CN109043142A - 低果胶含量的发酵豆粕及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低果胶含量的发酵豆粕及其制备方法和应用。其中，所述制备方法包括步骤：步骤一：将碱性果胶酶制剂的pH值调至7‑12；步骤二：将豆粕原料加入至步骤一处理后的所述碱性果胶酶制剂中并搅拌均匀得到豆粕浆料，并将所述豆粕浆料进行保温处理；步骤三：将保温后的豆粕浆料的pH值调至4.0‑7.5；步骤四：将发酵菌剂接入至步骤三处理后的豆粕浆料进行发酵得到发酵豆粕。发酵时间只需12‑36小时，果胶的分解率高达59.3％以上，最高可达82％。本发明还包括采用该方法制备的发酵豆粕以及该发酵豆粕在饲料中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及饲料产品领域，特别是涉及一种低果胶含量的发酵豆粕及其制备方法和应用。
背景技术
豆粕作为一种质量稳定的优良植物性蛋白原料，氨基酸种类和含量丰富，尤其是其它植物性饲料中比较缺乏的赖氨酸，含量较高，一般大于2％，是一种优质的鱼粉替代植物蛋白，已在动物饲料中被广泛使用。但豆粕中含有的多种抗营养因子,如胰蛋白酶抑制剂、抗原蛋白、皂苷、低聚糖、非淀粉性多糖等,对营养成分的消化、吸收、代谢以及对动物的健康和生产性能有不良的影响。尤其是非淀粉多糖，是豆粕主要的抗营养因子之一，其中果胶多糖含量较多，一般大于8％。近年来对豆粕中抗营养因子去除方法的研究引起了生物学家、动物营养学家的重视。目前，应用发酵技术处理豆粕，是有效提高豆粕品质的方法之一。发酵豆粕是指利用有益微生物发酵低值豆粕，去除多种抗营养因子，同时产生微生物蛋白质，丰富并平衡豆粕中的蛋白质营养水平，最终改善豆粕的营养品质，提高饲料效率。在不影响喂养效果的情况下，发酵豆粕能部分代替饲料配方中的进口优质鱼粉和乳清粉。显著降低饲料生产成本，有良好的应用前景。
目前发酵豆粕的生产主要采用枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌这3种菌单独或混合发酵，也有采用泡盛曲霉、黑曲霉等发酵菌剂的，但发酵产品的质量很大程度上都依赖于所用菌种的活性和生长情况，工艺控制难度大，产品质量不稳定，豆粕发酵时间长。
采用酶制剂对豆粕进行预处理有利于消除其抗营养因子，但考虑到发酵菌种生长的pH环境在7以下，绝大部分方法中采用的是酸性酶制剂或中性酶制剂，其用酸性果胶酶体外酶解豆粕中的抗营养因子发现，果胶的降解率低。现有的豆粕发酵时间长，而且果胶的去除率低。因此，寻求制备一种果胶含量低、抗营养因子含量少、生产成本低廉的发酵豆粕至关重要。
发明内容
为了解决豆粕发酵时间长且果胶去除率低的技术问题，本发明提出一种低果胶含量的发酵豆粕及其制备方法和应用。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
本发明提出一种低果胶含量的发酵豆粕的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将碱性果胶酶制剂的pH值调至7-12；
步骤二：将豆粕原料加入至步骤一处理后的所述碱性果胶酶制剂中并搅拌均匀得到豆粕浆料，并将所述豆粕浆料进行保温处理；
步骤三：将保温后的豆粕浆料的pH值调至4.0-7.5；
步骤四：将发酵菌剂接入至步骤三处理后的豆粕浆料进行发酵得到发酵豆粕。
优选地，在步骤一之前还包括制备所述碱性果胶酶制剂。制备所述碱性果胶酶制剂的具体步骤包括：将地衣芽胞杆菌或解淀粉芽胞杆菌在培养液中有氧发酵得到所述碱性果胶酶制剂；或者，将碱性果胶酶与水混合均匀得到所述碱性果胶酶制剂。
进一步地，将地衣芽胞杆菌在培养液中有氧发酵得到所述碱性果胶酶制剂的具体步骤包括将活化后的地衣芽胞杆菌按2％的接种量接入已灭菌的1000mL培养液中，于37℃有氧发酵24小时后，得酶活约为16U/mL的碱性果胶酶制剂约1升。其中，培养液的成分为蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，NaCl 5.0g，豆粕2g，玉米粉5g，蒸馏水约1000mL。
进一步地，将解淀粉芽胞杆菌在培养液中有氧发酵得到所述碱性果胶酶制剂的具体步骤包括将活化后的解淀粉芽胞杆菌按3％的接种量接入已灭菌的1000mL培养液培养液，于37℃有氧发酵36小时后，得酶活约为15U/mL的碱性果胶酶制剂(溶液)约1升。其中，培养液的成分为蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，NaCl 5.0g，豆粕3g，玉米粉7g，蒸馏水约1000mL。
优选地，在步骤二中，将所述豆粕浆料在30-65℃下进行保温处理，所述保温处理的时间优选为0.5-5小时；和/或，所述豆粕原料与所述碱性果胶酶制剂的重量比为1:0.5-3。
优选地，在步骤四中，所述豆粕浆料的发酵时间为12-36小时。
优选地，在步骤一中，还包括将所述碱性果胶酶制剂的温度调至30-65℃；将所述碱性果胶酶制剂的温度优选调至40-55℃；更优选地，将所述碱性果胶酶制剂的温度调至50℃。
