CN107846934A - 谷物粉末蛋白质浓缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及谷物粉末蛋白质浓缩方法、根据所述方法制得的蛋白质浓缩谷物粉末、以及含所述蛋白质浓缩谷物粉末的饲料添加剂。根据本发明一具体实例的谷物粉末蛋白质浓缩方法，通过对谷物粉末进行酶处理，提高原料中水溶性糖的含量，并通过细菌或酵母的接种和发酵过程去除所增加的水溶性糖，从而蛋白质浓缩，进而提高蛋白质含量比的增加效果，并且能够改善谷物粉末作为蛋白质来源的性能。

Description

谷物粉末蛋白质浓缩方法

技术领域

本发明涉及一种谷物粉末蛋白质浓缩方法、根据上述方法制得的蛋白质浓缩谷物粉末以及含上述蛋白质浓缩谷物粉末的饲料添加剂。具体而言，上述谷物粉末蛋白质浓缩方法是，以包括对谷物粉末进行酶处理以使结构性碳水化合物分解的步骤为特征的谷物粉末蛋白质浓缩方法。

背景技术

谷物由于能量高，所以饲料转化效率高，而且，由于粗纤维含量低，所以消化率高，被广泛用作家畜饲料。但是，谷物饲料由于蛋白质和氨基酸的组成低，因此，为了均衡营养，需要补充供给蛋白质和氨基酸。作为这些蛋白质来源，使用：鱼粉、脱脂奶粉、肉粉、血粉等动物蛋白源以及大豆、菜子、亚麻等植物蛋白源。作为植物蛋白源之一的玉米麸质(Corngluten)是玉米淀粉制造过程中的副产物，其蛋白质含量与蛋白质含量高的鱼粉类似(约为普通植物蛋白源的3倍)，且价格低廉，因此，被广泛用作饲料的蛋白质来源。

根据以往的研究可知，通过微生物的蛋白酶(protease)或市售酶，能够实现玉米麸质蛋白质的肽化。另外，已经公开了通过将微生物接种到玉米麸质中，以使蛋白质分解成低分子肽的同时，使蛋白质含量比也微量上升。

但是，由于原料中包含的水溶性糖含量不足，在如上所述的玉米麸质发酵中蛋白质含量比的上升效果仅约为2％～3％，因此，玉米麸质的固体发酵除了主要蛋白质的肽化以外，没有太大的优势。

因此，本发明中，提供一种通过酶处理和微生物来除去玉米麸质中所含有的非蛋白成分，以提高玉米麸质的蛋白质含量，并能够达到代替市售鱼粉的水平的高蛋白质材料的制造方法。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的一个方面，提供一种谷物粉末蛋白质浓缩方法，包括对谷物粉末进行酶处理以使结构性碳水化合物分解的步骤。

用于解决问题的手段

根据本发明的一个方面，提供一种谷物粉末蛋白质浓缩方法，该方法包括：对谷物粉末进行酶处理以使结构性碳水化合物(structural carbohydrate)分解的步骤；以及，对上述谷物粉末接种细菌使该谷物粉末发酵的步骤。

本发明中使用的术语“谷物粉末(grain powder)”是指谷物，具体而言，是指将玉米、高粱、大米、大豆、甜菜、棉籽、紫苏等进行干燥并粉碎后的物质，包括在其它工序中使用纯谷物后，将剩余的残留物进行干燥并粉碎后的物质，具体而言，包括玉米麸质(corngluten)、棉籽粕(cotton seed meal)、木棉籽粕(kapok seed meal)、紫苏饼粕(perillameal)、去皮大豆粕(dehulled soybean meal)等，但并非限定于此。本发明中使用的谷物粉末优选使用同一地区生产的相同种类的谷物粉末，但是，谷物粉末的品质差异并不对本发明的结果产生大的影响。

根据本发明的一具体实例，上述谷物粉末可以是玉米麸质。上述玉米麸质是，由玉米制造淀粉的过程中，从原料提取大部分淀粉和胚芽，分离玉米糠后将剩余的物质进行脱水干燥而获得的黄色粉末，相当于玉米淀粉制造过程中产生的残留物。上述玉米麸质含有约35％～65％的蛋白质，含有一般饲料的大约三倍的蛋白质，因此，被用作饲料的蛋白质来源。

