CN109619285A - 一种利用曲酒糟制备的菌体蛋白饲料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用曲酒糟制备的菌体蛋白饲料及其制备方法，涉及白酒酿造领域，首先制备黑曲霉麸曲、细菌麸曲、酵母麸曲，再利用纤维素酶、酸性蛋白酶、糖化酶等分别对曲酒糟进行预处理，再分阶段添加黑曲霉麸曲、细菌麸曲、酵母麸曲等进行分段堆积发酵，并控制堆积发酵温度、时间等条件，再通风干燥、粉碎即得到本发明所述的菌体蛋白饲料。本发明在利用酶制剂对曲酒糟预处理的基础上，采用不同类别麸曲的分段堆积发酵处理等方式，利用麸曲菌种代谢产生的多种酶类，可以进一步有效利用曲酒糟中的粗纤维、粗蛋白、残余淀粉等物质，并实现菌体的增殖扩大培养，制备微生物菌体蛋白饲料，提高了曲酒糟的综合利用价值。

Description

一种利用曲酒糟制备的菌体蛋白饲料及其制备方法
技术领域
本发明涉及白酒酿造领域，尤其涉及一种利用曲酒糟制备的菌体蛋白饲料及其制备方法。
背景技术
白酒酿造过程中产生的曲酒糟是酒醅发酵后再经过蒸馏取酒残留的固形混合物，曲酒糟中的稻壳纤维素含量高，还有相当多未利用的蛋白质、淀粉、脂肪、还原糖等成分；另外，由于白酒固态发酵过程中进行了复杂的生物化学变化，曲酒糟中也产生了大量对微生物生长有益的微量成分，如核糖核酸、嘌呤、嘧啶及其他一些次级代谢产物等。随着我国白酒酿造生产规模的发展，固态发酵白酒的年产量逐渐提高，曲酒糟的产量也越来越大，曲酒糟的再利用已成为白酒行业亟需解决的问题。目前，曲酒糟的综合利用技术主要体现在制备燃料乙醇、动物饲料、食用菌栽培、生物肥料、生物质燃料等方面，其中，国内对曲酒糟最为普遍的处理方式是作为饲料行业的原料或基料，一般经干燥脱水或直接出售，以作为牛羊等动物饲料使用，动物适口性差、消化率低，其附加值较低，而且进行干燥处理的能源消耗量较大。
中国发明专利：一种利用白酒酒糟生产微生物饲料益生菌剂的方法(CN103141666B)，通过将曲酒糟经过酸性蛋白酶、糖化酶等的水解制得酒糟提取液，再制得混合湿菌体，并配制保护液和复合载体，将混合湿菌体与保护液混合均匀，然后分别加入酒糟提取液和复合载体，混合均匀后干燥，制得微生物饲料益生菌剂。该方法对曲酒糟的提取液进行处理以制备微生物饲料益生菌剂，但是仍然存在酶解处理后的曲酒糟固态废弃物的处理问题。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用曲酒糟制备的菌体蛋白饲料及其制备方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提高酿酒行业的副产物曲酒糟的利用率，获得较高的附加值。
为实现上述目的，本发明提供了一种利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，包括如下步骤：
(1)利用保藏编号为CICC NO.2041的黑曲霉菌(Aspergillus niger)制备黑曲霉麸曲；
(2)利用保藏编号为CGMCC NO.12439的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)制备细菌麸曲；
(3)利用保藏编号为CGMCC NO.16522的酵母菌(wickerhamomyces anomalus)制备酵母麸曲；
(4)将曲酒糟依次进行纤维素酶酶促反应处理、酸性蛋白酶酶促反应处理、糖化酶酶促反应处理，得到预处理后的曲酒糟；
(5)向步骤(4)所得的预处理后的曲酒糟中加入步骤(1)制备的黑曲霉麸曲，进行第一阶段堆积发酵，再加入步骤(2)制备的细菌麸曲，进行第二阶段堆积发酵，再加入步骤(3)制备的酵母麸曲，进行第三阶段堆积发酵。
进一步地，步骤(1)具体为：将保藏编号为CICC NO.2041的黑曲霉菌(Aspergillusniger)种子接入麸皮培养基，培养，得到帘子种曲，将帘子种曲接入黑曲霉菌麸曲培养基，培养，得到黑曲霉麸曲。
进一步地，将保藏编号为CICC NO.2041的黑曲霉菌(Aspergillus niger)菌种接种到PDA固态斜面培养基上进行活化，再取活化后的菌种1环转接到PDA液体培养基中，置于摇床恒温培养得到液体种子；取麸皮1:1加水混合均匀，于121℃高压灭菌1h，冷却到35℃，按照3-5％接入液体种子，置于曲房通风床培养，混匀摊平，保持通风，湿度为95％-100％，培养温度35-37℃，培养时间40-48h左右，得到帘子种曲。
