CN104381587A

CN104381587A - 一种益生棉籽多肽的生物加工方法

Info

Publication number: CN104381587A
Application number: CN201410153459.5A
Authority: CN
Inventors: 孙中超; 朱校适; 方华; 夏佳吉; 俞涵丽; 季春源
Original assignee: JIANGSU YANCHENG YUANYAO BIO-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU YANCHENG YUANYAO BIO-TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-03-04

Abstract

本发明公开一种益生棉籽多肽的生物加工方法，利用枯草芽孢杆菌和酶制剂处理棉籽蛋白，30℃发酵2-3d后得到一种优良品质的棉籽蛋白产品，其游离棉酚含量低于饲料规定的安全标准，产品粗蛋白含量达到50%，小肽含量达到25%，抗氧化能力提升53%，游离氨基酸含量大幅增加，可直接用作蛋白饲料。较好的解决了现有技术产品感官品质差、适口性差及蛋白品质变差问题，是一种可显著提高营养价值、提高抗氧化能力，能耗低，同时达到饲料标准要求的棉籽蛋白生物加工方法，有广阔的应用前景。

Description

一种益生棉籽多肽的生物加工方法

技术领域

本发明涉及一种利用微生制剂和酶制剂协同处理棉籽蛋白粉的生物加工方法，特别是一种益生棉籽多肽的生物加工方法。

背景技术

我国是产棉大国，棉花产量居世界首位，年产可用于蛋白资源的棉籽粕近900万吨，占蛋白粕总量的10.7％。目前棉籽蛋白类产品主要包括棉籽粕和棉籽蛋白粉，棉籽粕中约含有40％以上的优质蛋白资源，然而这一巨大的蛋白资源却因其含有毒素—棉酚，限制了其在饲料中的大量利用。

棉籽蛋白粉是目前新开发的一种蛋白类产品，其蛋白含量高达50％以上，同时其棉酚含量远远低于棉籽粕，粗纤维含量也远远低于棉籽粕，其特点决定了可以在饲料中大量添加使用。

棉籽蛋白主要由90％的球蛋白和10％的谷蛋白组成，球蛋白主要有2S，7S，11S三种基团结构，棉籽蛋白的氨基酸组成与FAO标准相比具有良好的平衡特点，并且与豆粕互补性强，是一种优良蛋白资源。

目前大家对棉籽蛋白的利用主要集中在以下几个方面：1.用于奶牛饲料，研究证明棉籽蛋白粉用于奶牛饲料，最高可替代50％豆粕，降低成本的同时还可提高奶牛产奶量、改善乳品品质。2.制备食用蛋白粉，棉籽蛋白经分离纯化可得到90％以上的蛋白粉，并且含较高含量小肽易于被人体吸收。3.酶解制备高小肽产物，主要是利用碱性蛋白酶和风味蛋白酶对棉籽蛋白粉进行酶解制备高小肽产品，但酶解易产生苦味肽，饲喂动物时适口性不好，会减少动物采食量。

中国专利(CN200710097709，CN200610090587)公开了两种利用酶制剂加工处理棉籽蛋白粉制得抗氧化活性肽的研究，但其存在效率低、易产苦味肽、功能单一等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种益生棉籽多肽的生物加工方法，采用该方法主要解决提高棉籽蛋白消化吸收率、提高小肽产率和蛋白水解度、改善棉籽蛋白适口性、用于饲料提高动物抗病性的问题。

本发明的目的通过以下步骤实现：

一种益生棉籽多肽的生物加工方法，具体包括如下步骤：

(1)原料的处理：对棉籽蛋白粉进行灭菌或非灭菌处理得到处理后的棉籽蛋白粉；

(2)枯草芽孢种子液的制备：使用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)采用培养基培养12小时后得到枯草芽孢种子液，所述枯草芽孢种子液的菌体浓度达到10⁹-10¹⁰cfu/mL；

(3)接种混合液的制备

将步骤(2)制备的枯草芽孢种子液、酶制剂和水混合均匀得到接种混合液；其中枯草芽孢种子液的质量百分比为17～25％，酶制剂的质量百分比为0.30～0.50％，水的质量百分比为75～83％；

(4)接种混合：将步骤(3)制备的接种混合液添加到步骤(1)的处理后的棉籽蛋白粉中，混合均匀后得到发酵前混合物；其中步骤(1)的处理后的棉籽蛋白粉与步骤(3)制备的接种混合液之间的料水质量比为1:0.5～1:1.5；

(5)控温发酵：将步骤(4)的发酵前混合物填入发酵池发酵，下置通风环境，料层厚度控制在10-30cm，控温发酵2～3天；发酵结束后得到益生棉籽多肽发酵物；

(6)烘干粉碎：将步骤(5)得到的益生棉籽多肽发酵物烘干、粉碎、装包得到所要产品。

在本发明的一个优选实施例中，所述枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的菌种自野生环境筛得，其菌株编号为BS13002，保藏编号是CGMCCNO.8745，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间2014年1月20日，保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。

