CN109793097A - 一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，具体是向混料罐中依次加入色氨酸母液、玉米浆、硫酸铵，用碱液调节发酵原料的pH，然后依次加入玉米麸、塘渣和碳酸氢钠，在混料罐中搅拌均匀后，将混合物料分为两份，两份混合物料中分别加入枯草芽孢杆菌和酵母菌，两种添加不同发酵菌的混合物料先分别进行兼性厌氧发酵，发酵完毕后混合，再进行厌氧发酵，发酵完毕后的再发酵混合物料直接进行装袋封口，或干燥后粉碎包装。本发明解决了色氨酸生产过程中制糖尾料和色氨酸母液的下游处理难度，缓解了氨基酸生产的环保压力。

Description

一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法

技术领域

本发明涉及一种微生物发酵饲料，具体涉及一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法。

背景技术

目前国内环保形势严峻，生物制药行业的可持续发展必须解决的首要问题是环保问题，但是环保方面的投资巨大，而产出的农产品的附加值较低，导致企业发展所需要的资金不足。另一方面，农产品的市场售价偏低，造成了国内粮食生产和供应不足，进一步加剧了农业生产的萎缩和饲料企业、只要企业生产原料来源的紧张。再次，在生物制药或饲料行业中，农产品的附加值交底，造成了大量的资源浪费。因此，发掘新的饲粮资源和进行生物蛋白饲料工艺创新，利用科技创新的前沿技术增加饲料生产或生物制药企业的生产效益和环保问题，是一项紧迫的任务。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，经过微生物固态发酵后得到高细胞蛋白的生物饲料，解决了色氨酸生产过程中制糖尾料和色氨酸母液的下游处理难度，缓解了氨基酸生产的环保压力，降低了生产污水量，进一步提高了农产品的附加值，有利于企业的可持续发展。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，发酵得到的生物饲料的有效活菌总数≥10亿/克，生物饲料的产品粗蛋白为45~60%，产品纤维素酶活力为400~500IU，酸性蛋白酶活力为200~350IU，淀粉酶活力为100~150IU，其特征在于：具体步骤为：

步骤一、向混料罐中依次加入色氨酸母液、玉米浆、硫酸铵，用碱液调节发酵原料的pH至7.5~8.0之间，然后依次加入玉米麸、塘渣和碳酸氢钠，在混料罐中搅拌均匀后，将混合物料分为两份待用；

步骤二、向步骤一中得到的两份混合物料中分别添加枯草芽孢杆菌和酵母菌，得到两种添加不同发酵菌的混合物料；

步骤三、将步骤二得到的两种添加不同发酵菌的混合物料分别进行兼性厌氧发酵，得两种通过不同发酵菌发酵的初发酵混合物料；

步骤四、将步骤三得到的两种初发酵混合物料取出并倒入混料机中混合，搅拌均匀后的初发酵混匀料进行厌氧发酵，取发酵物料样品检测枯草芽孢杆菌和酵母菌的含量，枯草芽孢杆菌量和酵母菌量大于10亿/克时，结束厌氧发酵，得再发酵混合物料；

步骤五、将步骤四得到的再发酵混合物料直接进行装袋封口，或干燥后粉碎包装，得生物饲料。

进一步的，步骤一中的原料按重量配比包括：玉米浆25~45%、玉米麸10~25%、硫酸铵2~5%、糖渣10~25%、碳酸氢钠0.5~1%、色氨酸母液5~15%、枯草芽孢杆菌2~8%和酵母菌2~8%。

进一步的，步骤一中得到的两份混合物料的质量相同。

进一步的，两份混合物料中还按质量分数分别添加2~8%的枯草芽孢杆菌和2~8%的酵母菌，发酵菌加入后还分别与混合物料搅拌均匀。

进一步的，步骤三中的兼性厌氧发酵的发酵湿度为55%~75%，温度为30~40℃，发酵24~36h后进行翻料。

进一步的，步骤四中的厌氧发酵温度为30~45℃，发酵时间为48~72h，发酵物的pH在6.0~7.0之间。

进一步的，步骤五中，再发酵混合物料干燥至含水量小于10~15%，粗蛋白45~60%，检测再发酵混合物料的纤维素酶活力大于400IU，酸性蛋白酶活力大于200IU，淀粉酶活力大于100IU/克，粉碎后包装，得高细胞蛋白的生物饲料。