进一步地，按照黑曲霉选定组合培养基：水＝1:1的比例加水，调整pH至4.0-5.8，搅拌均匀，于121℃高压灭菌1小时，冷却到35℃，得到得到黑曲霉菌麸曲培养基，按照3-5％接入帘子种曲，补充水分至68％-70％，置于通风培养床或麸曲圆盘制曲机，混匀摊平，保持通风，湿度为95％-100％，培养温度35-37℃，培养时间40-48h左右，干燥后得到黑曲霉麸曲。
进一步地，黑曲霉选定组合培养基为麦麸75-85份、丢糟15-25份。
进一步地，步骤(2)具体为：将保藏编号为CGMCC NO.12439的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)种子接入细菌麸曲培养基，培养，得到细菌麸曲，所述细菌麸曲培养基包含麦麸、豆粕、丢糟和牛肉膏蛋白胨培养基。
进一步地，将保藏编号为CGMCC NO.12439的地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)菌种经斜面活化后，取1环转接到蛋白胨种子摇瓶培养基，置于摇床恒温培养得到液体种子。
进一步地，按照细菌选定组合培养基:水＝1:1.3-1.5的比例加水，121℃高压灭菌1h，冷却至37℃，得到细菌麸曲培养基，按照5-10％接入种子液，置于通风培养床或麸曲圆盘制曲机，混匀摊平，保持通风，保持温度35-45℃，湿度85-90％，控制品温不超过55℃，培养时间36-48h左右。
进一步地，细菌选定组合培养基为麦麸70-80份、豆粕10-20份、丢糟10-15份，牛肉膏蛋白胨培养基5-10份。
进一步地，步骤(3)具体为：将保藏编号为CGMCC NO.16522的酵母菌(wickerhamomyces anomalus)接入酵母菌麸曲培养基，培养，得到酵母麸曲，所述酵母菌麸曲培养基包含麦麸和丢糟。
进一步地，将保藏编号为CGMCC NO.16522的酵母菌(wickerhamomyces anomalus)菌种经斜面活化后，用质量分数为0.9％无菌生理盐水将试管斜面上的菌体洗下，2-4％接种比例接入酵母种子摇瓶培养基，置于摇床恒温培养得到液体种子。
进一步地，按照酵母选定组合培养基:水＝1:1的比例加水，121℃高压灭菌1h，冷却至30℃，得到酵母麸曲培养基，种子液按照5-10％接入，调整水分到55％-60％，置于通风培养床或麸曲圆盘制曲机，混匀摊平，保持通风，保持温度在30℃左右，湿度80-90％，控制品温不超过38℃，培养时间48h左右。
进一步地，酵母选定组合培养基：麦麸90-95份、丢糟5-10份。
进一步地，步骤(4)按照30-50单位/克原料的比例加入纤维素酶，所述纤维素酶的比活≥10000U/g；按照50-100单位/克原料的比例加入酸性蛋白酶，所述酸性蛋白酶的比活≥50000U/g；按照100-300单位/克原料的比例加入糖化酶，所述糖化酶的比活≥50000U/g。
进一步地，步骤(4)中纤维素酶酶促反应处理温度为28-32℃，时间为2-4小时；酸性蛋白酶酶促反应处理温度为30-50℃，时间为2-4小时；糖化酶酶促反应处理温度为58-62℃，时间为4-6小时。
进一步地，加入糖化酶之前调节pH至4.5-5.0。
进一步地，步骤(5)中黑曲霉麸曲为总重量的3-5％，细菌麸曲为总重量的3-5％，酵母麸曲为总重量的8-10％。
进一步地，步骤(5)中第一阶段堆积发酵的温度为35-40℃，时间为48-72h；第二阶段堆积发酵的温度为40-50℃，时间为24-48h；第三阶段堆积发酵的温度为28-35℃，时间为48-72h。
进一步地，将预处理后散冷的曲酒糟控温通风堆积槽中，调节其酸度在3.5-4.0左右，添加总重量3-5％的黑曲霉麸曲，喷洒总重量0.6-1％的(NH4)2SO4水溶液，调节水分在60％左右，并翻拌均匀，保持通风，35-40℃下堆积发酵48-72h；再添加总重量3-5％的细菌麸曲，并翻拌均匀，保持通风，40-50℃下堆积发酵24-48h；散冷后，添加总重量8-10％的酵母麸曲，并翻拌均匀，保持通风，28-35℃下堆积发酵48-72h。
进一步地，上述方法还包括步骤(6)将步骤(5)所得产物进行干燥，粉碎，得到菌体蛋白饲料。
进一步地，通风干燥至含水量14％以下。
另一方面，本发明还提供了一种利用曲酒糟制备的菌体蛋白饲料，该菌体蛋白饲料由上述方法中的任一项制备而成。