在本发明中，术语“酶(enzyme)”是指，起到分解谷物粉末中结构性碳水化合物的作用的酶，优选地，可以选自淀粉分解酶、纤维素分解酶(纤维素酶，cellulase)、半纤维素分解酶(半纤维素酶，hemicellulase)和果胶分解酶(果胶酶，pectinase)中的酶。

根据本发明的一具体实例，上述淀粉分解酶可以是淀粉酶(amylase)或葡糖淀粉酶(glucoamylase)，具体而言，可以是选自α-淀粉酶、β-淀粉酶、异淀粉酶(isoamylase)和葡糖淀粉酶中的酶，优选为α-淀粉酶或葡糖淀粉酶，更优选为葡糖淀粉酶。

根据本发明的一个具体实例，上述酶可以是通过酶筛选来选择的酶。一般来说，市场上流通的酶在酶活性和反应条件等不同，因此，通过酶筛选，可选择对作为原料物质的谷物粉末最适合的酶。酶筛选可以以如下方式进行，即，在实验过程中调节(i)酶的种类、(ii)加入酶的时间和(iii)反应温度等条件，使各酶进行发酵，并以规定时间间隔测定样品内粗蛋白的量，选择在规定条件下最终蛋白质的浓缩效果最高的酶。

根据本发明的一具体实例，相对于上述谷物粉末100重量份，优选用0.1～1重量份的上述酶来进行处理。

本发明中使用的术语“结构性碳水化合物(structural carbohydrate)”是指，构成植物细胞的细胞壁的淀粉(starch)、纤维素(cellulose)、半纤维素(hemicellulose)、果胶(pectin)等利用率低的碳水化合物，可优选为淀粉。

根据本发明的一具体实例，谷物粉末中存在的结构性碳水化合物的种类可以以如下方式获得，即，使用酸(acid)等使结构性碳水化合物水解，从而结构性碳水化合物转成单糖类形态并对此进行检测，利用该检测结果逆向推测由该单糖类(多个)构成的结构性碳水化合物的种类。本发明中使用的术语“发酵(fermentation)”是指，细菌或酵母利用自身所具有的酶对有机物进行分解的过程，具体而言是指分解葡萄糖等的过程。上述发酵包括固体发酵、液体发酵等，优选为固体发酵。

上述“固体发酵”是指，利用谷物粉末的表面或内部使细菌繁殖的方法。由于固体发酵的水分活度低，污染菌的生长受到限制，因此，不会像液体发酵那样造成严重的污染，当利用同一菌株通过液体发酵和固体发酵生产酶时，经过基质亲和力高的固体发酵的酶显示出高活性。

根据本发明的一具体实例，上述固体发酵通过向谷物粉末添加微生物来进行，优选添加细菌或酵母。

本发明中使用的术语“细菌(bacteria)”是指，如上所述地起到发酵作用的0.1mm以下的微生物(microorganism)，包括芽孢杆菌(Bacillus)属、曲霉菌(Aspergiluls)属、明串珠菌(Leuconostoc)属、乳杆菌(Lactobacillus)属、魏斯氏菌(Weisella)属、链球菌(Streptococcus)属，但并非限定于此。根据本发明的一具体实例，上述细菌可以是芽孢杆菌属的菌株。

根据本发明的一具体实例，用于固体发酵的上述芽孢杆菌属菌株可以优选为非病原性芽孢杆菌，更优选地，选自枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、东洋芽孢杆菌(Bacillus toyoi)、凝结芽胞杆菌(Bacilluscoagulans)、聚酵素芽孢杆菌(Bacillus polyfermenticus)以及解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)K2G中的一种以上的芽孢杆菌菌株。上述发酵可以在30℃～45℃的温度下进行，优选在30℃～40℃，最优选在37℃的温度下进行。

