风味蛋白酶进行复配，通过复合酶制剂配方以及酶解条件的不断优化，最终得到最优的酶解工艺。在酵母自溶物作为动物饲料的制备方法中，一般采取自溶1～3天，而未提及酶制剂辅助的方法，本发明采用酶制剂复配优化技术，极大地缩短了酵母的自溶时间，提高了生产效率。

酶解程度大大增加，酶解液中氨基态氮值也有很大提高，增加了肽、氨基酸、核苷酸、磷脂、脂肪酸等风味物质的种类，提高了饲料的适口性和营养成分的含量。

由于反应后的酶解液中含有丰富的寡肽和氨基酸，尤其是谷氨酸，这些风味成分是通过水解酵母而产生，为产品提供所需的香味特性。酵母抽提物由于是纯天然的又具有高强的增味功能，而且能与食品中其他风味配料协调，因此，将反应后的酶解液通过高速离心，酵母菌体质壁分离，将上清液浓缩，制成酵母抽提物，可用于各类风味物质中，增加和改善食品或饲料的风味。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的复合酶制剂、利用复合酶制剂制备饲料的方法以及动物饲料进行具体说明。

一种复合酶制剂，其是由碱性蛋白酶和风味蛋白酶复配而成，碱性蛋白酶和风味蛋白酶的质量比为3:1～4:3。即碱性蛋白酶和风味蛋白酶的质量的比值在1.33～3之间。

其中碱性蛋白酶属于内切酶，能将蛋白质肽链切断为若干个小分子肽，从而提高酵母蛋白的水解度；而风味蛋白酶主要成分为外切酶，能将肽链末端的氨基酸切下，不仅提高了酵母自溶物中氨基态氮的含量，而且减少了自溶物的苦味，提高了饲料的适口性。

本实施例中的碱性蛋白酶是由角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶复配而成。

具体地，角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶的质量比为10～12：1～2：1～2。经发明人研究发现，采用上述质量比复配制得的碱性蛋白酶能显著提高酵母的水解性能。三者的质量比不合适时，酵母菌体不能完全被酶解彻底，导致水解度低，并且得到的酶解液中小分子肽和氨基酸等风味物质的含量较少。因此，酶制剂的配比对酵母水解效果有较大影响，必须保证其比例在规定范围内。

其中角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶可以通过市售获得，也可以通过自主制备获得，本实施例中，优选角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶是通过自主制备获得的。

优选地，角蛋白酶是通过向第一发酵辅料中加入地衣芽孢杆菌经发酵提取后喷干制得。本实施例中，第一发酵辅料为蛋白或淀粉质原料。

优选地，木瓜蛋白酶是通过将番木瓜切碎后打浆，得到浆液，对浆液在超声波功率为300～400W的条件下超声处理200～300s，接着利用羟基磷灰石柱色谱，从浆液中分离纯化后制得。

本实施例中通过超声波提取后分离纯化制得木瓜蛋白酶，经超声波强化提取，酶活力提高到原先的1.71倍；整个生产过程卫生安全，收率高，所生产的成品酶活损失小，酶活力一般可达到280万～350万单位/g，最高可达400万单位/g，且酶活稳定性好，纯度高，色泽洁白，细菌数低，严格操作可达到医药级别。

优选地，纤维素酶是通过向第二发酵辅料中加入绿色木霉，经发酵提取喷干后制得。本实施例中，第二发酵辅料为蛋白或淀粉质原料。

风味蛋白酶是由中性蛋白酶、氨肽酶以及麦芽糊精复配而成。中性蛋白酶、氨肽酶以及麦芽糊精的质量比为1～2：3～4：6～7。经发明人研究发现，采用上述质量比复配制得的风味蛋白酶能显著提高酵母中氨基态氮的含量，减少自溶物的苦味，提高饲料的适口性。风味蛋白酶中主要起酶解作用的为中性蛋白酶和氨肽酶，中性蛋白酶能适当增加水解程度，而氨肽酶主要外切酶，能切除苦味基团——疏水氨基酸，从而改善蛋白水解产生的苦味，同时提高氨基氮类物质的含量。因此，若两者之间比例不恰当，则容易造成水解不彻底以及苦味产生、风味不佳等现象。

