CN111528342A - 一种酶解组合物、豆粕酶解的方法及有机微量元素饲料添加剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种豆粕酶解组合物，包括10~20重量份的氧化钙、3重量份的米曲霉、5重量份的辅助酶、0.5重量份的核黄素、66重量份的复合蛋白酶。其中，5重量份的辅助酶由1重量份的植酸酶（5000IU/g）、2重量份的木聚糖酶（100000IU/g）、0.5重量份的甘露聚糖（10000IU/g）、0.5重量份的纤维酶（10000IU/g）、1重量份的淀粉酶（10000IU/g）、1重量份的半乳糖苷酶（10000IU/g）构成。其中66重量份的复合蛋白酶由40重量份的碱性蛋白酶（100000IU/g）、2重量份的角蛋白酶（500000IU/g）、20重量份的中性蛋白酶（50000IU/g）、3重量份的酸性蛋白酶（50000IU/g）、1重量份的肽酶构成。
Description
技术领域
本发明涉及动物饲料加工技术领域，具体涉及一种酶解组合物、豆粕酶解的方法及有机微量元素饲料添加剂的制备方法。
背景技术
豆粕，营养价值丰富，其水溶性蛋白可占到90%左右，并且氨基酸含量丰富，消化能高，适口性好等特点，是禽畜最重要的植物蛋白源之一。豆粕中含有有磷脂、大豆异黄酮、肽、氨基酸等多种有益营养物质。
氨基酸：主要在小肠吸收，吸收时是一个一个氨基酸吸收，各种氨基酸主要通过需钠离子耗能的主动转运方式吸收，肠粘膜利用细胞内外的钠离子浓度梯度，将氨基酸和钠离子转入细胞而进入体循环。
小肽：能完整地通过肠粘膜细胞而进入体循环，小肽的吸收具有转运速度快，耗能低，载体不易饱和等优点，各种肽之间转运无竞争性和抑制性。同时小肽还具有抗菌杀菌、抗氧化、修复肠道损伤等独特功能。
微量元素：是动物维持生命和生长发育的必需营养素之一，它们直接或间接地参与机体几乎所有的生理生化过程，满足机体正常生命活动的需要。
无机微量元素因为易与饲料中植酸、草酸、磷酸、纤维素等成分形成不溶性螯合物，导致在动物中生物利用率低，易造成环境污染。
小肽、氨基酸螯合盐不仅有很好的化学稳定性，而且生物利用率高。具有抗干扰、毒性小、吸收率高、减少环境污染、增重明显等优点，是理想的新型高效微量元素饲料添加剂
一般豆粕需要进行水解处理后才用于饲料添加中，这是因为豆粕含有抗原物质主要有：
热敏感类：胰蛋白酶抑制剂、血球凝聚素、尿酶、致甲状腺肿物（硫氰酸酯、异硫氰酸酯、恶唑烷硫酮）、脂肪氧化酶等。
热不敏感类：非淀粉多糖、大豆抗原蛋白（主要是：大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白）、皂甙、低聚糖、植酸等。
其中低聚糖占豆粕中的10% ，主要成分是水苏糖和棉籽糖，因为它们在小肠不消化，进入大肠被微生物充分利用，容易造成胃肠胀气、腹痛、腹泻。 大豆球蛋白13.47%占46%豆粕中蛋白含量的29.6%，β-伴大豆球蛋白13.96%占46%豆粕中蛋白含量的30.3%。大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白具有抗原性和致敏性，可以引起肠粘膜损伤和过敏反应，过敏反应主要表现在肠绒毛萎缩，粘膜多糖、分解酶的数量及活性下降，导致小肠结构受损，食糜滞留时间缩短，营养物质吸收紊乱，引起动物消化不良、腹泻和生长受阻。
所以由于抗原物质的存在，限制了豆粕在幼龄动物中的使用量。现有技术中，热敏感类抗原物质可以用加温方式可以处理，热不敏感抗原物质使用微生物发酵技术和酶解技术来处理。
现有技术中，豆粕发酵技术是指利用微生物分泌的蛋白酶来降解抗原蛋白，生产周期长，菌种变化大，产品品质不稳定. 由于大豆球蛋白及β-伴大豆球蛋白分子量大很难降解；微生物本身是个活体需要消耗营养，特别是碳水化合物，所以省耗较大。
豆粕酶解主要是利用蛋白酶水解豆粕，此技术的优点在于，技术条件温和、卫生安全、常温（36-60摄氏度)\常压和PH值在2-11（加酸、碱调节）时，氨基酸完全不被破坏，产生大量的小分子肽,同时对环境不污染 。
但其缺点也很明显，主要有：（1）水解不彻底，蛋白质水解率在20-40%左右，中间产物较多。（2）对抗原蛋白降解低,由于大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白分子量大、结构紧密，大量酶切点藏于蛋白质分子内部，很难被蛋白酶水解,一般在5-20%左右，这也是限制了在饲料上应用的原因，多数酶解豆粕口感是苦和涩味、严重影响动物适口性和添加量。
酸法水解豆粕优点在于水解彻底，水解的最终产物是L-氨基酸，没有旋光异构体的产生。缺点：营养价值较高的色氨酸几乎全部被破环，而与含醛基的化合物（如糖）作用生成一种黑色物质，称为腐黑质，因此水解液呈黑色。豆粕中残留的油脂被分解成甘油、甘油与盐酸反应生成三氯丙醇,三氯丙醇是强烈致癌物质,此外，含羟基的丝氨酸、苏氨酸、洛氨酸也有部分被破坏。易造成环境污染.