根据本发明的一具体实例，固体发酵中使用的细菌可以是乳酸菌。

本发明中使用的术语“乳酸菌(lactic acid bacteria)”是，通过发酵糖类来获得能量，并生成大量乳酸的细菌的总称，包括乳杆菌(Lactobacillus)属、乳球菌(Lactococcus)属、明串珠菌(Leuconostoc)属、片球菌(Pe diococcus)属和双歧杆菌(Bifidobacterium)属，但并非限定于此。上述术语“乳酸菌”并非是指细菌的分类学地位的术语，因此，即使是分类学上属于其他菌属的微生物，也可属于乳酸菌的范围。根据本发明的一具体实例，上述乳酸菌可以是乳杆菌属的菌株。

根据本发明的一具体实例，上述乳杆菌属的菌株可以是选自植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)和短乳杆菌(Lactobacillus brevis)中的一种以上的乳杆菌菌株。上述发酵可以在30℃～45℃的温度下进行，优选在30℃～40℃，最优选在37℃的温度下进行。

根据本发明的一具体实例，还可以包括在进行酶处理之前向谷物粉末添加碱性溶液来调节至特定酸度的步骤，其中，所述特定酸度为细菌在所述谷物粉末中最佳生长的酸度。例如，当上述细菌是芽孢杆菌时，上述细菌最佳生长的酸度可以是pH6～7，当上述细菌是乳酸菌的乳杆菌时，最佳生长的酸度可以是pH5～7。

上述碱性溶液是pH大于7的水溶液，例如，可以是NaOH溶液、KOH溶液、NH₄OH溶液等，优选是NaOH溶液。本发明中使用的NaOH溶液的浓度优选为1％～2％。本发明中适量使用NaOH溶液，以使添加溶液后的谷物粉末最好是玉米麸质的水分达到约40％～50％，优选地达到41％～45％，最优选地达到43％。

根据本发明的另一方面，提供一种谷物粉末蛋白质浓缩方法，该方法包括：对谷物粉末进行酶处理以使结构性碳水化合物分解的步骤；以及对所述谷物粉末接种酵母使所述谷物粉末发酵的步骤。

本发明中使用的术语“酵母(yeast)”是用于各种发酵的微生物，包含酿酒酵母(Saccharomyces)属、毕赤酵母(Pichia)属、念珠菌(Candida)属、裂殖酵母(schizosaccharomyces)属等，但并非限定于此。根据本发明的一具体实例，上述酵母可以是酿酒酵母属的酵母。

根据本发明的一具体实例，固体发酵中使用的酿酒酵母属酵母优选为卡尔斯伯酵母(Saccharomyces Carlsbergensis)，上述发酵可以在20℃～40℃的温度下进行，优选在25℃～35℃，最优选在30℃的温度下进行，由于酵母的繁殖速度比细菌慢，因此，可以发酵24小时～72小时，优选发酵36小时～60小时，最优选发酵48小时。

根据本发明的一具体实例，上述酵母能够在酸性条件下充分繁殖，因此，在不对谷物粉末pH进行调节的情况下可进行酶处理和发酵过程。

根据本发明的一具体实例，可以对谷物粉末接种细菌、酵母或乳酸菌使谷物粉末发酵的步骤之前先实施对上述谷物粉末进行酶处理以使结构性碳水化合物(structuralcarbohydrate)分解的步骤，或者与上述对谷物粉末接种细菌、酵母或乳酸菌使谷物粉末发酵的步骤同时进行，并且是否同时进行对本发明的结果没有太大的影响。

根据本发明的另一方面，提供一种蛋白质浓缩谷物粉末，是通过上述谷物粉末蛋白质浓缩方法来制得。

上述“蛋白质浓缩谷物粉末”的含义可以解释为，通过上述酶反应和利用细菌或酵母的发酵，与发酵前谷物粉末相比，蛋白质含量比增加的谷物粉末。

根据本发明的另一方面，提供一种饲料添加剂，包含上述蛋白质浓缩谷物粉末。

上述“饲料添加剂”是指，为了提高对象生物体的生产力或促进健康而添加到饲料的物质。上述饲料添加剂可制造成本领域公知的各种形态，并且可以单独使用或者与现有的已知饲料添加剂并用。上述饲料添加剂能够以适当的组成比添加到饲料中，其组成比可以考虑本领域的常识和经验容易进行决定。本发明的饲料添加剂可以添加到鸡、猪、猴、狗、猫、兔、牛、羊、山羊等动物用饲料中，但并非限定于此。

