CN102763769A

CN102763769A - 富含赖氨酸的发酵豆粕制备方法

Info

Publication number: CN102763769A
Application number: CN2012102767856A
Authority: CN
Inventors: 王华荣; 恽辉; 余忠丽; 程林春; 赵大伟
Original assignee: GUANGDONG XIPU BIOLOGICAL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: GUANGDONG XIPU BIOLOGICAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-08-06
Also published as: CN102763769B

Abstract

本发明公开一种富含赖氨酸的发酵豆粕制备方法，旨在提供一种制备方法简单、有效地提高豆粕营养成分含量的发酵豆粕制备方法；其技术要点是：1）菌种的制备：a、将黄色短杆菌接种至黄色短杆菌液体培养基，于28～37℃，振荡培养，待菌液OD590值在0.25~0.30时，制得黄色短杆菌一级菌种；b、将酵母菌接种至酵母菌液体培养基，于28～37℃，振荡培养，待菌液OD590值在0.25~0.30时，制得酵母菌一级菌种；c、将乳杆菌接种乳杆菌液体培养基中，在30～37℃，静置培养，待菌液OD590值在0.25~0.30时，制得乳杆菌一级菌种；2）发酵底物的制备；3）发酵底物接种；属于饲料制备技术领域。

Description

富含赖氨酸的发酵豆粕制备方法

技术领域

本发明公开一种发酵豆粕制备方法，具体地说，是一种富含赖氨酸的发酵豆粕制备方法；属于饲料制备技术领域。

背景技术

赖氨酸是一种碱性氨基酸，是仅次于谷氨酸的第二大氨基酸产品，是谷物蛋白的第一限制性氨基酸，在谷物食料中添加适量的赖氨酸，其蛋白质的生物价大大提高。

赖氨酸的应用范围很广：①作为食品强化剂；②作为药物可用作肝细胞再生剂，对改善肝功能，治疗肝硬化、高氨症，增进食欲、改善营养状况有明显的疗效；③作为饲料添加剂，在畜、禽类的饲料中添加少许的赖氨酸，对家禽、家畜的日增重、料肉比、家禽的产卵量等方面效果尤为显著。

目前，赖氨酸的主要生产方法：1）水解法（已淘汰）；2）合成法：以己内酰胺、二氢吡喃、环己酮、呱啶为原料合成L-赖氨酸已有报道，但还没有大规模的生产报道，主要是合成法制成的中间体DL-赖氨酸进一步的分离工艺很复杂；3）酶法酶法（3种）：①合成ε-苯甲酰-α-乙酰-DL-赖氨酸，采用消旋酶处理制成ε-苯甲酰-L-赖氨酸，经酸水解得产品；②合成DL-4-氨基丁基乙内酰脲，采用微生物酶使其转变为L-赖氨酸；③由环己烯合成DL-氨基己内酰胺，采用水解酶和消旋酶共同作用使其变成L-赖氨酸。第三种工艺已用于赖氨酸工业化生产。该法发明者富村隆最初找到了可水解L-氨基己内酰胺的罗伦隐球酵母，然后发现了具有DL-氨基己内酰胺消旋酶活性的无色杆菌，通过这两种细菌的共同作用， DL-氨基己内酰胺被转化为L-赖氨酸，且得率高；4）发酵法：原料来源广泛，且生产的赖氨酸均为L-型，在赖氨酸的生产中占据了主导地位。生产赖氨酸的主要厂家见表4-1，其中90%以上的企业采用发酵法生产。

发酵豆粕是利用现代生物工程发酵菌种技术与中国传统的固体发酵技术相结合，以优质豆粕为主要原料，接种微生物，通过微生物的发酵最大限度地消除豆粕中的抗营养因子，有效地降解大豆蛋白为优质小肽蛋白源，并可产生益生菌、寡肽、谷氨酸、乳酸、维生素、UGF（未知生长因子）等活性物质。具有提高适口性，改善营养物质消化吸收，促进生长、减少腹泻的功效。