碱法水解优点在于色氨酸不被破坏，水解液清亮。其缺点在于水解产生的氨基酸发生旋光异构作用，产物有D-型和L-型两类氨基酸。D-型氨基酸不能被动物分解利用，因而营养价值减半；此外，丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、胱氨酸等大部分被破坏，因此碱水解法一般很少使用。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种酶解组合物，用于豆粕酶解，其对豆粕包含的大豆球蛋白有更高的水解能力。
本发明的第二目的在于提供一种新型豆粕酶解的方法，通过豆粕酶解组合物的采用和工艺的改变，使得酶解的豆粕前后总量不变,没有省耗,酶解的豆粕酸甜味无苦、涩味产生。
本发明的第三目的在提供一种有机微量元素饲料添加剂的制备方法，通过采用豆粕酶解后的滤液为原料，其螯合率可达90%以上。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种豆粕酶解组合物，包括10~20重量份的氧化钙、3重量份的米曲霉、5重量份的辅助酶、0.5重量份的核黄素、66重量份的复合蛋白酶。
其中，5重量份的辅助酶由1重量份的植酸酶（5000IU/g）、2重量份的木聚糖酶（100000IU/g）、0.5重量份的甘露聚糖（10000IU/g）、0.5重量份的纤维酶（10000IU/g）、1重量份的淀粉酶（10000IU/g）、1重量份的半乳糖苷酶（10000IU/g）构成。
其中66重量份的复合蛋白酶由40重量份的碱性蛋白酶（100000IU/g）、2重量份的角蛋白酶（500000IU/g）、20重量份的中性蛋白酶（50000IU/g）、3重量份的酸性蛋白酶（50000IU/g）、1重量份的肽酶（10000IU/g）构成。
具体的，在豆粕酶解时，上述豆粕酶解组合物与1000重量份的豆粕和5000重量份的饮用水混合后，对豆粕进行酶解。
一种豆粕酶解方法，包括以下过程：先将米曲霉菌粉、木聚糖酶加入200重量份饮用水（水温要求28℃）中活化5至10分钟，然后再与1000重量份、粉碎细度为80目的豆粕在混合机里混合均匀再装入酶解罐，恒温28℃，发酵4h；发酵结束后，再将剩余的4800重量份饮用水和发酵后产物注入酶解罐使温度升至50℃，将辅助酶5公斤倒入酶解罐中搅拌，酶解罐恒温50℃分解1个小时，然后将氧化钙倒入酶解罐搅拌10分钟让氧化钙充分拌均，10分钟后再将核黄素与复合蛋白酶倒入酶解罐搅拌均匀。继续恒温在50℃分解6~8时，即可完成酶解。
一种有机微量元素饲料添加剂的制备方法，包括以下过程：将上述豆粕酶解完毕后的液体高温灭酶活性、过滤；灭酶活性、过滤后的液体与无机微量元素(根据各种微量元素的分子量及酶解液小肽含量按摩尔比确定)混合溶解、调节PH值，在40-60℃下反应60min左右，然后喷雾干燥，即可以得到有机微量元素饲料添加剂。
值得说明的是，上述过滤出的豆粕渣烘干即可得到优质蛋白源。
本发明中所述豆粕酶解组合物及豆粕酶解方法的作用原理如下所述：
氧化钙可调节PH值,提高蛋白酶的活性，钙离子还可以激活蛋白酶的活性,同时在酶解过程中分解出的氨基酸和小肽可以与钙螯合成有机钙、对动物有益。