发明效果

根据本发明一具体实例的谷物粉末蛋白质浓缩方法，通过对谷物粉末进行酶处理，提高了原料内水溶性糖的含量，通过细菌或酵母的接种和发酵过程去除了所增加的水溶性糖，从而蛋白质浓缩，提高了蛋白质含量比的增加效果，能够改善谷物粉末作为蛋白质来源的性能。

附图说明

图1表示玉米麸质结构性碳水化合物分解物的HPLC色谱图(chromatogram)。

图2表示酶处理组和非处理组的玉米麸质的糖分析HPLC色谱图。

图3表示接种芽孢杆菌而发酵时，通过SDS-PAGE(SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳)确认的酶处理组和非处理组的不同时间的蛋白分解图。

图4表示接种酵母而发酵时，通过SDS-PAGE确认的酶处理组和非处理组的不同时间的蛋白分解图。

图5表示接种乳酸菌而发酵时，通过SDS-PAGE确认的酶处理组和非处理组的不同时间的蛋白分解图。

具体实施方式

以下，通过一个以上的实施例更详细地说明本发明。但是，这些实施例是用于示例性地说明一个以上的实施例，本发明的范围并不限定于这些实施例。

实施例1.玉米麸质原料分析

本发明人要将玉米麸质作为固体发酵的原料使用，为此，测定了原料中可利用于微生物发酵的水溶性糖含量的水平。

将玉米麸质溶于水中制成10％溶液，在60℃下提取3小时。对所得到的提取液进行离心分离(8000rpm，10分钟)，收集上清液，用滤纸(Whatman No.2)过滤。用活性炭对滤液进行处理，在60℃下反应30分钟，用滤纸过滤后进行离子交换(阳离子、阴离子)树脂处理,以除去离子物质。通过HPLC分析测定最终样品的水溶性糖含量。

其结果，玉米麸质中的水溶性糖含量低至约0.4％，由此，推测微生物发酵带来的蛋白质含量比的提高效果非常微弱(参照下表1)。

表1

成分	葡萄糖	果糖	蔗糖	总量
					含量(％)	0.12	0.26	0.02	0.4

实施例2.玉米麸质的结构性碳水化合物推定

通过实施例1确认玉米麸质原料中微生物能够利用的水溶性糖含量非常少后，通过酶处理以增加微生物能够利用的成分。在酶筛选之前，分解玉米麸质中的结构性碳水化合物,以确认构成玉米麸质的碳水化合物的主要单糖类，并推定该酶的靶基质。

玉米麸质的结构性碳水化合物是根据NREL(National Renewable EnergyLaboratory，美国国家可再生能源实验室)的成分分析方法，准备标准物质(葡萄糖(glucose)、木糖(xylose)、半乳糖(galactose)、阿拉伯糖(arabinose)、甘露糖(mannose)、果糖(fructose))和玉米麸质原料(相同原料重复分析3次)，在各自对应的玻璃试管中各加入0.3g，添加72％硫酸3ml后，放入30℃水槽(water bath)中酸(acid)水解2小时。每10～20分钟用玻璃棒搅拌一次。酸水解物试管中添加4ml蒸馏水，移至另一容器后，加入蒸馏水使总重量为80g。作为二次水解，将一次水解物在121℃的高压釜(autoclave)中水解1小时。将二次水解物冷却后添加碳酸钙进行中和。通过上述方法，对重复实施酸水解后的玉米麸质样品进行分析。

将玉米麸质的结构性碳水化合物全部分解并通过HPLC进行分析,结果，主要单糖类是葡萄糖成分(参照下述表2和图1)，由此，可推定出构成玉米麸质的大部分结构性碳水化合物的是淀粉或纤维素。

表2

实施例3.根据酶处理的原料成分变化

在玉米麸质中，微生物能够利用的水溶性糖含量非常低。由此，当用能够分解被推定为玉米麸质的主要碳水化合物的成分的葡糖淀粉酶来实施了预处理时，确认到玉米麸质的糖成分变化，实验方法与上述实施例1相同地进行。