优选地，中性蛋白酶是通过向第三发酵辅料中加入枯草芽孢杆菌，经发酵提取后喷干制得。本实施例中，第三发酵辅料为蛋白或淀粉质原料。

优选地，氨肽酶是通过向第四发酵辅料中加入米曲霉，经发酵提取后喷干制备。本实施例中，第三发酵辅料为蛋白或淀粉质原料。

本实施例中通过自主制备上述角蛋白酶、木瓜蛋白酶、纤维素酶、中性蛋白酶以及氨肽酶，并将其以特定的质量比进行复配，制得的碱性蛋白酶和风味蛋白酶能够针对性的促进酵母自溶，使得酵母细胞内富含的蛋白质、核酸、维生素、碳水化合物、类脂物质、矿物质等多种营养成分通过酶解作用化为动物能快速吸收的小分子物质，促进了啤酒废酵母在动物体内的充分利用。

此外，本发明实施例还提供了一种利用复合酶制剂制备饲料的方法，其包括以下步骤：

S1：配制酵母液。

以啤酒废酵母为原料，配制成预设浓度的酵母液。具体到本实施例中，酵母液的预设浓度为10％～30％。例如：预设浓度可以为10、11、13、15、17、18、20、23、25、28、30％中的任一者或任意两者之间的范围值。

经发明研究发现，酵母液的预设浓度超过30％时，会大大延长酶解时间，当酵母液的预设浓度低于10％时，啤酒废酵母含量过少，酵母细胞内的蛋白质、核酸、维生素、碳水化合物、类脂物质、矿物质等多种营养成分较少，制备工艺的成本较高。因此本发明实施例中，优选酵母液的预设浓度为10％～30％，既能保证短时间内完成酶解，同时营养成分的含量满足饲料的需求。

优选地，在将啤酒废酵母配制成酵母液之前，可以先将啤酒废酵母置于-20～-50℃的低温条件下下预冻处理5-8h。预冻能够使得在酵母内部的冰晶体对细胞壁的机械作用而使其破裂，处理方式温和，将预冻处理作为配制前的预处理，能够加快酵母细胞破壁的程度，有利于后续的工艺的进行。

S2：加入乙酸乙酯。

待酵母液溶解均匀后，调节酵母液的pH为6.2～6.5，接着加入乙酸乙酯，乙酸乙酯的加入量为啤酒废酵母的干重的0.5％～1.0％，在加入所述乙酸乙酯之后，将酵母液预热至50～55℃。

乙酸乙酯的加入量为啤酒废酵母的干重的0.5％～1.0％，例如可以为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0中的任一者或者任意两者之间的范围值。

本实施例在啤酒废酵母配制成酵母液之前，对啤酒废酵母进行预冻处理，在加入乙酸乙酯后，乙酸乙酯作为促溶剂，乙酸乙酯能够促进酵母破壁，对酵母液进行预热，从而进一步提升乙酸乙酯促进酵母破壁的作用，酵母破壁更完全，水解更充分。

加入乙酸乙酯即开始自溶反应，本实施例在自溶反应开始之前，调节酵母液的pH为6.2～6.5，是因为一旦加入复合酶制剂开始反应，在反应前期酵母液pH变化极快，下降明显，为防止酵母液pH酸性过高，导致复合酶制剂反应停滞甚至失活，因此在反应开始前对其pH进行调节。

S3：加入复合酶制剂。

待酵母液预热后加入复合酶制剂进行酶解反应得到酶解液，复合酶制剂中的碱性蛋白酶属于内切酶，能将蛋白质肽链切断为若干个小分子肽，从而提高酵母蛋白的水解度；而复合酶制剂中的风味蛋白酶主要成分为外切酶，能将肽链末端的氨基酸切下，不仅提高了酵母自溶物中氨基态氮的含量，而且减少了自溶物的苦味，提高了饲料的适口性。