辅助酶的作用是让豆粕中植酸、低聚木糖等包裹的物质释放出蛋白，同时让非淀粉多糖充分分解降低粘度提高动物适口性、减少抗原，同时增强蛋白酶的分解能力，缩短分解时间。比如木聚糖酶作用于木聚糖细胞壁，使细胞壁部分破裂水解、细胞壁的组织结构得到破坏从而释放出碳水化合物和蛋白质然后在蛋白酶进一步作用下提高蛋白质的酶解效果。植酸是植物性饲料普遍存在的一种抗营养因子。植酸能和矿物元素、蛋白质等结合形成稳定的复合物，从而降低这些物质的利用率。植酸还可抑多种酶的活性，添加植酸酶后可使淀粉酶、木聚糖酶、蛋白酶恢复其活性，提高分解能力。其他辅助酶基本效果如上所述，不一一详细陈述。核黄素可以提高蛋白酶的活性。
因为球蛋白是由6个亚基组成，每个亚基由1个碱性肽链和1个酸性肽链通过二硫链连接起来，所以一般蛋白酶不具有分解二硫键的能力，而角蛋白酶结构中含有二硫键还原酶，可以让二硫键结构解体,蛋白质才能被蛋白酶分解和溶于水,然后被肽酶作用下水解成寡肽或游离氨基酸。
复合蛋白酶整体的作用是：角蛋白酶用于把球蛋白中的二硫键打开，使得其里面包裹的疏水性氨基酸和亲水性氨基酸释放出来；碱性蛋白酶对疏水性的氨基酸和疏水性的肽起作用；但碱性蛋白酶酶解出来的是疏水基氨基酸和疏水基肽，苦味很强，酸性蛋白酶属于外切酶，切割苦味肽末端的碱性氨基的残基降低苦味，然而掩盖了碱性蛋白酶所分解出来的苦味，提高了口感，中性蛋白酶对所有的氨基酸和肽都起作用；中性蛋白酶和碱性蛋白酶是内切酶将蛋白质切割成多肽和小肽，然后再由肽酶将多肽或小肽切割成小肽或游离氨基酸，从而使得豆粕酶解的小肽和游离氨基酸高。
米曲霉是真菌，繁殖产生的代谢产物是大量蛋白酶，加入米曲霉就可以减少外源蛋白酶的用量，加速分解能力，
米曲霉是真菌，跟微生物不一样，其繁殖需要水分含量低；而酶解需要水分含量高，我们在酶解过程中，先用少量水让米曲霉繁殖，产生大量的蛋白酶，繁殖完毕后再加入底物。米曲霉生长需要能量物质，木聚糖酶可以将豆粕中的非淀粉多糖分解成葡萄糖，葡萄糖给米曲霉提供能量，供米曲霉繁殖。
本发明与现有技术相比，其有益效果如下所述：
采用本发明所述的豆粕水解方法，蛋白质的水解率可达90%左右，小肽含量可达80%左右；酶解的豆粕前后总量不变,没有省耗,酶解的豆粕酸甜味无苦、涩味产生、口感特好完全可以替代鱼粉和发酵豆粕，酶解的豆粕酸甜味无苦、涩味产生、口感特好完全可以替代鱼粉和发酵豆粕。
具体实施方式
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种豆粕酶解方法，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种豆粕酶解组合物，包括10重量份的氧化钙、3重量份的米曲霉、5重量份的辅助酶、0.5重量份的核黄素、66重量份的复合蛋白酶。
其中，5重量份的辅助酶由1重量份的植酸酶（5000IU/g）、2重量份的木聚糖酶（100000IU/g）、0.5重量份的甘露聚糖（10000IU/g）、0.5重量份的纤维酶（10000IU/g）、1重量份的淀粉酶（10000IU/g）、1重量份的半乳糖苷酶（10000IU/g）构成。
其中66重量份的复合蛋白酶由40重量份的碱性蛋白酶（100000IU/g）、2重量份的角蛋白酶（500000IU/g）、20重量份的中性蛋白酶（50000IU/g）、3重量份的酸性蛋白酶（50000IU/g）、1重量份的肽酶构成。
一种豆粕酶解方法，包括以下过程：先将米曲霉菌粉、木聚糖酶加入200重量份饮用水（水温要求28℃）中活化5至10分钟，然后再与1000重量份、粉碎细度为80目的豆粕在混合机里混合均匀再装入酶解罐，恒温28℃，发酵4h；发酵结束后，；再将剩余的4800重量份饮用水和发酵后产物注入酶解罐使温度升至50℃，将辅助酶5公斤倒入酶解罐中搅拌，酶解罐恒温50℃分解1个小时，然后将氧化钙倒入酶解罐搅拌10分钟让氧化钙充分拌均，10分钟后再将核黄素与复合蛋白酶倒入酶解罐搅拌均匀。继续恒温在50℃分解6~8时，即可完成酶解。