证实了在用能够分解不溶性碳水化合物的酶中的淀粉分解酶即葡糖淀粉酶来处理玉米麸质的组中，葡萄糖含量增加了10倍以上。相反，非淀粉分解酶处理组中,显示了非常低的葡萄糖、果糖、蔗糖成分(参照下表3和图2)。

表3

	葡萄糖(％)	果糖(％)	蔗糖(％)	全部(％)
					玉米麸质原料	0.61	0.26	0.00	0.88
酶处理	12.57	0.27	0.00	12.83

实施例4.营造固体发酵环境

虽然微生物发酵所需的碳源可以通过酶处理来获得，但是因为玉米麸质的pH一般为4以下，是芽孢杆菌菌株无法进行繁殖的pH条件。在本实施例中，为了通过接种芽孢杆菌菌株来使玉米麸质发酵，欲滴定至芽孢杆菌最适合繁殖的pH6～7。

首先，将玉米麸质的水分含量调整为约43％，添加不同浓度的NaOH溶液，在100℃下热处理30分钟后测定pH值。与NaOH溶液浓度对应的各玉米麸质的pH值如下表4所示，当加入2％NaOH溶液时，可以调整为芽孢杆菌最适合繁殖的pH值。

表4

实施例5.由不同种类酶的微生物引起蛋白质上升效果的比较

如上述实施例3证实般，淀粉分解酶处理增加了玉米麸质中水溶性糖的含量。但是，由于市场上销售的淀粉分解酶的酶活性和反应条件等不同，因此，根据不同的酶，其淀粉分解效果、水溶性糖含量水平、固体发酵引起的蛋白质上升率存在差异。由此，在本实施例中，通过酶筛选方式来筛选了适合玉米麸质中蛋白质浓缩的淀粉分解酶。

根据每种酶的特性，改变酶添加的时间和反应温度来进行酶筛选。

在葡糖淀粉酶(glucoamylase)处理组和中温α-淀粉酶(？-amylase)处理组中，向玉米麸质中添加2％NaOH溶液使水分调节至约43％后，在100℃下进行热处理30分钟。将热处理后的玉米麸质放冷后，每种酶分别添加0.1％，并在60℃下反应1小时。

高温α-淀粉酶处理组中，向玉米麸质添加2％NaOH溶液使水分调节至约43％，并添加0.1％酶后，在100℃下进行热处理30分钟，热处理后没有额外的酶反应时间。

在完成酶反应的各玉米麸质中，分别接种10％(v/w原料)的解淀粉芽孢杆菌K2G(Bacillus amyloliquefaciens，保藏编号KCCM11471P，参照授权专利第10-1517326号)，并在温度37℃和湿度95％的恒温恒湿机中发酵24小时。干燥发酵物并粉碎，通过凯氏(Kjeldahl)分解装置测定了蛋白质的量(参照下表5)。

发酵结果，每种酶的活菌计数相似，但在蛋白质上升率方面显示出明显的差异。未添加酶但添加2％溶液和热处理为止的工序相同的非酶处理组,虽然微生物能够繁殖的基本环境充足，但由于原料中能够利用的水溶性糖成分缺乏，蛋白质上升率约为2％。另外，判断为由于每种酶的淀粉分解效果不同，或者反应温度和时间不足，因此，每种酶的发酵结果不同。由此，在目前条件下作为玉米麸质的淀粉分解带来的蛋白质上升率高的酶，选择了葡糖淀粉酶。

表5

实施例6.根据有无酶处理比较发酵模式和品质

如上述实施例5的结果所示，发酵24小时后由葡糖淀粉酶和固体发酵带来的蛋白质上升效果明显。此外，除了蛋白质上升率以外，为了确认葡糖淀粉酶处理对发酵过程和发酵质量的影响，还测定了微生物的繁殖模式、水分变化、蛋白质上升、蛋白质分解率和溶解度。发酵与实施例5相同的方式进行，实验组分成0.5％葡糖淀粉酶处理组和非酶处理组，每4小时取样一次并进行分析(参照下表6)。