本发明把现代生物工程技术与传统酿造堆积发酵技术相结合，利用功能性微生物制备麸曲并实现曲酒糟的分段堆积发酵，综合应用多种酶复合处理技术，可有效利用和降低曲酒糟中残余的淀粉、粗蛋白等成分，降解部分曲酒糟纤维素等，以减少废弃丢糟的排放；还可以增加曲酒糟中的单细胞蛋白、消化性酶等的含量等，改善曲酒糟作为牛羊等动物饲料的适口性，提高酒糟的饲用价值和饲养效果，提高了曲酒糟的利用率；本发明提供的方法无污染，低能耗，实现了废弃资源的再利用并得到了具有高附加值的菌体蛋白饲料，具有广阔的
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术内容做进一步的说明：下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明涉及微生物信息：
1.黑曲霉菌(Aspergillus niger)菌种购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌株保藏编号：CICC NO.2041。
2.酵母菌(wickerhamomyces anomalus)菌种
保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)；
保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)；
保藏日期：2018年09月21日；
保藏编号：CGMCC NO.16522；
分类命名：异常威克汉姆酵母(wickerhamomyces anomalus)
3.地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)菌种
保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)；
保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)；
保藏日期：2016年05月12日；
保藏编号：CGMCC NO.12439；
分类命名：地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)
实施例1
黑曲霉麸曲的制备
本实施例用到的培养基配方：
PDA固态斜面培养基：马铃薯200克，葡萄糖20克，琼脂15～20克，蒸馏水1000毫升。
PDA液体培养基：配制方法与PDA固体培养基一样，但是不加琼脂。
将保藏编号为CICC NO.2041的黑曲霉菌(Aspergillus niger)菌种接种到PDA固态斜面培养基上进行活化，再取活化后的菌种1环转接到PDA液体培养基中，置于摇床35℃恒温培养得到黑曲霉菌(Aspergillus niger)液体种子；取麸皮按照1:1质量比加水混合均匀，于121℃高压灭菌1小时，冷却到35℃，得到麸皮培养基，向其中按照3-5％质量比接入液体种子，置于曲房通风培养床，混匀摊平，保持通风(经无菌处理)，湿度为95％-100％，培养温度35-37℃，培养时间40-48小时左右，得到帘子种曲；按照质量比取麦麸85份、丢糟15份，麸皮与丢糟混合后，按照1:1的质量比例加水，调整pH至5.5，搅拌均匀，于121℃高压灭菌1小时，冷却到35℃，得到黑曲霉菌麸曲培养基，向其中按照5％质量比接入帘子种曲，补充水分至水的含量为68％-70％(质量比)，置于麸曲圆盘制曲机，保持通风(经无菌处理)，湿度为95％-100％，培养温度35-37℃，培养时间40-48小时左右，控制品温不超过45-50℃，50-60℃干燥得到黑曲霉麸曲，其主要理化指标的分析检测结果如表1所示。
表1本实施例中所述黑曲霉麸曲主要理化指标的分析检测结果
黑曲霉麸曲检测项目 检测结果
酸度 1.4nmolNaOH/10g
水分 10.0％
糖化力 1100u
酯化力 150u
酸性纤维素酶活力 411u
酸性蛋白酶活力 1750u
实施例2
细菌麸曲的制备
本实施例用到的培养基配方：
细菌斜面培养基(牛肉膏蛋白胨培养基)：蛋白胨10g、牛肉膏3g、氯化钠5g、蒸馏水1000mL、琼脂20g、pH7.4-7.6。
蛋白胨种子摇瓶培养基：蛋白胨10g、牛肉膏3g、氯化钠5g、葡萄糖5g、蒸馏水1000mL、pH7.4-7.6，不加琼脂。
牛肉膏蛋白胨培养基：蛋白胨10g、牛肉膏3g、氯化钠5g、蒸馏水1000mL、琼脂20g、pH7.4-7.6。
