CN114574527B - 一种优化水解羽毛粉的发酵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种优化水解羽毛粉的发酵方法，属于动物饲料生产领域，方法如下：在培养基上接种米曲霉菌菌种，对其进行通风好氧培养，制取包含丰富酶系的好氧发酵产物；将所得好氧发酵产物与水解羽毛粉、消化液按比例混合制成厌氧发酵培养基；将厌氧发酵培养基静置发酵；对最终的厌氧发酵产物进行成品处理，便得到高质量的蛋白饲料制成品。本发明公开的技术方案很好的解决了水解羽毛粉中大量蛋白质资源无法被吸收利用的问题，且处理过程简便易操作，使水解羽毛粉作为更优质的蛋白质饲料应用于畜牧养殖业中。

Description

一种优化水解羽毛粉的发酵方法
技术领域
本发明属于动物饲料生产领域，具体为一种优化水解羽毛粉的发酵方法。
背景技术
传统畜牧养殖业的蛋白质饲料来源主要为进口鱼粉，但进口鱼粉价格昂贵且质量参差，因此我国开发了一种新型蛋白质饲料资源来弥补进口鱼粉的弊端。这种新型蛋白质饲料为水解羽毛粉，是通过水解加工禽类羽毛制成的，水解羽毛粉中粗蛋白含量很高，且主要成分是角蛋白，结构致密不易被降解，因此水解加工后，制成品不但体外消化率不高，其中的蛋白质资源质量也会有所折损。
在中国专利CN201910399311.2中提供了一种利用巴斯德毕赤酵母MMpk-GS115发酵水解羽毛粉的方法，此方法通过对巴斯德毕赤酵母MMpk-GS115进行一系列的培养发酵，制取角蛋白酶来降解水解羽毛粉中的角蛋白，提高体外消化率。但所得角蛋白酶专一性较强，对水解羽毛粉中包含的全部蛋白质资源及其它营养成分并不具有相同的降解优化效果；且菌种培养过程要求严格，培养条件并不成熟，菌株筛选不宜进行，液体发酵后处理较为繁琐。因此需要提出一种新的易操作的方法，在降解水解羽毛粉中角蛋白及其他蛋白质资源，使水解羽毛粉中蛋白质资源的质量及体外消化率得到明显改善的同时，更能提高动物体对其他多种营养物质的吸收，对水解羽毛粉制品进行全面的优化。
发明内容
针对上述无法在降解角蛋白的同时优化整体蛋白质资源，提高蛋白质资源质量以及发酵过程过于繁琐的问题，本发明提供了一种优化水解羽毛粉的发酵方法。
本发明技术方案如下：一种优化水解羽毛粉的发酵方法，包括以下步骤：
(1)在完全干燥的麸皮中加入水，混合制成含水量为48％-50％的麸皮培养基，作为营养物质的提供来源；对麸皮培养基进行蒸煮、冷却的处理，维持培养基PH为6.5，使杀菌后的培养基条件适宜；
(2)在制成的培养基上接种米曲霉菌，接种量为麸皮培养基干料质量的0.5％-0.7％，控制合适的接种量有助于米曲霉菌中更好的生长；
(3)将接种的米曲霉菌进行好氧发酵，保持良好通风，制得具有丰富酶系的好氧发酵产物，以便优化水解羽毛粉中各种营养物质的消化吸收效果，而不会产生不稳定的曲酸，产生毒副作用；
(4)将制得的好氧发酵产物、水解羽毛粉按10-12：88-90的比例混合后再与消化液混匀，制成厌氧发酵培养基，培养基中通过消化液与好氧发酵产物配合，使发酵时间缩短，发酵效果达到期望水平；培养基含水量为48％-50％，适宜的湿度条件有利于存在的生物酶群发挥稳定的催化降解功能；
(5)将厌氧发酵培养基密封培养，用塑料薄膜盖上密封好，静置发酵72h；
(6)厌氧发酵结束后小肽绝干达到12％以上，将厌氧发酵的产物进行干燥，随后进行成品处理，即得到消化利用率明显提高的成品。
作为本发明的进一步改进，步骤(1)中所述对麸皮培养基进行蒸煮、冷却的处理，其条件为115℃-125℃蒸煮20min-30min，冷却最终适温为30℃。
作为本发明的进一步改进，步骤(2)中所述米曲霉菌菌种保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CICC 2013。
作为本发明的进一步改进，步骤(3)中所述好氧发酵条件为控制环境温度为30℃，发酵时间为48h。
作为本发明的进一步改进，步骤(3)中所述好氧发酵产物包括酶活2500u/g以上中性蛋白酶、1800u/g以上的碱性蛋白酶、80u/g以上植酸酶以及60u/g以上的纤维素酶。
作为本发明的进一步改进，步骤(4)中所述消化液包括0.2％角蛋白酶、1％弱酸性盐。
