CN112544788A - 一种含有棉籽蛋白的营养组合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种含有棉籽蛋白的营养组合物及其制备方法与应用。本发明提供的含有棉籽蛋白的营养组合物由脱壳皮大麦、米糠、小麦粉、甜菜粉、棉籽蛋白粉、血粉、氨基酸、复合酶、葡萄糖、植物油、益生菌、维生素B、羧甲基纤维素钠和水制备而成。本发明提供的含有棉籽蛋白的营养组合物应用于饲料中，可以代替玉米面作为能量原料，适口性好且无需额外添加蛋白质原料，其含有的棉籽蛋白能够满足仔猪成长所需。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种含有棉籽蛋白的营养组合物及其制备方法与应用。
背景技术
现在我国提出了现代农业发展，养殖业是现代农业的发展标志，近些年养殖业发展得非常迅速，猪存栏量已经达到了11亿头，这也充分带动了饲料产业的发展。目前，我国饲料的产销量已经跃升世界首位，饲料原料(特别是蛋白质资源)的供给和所需之间的矛盾日益突出。
我国是产棉大国，近年来产量居世界首位，拥有丰富的棉花资源，棉籽是棉花加工的主要副产物，其基本组成中蛋白质含量较高，且棉籽蛋白的氨基酸配比合理，必须氨基酸含量均达到联合国粮农组织和世界卫生组织推荐标准，因此，棉籽蛋白是非常重要的植物蛋白资源。近年来，植物蛋白短缺严重，棉籽蛋白的高价值利用问题亟待解决。
目前，现有技术中对棉籽蛋白的提取方法研究较多的是碱法、盐法以及蛋白酶酶解法，制得的棉籽蛋白应用于动物饲料中，但是在提取率方面不够理想。专利公开号为CN102318737A的专利文本公开了一种无毒棉粕动物饲料的制备方法，其主要技术要点是：制备一级菌种、二级菌种、发酵底物，发酵底物接种，调节含水量，发酵等，此种动物饲料的制备工艺可以有效解决棉粕脱毒问题，提高棉粕中的营养物质，但是制得的饲料中蛋白含量仅为46.22％，蛋白质的提取率不高。
另外，饲料中的主要能量原料为玉米，从1998年至今，我国饲料用玉米比例占玉米总消费量的70％左右。随着我国居民畜产品消费数量的增长，饲料用玉米消费的绝对量将呈刚性增长，玉米供需可能很难维持紧平衡状态。专利公开号为CN112006179A的专利文本公开了一种仔猪用饲料，其组成成分包括玉米面、发酵黄豆粉、添加剂、血粉、乳清粉、葡萄糖、食盐、石灰石粉、磷酸氢钙、蒙脱石粉、DL-蛋氨酸、赖氨酸盐酸盐、电解多维粉、氨基酸矿物盐等，此种仔猪用饲料能够提高仔猪免疫力，促进仔猪健康生长。
综上所述，现有技术中普遍存在棉籽蛋白提取率低、饲料中蛋白质含量少、饲料中能量原料供给不平衡等技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含有棉籽蛋白的营养组合物及其制备方法与应用。本发明提供的含有棉籽蛋白的营养组合物应用于饲料中，可以代替玉米面作为能量原料，适口性好且无需额外添加蛋白质原料，其含有的棉籽蛋白能够满足仔猪成长所需。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种含有棉籽蛋白的营养组合物，包括以下组分及其重量份数：
脱壳皮大麦30-45份、米糠25-35份、小麦粉10-15份、甜菜粉20-30份、棉籽蛋白粉20-40份、血粉10-20份、氨基酸5-10份、复合酶1-5份、葡萄糖10-20份、植物油5-15份、益生菌5-10份、维生素B1-5份、羧甲基纤维素钠1-5份、水10-20份。
进一步的，所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的棉籽蛋白粉的制备方法为：
(1)称取棉籽粕及3-7倍量硫酸亚铁，将硫酸亚铁溶于水中，搅拌均匀，形成质量百分数为30-40％的硫酸亚铁溶液，然后将棉籽粕浸泡于硫酸亚铁溶液中，3-5h后捞出沥干，并放置于45-50℃的温度下烘干，粉碎，并过80目筛；
(2)向棉籽粕粉中加入8-10倍量水，然后加入棉籽粕粉质量的1.3-1.5％的纤维素酶，酶解1.0-1.5h，继续加入木瓜蛋白酶，继续酶解1.5-2.0h，制得酶解液；
(3)向步骤(2)制得的酶解液中加入糖化酶，酶解2.0-3.0h，然后进行灭酶离心处理，取下层沉淀冷冻干燥，即得。
进一步的，所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的氨基酸由DL-蛋氨酸、亮氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸按质量比为14-16:1-3:7-11:9-11组成。