本实施例中，经过酶解处理，豆粕中大豆球蛋白的降解率80%以上；β-伴大豆球蛋白的降解率70%以上。
实施例2
一种豆粕酶解组合物，包括15重量份的氧化钙、3重量份的米曲霉、5重量份的辅助酶、0.5重量份的核黄素、66重量份的复合蛋白酶。
其中，5重量份的辅助酶由1重量份的植酸酶（5000IU/g）、2重量份的木聚糖酶（100000IU/g）、0.5重量份的甘露聚糖（10000IU/g）、0.5重量份的纤维酶（10000IU/g）、1重量份的淀粉酶（10000IU/g）、1重量份的半乳糖苷酶（10000IU/g）构成。
其中66重量份的复合蛋白酶由40重量份的碱性蛋白酶（100000IU/g）、2重量份的角蛋白酶（500000IU/g）、20重量份的中性蛋白酶（50000IU/g）、3重量份的酸性蛋白酶（50000IU/g）、1重量份的肽酶构成。
一种豆粕酶解方法，包括以下过程：先将米曲霉菌粉、木聚糖酶加入200重量份饮用水（水温要求28℃）中活化5至10分钟，然后再与1000重量份、粉碎细度为80目的豆粕在混合机里混合均匀再装入酶解罐，恒温28℃，发酵4h；发酵结束后，；再将剩余的4800重量份饮用水和发酵后产物注入酶解罐使温度升至50℃，将辅助酶5公斤倒入酶解罐中搅拌，酶解罐恒温50℃分解1个小时，然后将氧化钙倒入酶解罐搅拌10分钟让氧化钙充分拌均，10分钟后再将核黄素与复合蛋白酶倒入酶解罐搅拌均匀。继续恒温在50℃分解6~8时，即可完成酶解。
本实施例中，经过酶解处理，豆粕中大豆球蛋白的降解率80%以上；β-伴大豆球蛋白的降解率是70%以上。
实施例3
一种豆粕酶解组合物，包括20重量份的氧化钙、3重量份的米曲霉、5重量份的辅助酶、0.5重量份的核黄素、66重量份的复合蛋白酶。
其中，5重量份的辅助酶由1重量份的植酸酶（5000IU/g）、2重量份的木聚糖酶（100000IU/g）、0.5重量份的甘露聚糖（10000IU/g）、0.5重量份的纤维酶（10000IU/g）、1重量份的淀粉酶（10000IU/g）、1重量份的半乳糖苷酶（10000IU/g）构成。
其中66重量份的复合蛋白酶由40重量份的碱性蛋白酶（100000IU/g）、2重量份的角蛋白酶（500000IU/g）、20重量份的中性蛋白酶（50000IU/g）、3重量份的酸性蛋白酶（50000IU/g）、1重量份的肽酶构成。
一种豆粕酶解方法，包括以下过程：先将米曲霉菌粉、木聚糖酶加入200重量份饮用水（水温要求28℃）中活化5至10分钟，然后再与1000重量份、粉碎细度为80目的豆粕在混合机里混合均匀再装入酶解罐，恒温28℃，发酵4h；发酵结束后；再将剩余的4800重量份饮用水和发酵后产物注入酶解罐使温度升至50℃，将辅助酶5公斤倒入酶解罐中搅拌，酶解罐恒温50℃分解1个小时，然后将氧化钙倒入酶解罐搅拌10分钟让氧化钙充分拌均，10分钟后再将核黄素与复合蛋白酶倒入酶解罐搅拌均匀。继续恒温在50℃分解6~8时，即可完成酶解。
本实施例中，经过酶解处理，豆粕中大豆球蛋白的降解率是80%以上；β-伴大豆球蛋白的降解率是70%以上。
值得强调的是，根据实验数据可以确定的是，按照上述比例，米曲霉添加量过低产生的辅酶如糖化酶、果胶酶含量不够影响淀粉和果胶的分解导致包被的蛋白质释放不完全,影响蛋白的分解,过高的添加会使蛋白酶的数量增加,蛋白酶过高会自溶,影响分解效率。因此米曲霉的取值范围应当在2~5重量份之间，3重量份为最优选择。
