CN113455584A - 利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，其步骤包括酵母菌平板培养、制备一级种子液、制备二级种子液、发酵罐生产、多效蒸发浓缩和连续式喷雾流化床造粒。本发明仅利用玉米浆、不需添加葡萄糖母液、不需调整pH值、高度浓缩、连续式喷雾流化床造粒工艺生产饲料酵母的方法。该方法缩短了工艺流程，减少了废水排放量，降低了干燥能耗，保证了饲料酵母营养的完整性。

Description

利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法
技术领域
本发明属于微生物深层发酵技术领域，具体涉及一种利用玉米浆生产饲料酵母的方法。
背景技术
玉米浆是玉米深加工产业的副产品，是在玉米浸泡过程中获得的水溶性物质，含有可溶性蛋白、矿物质、有机磷及各种氨基酸类，营养丰富。玉米浸泡水属于高浓度有机废水，pH值3.8-4.1，COD8-10万mg/l，氨氮800-1200mg/l，有机质高达42％，无法直接进入污水厂处理。玉米深加工企业一般将玉米浸泡水浓缩成为玉米浆，喷浆到玉米纤维或玉米胚芽粕，生产喷浆纤维或喷浆胚芽粕。在蒸发及干燥过程能源消耗大，附加值低。多余的玉米浆作为发酵工业的有机氮源培养基。近几年玉米深加工企业加工量快速增长，玉米浆严重供大于求，企业需要补贴运费处理玉米浆，这严重制约着玉米深加工行业的发展。
饲料酵母的蛋白含量丰富，富含氨基酸、B族维生素、矿物质及活性酶，具有诱食、益生及高吸收等多种功能，增强畜禽抗病能力，提高畜禽生长速度，是发酵豆粕、血粉、鱼粉的最佳替代品，可降低养殖业的成本，具有很高的经济效益和社会效益。
如中国专利CN101709272B介绍了一种饲料酵母的制备方法，该方法是利用玉米浸泡水提取菲汀后废液作为酵母培养底物，以液氨和蛋白作为氮源，葡萄糖母液或液糖或其他糖蜜作为碳源，并调节pH值后发酵，再通过蒸发浓缩、离心喷雾干燥而得到的饲料酵母产品。该方法中：1)玉米浸泡水提取菲汀是采用离子交换的工艺，提取菲汀后的废液含有氯离子，而氯离子会降低饲料酵母的品质，影响禽畜的采食和消化；2)将玉米浸泡水提取菲汀后的废液调节pH、经离子交换降低灰分：该工艺中，离子交换树脂的洗脱和再生需要酸、碱，会产生大量含盐废水，增加了废水的排放量；3)将葡萄糖母液和玉米浸泡水提取菲汀后废液混合，用氨水调节pH值，制备饲料酵母培养基：该工艺中，用氨水调节pH会形成铵盐，而铵盐属于非蛋白氮，严重降低该饲料酵母的品质，无法在猪料及家禽料中大量使用；4)该工艺中，蒸后发酵液浓度15-40％，即含水量60-85％，采用离心喷雾干燥塔进行喷雾干燥：蒸后发酵液浓度过低，含水量高，使得离心喷雾干燥的蒸汽消耗过高，不符合节能降耗的要求。
发明内容
针对上述技术现状，本发明的目的在于提供一种仅利用玉米浆、不需添加葡萄糖母液、不需调整pH值、高度浓缩、连续式喷雾流化床造粒工艺生产饲料酵母的方法。该方法缩短了工艺流程，减少了废水排放量，降低了干燥能耗，保证了饲料酵母营养的完整性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，包括以下步骤：
(1)酵母菌平板培养
取5°Bé麦芽汁1.0L再加入琼脂15.0g，自然pH，经蒸汽灭菌锅121℃灭菌30min，降温后得到平板培养基；将酵母菌种在无菌条件下用接种环接种于所述平板培养基上进行培养，将接种后的平板培养基放置于生化培养箱中27-33℃条件下培养时间20-24h后作为酵母菌平板；
(2)制备一级种子液
将胰蛋白胨60g、酵母膏40g和葡萄糖60g搅拌自然pH溶于3.8L蒸馏水中，待完全溶解后转入蒸汽灭菌锅121℃灭菌25min，降温后得到摇瓶液体培养基；在无菌条件下，将步骤(1)酵母菌平板上生长24小时的酵母菌菌种接种至摇瓶液体培养基中培养，培养温度28-32℃培养时间18-20h，培养结束OD值1.3-1.4，得到一级种子液；
