CN107173521A

CN107173521A - 一种发酵羽毛粉的制备方法

Info

Publication number: CN107173521A
Application number: CN201610129709.0A
Authority: CN
Inventors: 刘唤明; 雷晓凌; 洪鹏志; 邓楚津; 刘艳芬
Original assignee: Guangdong Ocean University
Current assignee: Guangdong Ocean University
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-09-19

Abstract

本发明公开了一种发酵羽毛粉的制备方法，包括以下主要步骤：将能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus）HL‑4进行培养得到微生物菌剂备用；将水解羽毛粉和水按质量比为1：1的比例混合，然后添加营养物混匀得到羽毛粉发酵培养基；往羽毛粉发酵培养基中加入Bacillus methylotrophicus菌剂和蛋白酶，并混匀建堆进行发酵；发酵采取自然静置方式，发酵时间为48h～72h；发酵后的产物经干燥、粉碎和包装后制备成发酵羽毛粉成品。本发明制备的发酵羽毛粉的胃蛋白消化率可达90%以上，可用于饲料工业替代部分进口优质鱼粉，显著降低饲料成本，有良好的应用前景和现实意义。

Description

一种发酵羽毛粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种发酵羽毛粉的制备方法，属于发酵工程的技术领域。

背景技术

近年来，随着我国畜牧业的迅速发展，对饲粮蛋白质的需要量也越来越高。目前，我国主要靠进口鱼粉来解决蛋白质资源的不足。所以，如何开发新的蛋白质资源是目前研究的热点。羽毛粉等一些非常规蛋白质资源已引起世界各国的广泛关注。羽毛粉由家禽肉制品生产的副产品羽毛加工而成，而羽毛占成年家禽体重的5%～7%左右，具有广泛而丰富的资源以供加工生产，所以羽毛粉是一种很有开发前途的动物性蛋白质资源。

羽毛粉其主要成分是角蛋白，粗蛋白含量为80%～85%，是目前已知的饲料原料中最高的。然而角蛋白结构非常致密，不易溶于水，很难被胃蛋白酶和胰蛋白酶降解，其很难直接应用于饲料工业。目前，饲料工业主要采取水解技术将羽毛粉加工成水解羽毛粉来使用。水解羽毛粉主要依靠水解过程中时间、压力、温度的控制。其加工过程为：收集羽毛除尘清洗后，入水解罐中，在高温高压的条件下水解。工艺相对先进，突出特点是彻底破坏羽毛角蛋白质稳定的空间结构，从而使它变成畜禽可消化吸收的可溶性蛋白，消化率可达75%。但水解羽毛粉的消化率仍远不及鱼粉，很难在饲料工业大规模替代优质进口鱼粉。

近年来，酶解和发酵的生物法处理羽毛粉得到了关注。专利201110231644.8“利用地衣芽胞杆菌降解羽毛制备菌肽复合蛋白饲料添加剂的方法”公开了一种通过液态发酵的方式生物处理羽毛粉。文献《羽毛粉麸皮混合固态发酵条件的优化》（畜牧与兽医，2014年第3期）公开了一种通过固态表面发酵的方式生物处理羽毛粉。然而，现有的生物处理羽毛粉的方法很难在我国饲料工业得到大规模的应用。液态发酵的方法虽容易大规模的生产，但是需购买发酵罐等相关设备投入成本高，并且发酵生产过程的能耗大，因而，用液态发酵的方式处理的羽毛粉很难在饲料工业大规模的应用。固态表面发酵的方式虽不用投入购买昂贵的发酵设备，但很难进行大规模的生产。

发明内容

本发明针对现有发酵技术处理羽毛粉所存在的问题，提供了一种发酵羽毛粉的制备方法。本发明的主要目的是提供一种成本低廉和易大规模生产的发酵处理羽毛粉的方法。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种发酵羽毛粉的制备方法，包括如下步骤：