进一步的，所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的复合酶由木聚糖酶、葡聚糖酶和β-葡聚糖酶按质量比为11-15:9-13:2-4组成。
进一步的，所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的植物油由豆油、芝麻油和椰子油按质量比为21-25:8-11:3-5组成。
进一步的，所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的益生菌由鼠李糖乳杆菌、短双歧杆菌和乳酸乳球菌按质量比为10-13:7-9:11-14组成。
进一步的，所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的维生素B由维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酰胺按质量比为7:3:11:8组成。
本发明还提供了所述含有棉籽蛋白的营养组合物的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将脱壳皮大麦、米糠粉碎，过200目筛，制得混合粉料I；
S2、将小麦粉、甜菜粉、棉籽蛋白粉、血粉、氨基酸、葡萄糖、益生菌、微生物和羧甲基纤维素钠混合均匀，制得粉料II；
S3、将步骤S1制得的粉料I和步骤S2制得的粉料II混合，加入复合酶、植物油和水，混合均匀，通入环模口径为5.0mm的制粒机，挤出制粒，制得颗粒料；
S4、将步骤S3制得的颗粒料烘干、冷却、过筛去粉、包装，即得。
本发明还提供了所述含有棉籽蛋白的营养组合物在制备非反刍动物饲料中的应用。
皮大麦中含有丰富的粗纤维和粗蛋白质，小麦粉中含有大量的蛋白质、脂肪、维生素和矿物质，且质地细腻，但是由于小麦粉中的抗营养因子非淀粉多糖的含量很高，非淀粉多糖在胃肠道中会产生粘度，影响胃肠道的正常蠕动，且非淀粉多糖不会被畜禽所利用，从而影响消化和吸收。本发明采用小麦粉与皮大麦按一定比例共同使用可以有效改善皮大麦的适口性，促进仔猪消化道蠕动，增强仔猪食欲。米糠中含有大量的脂肪，可以与皮大麦、小麦粉和甜菜粉共同为仔猪提供消化能量，降低饲料的生产成本。甜菜粉中含有叶酸、维生素B12、铁、铜、锰等元素，可以预防仔猪贫血，并将仔猪肠内的胆固醇结合成不易吸收的混合物质而排出；同时甜菜粉中还含有大量的纤维素和果胶成分，可以有效预防仔猪肠胃疾病。本发明采用皮大麦、米糠、小麦粉和甜菜粉共同使用，替代传统饲料中的玉米粉，有效缓解了玉米粉供给不平衡的技术问题，降低了饲料的生产成本。
本发明配方中的复合酶可以有效分解小麦粉中的木聚糖和β葡聚糖等抗营养因子，降低食糜粘度，提高蛋白、淀粉的释放速度。植物油不仅可以与能量原料共同为动物提供足够的能量供应，还能为动物提供丰富的亚油酸，促进脂溶性维生素的吸收，提高饲料的转化率，维持细胞膜正常机能及机体的健康。同时，植物油的添加还可以与小麦粉一起共同改善皮大麦的适口性，提高采食量，并减少营养组合物的粉尘，改善制粒效果，减少混合机、制粒机的磨损。
本发明提供的含有棉籽蛋白的营养组合物中的棉籽蛋白在提取过程中，首先采用硫酸亚铁溶液浸泡棉籽粕，此过程可以有效去除棉籽粕中的棉酚，避免残留棉酚对动物的胃、肝脏、心脏等器官的损伤，然后采用纤维素酶破坏棉籽细胞的细胞壁，采用木瓜蛋白酶将棉籽蛋白酶解成易溶于水的多肽和氨基酸，从而将棉籽粕中的棉籽蛋白提取出来。
与现有技术相比，本发明提供的含有棉籽蛋白的营养组合物及其制备方法与应用具有如下优势：
(1)本发明提供的含有棉籽蛋白的营养组合物应用于饲料中，无需额外添加玉米面等能量原料，有效改善了玉米面供不应求的问题；
(2)本发明提供的含有棉籽蛋白的营养组合物能够满足动物生长所需蛋白质，应用于饲料中无需额外添加蛋白质组分，降低饲料的生产成本；
(3)本发明提供的含有棉籽蛋白的营养组合物适口性好，营养丰富，能够促进动物生长及体重增加，且生产成本低，应用效果好，有利于实现工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。本领域技术人员根据本发明的基本思路，可以做出各种修改，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