作为本发明的进一步改进，步骤(5)中所述厌氧发酵培养基物料堆积厚度为60cm-100cm，控制环境温度为33℃-38℃。
本发明提供了一种优化水解羽毛粉的发酵方法，其中对米曲霉菌培养条件的控制使其得到丰富、稳定的米曲酶系，这些米曲酶系在促进水解羽毛粉中多种营养物质包括蛋白质、非淀粉多糖的降解的同时，也会提高对矿质元素的吸收；用弱酸盐、角蛋白酶制成的消化液与制得的米曲酶系配合发酵，不仅能够彻底降解水解羽毛粉中的角蛋白提高水解羽毛粉的体外消化率，还能提高水解羽毛粉中所包含的蛋白质资源的质量；当厌氧发酵培养基初步混合之后，首先是由弱酸盐对水解羽毛粉中的蛋白质资源进行降解，初步打开蛋白质分子中的二硫键，这样会使之后的米曲酶系、角蛋白酶更好的发挥催化降解作用，缩短发酵时间；本发明涉及的发酵过程简单，发酵方法简便易实行，且耗能低，具有重要的实际意义。
附图说明
附图1为本发明发酵流程图。
具体实施例
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外,对于本发明中的数值范围,应理解为还具体公开了该范围的上限值和下限值之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述的范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限值和下限值可独立地包括或排除在范围内。
另外,为了更好地说明本发明的内容，体现本发明的进步性效果,在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节，且实施例中除变量外规定的其他定值均未取用最优值。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本发明同样可以实施。在另外一些实施例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段未作详细描述,以便于凸显本发明的主旨。本发明中,表示原料含量的单位均基于重量份计,除非另外说明。
实施例1：
一种优化水解羽毛分的发酵方法，发酵过程包括：
(1)将完全干燥的麸皮与水混合，制成含水量为48％的麸皮培养基，将麸皮培养基在121℃条件下蒸煮30min进行熟化杀菌，然后急速冷却至30℃，调整PH为6.5，这样的条件有利于所要接种的米曲霉菌的生长；
(2)将保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CICC 2013的米曲霉菌种接种于处理完成的麸皮培养基上，接种量为麸皮培养基干料质量的0.5％，控制合适的接种量有助于米曲霉菌中更好的生长；
(3)将接种完成的米曲霉菌进行好氧发酵，保持良好通风，发酵条件为控制环境温度为30℃，发酵时间为48h；发酵完成后将获得丰富的米曲酶系，包括酶活在2500u/g以上中性蛋白酶、1800u/g以上的碱性蛋白酶、80u/g以上植酸酶以及60u/g以上的纤维素酶；其中蛋白酶能与角蛋白酶协同作用降解羽毛粉，植酸酶可提高对矿质元素的吸收，纤维素酶可降解非淀粉多糖，提高动物对营养物质的消化与吸收；
(4)将制得的丰富的米曲酶系与水解羽毛粉按10：90的比例混合后再与包括0.2％角蛋白酶、1％弱酸性盐的消化液混匀，加水，配置为含水量为48％的厌氧发酵培养基；消化液中的弱酸盐会首先对水解羽毛粉中的蛋白质资源进行降解，初步打开蛋白质分子中的二硫键，这样会使之后的米曲酶系、角蛋白酶更好的发挥催化降解作用，缩短发酵时间；
(5)将所得的厌氧发酵培养基进行厌氧堆积，物料堆积厚度60cm，密封培养，用塑料薄膜盖上密封好，静置发酵72h，环境温度33℃；
(6)厌氧发酵结束后小肽绝干达到12％以上，将厌氧发酵产物进行干燥处理，干燥后对产物进行粉碎、包装即得成品，成品体外消化率可达90％以上。
实施例2：
一种优化水解羽毛分的发酵方法，发酵过程包括：
(1)将完全干燥的麸皮与水混合，制成含水量为48％的麸皮培养基，将麸皮培养基在121℃条件下蒸煮30min进行熟化杀菌，然后急速冷却至30℃，调整PH为6.5，这样的条件有利于所要接种的米曲霉菌的生长；
