CN102860409A - 一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，包括以下步骤：一级种制备；二级种制备；三级种制备；固体发酵；烘干粉碎。本发明的部分生物素的生产与生产用种制备一次发酵完成，节约了资源和成本，整个过程无污染；发酵成品中，维生素H含量较发酵前有明显提高，高达420mg/kg～850mg/kg；发酵豆粕的生产过程中使用的液体发酵罐及相应技术，加强了机械化程度的同时，更利于对菌种的生产环节的控制，节约了人力成本；发酵成品中，植酸等大豆抗营养因子得到充分降解，各营养成分，如蛋白、小肽、氨基酸等均有不同程度提高，更佳的适口性和消化吸收率。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种发酵豆粕的生产工艺，尤其涉及的是一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺。
背景技术
生物素（Biotin）又名维生素H，属于水溶性B族维生素家族。生物素的结构早在20世纪40年代就已明确。其分子式为C10H1603N2S，由咪唑酮环和一个带戊酸的四氢噻吩环结合而成，为含硫的单羧酸。从1946年Cunha等首次报道了猪的生物素缺乏症以来，随着对猪选育水平的不断提高及工厂化养猪的普及，营养学家们对生物素的作用进行了广泛深入的研究。
生物素在养殖生产中具有不可忽视的作用。有文献记载，添加生物素，可明显改善动物繁殖性能，提高日增重和饲料利用率，提高乳产品产量，显著改善腿、蹄部的健康状况。除此之外，生物素还可以降低血糖浓度，调节血脂水平，调节免疫水平等功效。
目前，生物素的生产方式主要有三种：直接提取法、化学合成法和发酵法。直接提取法是用氧化铝色谱法从蛋黄、牛奶以及动物的肝、肾、胰等内脏中提取生物素，在真空下经蒸馏精制而得。该方法由于原料来源有限，产量较小、成本高，所得产品主要用于生产生物学试剂。化学合成法是目前国际上生物素主要采生产方法，其特点是工艺路线长。但因生产过程大量采用有毒有害原料，因此，安全隐患多，环保压力大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，通过选取特定的菌株，结合传统的固体发酵，生产富含生物素的发酵豆粕。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：
（1）一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌，接种到液体酵母菌种子培养基中，搅拌培养24～48小时，检测菌液浓度和纯度；从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌，接种到液体乳酸菌种子培养基中，静置培养24～48小时，检测菌液浓度和纯度；
（2）二级种制备
将步骤（1）中制得的酵母菌菌液按0.5～5%（v/v）的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中，通气搅拌发酵24～72小时，检测菌液浓度和纯度；将步骤（1）制得的乳酸菌菌液按0.5～5%（v/v）的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中，静置培养24～48小时，检测菌液浓度和纯度；
（3）三级种制备
按2～10%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中，调整pH值为6.5～7.5，通气搅拌发酵24～72小时，检测菌液浓度和纯度；按2～10%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中，调整pH值为5.5～6，搅拌发酵24～72小时，检测菌液浓度和纯度；
（4）固体发酵
将步骤（3）中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以1～5%（v/w）的接种量加入到发酵底物中，调节水分至40～60%，混合均匀后，堆垛发酵2～5天；
（5）烘干粉碎
将步骤（4）发酵完成后的豆粕烘干、粉碎即可。
所述步骤（1）中，所述酵母菌斜面培养基包括以下组分：葡萄糖5g/L，蛋白胨2g/L，酵母膏1g/L，氯化钠0.5g/L，琼脂15g/L，酵母菌斜面培养基的pH为6.5～7.5，灭菌条件：115℃下灭菌20min；
所述乳酸菌斜面培养基包括以下组分：脱脂奶粉100.0g/L，酵母粉1g/L，K2HPO4 5g/L，琼脂15g/L，灭菌条件：115℃下灭菌20min。
