CN113768049A - 一种高诱食性和适口性的有机微量元素及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种高诱食性和适口性的有机微量元素及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：将生香酵母菌株经过一级种子培养、二级种子扩培和耗氧扩培后，在厌氧环境下培养3‑4小时；将配制好的高浓度无机盐金属离子溶液不断地滴注在厌氧培养后的发酵液中，然后在厌氧条件下进行螯合2‑3小时；然后升温，在一定条件下生香酵母菌体充分自溶；采用薄膜干燥法对自溶后的生香酵母菌液进行干燥，然后加工制备成有机微量元素产品。本发明提供的方法生产过程中无需离心、浓缩、抽提洗涤等过程，无有机溶剂排放产生，工艺相对简单，过程成本低，适合大规模工业化生产。此外，制备的产品解决了当前有机微量元素适口性低的问题，具有较大的应用前景与市场空间。

Description

一种高诱食性和适口性的有机微量元素及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机微量元素领域，尤其涉及一种高诱食性和适口性的有机微量元素及其制备方法。
背景技术
微量元素是畜禽动物体正常生长代谢过程中不可或缺的营养元素，目前市场流通的微量元素主要为无机盐微量元素、有机酸络合微量元素、多糖络合微量元素、氨基酸螯合微量元素和蛋白螯合微量元素。其中无机盐微量元素和有机酸微量元素由于混合不均匀、稳定性差、易潮解、易氧化、吸收利用率低等众多缺陷逐渐被有机微量元素替代。有机微量元素由多糖、氨基酸、蛋白质与金属微量元素进行络合或螯合而成，具有较高的稳定性与消化吸收率，成为当下研发、生产和应用的主流方向。其技术路线一般为先经过溶解或酶解制备多糖、氨基酸等螯合底物溶液，然后添加无机微量元素，并高温加持数小时进行反应得到配合物溶液，再经离心、浓缩、抽提洗涤、保护剂混合、干燥、粉碎而成。现有发明专利技术有“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-CN111528342A”，“一种降低鸡蛋裂纹蛋的生物有机矿复合添加剂及使用方法-CN111296640A”，“木薯渣有机微量元素、制备方法及动物饲料 -CN111280306A”，“一种降低鸡蛋暗斑蛋的生物有机矿复合添加剂及使用方法 -CN111296641A”，“一种富含一种或几种微量元素的小肽生产工艺 -CN111154825A”等。
现有专利技术发明的产品虽然相比于传统产品有一定的改善，但仍然存在生产工艺复杂、有机溶剂废液产生等不足。此外，当前有机微量元素产品的开发主要聚焦于提高稳定性与消化吸收率，对适口性的改善关注较低，到目前为止，尚未看到有专注于诱食性与适口性的有机微量元素产品和专利技术发明。而对于畜禽养殖行业，适口性差是影响动物采食的关键因素，也是有机微量元素在市场推广中面临的一个重要障碍。高诱食性和适口性有机微量元素产品的开发是当前畜禽养殖及饲料行业的迫切需求，具有重要商业价值和广阔的应用前景。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，填补市场产品空白，本发明提供了一种高诱食性和适口性的有机微量元素及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面是提供一种高诱食性和适口性的有机微量元素的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将生香酵母菌株经过一级种子培养、二级种子扩培和耗氧扩培后，在厌氧环境下培养3-4小时；
步骤二，将配制好的高浓度无机盐金属离子溶液不断地滴注在步骤一厌氧培养后的发酵液中，然后在厌氧条件下进行螯合2-3小时；
步骤三，螯合之后，升温，在pH6.5-7.5、转速100-150rpm的条件下生香酵母菌体充分自溶；
步骤四，采用薄膜干燥法对自溶后的生香酵母菌液进行干燥，然后粉碎、分装、打包制备成有机微量元素产品。
进一步地，上述一级种子培养和二级种子扩培采用的培养基包括如下组分：葡萄糖10-15g/L，牛肉浸粉8-10g/L，酵母浸膏8-10g/L。
进一步地，上述一级种子培养中，生香酵母菌株的接种量为1-2％，培养温度37-40℃，转速为50-100rpm，培养时间为16-20小时。