将保藏编号为CGMCC NO.12439的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)菌种接种至细菌斜面培养基活化后，取1环转接到蛋白胨种子摇瓶培养基，置于摇床37℃恒温培养得到地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)液体种子；按照质量比取麦麸80份、豆粕5份、丢糟10份，牛肉膏蛋白胨培养基5份混合后，按照1:1.5的质量比例加水，混合均匀，121℃高压灭菌1小时，冷却至37℃，得到细菌麸曲培养基，向其中按照10％质量比接入地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)种子液(OD值：0.45)，混合均匀置于麸曲圆盘制曲机，保持通风(经无菌处理)，保持温度35-45℃，湿度85-90％，控制品温不超过55℃，培养时间48小时左右，50-55℃干燥得到细菌麸曲，其主要理化指标的分析检测结果如表2所示。
表2本实施例中所述细菌麸曲主要理化指标的分析检测结果
细菌麸曲检测项目 检测结果
水分 8.0％
糖化力 300u
酯化力 150u
发酵力 1.0co<sub>2</sub>/g.48h
蛋白分解力 60u
实施例3
酵母麸曲的制备
本实施例用到的培养基配方：
YPD固体斜面培养基：胰蛋白胨20g、酵母粉10g、葡萄糖10g、琼脂20g、加纯水定容至1000mL，115℃灭菌20min；
酵母种子摇瓶培养基：同YPD固体斜面培养基，但不加入琼脂，115℃灭菌20min；
将保藏编号为CGMCC NO.16522的酵母菌(wickerhamomyces anomalus)种接种至YPD固体斜面培养基活化后，用质量分数为0.9％无菌生理盐水将试管斜面上的菌体洗下，按照4％的体积比接入酵母种子摇瓶培养基，置于摇床28℃恒温培养得到酵母菌(wickerhamomyces anomalus)液体种子；按照质量比取麦麸90-95份、丢糟5-10份等混合后，按照1:1的质量比加水，混合均匀，121℃高压灭菌1小时，冷却至30℃，得到酵母麸曲培养基，向其中按照10％的质量比接入酵母菌(wickerhamomyces anomalus)种子液(OD值：40)，调整水分到水的含量为58％，置于麸曲圆盘制曲机，保持通风(经无菌处理)，保持温度在30℃左右，湿度80-90％，控制品温不超过38℃，培养时间48小时左右，35-40℃干燥得到酵母麸曲，其主要理化指标的分析检测结果如表3所示。
表3本实施例中所述酵母麸曲主要理化指标的分析检测结果
酵母麸曲检测项目 检测结果
水分 9.0％
糖化力 1200u
酯化力 110u
发酵力 1.2co<sub>2</sub>/g.48h
蛋白分解力 45u
实施例4
曲酒糟的预处理
本实施例所用酶制剂活性参数如表4所示。
将散冷后的曲酒糟置于控温通风堆积槽中，按照30-50单位/克原料的比例取纤维素酶，其酶制品的酶活不低于10000u/g，活化并配制成纤维素酶溶液，向曲酒糟中喷洒此时其总重量0.5％的纤维素酶溶液，翻拌均匀，30℃下水解4小时；按照50-100单位/克原料的比例取酸性蛋白酶，其酶制品的酶活不低于50000u/g，活化并配制成酸性蛋白酶溶液，向曲酒糟中喷洒此时其总重量0.1％的酸性蛋白酶溶液，翻拌均匀，50℃下水解3小时；调节pH至5.0，按照100-300单位/克原料的比例取糖化酶，活化并配制成糖化酶溶液，其酶制品的酶活不低于50000u/g，喷洒此时曲酒糟总重量0.3％的糖化酶溶液，翻拌均匀，60℃下水解5小时，得到预处理后的曲酒糟，预处理后曲酒糟主要理化指标的分析检测结果如表5所示。
表4本实施例中酶制剂主要理化指标
检测项目 纤维素酶 酸性蛋白酶 糖化酶
酶活 10000u/g 50000u/g 50000u/g
适宜温度 28-32℃ 30℃-50℃ 58-62℃
适宜pH 4.5-6.5 2.5-6.0 4.0-4.5
表5本实施例中预处理后曲酒糟主要理化指标的分析检测结果
检测项目 预处理后曲酒糟检测结果
水分 50-53％
酸度 3-5nmol NaOH/10g
粗纤维 19-25％
粗脂肪 3.5-6.3％
木质素 18.5-22.4％
粗蛋白 16.5-23.7％
粗淀粉 8-13％
灰分 3.5-17.3％
还原糖 3-6.5％
无氮浸出物 18.2-19.4％
实施例5
分段混合堆积发酵
取实施例4制备所得的预处理后曲酒糟散冷后置于控温通风堆积槽中，调节其酸度在4.0左右，添加此时堆积糟总重量5％的由实施例1制备所得的黑曲霉麸曲，喷洒堆积糟总重量1.0％的(NH4)2SO4水溶液，调节水分在62％，并翻拌均匀，置于控温通风堆积槽中，38℃下堆积72小时；再添加此时堆积糟总重量5％的由实施例2制备所得的细菌麸曲，并翻拌均匀，50℃下堆积48小时；散冷后，添加此时堆积糟总重量8％的由实施例3制备所得的酵母麸曲，并翻拌均匀，30℃下堆积72小时，之后将所得混合堆积发酵后的曲酒糟，50℃通风(经无菌处理)干燥至含水量14％以内，粉碎、包装，即得到本发明所述的菌体蛋白饲料，该菌体蛋白饲料理化检测分析结果如表6所示。本实施例中堆积糟即为堆积发酵过程中堆积槽中的物料。
