CN108813101A - 一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法 - Google Patents

一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，分别利用发酵罐对酿酒酵母和枯草芽孢杆菌进行液体发酵培养，然后将二者的发酵培养液混合形成益生菌发酵液；将益生菌发酵液、中性蛋白酶、水和豆粕混和得发酵混合物，30℃发酵24h后升温至45℃继续发酵48h，低温烘干得到发酵豆粕。本发明提供的发酵方法所得发酵豆粕水溶性蛋白含量高，同时达到了提高蛋白消化率的目的。

Description

一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法
技术领域
本发明属于农业生物技术领域，特别涉及一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法。
背景技术
豆粕是大豆提取豆油后得到的一种副产品，是我国制作牲畜与家禽饲料的主要原料，但随着现代养殖业的快速发展，豆粕原料紧缺，加上其水溶性蛋白含量低，消化率低，已经日益明显的影响了养殖业的发展。因此，提高豆粕水溶性蛋白含量，提高其消化率，已尤为重要。
发明内容
解决的技术问题：本发明克服现有技术中水溶性蛋白含量低的问题，而提供一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法。
技术方案：一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，包括以下步骤：步骤1，分别利用发酵罐对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)进行液体发酵培养，然后将二者的发酵培养液混合形成益生菌发酵液；步骤2，将益生菌发酵液、中性蛋白酶、水和豆粕混和得发酵混合物，30℃发酵24h后升温至45℃继续发酵48h，低温烘干得到发酵豆粕。
进一步地，所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，步骤1中所述酿酒酵母、枯草芽孢杆菌经液体发酵培养后的OD600值分别为2.05和2.10。
进一步地，所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，步骤1中所述酿酒酵母和枯草芽孢杆菌的发酵培养液按体积比1:1混合形成益生菌发酵液。
进一步地，所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，步骤2中所述的益生菌发酵液、中性蛋白酶、水和豆粕的重量份比为1.8:0.2:38:60。
进一步地，所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，步骤2中低温烘干的温度为60℃。
更进一步地，所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，升温至45℃，发酵8-10h后，在发酵混合物中添加葡萄糖、氯化钾、硫酸镁、硫酸锌和水的混合液继续发酵。
更进一步地，以上所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，继续发酵至25-30h后，添加乙酸钠、吐温80和卵磷脂的混合物，然后继续发酵至48h。
更进一步地，所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，混合液加入的重量为发酵混合物重量的0.5-0.8％；混合液中各组分以重量份计为葡萄糖15-20份、氯化钾0.5-1份、硫酸镁0.5-0.8份、硫酸锌0.8-1份和水5-10份。
更进一步地，所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，乙酸钠、吐温80和卵磷脂加入的总重量为发酵混合物重量的0.1-0.2％，其中乙酸钠、吐温80和卵磷脂组成的混合物中各组分以重量份计为乙酸钠0.1-0.3份、吐温80 3-7份和卵磷脂1-5份。
本发明是提高豆粕水溶性蛋白的制作，此法所得发酵豆粕水溶性蛋白含量高，达到提高蛋白消化率的目的。
优选的，上述方法制备得到的发酵豆粕，其特征在于水溶性蛋白含量为20％。