进一步地，上述二级种子培养中，生香酵母菌株的接种量为5-10％，培养温度为37-40℃，转速为100-150rpm，培养时间为10-12小时。
进一步地，上述耗氧扩培中，生香酵母菌株的接种量为5-20％，培养温度为 37-40℃，转速为100-150rpm，通气量为0.2-0.4vvm/h，培养时间为6-8小时。
进一步地，上述耗氧扩培采用的培养基包括如下组分：葡萄糖2-5g/L，玉米粉7-12g/L，豆粕粉100-150g/L，牛肉浸粉3-8g/L。
进一步地，步骤二中的无机盐金属离子溶液的配制方法如下：配制2％羧甲基纤维素钠溶液，将金属无机盐溶于2％羧甲基纤维素钠溶液中，使得金属离子的浓度达到20％-30％。
进一步地，步骤二中，无机盐金属离子溶液滴注的量为发酵液体积的 10-20％，滴注速度为10-15L/小时。
进一步地，步骤二中螯合时的温度为50-55℃，转速为0-50rpm，pH为5.5-6.5，螯合时间2-3小时。
进一步地，步骤三中，升温至60-65℃，生香酵母菌体自溶的时间为1-2小时。
进一步地，步骤四中干燥采用的温度为90-95℃，干燥时间为3-5分钟。
本发明的第二方面是提供上述制备方法制备的有机微量元素。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的方法能生产芳香物质高达百种、螯合率达到99％、粗蛋白含量达到32％、小肽含量达到15％的高诱食性与适口性的有机微量元素产品，且生产过程中无需离心、浓缩、抽提洗涤等过程，无有机溶剂排放产生，其生产工艺相对简单，过程成本低，适合大规模工业化生产。此外，制备的有机微量元素解决了当前有机微量元素适口性低的问题，具有较大的应用前景与市场空间。
附图说明
图1为本发明一实施例中高诱食性和适口性的有机微量元素的制备方法的工艺流程图；
图2为本发明一实施例中有机微量元素的GC-MS分析图谱；
图3为本发明一实施例中有机微量元素的HPLC分析图谱；
图4为本发明一实施例中动物养殖实验验证的结果；其中，图A～C分别表示了日均采食量、日均增重和料肉比的测定结果；
图5为本发明一实施例中杜长大仔猪经饲养后，血清中离子含量的测定结果图。
具体实施方式
本发明提供了一种高诱食性和适口性的有机微量元素及其制备方法，包括高活性发酵菌株、菌株培养工艺方法和微量元素螯合生产工艺方法。生产发酵菌株选用高性能增香酵母菌株，通过单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验及响应面优化获得高吸附性、高螯合性及高适口性的发酵菌株、最佳发酵培养基组分、最佳补料发酵工艺、最优发酵培养条件、最佳吸附与螯合工艺、最优产物分泌工艺以及规模化放大发酵工艺参数。
在本发明一优选的实施方式中，高诱食性和适口性的有机微量元素的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将生香酵母菌株经过一级种子培养、二级种子扩培和耗氧扩培后，在厌氧环境下培养3-4小时；
步骤二，将配制好的高浓度无机盐金属离子溶液不断地滴注在步骤一厌氧培养后的发酵液中，然后在厌氧条件下进行螯合2-3小时；
步骤三，螯合之后，升温，在pH6.5-7.5、转速100-150rpm的条件下生香酵母菌体充分自溶；
步骤四，采用薄膜干燥法对自溶后的生香酵母菌液进行干燥，然后粉碎、分装、打包制备成有机微量元素产品。
在本发明一优选的实施方式中，上述一级种子培养和二级种子扩培采用的培养基包括如下组分：葡萄糖10-15g/L，牛肉浸粉8-10g/L，酵母浸膏8-10g/L。
在本发明一优选的实施方式中，上述一级种子培养中，生香酵母菌株的接种量为1-2％，培养温度37-40℃，转速为50-100rpm，培养时间为16-20小时。
在本发明一优选的实施方式中，上述二级种子培养中，生香酵母菌株的接种量为5-10％，培养温度为37-40℃，转速为100-150rpm，培养时间为10-12小时。
在本发明一优选的实施方式中，上述耗氧扩培中，生香酵母菌株的接种量为 5-20％，培养温度为37-40℃，转速为100-150rpm，通气量为0.2-0.4vvm/h，培养时间为6-8小时。
在本发明一优选的实施方式中，上述耗氧扩培采用的培养基包括如下组分：葡萄糖2-5g/L，玉米粉7-12g/L，豆粕粉100-150g/L，牛肉浸粉3-8g/L。
在本发明一优选的实施方式中，步骤二中的无机盐金属离子溶液的配制方法如下：配制2％羧甲基纤维素钠溶液，将金属无机盐溶于2％羧甲基纤维素钠溶液中，使得金属离子的浓度达到20％-30％。