所述步骤（2）中，所述酵母菌种子培养基包括以下组分：葡萄糖10g/L，尿素1g/L，K2HPO4 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.1g/L，玉米浆0.6g，酵母菌种子培养基的pH为6.5～7.5,灭菌条件：115℃下灭菌20min；
所述乳酸菌种子培养基包括以下组分：葡萄糖20.0g/L，蛋白胨 10.0g/L，牛肉膏10.0g/L，酵母浸膏5.0g/L，无水乙酸钠5.0g/L，K2HPO4 2.0g/L，柠檬酸氢二铵2.0g/L，MgSO4·7H2O 0.58g/L，MnSO4·H2O 0.33g/L，乳酸菌种子培养基的pH为6.0～6.5。
所述步骤（3）中，所述酵母菌基本培养基包括以下组分：葡萄糖10g/L，尿素1g/L，K2HPO4 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，玉米浆0.1g/L，CaCO3 3g/L；酵母菌基本培养基的pH为6.5～7.5,灭菌条件：115℃下灭菌20min；
所述乳酸菌基本培养基包括以下组分：葡萄糖20.0g/L，蛋白胨 10.0g/L，牛肉膏10.0g/L，酵母浸膏5.0g/L，无水乙酸钠5.0g/L，磷酸氢二钾2.0g/L，柠檬酸氢二铵2.0g/L，MgSO4·7H2O 0.58g/L，MnSO4·H2O 0.33g/L，乳酸菌基本培养基的pH为6.0～6.5。
所述步骤（4）中，所述发酵底物包括以下组分：按重量计，豆粕 75～90%，玉米粉 5～25%，糖蜜 1～10%，5000 IU/g植酸酶0.05～0.2%，10000IU/g酸性蛋白酶0.05～1%，NH4SO4 0.5%，K2HPO4 0.2%，MgSO4·7H2O 0.1%，CaCO3 0.1%。
所述步骤（1）中，酵母菌种子培养基中，搅拌转速150～250rpm，温度为28～35℃，培养24～48小时；乳酸菌种子培养基中，温度为35～40℃。
所述步骤（2）中，盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为28～35℃，搅拌转速300～500rpm，通气量2～3L/（L·min），发酵时间24～72小时；盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为35～40℃。
所述步骤（3）中，盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中，温度为28～35℃，搅拌转速300～500rpm，通气量2～4L/（L·min），用质量浓度20～30%的NaOH溶液调整罐中pH为6.5～7.5，发酵时间24～72小时；盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中，温度35～40℃，搅拌转速50～100rpm，用质量浓度20～30%的NaOH溶液调整罐中pH为5.5～6，发酵时间24～72小时。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明的部分生物素的生产与生产用种制备一次发酵完成，节约了资源和成本，整个过程无污染；发酵成品中，维生素H含量较发酵前有明显提高，高达420mg/kg～850mg/kg；发酵豆粕的生产过程中使用的液体发酵罐及相应技术，加强了机械化程度的同时，更利于对菌种的生产环节的控制，节约了人力成本；发酵成品中，植酸等大豆抗营养因子得到充分降解，各营养成分，如蛋白、小肽、氨基酸等均有不同程度提高，更佳的适口性和消化吸收率。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
（1）一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌，接种到液体酵母菌种子培养基中，搅拌转速150rpm，温度为28℃，培养24小时，检测菌液浓度和纯度；从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌，接种到液体乳酸菌种子培养基中，温度为35℃，静置培养24小时，检测菌液浓度和纯度；
本实施例中酵母菌斜面培养基包括以下组分：葡萄糖5g/L，蛋白胨2g/L，酵母膏1g/L，氯化钠0.5g/L，琼脂15g/L，酵母菌斜面培养基的pH为6.5，灭菌条件：115℃下灭菌20min；
所述乳酸菌斜面培养基包括以下组分：脱脂奶粉100.0g/L，酵母粉1g/L，K2HPO4 5g/L，琼脂15g/L，灭菌条件：115℃下灭菌20min。
（2）二级种制备