发酵豆粕兼具了为饲料提供蛋白源和有益微生物及发酵产物的多重特点，是如今炙手可热的优质饲料原料之一。经过发酵的豆粕，其蛋白含量可以从发酵前的43%或46%的豆粕中蛋白含量提高至50%，赖氨酸含量也有所提高---从原始的1.8~2.6%，提升至2.0~3.0%。但这些成分百分比含量的提高很大程度上是由于发酵过程中，物料中的碳水化合物以二氧化碳和水蒸气的形式向环境中散失而导致物料总质量减少引起的，而且其他成分的质量增加所致。

综合两者，对于的赖氨酸生产方法，其生产工艺对设备的要求较高，过程控制严格，这导致赖氨酸的生产成本较高，无形中，造成饲料中添加赖氨酸成本的增加的问题。对于发酵豆粕而言，其生产过程本身是就是一个发酵过程，如果能够在此过程中同时完成赖氨酸的发酵制备，既省去了制备氨基酸所需的过滤、沉淀、脱色、精制等过程，又可以解决发酵豆粕中赖氨酸的不足，且降低生产成本，提高效率，减少污染。

发明内容

针对上述问题，本发明公开一种富含赖氨酸的发酵豆粕制备方法，该制备方法简单、有效地提高豆粕营养成分含量，尤其是提高了发酵豆粕中赖氨酸的含量。

本发明的技术方案是这样的：一种高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，依次包括下述步骤：

1）菌种的制备：

a、将黄色短杆菌接种至黄色短杆菌液体培养基，于28～37℃，振荡培养，待菌液OD590值在0.25~0.30时，停止培养，制得黄色短杆菌一级菌种；

b、将酵母菌接种至酵母菌液体培养基，于28～37℃，振荡培养，待菌液OD590值在0.25~0.30时，停止培养，制得酵母菌一级菌种；

c、将乳杆菌接种乳杆菌液体培养基中，在30～37℃，静置培养，待菌液OD590值在0.25~0.30时，停止培养，制得乳杆菌一级菌种；

2）发酵底物的制备

称取下述质量百分比的原料：豆粕60～80%、糖蜜20～40%、玉米粉5～10%，硫酸铵0.5%、磷酸氢二钾0.2%、七水合硫酸镁0.1%、碳酸钙0.1%、酸性蛋白酶0.04～0.05%，植酸酶0.05~0.2%，混合制得发酵底物；

3）发酵底物接种

将步骤1）中的制备的黄色短杆菌一级菌种、酵母菌一级菌种和乳杆菌一级菌种以质量分数比为3:2:1混合均匀后，接种至步骤2）所制得的发酵底物中，接种量为3~6%（质量百分数），并调节含水量至45～60%（质量百分数）混合均匀，在25℃至50℃的条件下，发酵2～6天后，干燥，粉碎即得成品。

进一步的，上述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其中，所述的黄色短杆菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨8～10 g/L，酵母膏8～10 g/L，氯化钠4～6 g/L。

进一步的，上述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其中，所述的酵母菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.0～5.5g/L，酵母膏14～16g/L，氯化钠3.5～4.5g/L，葡萄糖9～11g/L。

进一步的，上述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其中，所述的乳杆菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨3.5～4.5g/L，葡萄糖3.5～4.5 g/L，氯化钠2.5～3.5g/L，磷酸二氢钾2.5～3.5 g/L，磷酸氢二钾2.5～3.5 g/L，淀粉1.8～2.2 g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L。

进一步的，上述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其中，所述的黄色短杆菌培养基、酵母菌培养基和乳杆菌培养基的pH均为6.5～7.5。

更进一步的，上述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其中，所述的酸性蛋白酶的酶活力为80,000IU/g；植酸酶的酶活力为5000 IU/g。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

1、本发明结合了微生物发酵、酶制剂的使用，且以廉价的糖蜜作为主要成分之一，简单、有效地解决了提高豆粕营养成分含量和弥补发酵豆粕中赖氨酸不足的两个关键问题；

2、整个制备的过程采用传统的生物发酵技术，是豆粕发酵与赖氨酸发酵两者的有机结合，最终成品中赖氨酸的含量达到5.2%以上，是正常发酵豆粕中赖氨酸含量的二倍以上，蛋白含量提高4~7%，小肽、氨基酸含量分别在10~18%；