在本发明一优选的实施方式中，步骤二中，无机盐金属离子溶液滴注的量为发酵液体积的10-20％，滴注速度为10-15L/小时。
在本发明一优选的实施方式中，步骤二中螯合时的温度为50-55℃，转速为 0-50rpm，pH为5.5-6.5，螯合时间2-3小时。
在本发明一优选的实施方式中，步骤三中，升温至60-65℃，生香酵母菌体自溶的时间为1-2小时。
在本发明一优选的实施方式中，步骤四中干燥采用的温度为90-95℃，干燥时间为3-5分钟。
经种子培养、发酵培养、补料培养、微量元素吸附与螯合、产物分泌与释放、干燥、粉碎得到适口性好、螯合率高的有机微量元素产品。这种机微量元素产品经过高性能增香酵母对微量元素的吸附与螯合，并通过独特的分泌与释放工艺，不仅螯合率高达99％，且产品中含有大量的酵母核苷酸，酚、醛、酮等呈香物质多达百种，具有很好的诱食性与适口性。
本发明有机微量元素产品使用高性能增香型酵母发酵菌体吸附并富集螯合微量元素，富含多种诱食性代谢产物。经过发酵菌株与发酵培养基筛选、发酵条件优化、提味增香工艺优化、元素吸附与螯合工艺优化、产物分泌与释放工艺及大规模发酵工艺参数优化，大大提高了产品的适口性。而且本发明产品筛选的增香型酵母菌株能产生多种芳香类代谢产物，且具有极强的金属吸附与富集能力，经二级种子扩大培养后，耗氧发酵阶段菌体大量增长，之后的提味增香厌氧培养使酵母代谢产生醇类、醛类、酚类、酮类等近百种香味物质，其适口性显著高于现有有机微量产品。本发明以一定的速度不断地滴注金属离子溶液并以厌氧条件下使酵母菌体吸附金属离子，金属离子与胞内小肽形成螯合物并贮存于细胞内，螯合产物稳定性高，螯合率达到99％。酵母核苷酸具有很好的鲜味作用，能显著的诱食功效。本发明的产物分泌与释放阶段，温度升至65℃进行酵母菌体充分自溶，在释放酵母金属蛋白、酵母金属多糖等螯合物的同时，胞内的酵母核酸亦充分释放，进一步增加产品的诱食性与适口性。
下面通过具体实施例和附图对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例中方法如无特殊说明的采用常规方法，使用的试剂如无特殊说明的使用常规市售试剂或按常规方法配制的试剂。
实施例1
参考图1，本实施例提供一种高诱食性和适口性的有机微量元素的制备方法，该方法采用生香酵母，包括如下步骤：
步骤一，一级种子培养：
一级种子培养基：葡萄糖600g，牛肉浸粉480g，酵母浸膏480g，去离子水 60L；
培养条件：接种量1-2％，温度37-40℃，转速50-100rpm，培养时间16-20h。
步骤二，二级种子扩培：
二级种子培养基：葡萄糖6000g，牛肉浸粉4800g，酵母浸膏4800g，去离子水600L；
培养条件：接种量5-10％，温度37-40℃，转速100-150rpm，培养时间10-12h。
步骤三，菌体耗氧扩培：
好氧扩培培养基：葡萄糖12.6kg，玉米粉42kg，豆粕粉504kg，牛肉浸粉 21kg，去离子水4200L；
培养条件：接种量15-20％，温度37-40℃，转速100-150rpm，通气0.2-0.4vvm/h，培养时间6-8h。
步骤四，提味增香：菌体好氧扩培6-8h后，关闭通气，厌氧环境培养3-4h。
步骤五，元素滴注、吸收与富集：配制20-30％的高浓度无机盐金属离子溶液，然后以一定的速度不断地滴注金属离子溶液，滴注量为发酵液体积的 10-20％，滴注速度为10-15L/h；
元素吸收与富集螯合：厌氧，温度50-55℃，转速0-50rpm，pH5.5-6.5，螯合时间为2-3h。
步骤六，自溶：温度60-65℃，pH6.5-7.5，转速100-150rpm，使菌株释放酵母金属蛋白、酵母金属多糖等螯合物和酵母核酸，释放时间1-2h。
步骤七，薄膜干燥：干燥温度90-95℃，干燥时间3-5min。
步骤八，粉碎、分装打包：干燥后产品粉碎，分装、打包制备成有机微量元素产品。
验证实施例
1.诱食性分析
将制备的有机微量元素产品经GC-MS分析，如图2和下表1所示，该产品中含有28种能够让动物对采食表现出喜爱和愉悦感的物质。
表1有机微量元素产品中含有的能够让动物对采食表现出喜爱和愉悦感的物质
Figure BDA0003207537480000071
将制备的有机微量元素产品经HPLC分析，如图3所示，该产品中含有大量鲜味核苷酸，CMP、UMP、GMP、AMP、TMP的含量大于600ppm，总酵母核苷酸大于3000ppm。
2.动物养殖实验验证