复合酶制剂的加入量为啤酒废酵母的干重的0.2％～0.5％。例如可以为0.2％、0.3％、0.4％、0.5％中的任一者或者任意两者之间的范围值。

酶解反应中，酶解时间为16～20h，酶解温度为50～55℃，酶解pH为5.5～6.5；通过控制酶解反应中的pH为5.5～6.5，确保复合酶制剂中的各种蛋白酶保持活性。优选地，利用质量浓度为10～30％的Na₂CO₃溶液对酶解反应中的酶解PH值进行调节。

S4：喷雾干燥。

若要对酶解液内的指标进行测定，可通过将酶解液煮沸灭菌10min，之后冷却定重，进行指标测定。如果想要直接制备成品，则直接将酶解液进行喷雾干燥，复合酶制剂在高温下失活，反应终止，喷干后的粉样即作为动物饲料。

经由上述利用复合酶制剂制备饲料的方法制备得到的动物饲料，其营养价值高，风味更佳。

本发明与现有的技术相比具有以下技术效果：

本发明利用复合酶制剂促进啤酒废酵母的自溶过程生产动物饲料，采用碱性蛋白酶和风味蛋白酶进行复配，通过复合酶制剂配方以及酶解条件的不断优化，最终得到最优的酶解工艺。在酵母自溶物作为动物饲料的制备方法中，一般采取自溶1～3天，而未提及酶制剂辅助的方法，本发明采用酶制剂复配优化技术，极大地缩短了酵母的自溶时间，提高了生产效率。

酶解程度大大增加，酶解液中氨基态氮值也有很大提高，增加了肽、氨基酸、核苷酸、磷脂、脂肪酸等风味物质的种类，提高了饲料的适口性和营养成分的含量。

由于反应后的酶解液中含有丰富的寡肽和氨基酸，尤其是谷氨酸，这些风味成分是通过水解酵母而产生，为产品提供所需的香味特性。酵母抽提物由于是纯天然的又具有高强的增味功能，而且能与食品中其他风味配料协调，因此，将反应后的酶解液通过高速离心，酵母菌体质壁分离，将上清液浓缩，制成酵母抽提物，可用于各类风味物质中，增加和改善食品的风味。

以下结合实施例对本发明的复合酶制剂、利用其制备饲料以及动物饲料的方法进一步进行阐述。

实施例1

本实施例提供了一种复合酶制剂，其是由碱性蛋白酶与风味蛋白酶以质量比为2:1复配制得。其中，碱性蛋白酶是由质量比为10：1：1的角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶复配而成；风味蛋白酶是由质量比为1：3：6的中性蛋白酶、氨肽酶以及麦芽糊精复配而成。

本实施例还提供了一种利用复合酶制剂制备饲料的方法，其包括：取一定质量的啤酒废酵母，将其配制成浓度为15％的酵母液，溶解均匀后，调节酵母液pH为6.4左右，之后添加占啤酒废酵母干重0.7％的乙酸乙酯作为促溶剂。将溶液预热到53℃，添加复合酶制剂的量为啤酒废酵母干重质量的0.2％，反应过程中控制pH为5.8左右，酶解温度为50℃。酶解时间15h后，煮沸灭酶10min，之后冷却定重，进行指标测定，测定结果见表1所示。若要制得成品则直接通过喷雾干燥使得酶制剂在高温下失活，反应终止，喷干后的粉样即作为动物饲料。

实施例2

本实施例提供了一种复合酶制剂，其是由碱性蛋白酶与风味蛋白酶以质量比比为7:4复配制得。其中，碱性蛋白酶是由质量比为11：2：2的角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶复配而成；风味蛋白酶是由质量比为2：4：7的中性蛋白酶、氨肽酶以及麦芽糊精复配而成。

本实施例还提供了一种利用复合酶制剂制备饲料的方法，其包括：取一定质量的啤酒废酵母，将其配制成浓度为11％的酵母液，溶解均匀后，调节酵母液pH为6.5左右，之后添加占啤酒废酵母干重0.5％的乙酸乙酯作为促溶剂。将溶液预热到55℃，添加复合酶制剂的量为啤酒废酵母干重质量的0.35％，反应过程中控制pH为5.5左右，酶解温度为55℃。酶解时间18h后，煮沸灭酶10min，之后冷却定重，进行指标测定，测定结果见表1所示。若要制得成品则直接通过喷雾干燥使得酶制剂在高温下失活，反应终止，喷干后的粉样即作为动物饲料。