(3)制备二级种子液
取玉米浆100-200Kg加入葡萄糖20-40Kg和消泡剂100ml，自然pH，在种子罐中121℃蒸汽实消灭菌60min，降温后得到二级种子培养基；将步骤(2)制备的一级种子液接种至二级种子培养基上，接种量1-2％，通风比1:0.3-0.5，培养温度30-34℃，种子罐装液量65％，发酵时间20-22h，发酵结束OD值1.6-1.8，得到二级种子液；
(4)发酵罐生产
将玉米浆泵入机械搅拌的通风发酵罐中，自然pH；将步骤(3)制备的二级种子液接种至发酵罐，接种量2-5％，通风比1:0.5-1，培养温度30-40℃，发酵罐装液量70％，发酵时间22-24h，发酵结束pH值7.0-7.2；
(5)多效蒸发浓缩
采用多效蒸发器对步骤(4)的发酵成品液进行低温蒸发浓缩，蒸后液干物质含量55-65％；
(6)连续式喷雾流化床造粒
将步骤(5)的蒸后液通过连续式喷雾流化床造粒干燥，获得饲料酵母颗粒产品。
所述酵母菌种选自酿酒酵母、产朊假丝酵母或面包酵母之一种或两种。
所述步骤(4)中发酵罐中的酵母培养底物使用玉米浆，并保持玉米浆的自然pH值3.8-4.1。
所述步骤(5)中蒸后液温度60-65℃。
发酵结束后的发酵液菌数18-22亿个/ml，饲料酵母产品粗蛋白≥50％，18种氨基酸总和≥46％，水分≤10％。
所述步骤(6)中获得饲料酵母颗粒的直径0.7-2.7mm。
步骤(1)和步骤(2)的无菌条件由无菌室提供。
与现有技术相比本发明的有益效果在于：
1.仅用玉米浆作为工业化生产的发酵底物，不需要添加葡萄糖母液或糖蜜等碳源，有效降低原料成本；
2.仅用玉米浆作为工业化生产的发酵底物，不需要用氨水、氢氧化钙或氢氧化钠调节发酵底物pH值；
3.仅用玉米浆作为工业化生产的发酵底物，不需蒸汽实消或连消灭菌，以及灭菌后的冷却水降温，工艺简短、节能降耗；
4.蒸后液干物质含量55-65％，含水量低，大大减少了干燥过程的蒸汽消耗，有效降低生产成本；
5.节能环保，通过本发明的方法可以大大提高资源利用率，符合节能降耗的要求，同时具有很高的经济效益和社会效益；
6.将玉米加工副产物发酵生产蛋白饲料提高其附加值，实现资源的合理利用，既能给企业带来极大的经济效益，促进淀粉行业的发展，又缓和饲料资源短缺问题，同时也会带来显著的环境效益；
7.综述玉米加工副产品发酵蛋白饲料的特性与发酵工艺，及其在畜禽动物、饲料行业和养殖业的应用等，可判断其未来有很大的发展空间。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施例1
利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，包括以下步骤：
步骤S1，酵母菌平板培养
取5°Bé麦芽汁1.0L再加入琼脂15.0g，自然pH，经蒸汽灭菌锅121℃灭菌30min，降温后得到平板培养基；将酿酒酵母在无菌条件下用接种环接种于所述平板培养基上进行培养，将接种后的平板培养基放置于生化培养箱中27-33℃条件下培养时间20-24h后作为酵母菌平板；
步骤S2，制备一级种子液
将胰蛋白胨60g、酵母膏40g和葡萄糖60g搅拌自然pH溶于3.8L蒸馏水中，待完全溶解后转入蒸汽灭菌锅121℃灭菌25min，降温后得到摇瓶液体培养基4L；在无菌条件下，将步骤S1酵母菌平板上生长24小时的酵母菌菌种接种至摇瓶液体培养基中培养，培养温度30℃培养时间20h，培养结束OD值1.33，得到一级种子液；
步骤S3，制备二级种子液
取玉米浆100Kg加入葡萄糖40Kg和消泡剂100ml，自然pH，在种子罐中121℃蒸汽实消灭菌60min，降温后得到二级种子培养基；将步骤S2制备的一级种子液接种至二级种子培养基上，接种量1％，通风比1:0.3，培养温度31℃，种子罐装液量65％，发酵时间20h，发酵结束OD值1.61，得到二级种子液；