（1）将斜面保藏的能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillusmethylotrophicus）HL-4接入到灭菌后冷却的LB液体培养基中，于55 ℃、150r/min培养12h，制备成Bacillus methylotrophicus HL-4种子液备用；

（2）将麸皮和水按质量比为1：1的比例混合，并混匀制备成麸皮培养基，麸皮培养基于121℃灭菌30min后备用；

（3）将步骤（1）制备的Bacillus methylotrophicus HL-4种子液接入到步骤（2）得到的灭菌后冷却的麸皮培养基中并混匀，然后将接入菌种的麸皮培养基分装在已消毒的发酵浅盘中，装料厚度为4cm，浅盘中发酵培养基表面覆盖灭菌的湿纱布，再将浅盘置于已灭菌的固体发酵房内的搁架上发酵，控制环境温度在55℃，发酵时间为48h，发酵结束后的发酵产物经干燥和粉碎后制备成Bacillus methylotrophicus菌剂备用；

（4）将水解羽毛粉和水按质量比为1：1的比例混合，然后添加营养物混匀得到羽毛粉发酵培养基；

（5）往步骤（4）制备到的羽毛粉发酵培养基中添加蛋白酶和步骤（3）制备的Bacillusmethylotrophicus菌剂，并混匀；

（6）将步骤（5）得到的加入蛋白酶和Bacillus methylotrophicus菌剂的羽毛粉发酵培养基堆积在一起，物料的厚度控制在50cm～150cm，并将建堆的发酵物料用塑料薄膜盖上密封好，静置发酵48h～72h；

（7）成品处理：发酵结束，将发酵后获得的产物经干燥、粉碎和包装后，即制得了一种发酵羽毛粉成品。

所述步骤（1）中所用的能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus）HL-4已于2016年1月18日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏编号为GDMCC No：60002，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所。

所述步骤（3）中所用的Bacillus methylotrophicus HL-4种子液的接种量以接入种子液的质量占麸皮培养基总质量百分比计，为0.1%～5%。

所述步骤（4）中所用的营养物为玉米粉、氯化钙、氯化锌、氯化亚铁和磷酸氢二钾的混合物。所述步骤（4）中所用的营养物的添加量以加入营养物的质量占羽毛粉发酵培养基总质量的百分比计，分别为：玉米粉0.01%～5%，氯化钙0.01%～5%，氯化锌0.01%～5%，氯化亚铁0.01%～5%，磷酸氢二钾0.01%～5%。

所述步骤（5）中蛋白酶的加入量以添加的蛋白酶的质量占羽毛粉发酵培养基总质量百分比计，为 0.01%～1%。所述步骤（5）中Bacillus methylotrophicus菌剂的加入量以添加的菌剂的质量占羽毛粉发酵培养基总质量百分比计，为 0.01%～1%。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和特点。

（1）易大规模生产。现有的降解羽毛粉多为常温的好氧菌，而本发明采用的是耐高温兼性厌氧菌Bacillus methylotrophicus HL-4作为发酵菌种，该菌有比较宽的发酵温度，在10℃～75℃之内都可发酵，最佳发酵温度为50℃～55℃。该菌种是一种兼性厌氧菌，因而可以进行大规模的深层发酵；另外该菌是耐高温菌种，其最佳发酵温度为50℃～55℃，故固态发酵过程的产热升温反而有利于菌种的发酵，因而发酵过程不用降温，采取直接的静置发酵。综上所述，本发明通过耐高温的兼性厌氧菌来发酵羽毛粉，可以直接采取静置的自然发酵方式，易于大规模生产。

（2）成本低。液态好氧发酵虽也能大规模生产，但是需进行投入昂贵的发酵，并且整个发酵过程的动力消耗和人工成本方面的成本高，再加上后处理成本也高。因而，现有的通过液态发酵的方式生物处理羽毛粉成本太高，很难在饲料工业大规模的应用。而本发明采用静置的固态深层发酵的方式处理羽毛粉，从发酵设备投入、人工、动力消耗和后处理这几个方面综合起来考虑，生产成本与液态发酵相比，大大降低。