进一步的，步骤三中的两种添加不同发酵菌的混合物料的发酵装填方式为平铺在托盘、平铺在发酵槽内和直接装入可透气内膜袋中的一种。

本发明将制糖过程产生的尾料，玉米浆、玉米麸、糖渣，以及色氨酸生产过程产生的浓缩母液，经过不同菌种的固态混合发酵，其中，发酵还分为兼性厌氧发酵和厌氧发酵两个发酵阶段，在两个发酵过程中pH和温度出现两个大的变化范围，两种不同菌种在两个发酵阶段条件下能够分别发挥代谢作用，玉米浆和糖渣中的糖类和淀粉能够彻底消耗，还部分分解了玉米麸中的纤维素，发酵原料利用了色氨酸母液中的无机盐和杂糖，提高了有机饲料中的蛋白含量，增加了饲料中的益生菌种类和数量，同时发酵过程产生了大量的细胞蛋白、核酸和小分子有机酸。通过两阶段固态发酵，提高了制糖尾料和色氨酸母液的生物利用率，饲料风味、气色和适口性明显改善，同时两种微生物均是益生菌，有利于家禽的促生长和抗病能力提高。 该发明解决了色氨酸生产过程中制糖尾料和色氨酸母液的下游处理难度，缓解了氨基酸生产的环保压力，降低了生产污水量，进一步提高了农产品的附加值，有利于企业的可持续发展。同时，通过该法生产的高细胞蛋白生物饲料既可以作为家禽的直接饲料，也可以作为间接性饲料添加剂，养殖户可以根据实际需求进行选择，该产品是一种新型的资源利用型高蛋白和高核苷酸生物饲料，能够进一步降低养殖成本，增加养殖效益，具有很大的经济价值和社会价值。

本发明的有益效果为：

1、本发明的一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，完全去除了制糖尾料和色氨酸母液中的异味和残糖，以及蛋白酶抑制因子，具体是将制糖过程产生的尾料玉米浆、玉米麸、糖渣经过微生物固态混合发酵后得到的高细胞蛋白的生物发酵饲料，饲料发酵过程消耗了玉米浆、玉米麸、糖渣中的纤维素、糖类，以及色氨酸母液中的无机盐和杂糖，提高了有机饲料中的蛋白含量，增加了益生菌的种类和数量，同时发酵过程产生了大量的有机蛋白和小分子有机酸含量，提高生物饲料的营养价值；

2、本发明通过发酵提高了制糖尾料和色氨酸母液的生物利用率，改善了饲料的适口性，多种益生菌有利于家禽的促生长和抗病能力提高。该发明解决了色氨酸生产过程中制糖尾料和色氨酸母液的下游处理难度，增加了农产品的附加值，高细胞蛋白生物饲料能够减少酶制剂与蛋白饲料成本的投入，降低养殖成本，增加养殖效益，是新型的资源利用型生物饲料，具有很大的经济价值和社会价值。

具体实施方式

为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进项阐述。

一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，原料按重量配比为：玉米浆25~45%、玉米麸10~25%、硫酸铵2~5%、糖渣10~25%、碳酸氢钠0.5~1%、色氨酸母液5~15%、枯草芽孢杆菌2~8%、酵母菌2~8%等组成。

具体步骤为：

（1）、向混料罐中依次加入色氨酸母液5~15%、玉米浆15~45%、硫酸铵2~5%，用液碱调节pH至7.5~8.0之间，然后依次加入玉米麸10~25%、糖渣10~25%、碳酸氢钠0.5~1%，使用混料机搅拌均匀后，物料平均分开，分别加入枯草芽孢杆菌2~8%和酵母菌2~8%，进行单独的纯培养混合培养；

（2）、将搅拌均匀的纯培养或混合培养物料平铺在托盘或发酵槽内，或直接装入可透气内膜袋中，在湿度为55%~75%，温度为30~40℃的发酵室中，发酵24~36h，中间进行翻料，进行兼性厌氧发酵，待发酵物料产生明显醇香味，检测其菌浓、OD280、残糖含量，第一阶段发酵结束；

（3）、将已经发酵好的纯培养物或混合培养物料从托盘或发酵槽，或内膜袋中纯培养物倒入混料机中，和发酵物料搅拌均匀后，30~45℃厌氧发酵48~72h，发酵物料基本上闻不到物料异味，闻起来有明显的醇香味，pH在6.0~7.0之间，枯草芽孢杆菌量和酵母菌含量大于10亿/克，即可以结束混合发酵；