实施例3

本实施例提供了一种复合酶制剂，其是由碱性蛋白酶与风味蛋白酶以质量比为5:3复配制得。其中，碱性蛋白酶是由质量比为12：1：2的角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶复配而成；风味蛋白酶是由质量比为2：3：6的中性蛋白酶、氨肽酶以及麦芽糊精复配而成。

本实施例还提供了一种利用复合酶制剂制备饲料的方法，其包括：取一定质量的啤酒废酵母，将其配制成浓度为28％的酵母液，溶解均匀后，调节酵母液pH为6.2左右，之后添加占啤酒废酵母干重1.0％的乙酸乙酯作为促溶剂。将溶液预热到50℃，添加复合酶制剂的量为啤酒废酵母干重质量的0.5％，反应过程中控制pH为6.5左右，酶解温度为53℃。酶解时间20h后，煮沸灭酶10min，之后冷却定重，进行指标测定，测定结果见表1所示。若要制得成品则直接通过喷雾干燥使得酶制剂在高温下失活，反应终止，喷干后的粉样即作为动物饲料。

对比指标：将本发明的实施例所得酶解液，与空白对照(未加酶制剂)酵母自溶液进行氨基态氮等各项指标的测定，具体检测结果见表1。

表1.实施例与空白对照中各项指标检测值

采用复合酶制剂辅助酵母自溶的方法，得到了更好的水解效果，提高了原料的利用率，产生了较多的氮类化合物及溶于水的小分子营养成分。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合酶制剂，其特征在于，其是由碱性蛋白酶和风味蛋白酶复配而成，所述碱性蛋白酶和所述风味蛋白酶的质量比为3:1～4:3；其中，所述碱性蛋白酶是由角蛋白酶、木瓜蛋白酶以及纤维素酶复配而成；所述风味蛋白酶是由中性蛋白酶、氨肽酶以及麦芽糊精复配而成。

2.根据权利要求1所述的复合酶制剂，其特征在于，所述角蛋白酶、所述木瓜蛋白酶以及所述纤维素酶的质量比为10～12：1～2：1～2。

3.根据权利要求1所述的复合酶制剂，其特征在于，所述中性蛋白酶、所述氨肽酶以及所述麦芽糊精的质量比为1～2：3～4：6～7。

4.一种利用复合酶制剂制备饲料的方法，其特征在于，其包括：以啤酒废酵母为原料，配制成预设浓度的酵母液，溶解均匀后，加入乙酸乙酯，将所述酵母液预热后加入如权利要求1-3任一项所述的复合酶制剂进行酶解反应得到酶解液，对所述酶解液进行喷雾干燥。

5.根据权利要求4所述的利用复合酶制剂制备饲料的方法，其特征在于，所述复合酶制剂的加入量为所述啤酒废酵母的干重的0.2％～0.5％。

6.根据权利要求4所述的利用复合酶制剂制备饲料的方法，其特征在于，所述酶解反应的酶解时间为16～20h，酶解温度为50～55℃，酶解pH为5.5～6.5；

优选地，利用质量浓度为10～30％的Na₂CO₃溶液对所述酶解反应中的酶解PH值进行调节。

7.根据权利要求4所述的利用复合酶制剂制备饲料的方法，其特征在于，所述乙酸乙酯的加入量为所述啤酒废酵母的干重的0.5％～1.0％。

8.根据权利要求4所述的利用复合酶制剂制备饲料的方法，其特征在于，在加入所述乙酸乙酯之前，先调节所述酵母液pH为6.2～6.5；

优选地，在加入所述乙酸乙酯之后，将所述酵母液预热至50～55℃。

9.根据权利要求4所述的利用复合酶制剂制备饲料的方法，其特征在于，所述酵母液的预设浓度为10％～30％。

10.一种动物饲料，其特征在于，其采用如权利要求4-9任一项所述的利用复合酶制剂制备饲料的方法制备而成。