将步骤（1）中制得的酵母菌菌液按0.5%（v/v）的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为28℃，搅拌转速300rpm，通气量2L/（L·min），发酵时间24小时，检测菌液浓度和纯度；将步骤（1）制得的乳酸菌菌液按0.5%（v/v）的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为35℃，静置培养24小时，检测菌液浓度和纯度；
所述酵母菌种子培养基包括以下组分：葡萄糖10 g/L，尿素1g/L，K2HPO4 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.1g/L，玉米浆0.6g，酵母菌种子培养基的pH为6.5,灭菌条件：115℃下灭菌20min；
所述乳酸菌种子培养基包括以下组分：葡萄糖20.0g/L，蛋白胨 10.0g/L，牛肉膏10.0g/L，酵母浸膏5.0g/L，无水乙酸钠5.0g/L，K2HPO4 2.0g/L，柠檬酸氢二铵2.0g/L，MgSO4·7H2O 0.58g/L，MnSO4·H2O 0.33g/L，乳酸菌种子培养基的pH为6.0。
（3）三级种制备
按2%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中，温度为28℃，搅拌转速300rpm，通气量2L/（L·min），用质量浓度20%的NaOH溶液调整罐中pH为6.5，发酵时间24小时，检测菌液浓度和纯度；按2%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中，温度35℃，搅拌转速50rpm，用质量浓度20%的NaOH溶液调整罐中pH为5.5，发酵时间24小时，检测菌液浓度和纯度；
所述酵母菌基本培养基包括以下组分：葡萄糖10g/L，尿素1g/L，K2HPO4 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，玉米浆0.1g/L，CaCO3 3g/L；酵母菌基本培养基的pH为6.5,灭菌条件：115℃下灭菌20min；
所述乳酸菌基本培养基包括以下组分：葡萄糖20.0g/L，蛋白胨 10.0g/L，牛肉膏10.0g/L，酵母浸膏5.0g/L，无水乙酸钠5.0g/L，磷酸氢二钾2.0g/L，柠檬酸氢二铵2.0g/L，MgSO4·7H2O 0.58g/L，MnSO4·H2O 0.33g/L，乳酸菌基本培养基的pH为6.0。
（4）固体发酵
将步骤（3）中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以1%（v/w）的接种量加入到发酵底物中，调节水分至40%，混合均匀后，堆垛发酵2天；
所述发酵底物包括以下组分：按重量计，豆粕 80%，玉米粉 15%，糖蜜4.9%，5000IU/g植酸酶0.05%，10000IU/g酸性蛋白酶0.05%，NH4SO4 0.5%，K2HPO4 0.2%，MgSO4·7H2O 0.1%，CaCO3 0.1%。
（5）烘干粉碎
将步骤（4）发酵完成后的豆粕低温冷风烘干、粉碎即可。
随机取样，测定本实施例中发酵豆粕中各主要营养成分含量：
实施例2
本实施例包括以下步骤：
（1）一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌，接种到液体酵母菌种子培养基中，搅拌转速200rpm，温度为30℃，培养36小时，检测菌液浓度和纯度；从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌，接种到液体乳酸菌种子培养基中，温度为37℃，静置培养36小时，检测菌液浓度和纯度；本实施例中酵母菌斜面培养基pH为7.0。
（2）二级种制备
将步骤（1）中制得的酵母菌菌液按2%（v/v）的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为30℃，搅拌转速400rpm，通气量2.5L/（L·min），发酵时间48小时，检测菌液浓度和纯度；将步骤（1）制得的乳酸菌菌液按2%（v/v）的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为37℃，静置培养36小时，检测菌液浓度和纯度；
所述酵母菌种子培养基的pH为7.0，所述乳酸菌种子培养基的pH为6.2。
（3）三级种制备
按5%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中，温度为30℃，搅拌转速400rpm，通气量3L/（L·min），用质量浓度25%的NaOH溶液调整罐中pH为7.0，发酵时间48小时，检测菌液浓度和纯度；按5%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中，温度37℃，搅拌转速75rpm，用质量浓度25%的NaOH溶液调整罐中pH为5.7，发酵时间48小时，检测菌液浓度和纯度；