在未经酶处理的玉米麸质中，微生物发酵引起蛋白质含量比相比原料提高了约2.5％。与此相关地，酶处理后发酵的玉米麸质中，蛋白质含量比增加了8％。这表明，通过酶处理，玉米麸质原料中所含有的淀粉分解成葡萄糖，在芽孢杆菌繁殖期间随着葡萄糖成分被利用，蛋白质相对浓缩，从而显示出蛋白质含量比的上升效果。此时，与酶处理无关地，将玉米麸质的pH调整到微生物能够繁殖的水平时，表现出相同的活菌计数水平。但是，为了进一步增加玉米麸质的蛋白质含量比，酶处理可以用作有效的方法。

玉米麸质原料的粗蛋白(DS含量)为71.7％，根据上述实施例1，用于微生物繁殖的水溶性糖含量为0.4％，因此，当蛋白质保持不变而水溶性糖被利用时，蛋白质上升率只有约0.3％。但是，实际的蛋白质上升率不仅超过2％，而且根据下述的实施例8，非酶处理组的发酵产物中的淀粉含量与玉米麸质原料相比明显降低。即使未对玉米麸质实施酶处理，与玉米麸质中含有的水溶性糖含量相比，蛋白质含量比上升得更高，其原因推定为由于微生物发酵期间菌株本身所产生的淀粉酶活性带来的。由此能够期待，使用淀粉酶活性高的菌株进行发酵时，对提高蛋白质含量比具有积极作用。

表6

实施例7.不同酶反应的实验结果比较

本发明涉及通过同时进行酶预处理和微生物发酵工序来提高玉米麸质的蛋白质含量的方法。如果无需另外的酶反应时间而在酶处理后直接进行发酵，则不仅可以进一步简化玉米麸质的高蛋白质化过程和制造工序，而且可以降低制造成本。为了确认这一点，以与上述实施例5相同的方法进行发酵，通过比较加入酶后在60℃下反应1小时的实验和无另外的酶反应时间而直接接种微生物的实验，来确认是否一定需要另外的酶反应时间。

实验结果，具有另外的酶反应时间(下表7中的有酶反应)的与无另外的酶反应时间(表7中的没有酶反应)的相比，蛋白质上升率几乎没有差异，由此判断为无需另外的酶反应时间，也能够在发酵过程中充分进行酶反应(参照下表7)。

表7

实施例8.不同酶浓度的淀粉含量和蛋白质含量比比较

根据不同酶的浓度，确认了玉米麸质的淀粉含量减少与蛋白质含量比上升之间的关系。即使没有进行酶处理，原料中的淀粉也因微生物发酵而表现出一部分减少的倾向。另外，随着所添加的酶浓度增加，原料中的淀粉含量减少，由此，能够证实蛋白质含量比具有相对增加的倾向(参照下表8)。

另外，玉米麸质是生产玉米淀粉的过程中产生的副产物，根据玉米淀粉收率，玉米麸质的蛋白质含量也不同。即，玉米麸质的蛋白质含量越低，淀粉含量可能相对较高，由此，随着由淀粉分解酶分解的葡萄糖的含量增加，由微生物发酵引起的蛋白质含量比的增加效果更大。下述表9分别表示利用蛋白质含量为66％和70％的玉米麸质原料进行发酵的结果。除了原料蛋白质以外，以0.1％的葡糖淀粉酶、10％芽孢杆菌属接种等相同条件下进行发酵时，原料蛋白质66％的玉米麸质的蛋白质上升率更高。虽然本实验结果没有测定各原料的淀粉价，而很难用数值证明淀粉量绝对多，但可以推定出如果蛋白质少而淀粉价更高，则酶分解的葡萄糖含量会更高，所以能够显示出更高的蛋白质上升率。

表8

表9

实施例9.由酵母引起的玉米麸质的发酵性确认

通过前面的实施例，验证了玉米麸质中芽孢杆菌的发酵性和由酶添加引起的蛋白上升效果。本发明人还确认了芽孢杆菌以外酵母的玉米麸质发酵性，从而比较了根据不同微生物的玉米麸质发酵特性。