步骤S4，发酵罐生产
将5000Kg玉米浆泵入机械搅拌的通风发酵罐中，保持玉米浆的自然pH值3.84；将步骤S3制备的110Kg二级种子液接种至发酵罐，接种量2.2％，通风比1:0.5，培养温度33℃，发酵罐装液量70％，发酵时间22h，测pH值7.0时发酵结束；
步骤S5，多效蒸发浓缩
采用多效蒸发器对步骤S4的发酵成品液进行低温蒸发浓缩，蒸后液干物质含量58.7％，蒸后液温度60℃。
步骤S6，连续式喷雾流化床造粒
将步骤S5的干物质含量58.7％蒸后液通过连续式喷雾流化床造粒干燥，获得饲料酵母颗粒产品。
经检测，本发明生产的饲料酵母产品粗蛋白含量54.7％，水分7.8％，18种氨基酸总和47.1％。所述步骤S6中获得饲料酵母颗粒的直径0.7-2.2mm。
实施例2
利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，包括以下步骤：
步骤S1，酵母菌平板培养
取5°Bé麦芽汁1.0L再加入琼脂15.0g，自然pH，经蒸汽灭菌锅121℃灭菌30min，降温后得到平板培养基；在无菌条件下将产朊假丝酵母和面包酵母分别用接种环接种于所述平板培养基上进行培养，将接种后的平板培养基放置于生化培养箱中30℃条件下培养时间20h后作为酵母菌平板；
步骤S2，制备一级种子液
将胰蛋白胨60g、酵母膏40g和葡萄糖60g搅拌自然pH溶于3.8L蒸馏水中，待完全溶解后转入蒸汽灭菌锅121℃灭菌25min，降温后得到摇瓶液体培养基8L；在无菌条件下，将步骤S1酵母菌平板上生长24小时的培养好的产朊假丝酵母和面包酵母分别接种至摇瓶液体培养基中培养，培养温度32℃培养时间18h，培养结束OD值1.4，得到一级种子液；
步骤S3，制备二级种子液
取玉米浆200Kg加入葡萄糖20Kg和消泡剂100ml，自然pH，在种子罐中121℃蒸汽实消灭菌60min，降温后得到二级种子培养基；将步骤S2制备的一级种子液分别接种至二级种子培养基上，接种量1-2％，通风比1:0.4，培养温度33℃，种子罐装液量65％，发酵时间22h，发酵结束OD值1.61，得到二级种子液；
步骤S4，发酵罐生产
将5000Kg玉米浆泵入机械搅拌的通风发酵罐中，不需灭菌，保持玉米浆的自然pH值3.97，将步骤S3制备的产朊假丝酵母和面包酵母分别接种至发酵罐，接种量4.4％，通风比1:0.5，培养温度39℃，发酵罐装液量70％，测pH值7.2时发酵结束，发酵时间21h。
步骤S5，多效蒸发浓缩
采用多效蒸发器对步骤S4的发酵成品液进行低温蒸发浓缩，蒸后液干物质含量61.1％，蒸后液温度65℃；
步骤S6，连续式喷雾流化床造粒
将步骤S5的将干物质含量61.1％蒸后液通过连续式喷雾流化床造粒干燥，获得饲料酵母颗粒产品。
经检测，本发明生产的饲料酵母产品粗蛋白含量58.7％，水分4.8％，18种氨基酸总和49.3％。所述步骤S6中获得饲料酵母颗粒的直径0.7-2mm。
采用上述产朊假丝酵母有如下优点：
1.蛋白质利用率高，促进消化吸收，生长猪表观消化率为89.3％，蛋鸡为91.1％。
2.提高生产性能，能有效地促进生长、提高日增重和繁殖性能。
3.降低饲料成本，可替代日粮中大部分鱼粉。
4.安全性好，不含沙门氏菌等有害菌，对人、畜禽和鱼虾类无毒、无害、无环境污染和交叉污染。
5.性能稳定，添加在粉料、粒料和预混料中性能均很稳定，流动性好，无静电吸附，可耐受胃酸和制粒高温，活菌率高。
6.以产朊假丝酵母为原料的饲料可有效促进畜禽和水生动物的生长发育，缩短饲养期，增加肉量和蛋量，改良肉质和提高瘦肉率，改善皮毛的光泽度，并能增强其抗病能力。
7.产朊假丝酵母蛋白颗粒产品富含氨基酸、小肽、矿物质、维生素，可用来替代发酵豆粕、鱼粉、血浆粉等蛋白原料，用于高端水产料、开口料等高附加值饲料。