所述酵母菌基本培养基的pH为7.0，所述乳酸菌基本培养基的pH为6.3。
（4）固体发酵
将步骤（3）中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以3%（v/w）的接种量加入到发酵底物中，调节水分至50%，混合均匀后，堆垛发酵4天；
所述发酵底物包括以下组分：按重量计，豆粕 85%，玉米粉 10%，糖蜜 3.8%，5000IU/g植酸酶0.1%，10000IU/g酸性蛋白酶0.2%，NH4SO4 0.5%，K2HPO4 0.2%，MgSO4·7H2O 0.1%，CaCO3 0.1%。
（5）烘干粉碎
将步骤（4）发酵完成后的豆粕低温冷风烘干、粉碎即可。
其他实施方式和实施例1相同。
随机取样，测定本实施例中发酵豆粕中各主要营养成分含量：
实施例3
本实施例包括以下步骤：
（1）一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌，接种到液体酵母菌种子培养基中，搅拌转速250rpm，温度为35℃，培养48小时，检测菌液浓度和纯度；从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌，接种到液体乳酸菌种子培养基中，温度为40℃，静置培养48小时，检测菌液浓度和纯度；本实施例中酵母菌斜面培养基的pH为7.5。
（2）二级种制备
将步骤（1）中制得的酵母菌菌液按5%（v/v）的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为35℃，搅拌转速500rpm，通气量3L/（L·min），发酵时间72小时，检测菌液浓度和纯度；将步骤（1）制得的乳酸菌菌液按5%（v/v）的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为40℃，静置培养48小时，检测菌液浓度和纯度；
所述酵母菌种子培养基的pH为7.5，所述乳酸菌种子培养基的pH为6.5。
（3）三级种制备
按10%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中，温度为35℃，搅拌转速500rpm，通气量4L/（L·min），用质量浓度30%的NaOH溶液调整罐中pH为7.5，发酵时间72小时，检测菌液浓度和纯度；按10%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中，温度40℃，搅拌转速100rpm，用质量浓度30%的NaOH溶液调整罐中pH为6，发酵时间72小时，检测菌液浓度和纯度；
所述酵母菌基本培养基的pH为7.5，所述乳酸菌基本培养基的pH为6.5。
（4）固体发酵
将步骤（3）中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以5%（v/w）的接种量加入到发酵底物中，调节水分至60%，混合均匀后，堆垛发酵5天；
所述发酵底物包括以下组分：按重量计，豆粕 78%，玉米粉 15%，糖蜜 5.4%，5000 IU/g植酸酶0.2%，10000IU/g酸性蛋白酶0.5%，NH4SO4 0.5%，K2HPO4 0.2%，MgSO4·7H2O 0.1%，CaCO3 0.1%。
（5）烘干粉碎
将步骤（4）发酵完成后的豆粕低温冷风烘干、粉碎即可。
其他实施方式和实施例1相同。
随机取样，测定本实施例中发酵豆粕中各主要营养成分含量：
Claims (8)
1.一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）一级种制备
从酵母菌斜面培养基中挑取一环酵母菌，接种到液体酵母菌种子培养基中，搅拌培养24～48小时，检测菌液浓度和纯度；从乳酸菌斜面培养基中挑取一环乳酸菌，接种到液体乳酸菌种子培养基中，静置培养24～48小时，检测菌液浓度和纯度；
（2）二级种制备
将步骤（1）中制得的酵母菌菌液按0.5～5%（v/v）的接种量接入盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中，通气搅拌发酵24～72小时，检测菌液浓度和纯度；将步骤（1）制得的乳酸菌菌液按0.5～5%（v/v）的接种量接入盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中，静置培养24～48小时，检测菌液浓度和纯度；
（3）三级种制备