(2)将保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CICC 2013的米曲霉菌种接种于处理完成的麸皮培养基上，接种量为麸皮培养基干料质量的0.5％，控制合适的接种量有助于米曲霉菌中更好的生长；
(3)将接种完成的米曲霉菌进行好氧发酵，保持良好通风，发酵条件为控制环境温度为30℃，发酵时间为48h；发酵完成后将获得丰富的米曲酶系，包括酶活在2500u/g以上中性蛋白酶、1800u/g以上的碱性蛋白酶、80u/g以上植酸酶以及60u/g以上的纤维素酶；其中蛋白酶能与角蛋白酶协同作用降解羽毛粉，植酸酶可提高对矿质元素的吸收，纤维素酶可降解非淀粉多糖，提高动物对营养物质的消化与吸收；
(4)将制得的丰富的米曲酶系与水解羽毛粉按11：89的比例混合后再与包括0.2％角蛋白酶、1％弱酸性盐的消化液混匀，加水，，配置为含水量为48％的厌氧发酵培养基；消化液中的弱酸盐会首先对水解羽毛粉中的蛋白质资源进行降解，初步打开蛋白质分子中的二硫键，这样会使之后的米曲酶系、角蛋白酶更好的发挥催化降解作用，缩短发酵时间；
(5)将所得的厌氧发酵培养基进行厌氧堆积，物料堆积厚度60cm，密封培养，用塑料薄膜盖上密封好，静置发酵72h，环境温度33℃；
(6)厌氧发酵结束后小肽绝干达到12％以上，将厌氧发酵产物进行干燥处理，干燥后对产物进行粉碎、包装即得成品，成品体外消化率可达90％以上。
实施例3：
一种优化水解羽毛分的发酵方法，发酵过程包括：
(1)将完全干燥的麸皮与水混合，制成含水量为48％的麸皮培养基，将麸皮培养基在121℃条件下蒸煮30min进行熟化杀菌，然后急速冷却至30℃，调整PH为6.5，这样的条件有利于所要接种的米曲霉菌的生长；
(2)将保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CICC 2013的米曲霉菌种接种于处理完成的麸皮培养基上，接种量为麸皮培养基干料质量的0.5％，控制合适的接种量有助于米曲霉菌中更好的生长；
(3)将接种完成的米曲霉菌进行好氧发酵，保持良好通风，发酵条件为控制环境温度为30℃，发酵时间为48h；发酵完成后将获得丰富的米曲酶系，包括酶活在2500u/g以上中性蛋白酶、1800u/g以上的碱性蛋白酶、80u/g以上植酸酶以及60u/g以上的纤维素酶；其中蛋白酶能与角蛋白酶协同作用降解羽毛粉，植酸酶可提高对矿质元素的吸收，纤维素酶可降解非淀粉多糖，提高动物对营养物质的消化与吸收；
(4)将制得的丰富的米曲酶系与水解羽毛粉按12：88的比例混合后再与包括0.2％角蛋白酶、1％弱酸性盐的消化液混匀，配置为含水量为48％的厌氧发酵培养基；消化液中的弱酸盐会首先对水解羽毛粉中的蛋白质资源进行降解，初步打开蛋白质分子中的二硫键，这样会使之后的米曲酶系、角蛋白酶更好的发挥催化降解作用，缩短发酵时间；
(5)将所得的厌氧发酵培养基进行厌氧堆积，物料堆积厚度60cm，密封培养，用塑料薄膜盖上密封好，静置发酵72h，环境温度33℃；
(6)厌氧发酵结束后小肽绝干达到12％以上，将厌氧发酵产物进行干燥处理，干燥后对产物进行粉碎、包装即得成品，成品体外消化率可达90％以上。
对比例1：
(1)将占干物质的量的0.5％蛋白酶与水解羽毛粉按10:90的比例混合，再与包括0.2％角蛋白酶、1％弱酸性盐的消化液混匀，加水制成含水量48％的厌氧发酵培养基。
(2)将所得的厌氧发酵培养基进行厌氧堆积，物料堆积厚度60cm，密封培养，用塑料薄膜盖上密封好，静置发酵72h，环境温度33℃；
(3)厌氧发酵结束后将厌氧发酵产物进行干燥处理，干燥后对产物进行粉碎、包装即得成品。
对比例2：
(1)将占干物质的量的0.5％蛋白酶与水解羽毛粉按11:89的比例混合，再与包括0.2％角蛋白酶、1％弱酸性盐的消化液混匀，加水制成含水量48％的厌氧发酵培养基。
(2)将所得的厌氧发酵培养基进行厌氧堆积，物料堆积厚度60cm，密封培养，用塑料薄膜盖上密封好，静置发酵72h，环境温度33℃；
(3)厌氧发酵结束后将厌氧发酵产物进行干燥处理，干燥后对产物进行粉碎、包装即得成品。
对比例3：
