CN109321619A

CN109321619A - 脉冲磁场杀菌结合高温菌固态发酵饼粕制备低聚肽的方法

Info

Publication number: CN109321619A
Application number: CN201811086701.6A
Authority: CN
Inventors: 何荣海; 侯小珊; 马海乐; 任晓锋; 代春华; 邢政; 吴本刚
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明公开了脉冲磁场杀菌结合高温菌固态发酵饼粕制备低聚肽的方法，涉及生物工程领域。一种或多种饼粕为原料，进行粉碎预处理，用磁场强度0.5～4.5特斯拉的脉冲磁场杀菌10～40个脉冲数后，调节饼粕含水量至40％～60％(w/w)，上料到固体发酵罐中，再接种高温菌发酵种子液，混匀后在55～65℃温度下固态发酵24～96小时，发酵完成后加水提取低聚肽，提取液经离心去渣、脱色、干燥等步骤得到饼粕低聚肽产品。该方法可以免于对饼粕原料高温灭菌，显著降低固态发酵饼粕制备低聚肽的能耗、节约成本，并显著提高发酵效率、增加产物多肽得率。利用本方法所得到的低聚肽可用于人类保健和营养品、动物日粮等。

Description

脉冲磁场杀菌结合高温菌固态发酵饼粕制备低聚肽的方法

技术领域：

本发明涉及生物工程领域，具体涉及多肽生产和生物发酵技术，特指以油脂饼粕为主要原料、采用脉冲磁场杀菌、再接种高温菌固态发酵制备低聚肽的方法。

背景技术：

我国油脂饼粕资源极其丰富，但开发利用比较粗放，经济效益较差。利用微生物固态发酵油脂饼粕可得到活性多肽产品，提高其生物利用度，还可分解饼粕中的抗营养因子。中国专利CN200810243460.1公开了一种采用混菌固态发酵制备菜籽活性肽的方法，CN200610097552.4专利中则公开了一种固态发酵生产富含益生菌多肽制品的方法，CN201410390337.8专利中公开一种固态发酵饼粕制备低聚肽的方法，这写专利均证明通过固态发酵可以有效制备获得活性低聚肽。

然而，现有固态发酵制备低聚肽的方法普遍存在发酵周期长、生产效率低等不足，尤其是发酵饼粕基质必须通过高温灭菌杀灭杂菌再冷却后才能接种发酵菌进行发酵，这不仅耗费了大量的能源，还使得发酵成本居高不下。

脉冲磁场杀菌是利用线圈产生的脉冲磁场对物料进行杀菌处理，从而达到杀灭微生物的的一种方法。脉冲磁场杀菌在常温常压下进行，是一种很有潜力的低温非热力杀菌手段，具有杀菌时间短、效率髙、能耗低、无污染等优点。然而，要使用脉冲磁场达到对固态饼粕中污染菌完全的杀灭需要较长的时间、消耗电能比较高，会使该杀菌方法的低能耗的优越性下降。实际上，饼粕中存在大部分的微生物的适宜生长繁殖温度在常温或37℃左右，低于或高于这个温度范围，这些微生物都很能难生长。

因此，可以对发酵基质进行适度的磁场杀菌后，再接种高温发酵菌种在高温下进行发酵以抑制剩余微生物的繁殖，从而获得低聚肽发酵产物，这种工艺比传统高温高压灭菌发酵显著降低了能耗、节约了成本，无疑将具有巨大的经济效益和社会效益。

发明内容：

本发明的目的是提供一种脉冲磁场杀菌结合高温菌固态发酵饼粕制备低聚肽的新方法，该方法中将脉冲磁场应用于饼粕原料低温杀菌，并接种高温菌在高温发酵抑制剩余微生物的繁殖，从而实现固态发酵制备低聚肽的低能耗、低成本。

本发明的技术方案：一种或多种饼粕为原料，进行粉碎预处理，用磁场强度0.5～4.5特斯拉的脉冲磁场进行10～40个脉冲数的杀菌，调节饼粕含水量至40％～60％(w/w)，上料到固体发酵罐中，再接种高温菌发酵种子液，混匀后在55～65℃温度下固态发酵24～96小时，发酵完成后加水提取低聚肽，提取液经离心去渣、脱色、干燥等步骤得到饼粕低聚肽产品。

一种脉冲磁场杀菌结合高温菌固态发酵饼粕制备低聚肽的方法，按照下述步骤进行：

(1)原料进行粉碎预处理，过60目筛。

(2)脉冲磁场杀菌：将粉碎过筛的饼粕原料通过连续式脉冲磁场杀菌装置，用磁场强度0.5～4.5特斯拉的脉冲磁场对物料进行10～40个脉冲数的杀菌。

(3)接种微生物发酵剂：杀菌后的饼粕调节含水量至40％～60％(w/w)，与占原料饼粕质量5％～10％(w/w)的高温微生物发酵种子液在混合拌料器中混合均匀，上到固体发酵罐中。