本实验中，利用作为酵母的卡尔斯伯酵母(Saccharomyces Carlsbergensis)进行发酵。与芽孢杆菌发酵相同地，在玉米麸质中添加水而调节水分至约43％，将其在100℃下热处理30分钟。将热处理后的玉米麸放冷后，向酶处理组中添加相对于原料为0.5％的葡糖淀粉酶，非酶处理组中不添加酶，并加入相对于原料为10％的卡尔斯伯酵母(S.carlsbergensis)培养液。将培养液接种物在恒温恒湿机(温度30℃，湿度95％)中发酵48小时。由于该酵母的最佳繁殖温度为30℃，因此，发酵时的温度不同于芽孢杆菌，繁殖速度比芽孢杆菌慢，因此，发酵48小时。

假设酵母在酸性条件下能够充分进行繁殖，不调整pH值，只比较有无酶处理引起的发酵结果。其结果，酵母在不调整玉米麸质的pH的情况下基本上能够繁殖，但确认到根据有无酶处理，蛋白质上升率有差异。在未经酶处理的玉米麸质中，微生物生长所需的水溶性糖含量较少，因此，几乎没有发酵引起的蛋白浓缩效果，蛋白质上升率小于1％。相反，确认到经过酶处理的玉米麸质中蛋白质上升率为9％以上(参照下表10)。

表10

实施例10.由乳酸菌引起的玉米麸质的发酵性确认

通过上述的实施例，可以证实芽孢杆菌和酵母发酵中均有葡糖淀粉酶酶处理引起的蛋白质上升效果。由此，本发明人通过确认芽孢杆菌和酵母以外的乳酸菌的玉米麸质发酵性，来比较各微生物的发酵特性。

本乳酸菌发酵中，利用了植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)。采用与芽孢杆菌发酵相同的方法，在玉米麸质中添加水或2％NaOH以将水分调节至约43％。乳酸菌本来在酸性、中性条件下生长，但是植物乳杆菌(L.plantarum)在酸性原料的玉米麸质中无法良好地生长，因此，在未调节pH的情况下添加水的玉米麸质，和调节pH至中性的玉米麸质这两种原料均用于发酵。与芽孢杆菌、酵母发酵相同的方法在100℃下热处理30分钟，放冷后，酶处理组中添加相对于原料为0.5％的葡糖淀粉酶，非酶处理组中不添加酶。接种相对于原料为10％的植物乳杆菌(L.plantarum)培养液，37℃下进行厌氧发酵，由于乳酸菌的繁殖速度也比芽孢杆菌慢，因此，发酵48小时。

乳酸菌发酵结果，发现与是否添加酶无关，乳酸菌在未调节pH的玉米麸质中无法进行繁殖。相反，调节pH的玉米麸质中，活菌计数增加，由此可以确认为了使植物乳杆菌(L.plantarum)在玉米麸质中繁殖，pH调整是必要的。另外，通过pH减少现象，可推定因乳酸菌发酵生成了有机酸。但可以确认，与酶处理、pH值调整无关地，在所有实验组中几乎没有蛋白质上升量，可推定厌氧发酵没有蛋白质浓缩效果。酶处理组和非酶处理组中显示的差异是，pH调整组中pH减少更多。推定在酶处理组中，乳酸菌繁殖所需的单糖成分更多，因此代谢速度更快，有机酸的生成量也更多。但是，由于发酵24小时产生的有机酸，使得玉米麸质的pH值下降至乳酸菌难以繁殖的水平，由此，在酶处理和pH调整组中，发酵48小时的活菌计数减少(参照下表11)。

表11

本发明的主要技术价值在于，通过酶反应将玉米麸质中存在的淀粉质转换成水溶性糖，并且被微生物利用来转换成繁殖的方法。由于芽孢杆菌和酵母是通过微生物的好氧繁殖特性来消耗糖且转换成CO₂，因此，具有使蛋白质浓缩的效果，但是由于乳酸菌的厌氧发酵特性，即使消耗糖来进行繁殖，也会产生有机酸，因此，不具有使蛋白质浓缩的效果。但是由于所产生的有机酸的特性，乳酸菌作为益生菌(probiotics)评价非常高，目前，当将玉米麸质当作原料利用时，由于能够用于发酵的水溶性糖的不足，导致乳酸菌代谢产生的有机酸的生成受到了限制，但通过本发明的核心技术，即通过淀粉分解，能够提高乳酸菌的代谢。