优选地，在步骤一中，将所述碱性果胶酶制剂的pH值调至8-11。
优选地，在步骤三中，还包括将保温后的豆粕浆料的温度调至25-45℃；将保温后的豆粕浆料的温度优选调至30-40℃。更优选地，将保温后的豆粕浆料的温度调至37℃。
优选地，在步骤三中，将保温处理后的豆粕浆料的pH值调至5.5-7；更优选地，将保温处理后的豆粕浆料的pH值调至6.8。
优选地，步骤四中所述发酵菌剂为罗伊氏乳杆菌。
在本发明优选的实施例中提出一种低果胶含量的发酵豆粕的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备碱性果胶酶制剂；
步骤二：将碱性果胶酶制剂的pH值调至7-12，温度调至30-65℃；
步骤三：将豆粕原料加入至步骤一的所述碱性果胶酶制剂中并搅拌均匀得到豆粕浆料，并将所述豆粕浆料在30-65℃下进行保温处理0.5-5小时；
步骤四：将保温后的豆粕浆料的pH值调至4.0-7.5，温度调至25-45℃；
步骤五：将发酵菌剂接入至步骤三中的豆粕浆料进行发酵12-36小时，得到发酵豆粕。
本发明还提出一种采用上述任一项所述的制备方法制备的发酵豆粕。
此外，本发明还包括上述所述的发酵豆粕在饲料中的应用。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：将碱性果胶酶制剂的调至7-12的碱性环境之后加入豆粕原料搅拌均匀得到豆粕浆料并进行保温处理，碱性果胶酶制剂在碱性条件下预处理发酵豆粕，能够很大程度上降低豆粕的果胶含量。随着保温处理时间的延长，杀灭了豆粕中的大部分有害微生物，同时，随着果胶的去除，被果胶包裹的营养物质被释放出来，例如蛋白质、糖、微量元素等营养物质，这些营养物质有利于乳酸菌的生长，进一步将保温后的豆粕浆料的pH值调至4.0-7.5，更有利于乳酸菌的生长，从而使得发酵时间短，通常只需发酵12-36小时，发酵的过程中也能够持续去除果胶，果胶的分解率高达59.3％以上，最高可达82％。
具体实施方式
下面结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
若未特别指明，本发明各实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料和菌株均为市售商品。
需要说明的是，本具体实施方式中，碱性果胶酶制剂是指具有碱性果胶酶活性的制剂或溶液。优选的，碱性果胶酶酶活为1-500U/mL；更优选的，碱性果胶酶酶活为50-100U/mL。
实施例1
本实施例提供了一种低果胶含量的发酵豆粕的制备方法，包括以下步骤：
1)制备碱性果胶酶制剂：取市售碱性果胶酶(湖南利尔康生物股份有限公司，商品酶：碱性果胶酶1500U，标示碱性果胶酶酶活1500U/mL)1升，加入9升水中，搅拌均匀，得酶活约为150U/mL的碱性果胶酶制剂(溶液)10升。
2)将上述碱性果胶酶制剂慢慢加热到45℃，然后缓慢加入质量浓度为5％的氢氧化钠溶液，调节其pH值到9.0。
3)加入10公斤豆粕原料(市售，果胶含量为8.6％)到上述10升碱性果胶酶制剂中，混合均匀后得豆粕浆料约20公斤，于45℃下保温2小时后。
4)加入柠檬酸调节上述豆粕浆料的pH值至6.8，并将温度降至35℃。
5)加入乳酸菌(市售，标示活菌数为100亿/g)约10g到上述步骤3)的豆粕浆料中，混合均匀，在厌氧条件下发酵20小时后，于45℃低温烘干得10.5公斤低果胶含量的发酵豆粕。测定该发酵豆粕的果胶含量为3.5％，与发酵前的豆粕原料(市售，果胶含量为8.6％)相比，果胶含量降低了59.3％，发酵后的豆粕是一种低果胶的发酵豆粕。
本实施例还包括采用上述方法制备的发酵豆粕。
此外，本实施例还包括上述发酵豆粕在制备水产饲料或乳仔猪饲料中的应用。
实施例2
本实施例提供了一种低果胶含量的发酵豆粕的制备方法，包括以下步骤：
1)将活化后的地衣芽胞杆菌(购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，编号为CICC 21942)按2％的接种量接入已灭菌的1000mL培养液(培养液的成分为蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，NaCl 5.0g，豆粕2g，玉米粉5g，蒸馏水约1000mL；其中，pH值为7.0)中，于37℃下有氧发酵24小时后，得酶活约为16U/mL的碱性果胶酶制剂(溶液)约1升。
2)将上述碱性果胶酶制剂慢慢加热到40℃，然后缓慢加入质量浓度为3％的氢氧化钠溶液，调节其pH值到9.5。
3)加入1公斤豆粕原料(市售，果胶含量为9.2％)到上述步骤2)中的1升碱性果胶酶制剂中，混合均匀后得豆粕浆料约2公斤，于40℃下保温5小时。
4)加入醋酸调节上述豆粕浆料的pH值至6.5，并将温度降至35℃。
5)然后加入乳酸菌(市售，标示活菌数为100亿/g)约5g到上述豆粕浆料中，混合均匀，在厌氧条件下发酵36小时后，于50℃低温烘干得0.95公斤低果胶含量的发酵豆粕。测定该发酵豆粕的果胶含量为2.7％，与发酵前的豆粕原料(市售，果胶含量为9.2％)相比，果胶含量降低了70.7％。将本实施例重复3次，均获得了低果胶含量的发酵豆粕。具体结果如下表1所示。