（4）、将发酵的高细胞蛋白生物饲料直接进行装袋封口，或干燥至含水量小于10~15%，粗蛋白45~60%，检测其纤维素酶活力大于400IU，酸性蛋白酶活力大于200IU，淀粉酶活力大于100IU/克，即可粉碎包装。

本发明所使用的枯草芽孢杆菌和酵母菌菌种培养和制备方法为：①枯草芽孢杆菌菌种的制备：

取出菌种保藏管，用LB固体培养基划平板进行复苏和扩培，36℃厌氧培养12~24h。在平板下挑取一环菌体接种50ml的LB培养基中，在培养箱中36℃，180rpm，培养12~15h。一级摇瓶种子采用5%的接种量，接种后置1000ml的种子培养基中，在培养箱中36℃，180rpm，培养12~15h，检测其菌液浓度，菌含量超过10亿CFU/ml，即可作为种子接种；

LB培养基：蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，葡萄糖20g/L，固体培养基中加入琼脂2%；

芽孢种子培养基：色氨酸母液15g/L，玉米浆15g/L，硫酸铵2g/L、玉米麸10g/L，糖渣10g/L，碳酸氢钠0.5g/L，pH7.0~7.5。

②酵母菌菌种的制备：

取出菌种保藏管，用PDA固体培养基划平板进行复苏和扩培，36℃培养12h。在平板下挑取一环接种50mlPDA培养基中，在培养箱中36℃，180rpm培养12~15h。种子采用5%的接种量，接种1000ml种子培养基，在培养箱中36℃，180rpm，培养12~15h，检测其菌液浓度，菌含量超过1亿CFU/ml，即可作为种子接种；

PDA培养基：土豆200g，蔗糖20g，固体培养基中加入琼脂2%；

酵母种子培养基：色氨酸母液15g/L，玉米浆15g/L，硫酸铵2g/L、玉米麸10g/L，糖渣10g/L，碳酸氢钠0.5g/L，pH7.0~7.5。

实施例1

原料按重量配比包括：玉米浆25%、玉米麸25%、硫酸铵2%、糖渣21%、碳酸氢钠1%、色氨酸母液10%、枯草芽孢杆菌8%、酵母菌8%。

具体步骤：

⑴、向混料罐中依次加入色氨酸母液10%、玉米浆25%、硫酸铵2%，用液碱调节pH至7.5~8.0之间，然后依次加入玉米麸25%、糖渣21%、碳酸氢钠1%，使用混料机搅拌均匀后，物料平均分开，分别加入枯草芽孢杆菌8%和酵母菌8%，进行单独的纯培养；

⑵、将搅拌均匀的纯培养物料平铺在托盘或发酵槽内，在湿度为55%~75%，温度为30~40℃的发酵室中，发酵24~36h，中间进行翻料，进行兼性厌氧发酵，待发酵物料产生明显醇香味，检测其菌浓、OD280、残糖含量，第一阶段发酵结束；

⑶、将已经发酵好的纯培养物物料从托盘或发酵槽，倒入混料机中，和发酵物料搅拌均匀后，30~45℃厌氧发酵48~72h，发酵物料基本上闻不到物料异味，闻起来有明显的醇香味，pH在6.0~7.0之间，枯草芽孢杆菌量和酵母菌含量大于10亿/克，即可以结束混合发酵；

⑷、将发酵的高细胞蛋白生物饲料低温干燥至含水量小于15%，粗蛋白45~60%，检测其纤维素酶活力大于400IU，酸性蛋白酶活力大于200IU，淀粉酶活力大于100IU/克，即可粉碎包装。

实施例2

原料按重量配比包括：玉米浆30%、玉米麸20%、硫酸铵2%、糖渣21%、碳酸氢钠1%、色氨酸母液10%、枯草芽孢杆菌8%、酵母菌8%。

具体步骤：

⑴、向混料罐中依次加入色氨酸母液10%、玉米浆30%、硫酸铵22%，用液碱调节pH至7.5~8.0之间，然后依次加入玉米麸20%、糖渣21%、碳酸氢钠1%，使用混料机搅拌均匀后，物料平均分开，分别加入枯草芽孢杆菌8%和酵母菌8%，进行单独的纯培养；