有益效果：(1)本发明提供的一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法制备得到的发酵豆粕，利用两种益生菌进行前期发酵发酵培养，通过益生菌发酵液协同中性蛋白酶进行豆粕的混合发酵，发酵产物中水溶性蛋白含量达到了20％以上。
(2)本发明制备得到的发酵豆粕蛋白消化率高，达到了95.4％以上，提高了豆粕蛋白消化率。
(3)本发明通过在益生菌协同发酵的过程中，在发酵24h后延长发酵时间，提高发酵温度，并且在不同阶段添加发酵促进因子，能够进一步配合益生菌发酵的状态提升发酵效果，具体为在混合发酵24h后提高发酵温度至45℃，然后发酵8-10h后加入混合液，该混合液的加入明显进一步刺激了复合菌株的发酵水平，提升了发酵产物的形成，而在发酵25-30h后，进一步添加发酵促进因子，能够使得混合菌株进一步提升发酵水平，促进发酵转化率，提升蛋白消化率，其中水溶性蛋白含量达到了21％以上，发酵豆粕蛋白消化率达到了97％以上。
具体实施方式
以下实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，制备步骤为：利用发酵罐分别培养酿酒酵母、枯草芽孢杆菌两种益生菌的发酵液，按体积比1:1比例混合，其中枯草芽孢杆菌用液体发酵用培养基组成为：按每升含牛肉膏3g、葡萄糖10g、蛋白胨10g、氯化钠5g配制；酿酒酵母用液体发酵用培养基组成为：按每升含葡萄糖20g，蛋白胨10g，酵母膏5g配制。培养条件和时间：枯草芽孢杆菌37℃，180转/min培养24h，酿酒酵母30℃，120转/min培养24h。酿酒酵母、枯草芽孢杆菌经液体发酵培养后的OD600值分别为2.05和2.10。然后按益生菌发酵液：中性蛋白酶：水：豆粕的重量份比1.8：0.2：38：60混和均匀，30℃发酵24h后，升温至45℃继续发酵48h后，低温60℃烘干制作发酵豆粕。本实施例是提高豆粕水溶性蛋白的制作。
本实施例的特点在于用酿酒酵母、枯草芽孢杆菌1：1混合菌发酵，而目前市场上普遍采用的技术是酿酒酵母：枯草芽孢杆菌比例大于1：1。本实施例的特点还在于用中性蛋白酶和30℃发酵24h后升温至45℃继续发酵48h的分段发酵工艺上，目前市场上普遍采用的技术是一段式工艺即30℃发酵48h。本发明发酵方法前段发挥益生菌的发酵作用，后段发挥益生菌和酶的协同作用，此外该法用低温60℃烘干，避免了目前普遍采用高温120℃烘干导致的蛋白溶解度降低。用此实施例方法制作的发酵豆粕水溶性蛋白含量高于目前市售其它产品，达到了提高蛋白消化率的目的。
不同产品的水溶性蛋白含量和蛋白消化率指标
不同产品 水溶性蛋白含量(％) 蛋白消化率(％)
豆粕 5.58 84.5
酿酒酵母发酵豆粕 6.10 85.7
枯草芽孢杆菌发酵豆粕 6.80 86.0
酿酒酵母：枯草芽孢杆菌1：1发酵豆粕 7.18 86.2
酿酒酵母：枯草芽孢杆菌2：1发酵豆粕 8.24 89.0
酿酒酵母：枯草芽孢杆菌3：2发酵豆粕 9.37 89.7
酿酒酵母：枯草芽孢杆菌：中性蛋白酶发酵豆粕 14.58 91.2
一段式工艺发酵豆粕 14.63 91.3
120℃烘干发酵豆粕 13.27 91.7
实施例1发酵豆粕 19.80 95.4
从上表中可以看出，与豆粕相比，发酵豆粕的水溶性蛋白含量和蛋白消化率都得到提高；实施例1发酵豆粕与单菌种发酵、及一段式工艺及120℃烘干发酵豆粕相比，发酵豆粕的水溶性蛋白含量和蛋白消化率均都得到很大程度的提高。此种产品用于养殖动物，可促进动物生长。
实施例2
一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，制备步骤为：利用发酵罐分别培养酿酒酵母、枯草芽孢杆菌两种益生菌的发酵液，按体积比1:1比例混合，其中枯草芽孢杆菌用液体发酵用培养基组成为：按每升含牛肉膏5g、葡萄糖15g、蛋白胨14g、氯化钠6g配制；酿酒酵母用液体发酵用培养基组成为：按每升含葡萄糖25g，蛋白胨12g，酵母膏6g配制。培养条件和时间：枯草芽孢杆菌37℃，180转/min培养24h，酿酒酵母30℃，120转/min培养24h。酿酒酵母、枯草芽孢杆菌经液体发酵培养后的OD600值分别为2.05和2.10。然后按益生菌发酵液：中性蛋白酶：水：豆粕的重量份比1.8：0.2：38：60混和均匀，30℃发酵24h后，升温至45℃继续发酵8h后，在发酵混合物中添加葡萄糖、氯化钾、硫酸镁、硫酸锌和水的混合液继续发酵48h后，低温60℃烘干制作发酵豆粕。以上混合液加入的重量为发酵混合物重量的0.5％；混合液中各组分以重量份计为葡萄糖15份、氯化钾0.5份、硫酸镁0.5份、硫酸锌0.8份和水5份。