本实施例还包括采用上述方法制备的发酵豆粕。
此外，本实施例还包括上述发酵豆粕在饲料中的应用。
表1
实施例3
本实施例提供了一种低果胶含量的发酵豆粕的制备方法，包括以下步骤：
1)将活化后的解淀粉芽胞杆菌(购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，编号为CICC 23059)按3％的接种量接入已灭菌的1000mL培养液(培养液的成分为蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，NaCl 5.0g，豆粕3g，玉米粉7g，蒸馏水约1000mL；其中pH值为6.8)中，于37℃有氧发酵36小时后，得酶活约为15U/mL的碱性果胶酶制剂(溶液)约1升。
2)将上述碱性果胶酶制剂慢慢加热到40℃，然后缓慢加入质量浓度为5％的氢氧化钠溶液，调节其pH值到10。
3)然后，加入1公斤豆粕原料(市售，果胶含量为8.9％)到上述1升碱性果胶酶制剂中，混合均匀后得豆粕浆料约2公斤，于40℃保温6小时。
4)加入浓度为5％的盐酸溶液调节上述步骤3)中豆粕浆料的pH值至6.8，并将温度降至37℃。
5)加入罗伊氏乳杆菌菌剂(购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，编号为CICC6226，菌体浓度约10亿/mL)约100mL到上述豆粕浆料中，混合均匀，在厌氧条件下发酵16小时后，于45℃低温烘干得1.02公斤低果胶含量的发酵豆粕。测定该发酵豆粕的果胶含量为1.6％，与发酵前的豆粕原料(市售，果胶含量为8.9％)相比，果胶含量降低了82％，发酵后的豆粕是一种低果胶的发酵豆粕。
本实施例还包括采用上述方法制备的发酵豆粕。
此外，本实施例还包括上述发酵豆粕在饲料中的应用。
需要说明的是，上述罗伊氏乳杆菌剂是指经活化后接入灭菌的培养液培养24小时的罗伊氏乳杆菌发酵液。具体地，所述培养液成分及比例为：酪蛋白胨10.0g，牛肉膏10.0g，酵母粉5.0g，葡萄糖5.0g，乙酸钠5.0g，柠檬酸二铵2.0g，吐温801.0g，磷酸氢二钾2.0g，七水硫酸镁0.2g，一水硫酸锰0.05g，碳酸钙20.0g，水1.0L；其中pH值为6.8。
上述实施例中的方法简单、高效，成本低，安全性好。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低果胶含量的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将碱性果胶酶制剂的pH值调至7-12；
步骤二：将豆粕原料加入至步骤一处理后的所述碱性果胶酶制剂中并搅拌均匀得到豆粕浆料，并将所述豆粕浆料进行保温处理；
步骤三：将保温后的豆粕浆料的pH值调至4.0-7.5；
步骤四：将发酵菌剂接入至步骤三处理后的豆粕浆料进行发酵得到发酵豆粕。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一之前还包括制备所述碱性果胶酶制剂；制备所述碱性果胶酶制剂的具体步骤包括：将地衣芽胞杆菌或解淀粉芽胞杆菌在培养液中有氧发酵得到所述碱性果胶酶制剂；或者，将碱性果胶酶与水混合均匀得到所述碱性果胶酶制剂。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中，将所述豆粕浆料在30-65℃下进行保温处理，所述保温处理的时间优选为0.5-5小时；和/或，所述豆粕原料与所述碱性果胶酶制剂的重量比为1:0.5-3。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤四中，所述豆粕浆料的发酵时间为12-36小时。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中，还包括将所述碱性果胶酶制剂的温度调至30-65℃；将所述碱性果胶酶制剂的温度优选调至40-55℃。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中，将所述碱性果胶酶制剂的pH值调至8-11。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤三中，还包括将保温后的豆粕浆料的温度调至25-45℃；将保温后的豆粕浆料的温度优选调至30-40℃。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤三中，将保温处理后的豆粕浆料的pH值调至5.5-7。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的发酵豆粕。
10.权利要求9所述的发酵豆粕在饲料中的应用。
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