表6本实施例中菌体蛋白饲料的分析检测结果
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用保藏编号为CICC NO.2041的黑曲霉菌(Aspergillus niger)制备黑曲霉麸曲；
(2)利用保藏编号为CGMCC NO.12439的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)制备细菌麸曲；
(3)利用保藏编号为CGMCC NO.16522的酵母菌(wickerhamomyces anomalus)制备酵母麸曲；
(4)将曲酒糟依次进行纤维素酶酶促反应处理、酸性蛋白酶酶促反应处理、糖化酶酶促反应处理，得到预处理后的曲酒糟；
(5)向步骤(4)所得的预处理后的曲酒糟中加入步骤(1)制备的黑曲霉麸曲，进行第一阶段堆积发酵，再加入步骤(2)制备的细菌麸曲，进行第二阶段堆积发酵，再加入步骤(3)制备的酵母麸曲，进行第三阶段堆积发酵。
2.如权利要求1所述的利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：将所述保藏编号为CICC NO.2041的黑曲霉菌(Aspergillus niger)种子接入麸皮培养基，培养，得到帘子种曲，将帘子种曲接入黑曲霉菌麸曲培养基，培养，得到黑曲霉麸曲。
3.如权利要求1所述的利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：将所述保藏编号为CGMCC NO.12439的地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)种子接入细菌麸曲培养基，培养，得到细菌麸曲，所述细菌麸曲培养基包含麦麸、豆粕、丢糟和牛肉膏蛋白胨培养基。
4.如权利要求1所述的利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：将所述保藏编号为CGMCC NO.16522的酵母菌(wickerhamomyces anomalus)接入酵母菌麸曲培养基，培养，得到酵母麸曲，所述酵母菌麸曲培养基包含麦麸和丢糟。
5.如权利要求1所述的利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，其特征在于，步骤(4)中按照30-50单位/克原料的比例加入纤维素酶，所述纤维素酶的比活≥10000U/g；按照50-100单位/克原料的比例加入酸性蛋白酶，所述酸性蛋白酶的比活≥50000U/g；按照100-300单位/克原料的比例加入糖化酶，所述糖化酶的比活≥50000U/g。
6.如权利要求5所述的利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，其特征在于，步骤(4)中纤维素酶酶促反应处理温度为28-32℃，时间为2-4小时；酸性蛋白酶酶促反应处理温度为30-50℃，时间为2-4小时；糖化酶酶促反应处理温度为58-62℃，时间为4-6小时。
7.如权利要求1所述的利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，其特征在于，步骤(5)中黑曲霉麸曲为总重量的3-5％，细菌麸曲为总重量的3-5％，酵母麸曲为总重量的8-10％。
8.如权利要求7所述的利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，其特征在于，步骤(5)中第一阶段堆积发酵的温度为35-40℃，时间为48-72h；第二阶段堆积发酵的温度为40-50℃，时间为24-48h；第三阶段堆积发酵的温度为28-35℃，时间为48-72h。
9.如权利要求1所述的利用曲酒糟制备菌体蛋白饲料的方法，其特征在于，还包括步骤(6)将步骤(5)所得产物进行干燥，粉碎，得到菌体蛋白饲料。
10.一种利用曲酒糟制备的菌体蛋白饲料，其特征在于，由权利要求1-9中任一项所述的方法制备而成。
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