实施例3
一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，制备步骤为：利用发酵罐分别培养酿酒酵母、枯草芽孢杆菌两种益生菌的发酵液，按体积比1:1比例混合，其中枯草芽孢杆菌用液体发酵用培养基组成为：按每升含牛肉膏5g、葡萄糖15g、蛋白胨14g、氯化钠6g配制；酿酒酵母用液体发酵用培养基组成为：按每升含葡萄糖25g，蛋白胨12g，酵母膏6g配制。培养条件和时间：枯草芽孢杆菌37℃，180转/min培养24h，酿酒酵母30℃，120转/min培养24h。酿酒酵母、枯草芽孢杆菌经液体发酵培养后的OD600值分别为2.05和2.10。然后按益生菌发酵液：中性蛋白酶：水：豆粕的重量份比1.8：0.2：38：60混和均匀，30℃发酵24h后，升温至45℃继续发酵9h后，在发酵混合物中添加葡萄糖、氯化钾、硫酸镁、硫酸锌和水的混合液继续发酵至25h后，添加乙酸钠、吐温80和卵磷脂的混合物，然后继续发酵至48h，然后低温60℃烘干制作发酵豆粕。
以上混合液加入的重量为发酵混合物重量的0.6％；混合液中各组分以重量份计为葡萄糖17份、氯化钾0.6份、硫酸镁0.6份、硫酸锌0.9份和水7份。乙酸钠、吐温80和卵磷脂加入的总重量为发酵混合物重量的0.1％，其中乙酸钠、吐温80和卵磷脂组成的混合物中各组分以重量份计为乙酸钠0.1份、吐温80 3份和卵磷脂1份。
实施例4
一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，制备步骤为：利用发酵罐分别培养酿酒酵母、枯草芽孢杆菌两种益生菌的发酵液，按体积比1:1比例混合，其中枯草芽孢杆菌用液体发酵用培养基组成为：按每升含牛肉膏5g、葡萄糖15g、蛋白胨14g、氯化钠6g配制；酿酒酵母用液体发酵用培养基组成为：按每升含葡萄糖25g，蛋白胨12g，酵母膏6g配制。培养条件和时间：枯草芽孢杆菌37℃，180转/min培养24h，酿酒酵母30℃，120转/min培养24h。酿酒酵母、枯草芽孢杆菌经液体发酵培养后的OD600值分别为2.05和2.10。然后按益生菌发酵液：中性蛋白酶：水：豆粕的重量份比1.8：0.2：38：60混和均匀，30℃发酵24h后，升温至45℃继续发酵10h后，在发酵混合物中添加葡萄糖、氯化钾、硫酸镁、硫酸锌和水的混合液继续发酵至28h后，添加乙酸钠、吐温80和卵磷脂的混合物，然后继续发酵至48h，然后低温60℃烘干制作发酵豆粕。
以上混合液加入的重量为发酵混合物重量的0.8％；混合液中各组分以重量份计为葡萄糖19份、氯化钾0.8份、硫酸镁0.8份、硫酸锌1份和水10份。乙酸钠、吐温80和卵磷脂加入的总重量为发酵混合物重量的0.15％，其中乙酸钠、吐温80和卵磷脂组成的混合物中各组分以重量份计为乙酸钠0.2份、吐温80 5份和卵磷脂4份。
实施例5
一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，制备步骤为：利用发酵罐分别培养酿酒酵母、枯草芽孢杆菌两种益生菌的发酵液，按体积比1:1比例混合，其中枯草芽孢杆菌用液体发酵用培养基组成为：按每升含牛肉膏5g、葡萄糖15g、蛋白胨14g、氯化钠6g配制；酿酒酵母用液体发酵用培养基组成为：按每升含葡萄糖25g，蛋白胨12g，酵母膏6g配制。培养条件和时间：枯草芽孢杆菌37℃，180转/min培养24h，酿酒酵母30℃，120转/min培养24h。酿酒酵母、枯草芽孢杆菌经液体发酵培养后的OD600值分别为2.05和2.10。然后按益生菌发酵液：中性蛋白酶：水：豆粕的重量份比1.8：0.2：38：60混和均匀，30℃发酵24h后，升温至45℃继续发酵10h后，在发酵混合物中添加葡萄糖、氯化钾、硫酸镁、硫酸锌和水的混合液继续发酵至30h后，添加乙酸钠、吐温80和卵磷脂的混合物，然后继续发酵至48h，然后低温60℃烘干制作发酵豆粕。
以上混合液加入的重量为发酵混合物重量的0.8％；混合液中各组分以重量份计为葡萄糖20份、氯化钾1份、硫酸镁0.8份、硫酸锌1份和水10份。乙酸钠、吐温80和卵磷脂加入的总重量为发酵混合物重量的0.2％，其中乙酸钠、吐温80和卵磷脂组成的混合物中各组分以重量份计为乙酸钠0.3份、吐温80 7份和卵磷脂5份。