复合蛋白酶:各个蛋白酶是依据实验而得出的最优比例,添加量也为最优添加量，如果低于以上数据值,分解率下降,如果高于以上数据值,在分解时酶含量过高,底物不足时，蛋白酶可以相互自溶，严重影响酶解效果。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
本发明公开了一种豆粕酶解组合物，包括10~20重量份的氧化钙、3重量份的米曲霉、5重量份的辅助酶、0.5重量份的核黄素、66重量份的复合蛋白酶。其中，5重量份的辅助酶由1重量份的植酸酶（5000IU/g）、2重量份的木聚糖酶（100000IU/g）、0.5重量份的甘露聚糖（10000IU/g）、0.5重量份的纤维酶（10000IU/g）、1重量份的淀粉酶（10000IU/g）、1重量份的半乳糖苷酶（10000IU/g）构成。其中66重量份的复合蛋白酶由40重量份的碱性蛋白酶（100000IU/g）、2重量份的角蛋白酶（500000IU/g）、20重量份的中性蛋白酶（50000IU/g）、3重量份的酸性蛋白酶（50000IU/g）、1重量份的肽酶构成。
Claims (5)
1.一种豆粕酶解组合物，其特征在于，包括氧化钙、米曲霉、辅助酶、核黄素、复合蛋白酶；
其中，辅助酶由植酸酶、木聚糖酶、甘露聚糖、纤维酶、淀粉酶、半乳糖苷酶构成；
其中，复合蛋白酶由碱性蛋白酶、角蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、肽酶构成。
2.根据权利要求1所述的一种豆粕酶解组合物，其特征在于，包括10~20重量份的氧化钙、3重量份的米曲霉、5重量份的辅助酶、0.5重量份的核黄素、66重量份的复合蛋白酶；
其中，5重量份的辅助酶由1重量份的植酸酶、2重量份的木聚糖酶、0.5重量份的甘露聚糖、0.5重量份的纤维酶、1重量份的淀粉酶、1重量份的半乳糖苷酶构成；
其中，66重量份的复合蛋白酶由40重量份的碱性蛋白酶、2重量份的角蛋白酶、20重量份的中性蛋白酶、3重量份的酸性蛋白酶、1重量份的肽酶构成。
3.根据权利要求2所述的一种豆粕酶解组合物，其特征在于，在豆粕酶解时，豆粕酶解组合物与1000重量份的豆粕和5000重量份的饮用水混合后，对豆粕进行酶解。
4.一种豆粕酶解方法，其特征在于，包括以下过程：先将米曲霉菌粉、木聚糖酶按照权利要求3所述配比加入200重量份饮用水，在水温要求28℃的条件中活化5至10分钟，然后再与1000重量份、粉碎细度为80目的豆粕在混合机里混合均匀再装入酶解罐，恒温28℃，发酵4h；发酵结束后；再将剩余的4800重量份饮用水和发酵后产物注入酶解罐使温度升至50℃，将权利要求3所述的辅助酶5公斤倒入酶解罐中搅拌，酶解罐恒温50℃分解1个小时，然后将氧化钙按照权利要求3所述配比倒入酶解罐搅拌10分钟让氧化钙充分拌均，10分钟后再将核黄素与复合蛋白酶按照权利要求3所述配比倒入酶解罐搅拌均匀。继续恒温在50℃分解6~8时，即可完成酶解。
5.一种有机微量元素饲料添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下过程：将上述豆粕酶解完毕后的液体高温灭酶活性、过滤；灭酶活性、过滤后的液体与无机微量元素混合溶解、调节PH值，在一定的温度下反应60min左右，然后喷雾干燥，即可以得到有机微量元素饲料添加剂。
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