按2～10%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的酵母菌菌液接入盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中，调整pH值为6.5～7.5，通气搅拌发酵24～72小时，检测菌液浓度和纯度；按2～10%（v/v）的接种量将步骤（2）中制得的乳酸菌菌液接入盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中，调整pH值为5.5～6，搅拌发酵24～72小时，检测菌液浓度和纯度；
（4）固体发酵
将步骤（3）中制得的酵母菌菌液和乳酸菌菌液分别以1～5%（v/w）的接种量加入到发酵底物中，调节水分至40～60%，混合均匀后，堆垛发酵2～5天；
（5）烘干粉碎
将步骤（4）发酵完成后的豆粕烘干、粉碎即可。
2.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，所述酵母菌斜面培养基包括以下组分：葡萄糖5g/L，蛋白胨2g/L，酵母膏1g/L，氯化钠0.5g/L，琼脂15g/L，酵母菌斜面培养基的pH为6.5～7.5，灭菌条件：115℃下灭菌20min；
所述乳酸菌斜面培养基包括以下组分：脱脂奶粉100.0g/L，酵母粉1g/L，K2HPO4 5g/L，琼脂15g/L，灭菌条件：115℃下灭菌20min。
3.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，所述酵母菌种子培养基包括以下组分：葡萄糖10 g/L，尿素1g/L，K2HPO4 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.1g/L，玉米浆0.6g，酵母菌种子培养基的pH为6.5～7.5,灭菌条件：115℃下灭菌20min；
所述乳酸菌种子培养基包括以下组分：葡萄糖20.0g/L，蛋白胨 10.0g/L，牛肉膏10.0g/L，酵母浸膏5.0g/L，无水乙酸钠5.0g/L，K2HPO4 2.0g/L，柠檬酸氢二铵2.0g/L，MgSO4·7H2O 0.58g/L，MnSO4·H2O 0.33g/L，乳酸菌种子培养基的pH为6.0～6.5。
4.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，所述酵母菌基本培养基包括以下组分：葡萄糖10g/L，尿素1g/L，K2HPO4 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，玉米浆0.1g/L，CaCO3 3g/L；酵母菌基本培养基的pH为6.5～7.5,灭菌条件：115℃下灭菌20min；
所述乳酸菌基本培养基包括以下组分：葡萄糖20.0g/L，蛋白胨 10.0g/L，牛肉膏10.0g/L，酵母浸膏5.0g/L，无水乙酸钠5.0g/L，磷酸氢二钾2.0g/L，柠檬酸氢二铵2.0g/L，MgSO4·7H2O 0.58g/L，MnSO4·H2O 0.33g/L，乳酸菌基本培养基的pH为6.0～6.5。
5.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，所述发酵底物包括以下组分：按重量计，豆粕75～90%，玉米粉 5～25%，糖蜜 1～10%，5000 IU/g植酸酶0.05～0.2%，10000IU/g酸性蛋白酶0.05～1%，NH4SO4 0.5%，K2HPO40.2%，MgSO4·7H2O 0.1%，CaCO3 0.1%。
6.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，酵母菌种子培养基中，搅拌转速150～250rpm，温度为28～35℃，培养24～48小时；乳酸菌种子培养基中，温度为35～40℃。
7.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，盛有液体酵母菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为28～35℃，搅拌转速300～500rpm，通气量2～3L/（L·min），发酵时间24～72小时；盛有液体乳酸菌种子培养基的种子发酵罐中，温度为35～40℃。
8.根据权利要求1所述的一种富含生物素发酵豆粕的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，盛有酵母菌基本培养基的发酵罐中，温度为28～35℃，搅拌转速300～500rpm，通气量2～4L/（L·min），用质量浓度20～30%的NaOH溶液调整罐中pH为6.5～7.5，发酵时间24～72小时；盛有乳酸菌基本培养基的发酵罐中，温度35～40℃，搅拌转速50～100rpm，用质量浓度20～30%的NaOH溶液调整罐中pH为5.5～6，发酵时间24～72小时。
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