3、发酵豆粕的制备过程本发明提供的技术方案未对新鲜豆粕进行高温灭菌处理，而对发酵可能出现的杂菌问题主要通过对原料杂菌含量的技术指标与大量有益菌的接种相结合的方式加以控制；这样既保证了豆粕中营养成分尽可能多的被保留----不因高温灭菌处理而损失，又不影响产品最终的质量，且节约了灭菌所需的设备、热能等费用支出。

4、发酵过程中，酵母和乳酸菌的使用，增加了发酵的酸香味，改善饲料的适口性，提高了动物的采食量，并且，乳酸菌等有益菌对畜禽的肠道起到一定的调节作用。

5、发酵过程中，添加了酸性蛋白酶和植酸酶等酶制剂，不但提高了发酵效率，而且成品中的抗营养因子最大程度的得以降解，从而提高了饲料的吸收、利用率。

6、成品用途广泛，可作为畜禽及水产动物的饲料原料，更重要的，可减少赖氨酸的添加量。

7、该制备方法简单易行，对设备的要求不高，节能环保，便于推广。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何人在本发明权利要求范围内所作的有限次修改，仍在本发明的权利要求范围内。

实施例1

1）菌种的制备

其中：

所述的黄色短杆菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨8 g/L，酵母膏9 g/L，氯化钠6 g/L，pH7.0。

所述的酵母菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.0g/L，酵母膏16g/L，氯化钠4.5g/L，葡萄糖9g/L，pH7.0。

所述的乳杆菌种子培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.5g/L，葡萄糖4.5 g/L，氯化钠2.5g/L，磷酸二氢钾3.0 g/L，磷酸氢二钾2.5 g/L，淀粉2.2 g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L，pH7.0。

2）发酵底物的制备

称取下述质量百分比的原料：豆粕700kg（豆粕的含水量为13%）、糖蜜250kg、玉米粉50kg、硫酸铵5kg、磷酸氢二钾2kg、七水合硫酸镁1kg、碳酸钙1kg、酶活力为80,000IU/g的酸性蛋白酶0.4kg，酶的酶活力为5000 IU/g的植酸酶0.5kg，混合制得发酵底物；

3）发酵底物接种

将步骤1）中的制备的黄色短杆菌、酵母菌和乳杆菌以质量分数比为3:2:1混合接种至步骤2）所得的发酵底物中，总接种量为50kg，并调节含水量至55%，混合均匀，发酵3天后，冷风干燥，粉碎即得成品。期间需要每隔2~4小时测定发酵温度，当所测温度超过50℃时，需要翻抛。

随机取样，测定其理化指标，按质量百分比计算：赖氨酸5.93%（与发酵前2.80%相比，提高了111.78%），蛋白50.16%（与发酵前相比，提高了9.04%），小肽含量10.18%，氨基酸含量12.36%。

实例2

1）菌种的制备

b、将酵母菌接种至酵母菌培养基上，于28～37℃，振荡培养，待菌液OD590值在0.25~0.30时，停止培养，制得酵母菌一级菌种；

其中：

所述的黄色短杆菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨10 g/L，酵母膏8 g/L，氯化钠5 g/L，pH7.0。

所述的酵母菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨5.5g/L，酵母膏15g/L，氯化钠4g/L，葡萄糖11g/L，pH7.0。

所述的乳杆菌种子培养基中各成分的浓度为：蛋白胨3.5g/L，葡萄糖4.0g/L，氯化钠3.5g/L，磷酸二氢钾3.0g/L，磷酸氢二钾3.5 g/L，淀粉1.8 g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L，pH7.0。

2）发酵底物的制备

称取下述质量百分比的原料：豆粕630kg（豆粕的含水量9%）、糖蜜300kg、玉米粉70kg、硫酸铵5kg、磷酸氢二钾2kg、七水合硫酸镁1kg、碳酸钙1kg、酶活力为80,000IU/g的酸性蛋白酶0.4kg，酶的酶活力为5000 IU/g的植酸酶0.5kg，混合制得发酵底物；