本对比例中所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的维生素B由维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酰胺按质量比为7:3:11:8组成。
本对比例中所述含有棉籽蛋白的营养组合物的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将脱壳皮大麦、米糠粉碎，过200目筛，制得混合粉料I；
S2、将小麦粉、甜菜粉、棉籽蛋白粉、血粉、氨基酸、葡萄糖、益生菌、微生物和羧甲基纤维素钠混合均匀，制得粉料II；
S3、将步骤S1制得的粉料I和步骤S2制得的粉料II混合，加入复合酶、植物油和水，混合均匀，通入环模口径为5.0mm的制粒机，挤出制粒，制得颗粒料；
S4、将步骤S3制得的颗粒料烘干、冷却、过筛去粉、包装，即得。
实施例1、一种含有棉籽蛋白的营养组合物
所述含有棉籽蛋白的营养组合物，包括以下组分及其重量份数：
脱壳皮大麦30份、米糠25份、小麦粉10份、甜菜粉20份、棉籽蛋白粉20份、血粉10份、氨基酸5份、复合酶1份、葡萄糖10份、植物油5份、益生菌5份、维生素B1份、羧甲基纤维素钠1份、水10份。
所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的棉籽蛋白粉的制备方法为：
(1)称取棉籽粕及3倍量硫酸亚铁，将硫酸亚铁溶于水中，搅拌均匀，形成质量百分数为30％的硫酸亚铁溶液，然后将棉籽粕浸泡于硫酸亚铁溶液中，3h后捞出沥干，并放置于45℃的温度下烘干，粉碎，并过80目筛；
(2)向棉籽粕粉中加入8倍量水，然后加入棉籽粕粉质量的1.3％的纤维素酶，酶解1.0h，继续加入木瓜蛋白酶，继续酶解1.5h，制得酶解液；
(3)向步骤(2)制得的酶解液中加入糖化酶，酶解2.0h，然后进行灭酶离心处理，取下层沉淀冷冻干燥，即得。
所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的氨基酸由DL-蛋氨酸、亮氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸按质量比为14:1:7:9组成；所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的复合酶由木聚糖酶、葡聚糖酶和β-葡聚糖酶按质量比为11:9:2组成；所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的植物油由豆油、芝麻油和椰子油按质量比为21:8:3组成；所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的益生菌由鼠李糖乳杆菌、短双歧杆菌和乳酸乳球菌按质量比为10:7:11组成。
实施例2、一种含有棉籽蛋白的营养组合物
所述含有棉籽蛋白的营养组合物，包括以下组分及其重量份数：
脱壳皮大麦45份、米糠35份、小麦粉15份、甜菜粉30份、棉籽蛋白粉40份、血粉20份、氨基酸10份、复合酶5份、葡萄糖20份、植物油15份、益生菌10份、维生素B5份、羧甲基纤维素钠5份、水20份。
所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的棉籽蛋白粉的制备方法为：
(1)称取棉籽粕及7倍量硫酸亚铁，将硫酸亚铁溶于水中，搅拌均匀，形成质量百分数为40％的硫酸亚铁溶液，然后将棉籽粕浸泡于硫酸亚铁溶液中，5h后捞出沥干，并放置于50℃的温度下烘干，粉碎，并过80目筛；
(2)向棉籽粕粉中加入10倍量水，然后加入棉籽粕粉质量的1.5％的纤维素酶，酶解1.5h，继续加入木瓜蛋白酶，继续酶解2.0h，制得酶解液；
(3)向步骤(2)制得的酶解液中加入糖化酶，酶解3.0h，然后进行灭酶离心处理，取下层沉淀冷冻干燥，即得。