对于以上实施例2-5发酵得到的豆粕，采用实施例1中的测试方法，测试发酵豆粕中水溶性蛋白的含量以及蛋白消化率指标，具体如下：
不同产品 水溶性蛋白含量(％) 蛋白消化率(％)
实施例2发酵豆粕 21.62 95.8
实施例3发酵豆粕 21.58 97.1
实施例4发酵豆粕 21.89 97.6
实施例5发酵豆粕 21.71 97.7
由以上可以看出，在实施例2中，发酵过程中在发酵8h后，在发酵混合物中加入了葡萄糖、氯化钾、硫酸镁、硫酸锌和水的混合液，显著提升了最终发酵豆粕中水溶性蛋白含量，同时提高了蛋白消化率，而本申请人在研究中发现，在本发明混合发酵过程中，通过第二阶段的升温(45℃)继续发酵，在本发明第二阶段发酵过程中，触发了酶与菌株的联合发酵，而在本发明第二阶段联合发酵的过程中，由于前期发酵消耗，菌种发酵速度相对下降，这时加入葡萄糖相对提升了菌种发酵活力，同时加入氯化钾、硫酸镁和硫酸锌，调节了发酵体系中的离子需求，进一步激发了联合发酵过程。在实施例3-5中，第二阶段发酵至25-30h后，又添加了乙酸钠、吐温80和卵磷脂的混合物，结果表明在添加以上混合物后，能够进一步提升菌株的发酵效果，在这个过程中，由于发酵已经到微生物下降衰亡期，再补充如葡萄糖等糖类对于发酵效果提升不大，同时反而会引入不利的代谢产物，因此，本发明在研究过程中发现，在发酵后期加入乙酸钠、吐温80和卵磷脂的混合物后，对于最终产物的蛋白消化率有显著的提高。

Claims (9)

1.一种提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，分别利用发酵罐对酿酒酵母和枯草芽孢杆菌进行液体发酵培养，然后将二者的发酵培养液混合形成益生菌发酵液；
步骤2，将益生菌发酵液、中性蛋白酶、水和豆粕混和得发酵混合物，30℃发酵24h后升温至45℃继续发酵48h，低温烘干得到发酵豆粕。
2.根据权利要求1所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，其特征在于，步骤1中所述酿酒酵母、枯草芽孢杆菌经液体发酵培养后的OD600值分别为2.05和2.10。
3.根据权利要求1所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，其特征在于，步骤1中所述酿酒酵母和枯草芽孢杆菌的发酵培养液按体积比1:1混合形成益生菌发酵液。
4.根据权利要求1所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，其特征在于，步骤2中所述的益生菌发酵液、中性蛋白酶、水和豆粕的重量份比为1.8:0.2:38:60。
5.根据权利要求1所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，其特征在于，步骤2中低温烘干的温度为60℃。
6.根据权利要求1所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，其特征在于，升温至45℃，发酵8-10h后，在发酵混合物中添加葡萄糖、氯化钾、硫酸镁、硫酸锌和水的混合液继续发酵。
7.根据权利要求6所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，其特征在于，继续发酵至25-30h后，添加乙酸钠、吐温80和卵磷脂的混合物，然后继续发酵至48h。
8.根据权利要求6所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，其特征在于，混合液加入的重量为发酵混合物重量的0.5-0.8%；混合液中各组分以重量份计为葡萄糖15-20份、氯化钾0.5-1份、硫酸镁0.5-0.8份、硫酸锌0.8-1份和水5-10份。
9.根据权利要求7所述的提高豆粕水溶性蛋白的发酵方法，其特征在于，乙酸钠、吐温80和卵磷脂加入的总重量为发酵混合物重量的0.1-0.2%，其中乙酸钠、吐温80和卵磷脂组成的混合物中各组分以重量份计为乙酸钠0.1-0.3份、吐温80 3-7份和卵磷脂1-5份。
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