⑵、将搅拌均匀的纯培养物料直接装入可透气内膜袋中，在湿度为55%~65%，温度为30~35℃的发酵室中，发酵24~36h，中间进行翻料，进行兼性厌氧发酵，待发酵物料产生明显醇香味，检测其菌浓、OD280、残糖含量，第一阶段发酵结束；

⑶、将已经发酵好的两种纯培养物物料从内膜袋中倒入混料机中，和发酵物料搅拌均匀后，即可进行分装，30~35℃厌氧发酵48~72h，发酵物料基本上闻不到物料异味，闻起来有明显的醇香味，pH在6.0~7.0之间，枯草芽孢杆菌量和酵母菌含量大于10亿/克，即可以结束混合发酵；

⑷、将发酵的高细胞蛋白生物饲料直接进行装袋封口，进行包装。

实施例3

原料按重量配比包括：玉米浆35%、玉米麸15%、硫酸铵2%、糖渣21%、碳酸氢钠1%、色氨酸母液10%、枯草芽孢杆菌8%、酵母菌8%。

具体步骤：

⑴、向混料罐中依次加入色氨酸母液10%、玉米浆35%、硫酸铵2%，用液碱调节pH至7.5~8.0之间，然后依次加入玉米麸15%、糖渣21%、碳酸氢钠1%，使用混料机搅拌均匀后，按接种量15~20%加入上批次混合培养物，搅拌均匀；

⑵、将搅拌均匀的混合培养物料直接装入可透气内膜袋中，在湿度为55%~75%，温度为30~40℃的发酵室中，发酵24~36h，中间进行翻料，进行兼性厌氧发酵，待发酵物料产生明显醇香味，检测其菌浓、OD280、残糖含量，第一阶段发酵结束；

⑶、将已经发酵好的纯培养物物料从内膜袋中纯培养物倒入混料机中，和发酵物料搅拌均匀后，30~45℃厌氧发酵48~72h，发酵物料基本上闻不到物料异味，闻起来有明显的醇香味，pH在6.0~7.0之间，枯草芽孢杆菌量和酵母菌含量大于10亿/克，即可以结束混合发酵；

⑷、将发酵的高细胞蛋白生物饲料直接进行装袋封口，进行包装。

实施例4

原料按重量配比包括：玉米浆40%、玉米麸15%、硫酸铵4.5%、糖渣18%、碳酸氢钠0.5%、色氨酸母液8%、枯草芽孢杆菌7%、酵母菌7%。

具体步骤：

⑴、向混料罐中依次加入色氨酸母液8%、玉米浆40%、硫酸铵4.5%，用液碱调节pH至7.5~8.0之间，然后依次加入玉米麸15%、糖渣18%、碳酸氢钠0.5%，使用混料机搅拌均匀后，按接种量15~20%加入上一批次的混合培养物中，搅拌均匀；

⑵、将搅拌均匀的混合培养物料平铺在托盘或发酵槽内，在湿度为55%~75%，温度为30~40℃的发酵室中，发酵24~36h，中间进行翻料，进行兼性厌氧发酵，待发酵物料产生明显醇香味，检测其菌浓、OD280、残糖含量，第一阶段发酵结束；

⑶、将已经发酵好的混合培养物物料从托盘或发酵槽，倒入混料机中，和发酵物料搅拌均匀后，30~45℃厌氧发酵48~72h，发酵物料基本上闻不到物料异味，闻起来有明显的醇香味，pH在6.0~7.0之间，枯草芽孢杆菌量和酵母菌含量大于10亿/克，即可以结束混合发酵；

⑷、将发酵的高细胞蛋白生物饲料低温干燥至含水量小于15%，粗蛋白45~60%，检测其纤维素酶活力大于400IU，酸性蛋白酶活力大于200IU，淀粉酶活力大于100IU/克，即可粉碎包装。

实施例5

原料按重量配比包括：玉米浆35%、玉米麸25%、硫酸铵5%、糖渣25%、碳酸氢钠1%、色氨酸母液5%、枯草芽孢杆菌2%、酵母菌2%等组成。

具体步骤：

⑴、向混料罐中依次加入色氨酸母液5%、玉米浆35%、硫酸铵5%，用液碱调节pH至7.5~8.0之间，然后依次加入玉米麸25%、糖渣25%、碳酸氢钠1%，使用混料机搅拌均匀后，分别加入枯草芽孢杆菌2%和酵母菌2%，进行单独的纯培养，或按接种量15~20%加入上批次混合培养物，搅拌均匀；