在本发明的一个优选实施例中，所述培养基含有以下质量百分比的物质：葡萄糖1.5％，蛋白胨1％，牛肉膏1％，氯化钾0.3‰，氯化钙0.7‰，硫酸镁0.2‰，培养基的pH值为7.0。

在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤(1)中，对棉籽蛋白粉进行灭菌的条件为100～120℃，灭菌时间10～30分钟。

在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤(4)中，所述步骤(1)的处理后的棉籽蛋白粉与步骤(3)制备的接种混合液之间的料水质量比1:0.9。

在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤(4)中，混合均匀后调节pH至7.2。

在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤(5)中，发酵温度为25～50℃。

在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤(6)中，烘干温度为60-80℃。

在本发明的一个优选实施中，所述酶制剂为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、风味蛋白酶中的一种或两种以上的混合。

本发明采用菌酶协同处理棉籽蛋白粉，有以下有益作用：1.微生物产生的蛋白酶和外加酶制剂可协同处理大分子蛋白，降解为易吸收的小肽。2.微生物作用于蛋白减少苦味肽的产生，同时会产生一些风味物质，使其适口性增加。3.枯草芽孢杆菌本身是益生菌，可分泌抗菌肽抑制病原菌感染，可消耗肠道氧气，促进肠道厌氧菌的生长，可刺激免疫器官的生长发育，并且可分泌大量消化酶和维生素，促进动物对营养物质的吸收。

本发明核心为菌酶协同处理棉籽蛋白产品，微生物发酵与酶解条件优势互补，所得产品具有高蛋白(50％以上)、高小肽(25％以上)、抗氧化、抗病性(抑制致病菌)、促采食(发酵产生风味物质)、易消化吸收的特点。

本发明与现有技术相比，具有以下创新和有益功效：

1.高蛋白、高小肽、高消化吸收率：益生棉籽多肽含有50％以上的蛋白质、25％以上的小肽含量，极利于动物吸收，枯草芽孢杆菌同时可产生大量消化酶类，在饲料中或进入动物体内，促进动物的消化吸收。

2.菌酶协同处理，优势互补：微生物发酵温度同时也是酶处理最适温度，蛋白酶作用位点互补，增强作用效力。

3.增加饲料适口性：酶制剂作用产生的苦味肽，可被微生物产生的端肽酶作用，降解为氨基酸，不仅控制了苦味，而且微生物发酵产生的风味物质也可促进动物的采食。

4.发酵产品抗氧化能力较棉籽蛋白粉有了大幅的提升，总抗氧化能力由棉籽蛋白粉原料的1.52提升到2.37，不仅可清除动物体内多余的自由基，对动物免疫能力提升也有功效。

5.提高动物抗病性：枯草芽孢杆菌不仅可产生一些抗菌肽，抑制致病菌或内源性感染的条件致病菌生长；迅速消耗环境中的游离氧，造成肠道低氧，促进有益厌氧菌生长，并产生乳酸等有机酸类，降低肠道pH值，间接抑制其它致病菌生长；刺激动物免疫器官的生长发育，激活T、B淋巴细胞，提高免疫球蛋白和抗体水平，增强细胞免疫和体液免疫功能，提高群体免疫力。

6.降低或去除棉籽蛋白粉中一些抗营养因子，如去除植酸，软化纤维素等。

7.此外发酵过程中还会有一些未知生长因子，可促进动物生长。

具体实施方式

以下实施例仅是对本发明的说明，并不构成对本发明权利要求保护范围的限制。

以下实施例除非有特别的说明，其枯草芽孢杆菌为申请人自野生环境筛得，其菌株编号为BS13002，保藏编号是CGMCC NO.8745，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。

以下实施例所使用的枯草芽孢杆菌种子液是由枯草芽孢杆菌经培养基培养12小时后得到，枯草芽孢杆菌种子液的菌体浓度达到10⁹-10¹⁰cfu/mL。

培养基含有以下质量百分比的物质：葡萄糖1.5％，蛋白胨1％，牛肉膏1％，氯化钾0.3‰，氯化钙0.7‰，硫酸镁0.2‰，培养基的pH值为7.0。

实施例1：

棉籽蛋白粉100kg，110℃灭菌10分钟，加入20kg枯草芽孢杆菌种子液、0.2kg碱性蛋白酶、0.1kg风味蛋白酶和70kg自来水配制的接种混合液，混合均匀，调节pH值为7.2，放入发酵池控温发酵，料层厚度20cm，下置通风环境，30℃发酵60小时，60℃烘干粉碎装包即得成品。