所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的氨基酸由DL-蛋氨酸、亮氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸按质量比为16:3:11:11组成；所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的复合酶由木聚糖酶、葡聚糖酶和β-葡聚糖酶按质量比为15:13:4组成；所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的植物油由豆油、芝麻油和椰子油按质量比为25:11:5组成；所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的益生菌由鼠李糖乳杆菌、短双歧杆菌和乳酸乳球菌按质量比为13:9:14组成。
实施例3、一种含有棉籽蛋白的营养组合物
所述含有棉籽蛋白的营养组合物，包括以下组分及其重量份数：
脱壳皮大麦37份、米糠29份、小麦粉13份、甜菜粉24份、棉籽蛋白粉26份、血粉15份、氨基酸8份、复合酶3份、葡萄糖15份、植物油9份、益生菌7份、维生素B4份、羧甲基纤维素钠3份、水15份。
所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的棉籽蛋白粉的制备方法为：
(1)称取棉籽粕及5倍量硫酸亚铁，将硫酸亚铁溶于水中，搅拌均匀，形成质量百分数为36％的硫酸亚铁溶液，然后将棉籽粕浸泡于硫酸亚铁溶液中，4h后捞出沥干，并放置于48℃的温度下烘干，粉碎，并过80目筛；
(2)向棉籽粕粉中加入9倍量水，然后加入棉籽粕粉质量的1.4％的纤维素酶，酶解1.3h，继续加入木瓜蛋白酶，继续酶解1.8h，制得酶解液；
(3)向步骤(2)制得的酶解液中加入糖化酶，酶解2.5h，然后进行灭酶离心处理，取下层沉淀冷冻干燥，即得。
所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的氨基酸由DL-蛋氨酸、亮氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸按质量比为15:2:8:10组成；所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的复合酶由木聚糖酶、葡聚糖酶和β-葡聚糖酶按质量比为13:12:3组成；所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的植物油由豆油、芝麻油和椰子油按质量比为22:9:4组成；所述含有棉籽蛋白的营养组合物中的益生菌由鼠李糖乳杆菌、短双歧杆菌和乳酸乳球菌按质量比为12:8:13组成。
对比例1、一种营养组合物
本对比例与实施例3类似。
本对比例与实施例3的区别为：本对比例中未添加小麦粉。
对比例2、一种营养组合物
本对比例与实施例3类似。
本对比例与实施例3的区别为：本对比例中未添加棉籽蛋白粉。
对比例3、一种营养组合物
本对比例与实施例3类似。
本对比例与实施例3的区别为：本对比例中所述复合酶由木聚糖酶、葡聚糖酶和β-葡聚糖酶按质量比为1:1:1组成。
对比例4、一种营养组合物
本对比例与实施例3类似。
本对比例与实施例3的区别为：本对比例中所述植物油由豆油、芝麻油按质量比为22:9组成。
对比例5、一种营养组合物
本对比例与实施例3类似。
本对比例与实施例3的区别为：本对比例中所述棉籽蛋白制备过程中未使用硫酸亚铁处理。
对比例6、一种营养组合物
本对比例与实施例3类似。
本对比例与实施例3的区别为：本对比例中所述棉籽蛋白制备过程中未使用木瓜蛋白酶酶解。
试验例、营养组合物对仔猪生长的影响
试样样品：实施例1-3、对比例1-6制得的营养组合物；
试验方法：将试验样品分别制备成仔猪饲料，分别标号为1-9组，饲料配方如下：黄豆粉15份、营养组合物40份、乳清粉5份、食盐0.3份、石灰石0.5份、磷酸氢钙1.0份、蒙脱石粉0.6份、电解多维粉0.8份、氨基酸矿物盐0.2份。
选取200头健康的体重相近的25日龄仔猪，随机分为10组，每组20头，分别饲喂1-9组饲料和市售饲料(购自海大集团的仔猪配合饲料，瑞嘉9852)，每组饲喂30天，每组的饲养程序和日常管理均相同。统计各组的平均日增重和复写率(粪便为半液状、糨糊状、水样均归为腹泻)；平均日增重＝试验期增重/(试验天数×试验猪数)；腹泻率＝腹泻猪数×腹泻天数/(试验天数×试验猪数)×100％。
试验结果：试验结果见表1。
表1、营养组合物对仔猪生长的影响
由表1可知，本发明制得的含有棉籽蛋白的营养组合物应用于饲料中可以促进仔猪健康生长，其中实施例3制得的含有棉籽蛋白的营养组合物对应的饲料对仔猪的生长促进作用最大，腹泻率最低，为本发明最佳实施例。