⑵、将搅拌均匀的混合培养物料或纯培养物平铺在托盘或发酵槽内，或直接装入可透气内膜袋中，在湿度为55%~75%，温度为30~40℃的发酵室中，发酵24~36h，中间进行翻料，进行兼性厌氧发酵，待发酵物料产生明显醇香味，检测其菌浓、OD280、残糖含量，第一阶段发酵结束；

⑶、将已经发酵好的混合培养物物料或纯培养物从托盘或发酵槽，或可透气内膜袋中物料，倒入混料机中，和发酵物料搅拌均匀后，30~45℃厌氧发酵48~72h，发酵物料基本上闻不到物料异味，闻起来有明显的醇香味，pH在6.0~7.0之间，枯草芽孢杆菌量和酵母菌含量大于10亿/克，即可以结束混合发酵；

⑷、将发酵的高细胞蛋白生物饲料高温干燥至含水量小于10%，粗蛋白50~60%，即可粉碎包装。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，发酵得到的生物饲料的有效活菌总数≥10亿/克，生物饲料的产品粗蛋白为45~60%，产品纤维素酶活力为400~500IU，酸性蛋白酶活力为200~350IU，淀粉酶活力为100~150IU，其特征在于：具体步骤为：

步骤一、向混料罐中依次加入色氨酸母液、玉米浆、硫酸铵，用碱液调节发酵原料的pH至7.5~8.0之间，然后依次加入玉米麸、塘渣和碳酸氢钠，在混料罐中搅拌均匀后，将混合物料分为两份待用；

步骤二、向步骤一中得到的两份混合物料中分别添加枯草芽孢杆菌和酵母菌，得到两种添加不同发酵菌的混合物料；

步骤三、将步骤二得到的两种添加不同发酵菌的混合物料分别进行兼性厌氧发酵，得两种通过不同发酵菌发酵的初发酵混合物料；

步骤四、将步骤三得到的两种初发酵混合物料取出并倒入混料机中混合，搅拌均匀后的初发酵混匀料进行厌氧发酵，取发酵物料样品检测枯草芽孢杆菌和酵母菌的含量，枯草芽孢杆菌量和酵母菌量大于10亿/克时，结束厌氧发酵，得再发酵混合物料；

步骤五、将步骤四得到的再发酵混合物料直接进行装袋封口，或干燥后粉碎包装，得生物饲料。

2.根据权利要求1所述的一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，其特征在于：步骤一中的原料按重量配比包括：玉米浆25~45%、玉米麸10~25%、硫酸铵2~5%、糖渣10~25%、碳酸氢钠0.5~1%、色氨酸母液5~15%、枯草芽孢杆菌2~8%和酵母菌2~8%。

3.根据权利要求1所述的一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，其特征在于：步骤一中得到的两份混合物料的质量相同。

4.根据权利要求3所述的一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，其特征在于：两份混合物料中还按质量分数分别添加2~8%的枯草芽孢杆菌和2~8%的酵母菌，发酵菌加入后还分别与混合物料搅拌均匀。

5.根据权利要求1所述的一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，其特征在于：步骤三中的兼性厌氧发酵的发酵湿度为55%~75%，温度为30~40℃，发酵24~36h后进行翻料。

6.根据权利要求1所述的一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，其特征在于：步骤四中的厌氧发酵温度为30~45℃，发酵时间为48~72h，发酵物的pH在6.0~7.0之间。

7.根据权利要求1所述的一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，其特征在于：步骤五中，再发酵混合物料干燥至含水量小于10~15%，粗蛋白45~60%，检测再发酵混合物料的纤维素酶活力大于400IU，酸性蛋白酶活力大于200IU，淀粉酶活力大于100IU/克，粉碎后包装，得高细胞蛋白的生物饲料。

8.根据权利要求1所述的一种利用制糖尾料和色氨酸母液生产生物饲料的发酵方法，其特征在于：步骤三中的两种添加不同发酵菌的混合物料的发酵装填方式为平铺在托盘、平铺在发酵槽内和直接装入可透气内膜袋中的一种。