实验方案：120头110日龄仔猪，初始均重50.0±0.5kg，按完全随机区组分为试验组和对照组，每组3个重复，每个重复20头猪。
对照组：未添加本发明产品；试验组：添加0.1％本发明产品，试验周期为 30天。
由图4可知，与对照组相比，添加0.1％本发明专利产品采食量提高7.8％，日增重增加16％，料肉比降低6.9％。
3.吸收率分析
实验方案：选取360头初始重为62±2kg的杜长大仔猪，按完全随机区组分为6组，A组(30ppm无机铜)、B组(100ppm无机铜)、C组(150ppm无机铜)、D组(10ppm本发明产品)、E组(30ppm本发明产品)、F组(60ppm 本发明产品)。
每组3个重复，每个重复20头猪。
养殖周期：40天。
采用前腔静脉采血，使用一次性注射器对每只试验猪采集3mL血样；血样离心，分离得到血清，并保存于1.5mL离心管；使用原子吸收法测定血清中离子含量；使用免疫透射比浊法测定血清免疫球蛋白含量。结果图5和下表2所示。
表2饲养后的猪的血清免疫指标测定结果
Figure BDA0003207537480000081
由图5可知，使用低剂量的本发明产品，在血清中富集的离子含量更高，说明本发明产品的吸收更好。
由表2可知，使用低剂量的本发明产品，试验猪血清免疫指标GLB(血清球蛋白)、IgA(血清免疫球蛋白A)和IgG(血清免疫球蛋白G)更高，反映了机体的免疫功能更好，所以本发明产品在畜禽体内的吸收率高。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种高诱食性和适口性的有机微量元素的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将生香酵母菌株经过一级种子培养、二级种子扩培和耗氧扩培后，在厌氧环境下培养3-4小时；
步骤二，将配制好的高浓度无机盐金属离子溶液不断地滴注在步骤一厌氧培养后的发酵液中，然后在厌氧条件下进行螯合2-3小时；
步骤三，螯合之后，升温，在pH 6.5-7.5、转速100-150rpm的条件下生香酵母菌体充分自溶；
步骤四，采用薄膜干燥法对自溶后的生香酵母菌液进行干燥，然后粉碎、分装、打包制备成有机微量元素产品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一级种子培养和二级种子扩培采用的培养基包括如下组分：葡萄糖10-15g/L，牛肉浸粉8-10g/L，酵母浸膏8-10g/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一级种子培养中，生香酵母菌株的接种量为1-2％，培养温度37-40℃，转速为50-100rpm，培养时间为16-20小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二级种子培养中，生香酵母菌株的接种量为5-10％，培养温度为37-40℃，转速为100-150rpm，培养时间为10-12小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述耗氧扩培中，生香酵母菌株的接种量为5-20％，培养温度为37-40℃，转速为100-150rpm，通气量为0.2-0.4vvm/h，培养时间为6-8小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中的所述无机盐金属离子溶液的配制方法如下：配制2％羧甲基纤维素钠溶液，将金属无机盐溶于所述2％羧甲基纤维素钠溶液中，使得金属离子的浓度达到20％-30％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述无机盐金属离子溶液滴注的量为发酵液体积的10-20％，滴注速度为10-15L/小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中螯合时的温度为50-55℃，转速为0-50rpm，pH为5.5-6.5，螯合时间2-3小时。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，升温至60-65℃，所述生香酵母菌体自溶的时间为1-2小时。
10.一种如权利要求1-9任一项所述制备方法制备的有机微量元素。
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