(1)将占干物质的量的0.5％蛋白酶与水解羽毛粉按12:88的比例混合，再与包括0.2％角蛋白酶、1％弱酸性盐的消化液混匀，加水制成含水量48％的厌氧发酵培养基。
(2)将所得的厌氧发酵培养基进行厌氧堆积，物料堆积厚度60cm，密封培养，用塑料薄膜盖上密封好，静置发酵72h，环境温度33℃；
(3)厌氧发酵结束后将厌氧发酵产物进行干燥处理，干燥后对产物进行粉碎、包装即得成品。
对实施例1-3及对比例1-3中所得样品的组分占比进行检测，可直观得到各实施方式发酵过程对水解羽毛粉原料的优化效果，测定结果见表1
表1：
首先，需知在实施例1-3中所用的是米曲霉产生的丰富酶系和角蛋白酶的配合发酵，所用的米曲酶系与角蛋白的配比分别为10:90、11:89、12:88；在对比例1-3中则是用其他单一蛋白酶类替换了米曲霉产生的丰富酶系与角蛋白酶配合进行的发酵，所用的其他单一蛋白酶类与角蛋白酶的配比同样为10:90、11:89、12:88。
首先，将表1中，实施例整体与对比例整体以及实施例1与对比例1、实施例2与对比例2、实施例3与对比例3进行对比可知：
(1)相对于初始的水解羽毛粉原料，实施例和对比例两种组合的酶的搭配都对水解羽毛粉中的大分子营养物质包括粗蛋白、粗脂肪、粗纤维具有一定的降解效果；
(2)实施例1-3中所用米曲霉产生的丰富酶系与角蛋白酶配合对水解羽毛粉中大分子营养物质的降解效果比对比例中所用的其他单一蛋白酶与角蛋白酶配合对水解羽毛粉中的大分子营养物质的降解效果更优，得到的成品体外消化率更高；
进一步，将表1中所列实施例1-3的数据进行对比，可知：
在实施例1-3的三种实施方案中，实施例3，也就是所用米曲酶系与水解羽毛粉按12：88的比例混合时制成的厌氧发酵培养基对水解羽毛粉中所含大分子营养物质包括粗蛋白、粗脂肪、粗纤维的降解效果最理想，所得制成品能达到的体外消化率最高，优化效果最明显。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种优化水解羽毛粉的发酵方法，其特征在于:发酵过程包括：
（1）在完全干燥的麸皮中加入水，混合制成含水量为48%-50%的麸皮培养基，对麸皮培养基进行蒸煮、冷却的处理，调整培养基PH6.5；
（2）在制成的培养基上接种米曲霉菌，接种量为麸皮培养基干料质量的0.5%-0.7%；
所述米曲霉菌菌种保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CICC 2013；
（3）将接种的米曲霉菌进行好氧发酵，保持良好通风，制得具有丰富酶系的好氧发酵产物；
所述好氧发酵产物包括酶活2500u/g以上中性蛋白酶、1800u/g以上的碱性蛋白酶、80u/g以上植酸酶以及60u/g以上的纤维素酶；
（4）将制得的好氧发酵产物与水解羽毛粉按10-12：88-90的比例混合后再与消化液混匀，加水，制成含水量为48%-50%的厌氧发酵培养基；
所述消化液包括角蛋白酶和弱酸盐；
（5）将厌氧发酵培养基密封培养，静置发酵72h；
（6）厌氧发酵结束后小肽绝干达到12%以上，将厌氧发酵的产物进行干燥，随后进行成品处理，即得到消化利用率明显提高的成品。
2.根据权利要求1所述的一种优化水解羽毛粉的发酵方法，其特征在于：步骤（1）中对所述对麸皮培养基进行蒸煮、冷却的处理，其条件为121℃-125℃蒸煮20min-30min，冷却温度30℃。
3.根据权利要求1所述的一种优化水解羽毛粉的发酵方法，其特征在于：步骤（3）中的好氧发酵条件为控制环境温度为30℃，发酵时间为48h。
4.根据权利要求1所述的一种优化水解羽毛粉的发酵方法，其特征在于：步骤（5）中所述厌氧发酵培养基物料堆积厚度为60cm-100cm，控制环境温度33℃-38℃。
5.根据权利要求1所述的一种优化水解羽毛粉的发酵方法，其特征在于：步骤（6）中所述的成品体外消化率90%以上。
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米曲霉和枯草芽孢杆菌对羽毛粉降解效果研究;杨刚等;饲料工业;第39卷(第4期);第50-52页 *

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