(4)高温固态发酵：在55～65℃温度下固态发酵24～96小时。

(5)低聚肽提取：按照固液质量比1:3～1:5比例加水提取低聚肽，提取2～3次，合并提取液，卧螺式离心、再经板框式压滤机过滤得到低聚肽粗提液。

(6)低聚肽成品制备：用活性炭脱色，经真空浓缩后喷雾干燥得到低聚肽成品。

步骤(2)所述连续式脉冲磁场杀菌装置由线圈、杀菌腔、输送带和充磁机组成，可在杀菌腔形成0.5～4.5特斯拉的脉冲磁场。

步骤(2)所述微生物发酵剂的发酵菌种为嗜热枯草芽孢杆菌(ThermophilicBacillus subtilis)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)的一种或按体积比1:1混合后接种发酵饼粕。

本发明所用饼粕原料为大豆饼粕、菜籽饼粕、花生饼粕、葵花籽饼粕、芝麻饼粕、亚麻籽饼粕或其他油脂饼粕中的一种或几种。

通过对比试验(发酵豆粕采用高温蒸汽灭菌、冷却后采用常温枯草芽孢杆菌在其最适发酵温度37℃发酵，其他条件相同)，经检测，本发明技术采用脉冲磁场对饼粕原料杀菌比高温蒸汽杀菌节能61.9％～68.2％，产品低聚肽得率提高19.5％～48.7％。

利用本发明所得到的低聚肽可用于人类保健和营养品、动物日粮等。

与传统固态发酵工艺相比，本发明如下特点和有益效果：

1、本发明采用脉冲磁场杀菌结合高温菌发酵的工艺，具有节能、生产成本低等优势，有着巨大的经济效益和社会效益。

2、本发明采用高温菌固态发酵，不仅可抑制污染微生物的生长，同时发酵效率、低聚肽产率比常温发酵明显提高，具有良好的实际应用前景。

3、微生物发酵饼粕不仅可获得经济价值巨大的低聚肽，微生物发酵对饼粕中一些抗营养因子可同时分解，产品达到人和动物的食用标准并含有其他多种人体有益功能因子。

附图说明

图1是本发明使用的脉冲磁场杀菌装置示意图。图1A：杀菌装置正视图；图1B：杀菌腔左视图。其中1—电导线(连接充磁机)；2—物料输送带；3—物料；4—线圈；5—屏蔽外壳；6—保护罩。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1

取豆粕50千克、菜籽粕50千克，进行粉碎过60目筛，混匀备用。将粉碎过筛的饼粕原料通过连续式脉冲磁场杀菌装置，用磁场强度3.5特斯拉的脉冲磁场对物料进行20个脉冲数的杀菌，将杀菌后的饼粕调节含水量至50％(w/w)，与占原料饼粕质量8％(w/w)的嗜热枯草芽孢杆菌发酵种子液在混合拌料器中混合均匀，上到固体发酵罐中，在60℃温度下固态发酵72小时，发酵结束按照发酵饼粕和水质量比1:5比例加水提取低聚肽，提取2次，合并提取液，卧螺式离心、再经板框式压滤机过滤得到低聚肽粗提液，用活性炭脱色，用截留分子量10,000Dalton超滤膜系统过滤，再经真空浓缩、喷雾干燥得到低聚肽成品15.6千克。杀菌在过程中采用电能表记录消耗电能，换算电价成本为4.16元。

同时进行对比试验(发酵饼粕采用高温蒸汽灭菌、冷却后采用常温枯草芽孢杆菌在其最适发酵温度37℃发酵，其他条件相同)，得到低聚肽产品11.3千克，同时根据耗用蒸汽量换算电能折算电价12元。对比结果发现本发明技术使低聚肽产品得率提高38.1％，杀菌过程节能65.3％。

实施例2

取花生粕50千克、葵花籽粕50千克，进行粉碎过60目筛，混匀备用。将粉碎过筛的饼粕原料通过连续式脉冲磁场杀菌装置，用磁场强度4.5特斯拉的脉冲磁场对物料进行10个脉冲数的杀菌，将杀菌后的饼粕调节含水量至40％(w/w)，与占原料饼粕质量5％(w/w)的嗜热脂肪芽孢杆菌发酵种子液在混合拌料器中混合均匀，上到固体发酵罐中，在55℃温度下固态发酵96小时，发酵结束按照发酵饼粕和水质量比1:3比例加水提取低聚肽，提取3次，合并提取液，卧螺式离心、再经板框式压滤机过滤得到低聚肽粗提液，用活性炭脱色，用截留分子量10,000Dalton超滤膜系统过滤，再经真空浓缩、喷雾干燥得到低聚肽成品14.8千克。杀菌在过程中采用电能表记录消耗电能，换算电价成本为4.38元。