与实施例3相比，对比例1中未添加小麦粉，但是仔猪的平均日增重降低，这说明小麦粉在本发明配方中起到了能量饲料的作用；对比例2中未添加棉籽蛋白粉，但是仔猪的平均日增重降低，这是由于饲料中缺少仔猪生长所需蛋白质造成的；对比例3中改变了复合酶的用量比，但是仔猪的平均日增重有所降低，腹泻率大大增加，这是由于小麦粉中的抗营养因子非淀粉多糖在胃肠道中会产生粘度，影响胃肠道的正常蠕动，从而引起腹泻；对比例4改变了植物油的种类，但是仔猪的平均日增重有所降低；对比例5中棉籽蛋白制备过程中未使用硫酸亚铁处理，但是仔猪的平均日增重降低，腹泻率大大增加，这是由于棉籽蛋白中含有棉酚，导致仔猪的胃肠等器官受损，从而引起腹泻；对比例6中棉籽蛋白制备过程中未使用木瓜蛋白酶酶解，但是仔猪的平均日增重降低，这说明棉籽蛋白的制备过程中，棉籽蛋白的提取不充分。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及功效，而并非限制本发明。本领域任何熟悉此技术的认识皆不可在违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所提供的技术思想下完成的一切等效修饰或改变，仍由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种含有棉籽蛋白的营养组合物，其特征在于，包括以下组分及其重量份数：
脱壳皮大麦30-45份、米糠25-35份、小麦粉10-15份、甜菜粉20-30份、棉籽蛋白粉20-40份、血粉10-20份、氨基酸5-10份、复合酶1-5份、葡萄糖10-20份、植物油5-15份、益生菌5-10份、维生素B1-5份、羧甲基纤维素钠1-5份、水10-20份。
2.根据权利要求1所述的含有棉籽蛋白的营养组合物，其特征在于，所述棉籽蛋白粉的制备方法为：
(1)称取棉籽粕及3-7倍量硫酸亚铁，将硫酸亚铁溶于水中，搅拌均匀，形成质量百分数为30-40％的硫酸亚铁溶液，然后将棉籽粕浸泡于硫酸亚铁溶液中，3-5h后捞出沥干，并放置于45-50℃的温度下烘干，粉碎，并过80目筛；
(2)向棉籽粕粉中加入8-10倍量水，然后加入棉籽粕粉质量的1.3-1.5％的纤维素酶，酶解1.0-1.5h，继续加入木瓜蛋白酶，继续酶解1.5-2.0h，制得酶解液；
(3)向步骤(2)制得的酶解液中加入糖化酶，酶解2.0-3.0h，然后进行灭酶离心处理，取下层沉淀冷冻干燥，即得。
3.根据权利要求1所述的含有棉籽蛋白的营养组合物，其特征在于，所述氨基酸由DL-蛋氨酸、亮氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸按质量比为14-16:1-3:7-11:9-11组成。
4.根据权利要求1所述的含有棉籽蛋白的营养组合物，其特征在于，所述复合酶由木聚糖酶、葡聚糖酶和β-葡聚糖酶按质量比为11-15:9-13:2-4组成。
5.根据权利要求1所述的含有棉籽蛋白的营养组合物，其特征在于，所述植物油由豆油、芝麻油和椰子油按质量比为21-25:8-11:3-5组成。
6.根据权利要求1所述的含有棉籽蛋白的营养组合物，其特征在于，所述益生菌由鼠李糖乳杆菌、短双歧杆菌和乳酸乳球菌按质量比为10-13:7-9:11-14组成。
7.根据权利要求1所述的含有棉籽蛋白的营养组合物，其特征在于，所述维生素B由维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酰胺按质量比为7:3:11:8组成。
8.根据权利要求1-7任一项所述的含有棉籽蛋白的营养组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将脱壳皮大麦、米糠粉碎，过200目筛，制得混合粉料I；
S2、将小麦粉、甜菜粉、棉籽蛋白粉、血粉、氨基酸、葡萄糖、益生菌、微生物和羧甲基纤维素钠混合均匀，制得粉料II；
S3、将步骤S1制得的粉料I和步骤S2制得的粉料II混合，加入复合酶、植物油和水，混合均匀，通入环模口径为5.0mm的制粒机，挤出制粒，制得颗粒料；
S4、将步骤S3制得的颗粒料烘干、冷却、过筛去粉、包装，即得。
9.根据权利要求1-7任一项所述的含有棉籽蛋白的营养组合物在制备非反刍动物饲料中的应用。
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