实施例11.各微生物的发酵引起的蛋白质分解度比较

为了确认除了蛋白质上升效果以外的其他指标的差异，通过SDS-PAGE分析了玉米麸质的蛋白质分解度。以下列方法准备用于SDS-PAGE分析的样品。

将与不同时间对应的发酵物约100mg悬浮(suspension)于8M尿素(urea)溶剂中，超声处理(sonication)后，离心分离(8000rpm，10分钟)并提取。通过BCA定量法测定各提取物的蛋白质含量比，并将相同蛋白质量加载(loading)到SDS-PAGE上以确认不同时间的蛋白质分解模式。用于SDS-PAGE的标记大小为250、150、100、75、50、37、25、20、15和10kDa。

根据实验结果，根据各微生物的特征，蛋白质分解度出现了差异。具体而言，在生成蛋白酶(protease)的芽孢杆菌组中，显示出通过发酵使玉米麸质原料肽分解约20kDa的模式(参照图3)。相反，确认到不管有无酶处理或pH调整，无蛋白酶生成能力的酵母和乳酸菌在发酵过程中都不能分解原料中的肽(参照下图4和图5)。

在摄取饲料时，基于芽孢杆菌发酵的玉米麸质蛋白质的肽化使消化更容易。另外，尽管在酵母和乳酸菌中未发生蛋白质分解，但酵母的细胞壁中存在的β葡聚糖等功能性成分具有免疫功能，乳酸菌可以作为益生菌发挥作用，因此推定可以增加饲料材料的功能性。

以上，参照优选实施例说明了本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，在不改变本发明的本质特性的范围内，本发明能够以变形方案体现。因此，所公开的实施例应该从说明的观点考虑，而不是从限定的观点考虑。本发明的保护范围由所附的权利要求书体现而不是上述详细说明，并且，从权利要求书的意义及范围，还有其等同概念导出的所有变更及变形方案均包括在本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，包括：

对谷物粉末进行酶处理以使结构性碳水化合物分解的步骤；以及

对所述谷物粉末接种细菌以使所述谷物粉末发酵的步骤。

2.根据权利要求1所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，还包括：

在进行酶处理前添加碱性溶液来调节至特定酸度的步骤，其中，所述特定酸度是所述细菌在所述谷物粉末中最佳生长的酸度。

3.根据权利要求1所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

所述细菌是芽孢杆菌属菌株。

4.根据权利要求3所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

所述芽孢杆菌属菌株是选自枯草芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌、东洋芽孢杆菌、凝结芽胞杆菌、聚酵素芽孢杆菌以及解淀粉芽孢杆菌K2G中的一种以上的菌株。

5.根据权利要求1所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

所述细菌是乳酸菌。

6.根据权利要求5所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

所述乳酸菌是选自乳杆菌属、乳球菌属、明串珠菌属、片球菌属和双歧杆菌属菌株中的一种以上菌株。

7.一种谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，包括：

对谷物粉末进行酶处理以使结构性碳水化合物分解的步骤；以及

对所述谷物粉末接种酵母以使所述谷物粉末发酵的步骤。

8.根据权利要求7所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

所述酵母是酿酒酵母属菌株。

9.根据权利要求1或7所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

所述谷物粉末是玉米麸质。

10.根据权利要求1或7所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

所述发酵是固体发酵。

11.根据权利要求1或7所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

所述结构性碳水化合物是选自淀粉、纤维素、半纤维素和果胶中的一种以上。

12.根据权利要求1或7所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

所述酶是α-淀粉酶或葡糖淀粉酶。

13.根据权利要求1或7所述的谷物粉末蛋白质浓缩方法，其中，

相对于所述谷物粉末100重量份，用0.1～1重量份的所述酶来进行处理。

14.一种蛋白质浓缩谷物粉末，是通过权利要求1或7所述的方法制造的。

15.一种饲料添加剂，包含权利要求14所述的蛋白质浓缩谷物粉末。