（3）与物理和化学作用的协同处理。本发明的发酵原料是水解羽毛粉而不是直接以羽毛粉。水解羽毛粉是羽毛粉在高温和高压的情况下水解的产物，它在一定程度上破坏了角蛋白胱氨酸之间的双硫键。这有助于后面的生物处理，不但缩短了后面发酵处理的时间，而且还提高了发酵效果。

（4）蛋白酶和角蛋白酶的协同作用。本发明通过角蛋白酶和蛋白酶的协同作用，充分将羽毛粉蛋白降解。水解羽毛粉的胃蛋白消化率由发酵前的75%提高到发酵后的90%以上。

本发明提供了一种发酵羽毛粉的制备方法。本发明得到的发酵羽毛粉在华南地区的猪、鸡、对虾的养殖试验表明，用本发明制备的发酵羽毛粉可替代部分优质进口鱼粉，明显降低饲料成本，取得显著的经济效益。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面就发酵参数和发酵方式的选择结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1：将斜面保藏的能产角蛋白酶的耐高温兼性厌氧菌Bacillusmethylotrophicus HL-4接入到灭菌后冷却的LB液体培养基中，于55 ℃、150r/min培养12h，制备成Bacillus methylotrophicus HL-4种子液备用；将麸皮和水按质量比为1：1的比例混合，并混匀制备成麸皮培养基，麸皮培养基于121℃灭菌30min后备用；将制备的Bacillus methylotrophicus HL-4种子液接入到灭菌后冷却的麸皮培养基中并混匀，然后将接入菌种的麸皮培养基分装在已消毒的发酵浅盘中，装料厚度为4cm，浅盘中发酵培养基表面覆盖灭菌的湿纱布，再将浅盘置于已灭菌的固体发酵房内的搁架上发酵，控制环境温度在55℃，发酵时间为48h，发酵结束后的发酵产物经干燥和粉碎后制备成Bacillusmethylotrophicus制剂备用。将1吨水解羽毛粉和1吨水混合，并添加50公斤玉米粉、1公斤氯化钙、1公斤氯化锌、1.8公斤氯化亚铁和1公斤磷酸氢二钾进行混匀，混匀得到羽毛粉发酵培养基；往羽毛粉发酵培养基中加入1公斤蛋白酶和5公斤Bacillus methylotrophicus菌剂，并混匀；加入菌种和酶的羽毛粉发酵培养基进行建堆，建堆的物料厚度为120cm，并将建堆的发酵物料用塑料薄膜盖上密封好，静置发酵60h；发酵结束后，将发酵产物经干燥和粉碎后即可制备成一种发酵羽毛粉成品。

Claims

1.一种发酵羽毛粉的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种发酵羽毛粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中所用的Bacillus methylotrophicus HL-4在广东省微生物菌种保藏中心的保藏编号为GDMCCNo：60002。

3.根据权利要求1所述的一种发酵羽毛粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中所用的Bacillus methylotrophicus HL-4种子液的接种量以接入种子液的质量占麸皮培养基总质量百分比计，为0.1%～5%。

4.根据权利要求1所述的一种发酵羽毛粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中所用的营养物为玉米粉、氯化钙、氯化锌、氯化亚铁和磷酸氢二钾所组成的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种发酵羽毛粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中所用的营养物的添加量以加入营养物的质量占羽毛粉发酵培养基总质量的百分比计，分别为：玉米粉0.01%～5%，氯化钙0.01%～5%，氯化锌0.01%～5%，氯化亚铁0.01%～5%，磷酸氢二钾0.01%～5%。

6.根据权利要求1所述的一种发酵羽毛粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中蛋白酶的加入量以添加的蛋白酶的质量占羽毛粉发酵培养基总质量百分比计，为 0.01%～1%。

7.根据权利要求1所述的一种发酵羽毛粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中Bacillus methylotrophicus菌剂的加入量以添加的菌剂的质量占羽毛粉发酵培养基总质量百分比计，为 0.01%～1%。