3）发酵底物接种

将步骤1）中的制备的黄色短杆菌、酵母菌和乳杆菌以质量分数比为3:2:1混合接种至步骤2）所得的发酵底物中，总接种量为45kg，并调节含水量至60%，混合均匀，发酵5天后，冷风干燥，粉碎即得成品。期间需要每隔2~4小时测定发酵温度，当所测温度超过50℃时，需要翻抛。

随机取样，测定其理化指标，按质量百分比计算：赖氨酸含量6.14%（比发酵前提高115.44%），蛋白51.19%（与发酵前相比，提高了11.28%），小肽含量10.98%，氨基酸含量11.52%。

实例3

1）菌种的制备

所述的黄色短杆菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨9 g/L，酵母膏10 g/L，氯化钠4g/L，pH7.0。

所述的酵母菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.0g/L，酵母膏14g/L，氯化钠4.5g/L，葡萄糖10g/L，pH7.0。

所述的乳杆菌种子培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.0g/L，葡萄糖3.5 g/L，氯化钠3.0g/L，磷酸二氢钾3.0 g/L，磷酸氢二钾3.5 g/L，淀粉2.0 g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L，pH7.0。

2）发酵底物的制备

称取下述质量百分比的原料：豆粕720kg（豆粕的含水量为11%)、糖蜜220kg、玉米粉60kg、硫酸铵5kg、磷酸氢二钾2kg、七水合硫酸镁1kg、碳酸钙1kg、酶活力为80,000IU/g的酸性蛋白酶0.4kg，酶的酶活力为5000 IU/g的植酸酶0.5kg，混合制得发酵底物；

3）发酵底物接种

将步骤1）中的制备的黄色短杆菌、酵母菌和乳杆菌以质量分数比为3:2:1混合接种至步骤2）所得的发酵底物中，总接种量为60kg，并调节含水量至50%，混合均匀，发酵3天后，冷风干燥，粉碎即得成品。期间需要每隔2~4小时测定发酵温度，当所测温度超过50℃时，需要翻抛。

随机取样，测定其理化指标，按质量百分比计算：赖氨酸含量5.61%（与发酵前相比，增加了96.84%），蛋白51.03%（与发酵前相比，提高了10.93%），小肽含量12.23%，氨基酸含量14.12%。

本发明提供的技术方案制备方法简单、有效地提高豆粕营养成分含量，尤其是提高了发酵豆粕中赖氨酸的含量。

Claims

1.一种高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：

1）菌种的制备：

2）发酵底物的制备

3）发酵底物接种

将步骤1）中的制备的黄色短杆菌一级菌种、酵母菌一级菌种和乳杆菌一级菌种以质量分数比为3:2:1混合均匀后，接种至步骤2）所制得的发酵底物中，接种量为3~6%，并调节含水量至45～60%合均匀，在25℃至50℃的条件下，发酵2～6天后，干燥，粉碎即得成品。

2.根据权利要求1所述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述的黄色短杆菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨8～10 g/L，酵母膏8～10 g/L，氯化钠4～6 g/L。

3.根据权利要求1所述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述的酵母菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨4.0～5.5g/L，酵母膏14～16g/L，氯化钠3.5～4.5g/L，葡萄糖9～11g/L。

4.根据权利要求1所述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述的乳杆菌培养基中各成分的浓度为：蛋白胨3.5～4.5g/L，葡萄糖3.5～4.5 g/L，氯化钠2.5～3.5g/L，磷酸二氢钾2.5～3.5 g/L，磷酸氢二钾2.5～3.5 g/L，淀粉1.8～2.2 g/L，氯化镁0.2 g/L，硫酸钙0.05g/L。

5.根据权利要求1所述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述的黄色短杆菌培养基、酵母菌培养基和乳杆菌培养基的pH均为6.5～7.5。

6.据权利要求1所述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述的酸性蛋白酶的酶活力为80,000IU/g。

7.根据权利要求1所述的高赖氨酸发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述的植酸酶的酶活力为5000 IU/g。