同时进行对比试验(发酵饼粕采用高温蒸汽灭菌、冷却后采用常温枯草芽孢杆菌在其最适发酵温度37℃发酵，其他条件相同)，得到低聚肽产品11.3千克，同时根据耗用蒸汽量换算电能折算电价12元。对比结果发现本发明技术使低聚肽产品得率提高31.0％，杀菌过程节能61.9％。

实施例3

取豆粕50千克，芝麻粕25千克、亚麻籽粕25千克，进行粉碎过60目筛，混匀备用。将粉碎过筛的饼粕原料通过连续式脉冲磁场杀菌装置，用磁场强度0.5特斯拉的脉冲磁场对物料进行40个脉冲数的杀菌，将杀菌后的饼粕调节含水量至60％(w/w)，与占原料饼粕质量10％(w/w)的嗜热枯草芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌(按质量比1:1混合)发酵种子液在混合拌料器中混合均匀，上到固体发酵罐中，在65℃温度下固态发酵24小时，发酵结束按照发酵饼粕和水质量比1:4比例加水提取低聚肽，提取2次，合并提取液，卧螺式离心、再经板框式压滤机过滤得到低聚肽粗提液，用活性炭脱色，用截留分子量10,000Dalton超滤膜系统过滤，再经真空浓缩、喷雾干燥得到低聚肽成品13.5千克。杀菌在过程中采用电能表记录消耗电能，换算电价成本为3.81元。

同时进行对比试验(发酵饼粕采用高温蒸汽灭菌、冷却后采用常温枯草芽孢杆菌在其最适发酵温度37℃发酵，其他条件相同)，得到低聚肽产品11.3千克，同时根据耗用蒸汽量换算电能折算电价12元。对比结果发现本发明技术使低聚肽产品得率提高19.5％，杀菌过程节能68.2％。

实施例4

取豆粕100千克，进行粉碎过60目筛，混匀备用。将粉碎过筛的饼粕原料通过连续式脉冲磁场杀菌装置，用磁场强度2.5特斯拉的脉冲磁场对物料进行30个脉冲数的杀菌，将杀菌后的饼粕调节含水量至55％(w/w)，与占原料饼粕质量6％(w/w)的嗜热枯草芽孢杆菌发酵种子液在混合拌料器中混合均匀，上到固体发酵罐中，在60℃温度下固态发酵72小时，发酵结束按照发酵饼粕和水质量比1:5比例加水提取低聚肽，提取2次，合并提取液，卧螺式离心、再经板框式压滤机过滤得到低聚肽粗提液，用活性炭脱色，用截留分子量10,000Dalton超滤膜系统过滤，再经真空浓缩、喷雾干燥得到低聚肽成品16.8千克。杀菌在过程中采用电能表记录消耗电能，换算电价成本为4.06元。

同时进行对比试验(发酵豆粕采用高温蒸汽灭菌、冷却后采用常温枯草芽孢杆菌在其最适发酵温度37℃发酵，其他条件相同)，得到低聚肽产品11.3千克，同时根据耗用蒸汽量换算电能折算电价12元。对比结果发现本发明技术使低聚肽产品得率提高48.7％，杀菌过程节能66.2％。

Claims

1.一种脉冲磁场杀菌结合高温菌固态发酵饼粕制备低聚肽的方法，其特征在于按照下述步骤进行：

(1)原料进行粉碎预处理，过60目筛；

(2)脉冲磁场杀菌：将粉碎过筛的饼粕原料通过连续式脉冲磁场杀菌装置，用磁场强度0.5～4.5特斯拉的脉冲磁场对物料进行10～40个脉冲数的杀菌；

(3)接种微生物发酵剂：杀菌后的饼粕调节含水量至40％～60％(w/w)，与占原料饼粕质量5％～10％(w/w)的高温微生物发酵种子液在混合拌料器中混合均匀，上到固体发酵罐中；

(4)高温固态发酵：在55～65℃温度下固态发酵24～96小时；

(5)低聚肽提取：按照固液质量比1:3～1:5比例加水提取低聚肽，提取2～3次，合并提取液，卧螺式离心、再经板框式压滤机过滤得到低聚肽粗提液；

2.根据权利要求1所述的一种脉冲磁场杀菌结合高温菌固态发酵饼粕制备低聚肽的方法，其特征在于步骤(2)所述连续式脉冲磁场杀菌装置由线圈、杀菌腔、输送带和充磁机组成，可在杀菌腔形成0.5～4.5特斯拉的脉冲磁场。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲磁场杀菌结合高温菌固态发酵饼粕制备低聚肽的方法，其特征在于步骤(2)所述微生物发酵剂的发酵菌种为嗜热枯草芽孢杆菌(ThermophilicBacillus subtilis)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)的一种或按体积比1:1混合后接种发酵饼粕。

4.根据权利要求1所述的一种脉冲磁场杀菌结合高温菌固态发酵饼粕制备低聚肽的方法，其特征在于饼粕原料为大豆饼粕、菜籽饼粕、花生饼粕、葵花籽饼粕、芝麻饼粕、亚麻籽饼粕或其他油脂饼粕中的一种或几种。