通过在发酵工艺优化方面选择合适的菌种及比例、发酵温度、发酵时间和pH等均可以提高玉米加工副产品发酵饲料的产量和质量，特别是对发酵菌种的选择，混菌发酵及菌种比例是本发明玉米加工副产品发酵饲料的最大优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进、部件拆分或组合等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)酵母菌平板培养
取5°Bé麦芽汁1.0L再加入琼脂15.0g，自然pH，经蒸汽灭菌锅121℃灭菌30min，降温后得到平板培养基；将酵母菌种在无菌条件下用接种环接种于所述平板培养基上进行培养，将接种后的平板培养基放置于生化培养箱中27-33℃条件下培养时间20-24h后作为酵母菌平板；
(2)制备一级种子液
将胰蛋白胨60g、酵母膏40g和葡萄糖60g搅拌自然pH溶于3.8L蒸馏水中，待完全溶解后转入蒸汽灭菌锅121℃灭菌25min，降温后得到摇瓶液体培养基；在无菌条件下，将步骤(1)酵母菌平板上生长24小时的酵母菌菌种接种至摇瓶液体培养基中培养，培养温度28-32℃培养时间18-20h，培养结束OD值1.3-1.4，得到一级种子液；
(3)制备二级种子液
取玉米浆100-200Kg加入葡萄糖20-40Kg和消泡剂100ml，自然pH，在种子罐中121℃蒸汽实消灭菌60min，降温后得到二级种子培养基；将步骤(2)制备的一级种子液接种至二级种子培养基上，接种量1-2％，通风比1:0.3-0.5，培养温度30-34℃，种子罐装液量65％，发酵时间20-22h，发酵结束OD值1.6-1.8，得到二级种子液；
(4)发酵罐生产
将玉米浆泵入机械搅拌的通风发酵罐中，自然pH；将步骤(3)制备的二级种子液接种至发酵罐，接种量2-5％，通风比1:0.5-1，培养温度30-40℃，发酵罐装液量70％，发酵时间22-24h，发酵结束pH值7.0-7.2；
(5)多效蒸发浓缩
采用多效蒸发器对步骤(4)的发酵成品液进行低温蒸发浓缩，蒸后液干物质含量55-65％；
(6)连续式喷雾流化床造粒
将步骤(5)的蒸后液通过连续式喷雾流化床造粒干燥，获得饲料酵母颗粒产品。
2.如权利要求1所述的利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，其特征在于，所述酵母菌种选自酿酒酵母、产朊假丝酵母或面包酵母之一种或两种。
3.如权利要求1所述的利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(4)中发酵罐中的酵母培养底物使用玉米浆，并保持玉米浆的自然pH值3.8-4.1。
4.如权利要求1所述的利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(5)中蒸后液温度60-65℃。
5.如权利要求1所述的利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，其特征在于，发酵结束后的发酵液菌数18-22亿个/ml，饲料酵母产品粗蛋白≥50％，18种氨基酸总和≥46％，水分≤10％。
6.如权利要求1所述的利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(6)中获得饲料酵母颗粒的直径0.7-2.7mm。
7.如权利要求1所述的利用玉米浆生产饲料酵母颗粒的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述的无菌条件由无菌室提供。
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