产品呈黄色，有香气，粗蛋白53.3％，小肽含量26.9％，活菌数达3*10^8个/g，抗氧化能力提升51％。

实施例2：

棉籽蛋白粉100kg，120℃灭菌5分钟，加入15kg枯草芽孢杆菌种子液、0.2kg碱性蛋白酶、0.2kg风味蛋白酶和65kg自来水配制的接种混合液，混合均匀，调节pH值为7.2，放入发酵池控温发酵，料层厚度15cm，下置通风环境，37℃发酵72小时，70℃烘干粉碎装包即得成品。

产品呈黄色，有香气，粗蛋白51.2％，小肽含量26.9％，活菌数达1*10^8个/g，抗氧化能力提升63％。

实施例3：

棉籽蛋白粉100kg，105℃灭菌15分钟，加入15kg枯草芽孢杆菌种子液、0.2kg碱性蛋白酶、0.1kg风味蛋白酶和75kg自来水配制的接种混合液，混合均匀，调节pH值为7.2，放入发酵池控温发酵，料层厚度30cm，下置通风环境，43℃发酵72小时，75℃烘干粉碎装包即得成品。

产品呈黄色，有香气，粗蛋白52.9％，小肽含量24.8％，活菌数达6*10^7个/g，抗氧化能力提升55％。

实施例4：

棉籽蛋白粉100kg，110℃灭菌10分钟，加入20kg枯草芽孢杆菌种子液、0.2kg碱性蛋白酶、0.1kg风味蛋白酶和60kg自来水配制的接种混合液，混合均匀，调节pH值为7.2，放入发酵池控温发酵，料层厚度25cm，下置通风环境，30℃发酵60小时，70℃烘干粉碎装包即得成品。

产品呈黄色，有香气，粗蛋白54.3％，小肽含量26.9％，活菌数达8*10^7个/g，抗氧化能力提升45％。

Claims

1.一种益生棉籽多肽的生物加工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）原料的处理：对棉籽蛋白粉进行灭菌或非灭菌处理得到处理后的棉籽蛋白粉；

（2）枯草芽孢种子液的制备：使用枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）采用培养基培养12小时后得到枯草芽孢种子液，所述枯草芽孢种子液的菌体浓度达到10⁹-10¹⁰cfu/mL；

（3）接种混合液的制备

将步骤（2）制备的枯草芽孢种子液、酶制剂和水混合均匀得到接种混合液；其中枯草芽孢种子液的质量百分比为17～25%，酶制剂的质量百分比为0.30～0.50%，水的质量百分比为75～83%；

（4）接种混合：将步骤（3）制备的接种混合液添加到步骤（1）的处理后的棉籽蛋白粉中，混合均匀后得到发酵前混合物；其中步骤（1）的处理后的棉籽蛋白粉与步骤（3）制备的接种混合液之间的料水质量比为1:0.5～1:1.5；

（5）控温发酵：将步骤（4）的发酵前混合物填入发酵池发酵，料层厚度控制在10-30cm，控温发酵2～3天；发酵结束后得到益生棉籽多肽发酵物；

（6）烘干粉碎：将步骤（5）得到的益生棉籽多肽发酵物烘干、粉碎、装包得到所要产品。

2.如权利要求1所述的一种益生棉籽多肽的生物加工方法，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的菌种自野生环境筛得，其菌株编号为BS13002，保藏编号是CGMCC NO.8745，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。

3.如权利要求1所述的一种益生棉籽多肽的生物加工方法，其特征在于，所述培养基含有以下质量百分比的物质：葡萄糖1.5%，蛋白胨1%，牛肉膏1%，氯化钾0.3‰，氯化钙0.7‰，硫酸镁0.2‰，培养基的pH值为7.0。

4.如权利要求1所述的一种益生棉籽多肽的生物加工方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，对棉籽蛋白粉进行灭菌的条件为100～120℃，灭菌时间10～30分钟。

5.如权利要求1所述的一种益生棉籽多肽的生物加工方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，所述步骤（1）的处理后的棉籽蛋白粉与步骤（3）制备的接种混合液之间的料水质量比1:0.9。

6.如权利要求1所述的一种益生棉籽多肽的生物加工方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，混合均匀后调节pH至7.2。

7.如权利要求1所述的一种益生棉籽多肽的生物加工方法，其特征在于，在所述步骤（5）中，发酵温度为25～50℃。

8.如权利要求1所述的一种益生棉籽多肽的生物加工方法，其特征在于，在所述步骤（6）中，烘干温度为60-80℃。

9.如权利要求1所述的一种益生棉籽多肽的生物加工方法，其特征在于，所述酶制剂为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、风味蛋白酶中的一种或两种以上的混合。