CN109198162A - 一种菌酶协同发酵制备豆粕的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种菌酶协同发酵制备豆粕的方法，属于发酵工程技术领域。本发明的方法以产酸量大，谱宽的植物乳杆菌作为发酵菌株，中性蛋白酶作为酶解蛋白酶进行协同发酵，通过固态发酵工艺制备得到了可作为饲料使用的发酵豆粕；利用本发明方法方法制备得到的发酵豆粕能很好的去除豆粕中的抗原蛋白且小肽含量多，易于消化，另外富含多种有机酸大大提高了饲料的适口性。
Description
技术领域
本发明涉及本发明涉及一种菌酶协同发酵制备豆粕的方法，属于发酵工程技术领域。
背景技术
近年来我国畜牧业和饲料工业发展迅速，蛋白质饲料资源的缺乏已经成为困扰其持续健康发展的一大问题。一些优质常规蛋白质饲料原料如大豆粕、鱼粉等价格逐年高涨，而造成价格上涨的主要原因是由于豆粕中含有大量的抗营养因子，降低了蛋白质的消化利用率，限制了其在动物饲养中的应用。
解决抗营养因子的问题和提高蛋白利用率已成为近年来国内外饲料研究的热点。生物技术手段(微生物发酵法和酵解法)是目前研究中应用最广泛的手段。
其中酶解法生产，可以有效降解豆粕中抗原蛋白但不足之处在于易产生苦味肽，影响产品的适口性，影响动物采食量。微生物发酵法在发酵过程会产生大量有机酸及香味物质，对于调节动物肠道健康，改善饲料适口性都具备积极意义，但单纯的依靠微生物发酵，其蛋白酶的量不能满足要求，降解抗原蛋白效果一般。
发明内容
本发明提供了一种菌酶协同发酵豆粕的制备方法，所述方法为将植物乳杆菌和蛋白酶进行协同固态发酵；所述固态发酵在35～45℃温度下进行。
在本发明的一种实施方式中，所述植物乳杆菌为植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)JUN-DY-6，已于2017年12月08日(公开日)公开于公开号为CN107446852A的专利申请文本中。
在本发明的一种实施方式中，所述蛋白酶按1000～2000U/g豆粕原料的比例添加。
在本发明的一种实施方式中，所述豆粕原料为风干豆粕。
在本发明的一种实施方式中，所述蛋白酶为中性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶或风味蛋白酶，均购自自山东和实集团有限公司。
在本发明的一种实施方式中，所述方法还向发酵体系中加入糖蜜。
在本发明的一种实施方式中，所述糖蜜的添加量为豆粕原料总质量的2～4％。
在本发明的一种实施方式中，所述植物乳杆菌JUN-DY-6按1×107～5×108CFU/g豆粕进行接种。
在本发明的一种实施方式中，所述发酵是向风干的豆粕中加入豆粕总质量30～60％的水、2～5％的糖蜜原液、1000～2000U/g豆粕的蛋白酶，于30～50℃发酵32～60h，结束后在50～55℃下进行烘干、粉碎。
在本发明的一种实施方式中，所述发酵是向风干的豆粕中加入豆粕总质量50％的水、3％的糖蜜原液、1000～2000U/g豆粕的蛋白酶，于40℃发酵48h，结束后在55℃下进行烘干、粉碎。
本发明还要求保护所述方法制备的发酵豆粕，及含有发酵豆粕的饲料。
本发明还要求保护所述方法在制备含发酵豆粕的饲料方面的应用。
本发明有益效果：本发明采用微生物发酵和酶解协同作用处理豆粕，把两者很好的结合到了一起，一方面使得饲用蛋白降解彻底，有效地提高豆粕小肽的量，提高了约240％，另一方面也降低了抗营养因子并增加饲料的适口性，而发酵过程还能产生各种活性物质，例如柠檬酸，丙酸等，对动物有一定的保健作用，具有极大的应用前景。
附图说明
图1是不同乳酸菌发酵后豆粕总酸含量；
图2是不同乳酸菌发酵后豆粕有机酸含量；A：副干酪乳杆菌DY2；B：鼠李糖乳杆菌DY4；C：乳酸片球菌DY5；D：植物乳杆菌JUN-DY-6。
具体实施方式
粗蛋白含量参照GB/T 5009.5-2003.
蛋白质体外消化率参照任晓静等《花生粕饲用品质改善的研究》。
总酸含量参照GB/T 12456-2008.
小肽含量参照GB/T 22492-2008。
MRS培养基(g/L)：蛋白胨10.0，牛肉膏8.0，酵母粉4.0，葡萄糖20.0，磷酸氢二钾2.0，柠檬酸三铵2.0，乙酸钠5.0，七水硫酸镁0.58，四水硫酸锰0.25，吐温80 1ml，蒸馏水1L，115℃灭菌20分钟。
实施例1：菌酶协同发酵菌株的选择
以副干酪乳杆菌DY2、鼠李糖乳杆菌DY4、乳酸片球菌DY5和植物乳杆菌JUN-DY-6作为豆粕发酵的候选菌株。其中，副干酪乳杆菌DY2已于公开号为CN107227280A的专利申请中公开；鼠李糖乳杆菌DY4已于公开号为CN107217022A的专利申请中公开；乳酸片球菌DY5已于公开号为CN107227279A的专利申请中公开。
1、样品的活化：将不同乳酸菌按照1％的接种量接种到MRS培养基，37℃活化24h，按照同样的方式活化2-3代，继续于MRS培养基中培养，得到乳酸菌的菌液。
2、发酵菌种的筛选：将风干的豆粕、水、糖蜜、及对数期的乳酸菌菌液按(水的加入量占豆粕总质量的50％、糖蜜原液的加入量占豆粕总质量的3％、菌液接种量占豆粕总质量的5％)的配比混合均匀后置于经无菌处理的自封袋中，封口置于37℃培养箱中发酵48h，结束后样品在55℃进行烘干、粉碎后测定小肽含量，总酸含量。
3、最优菌种的筛选：小肽含量见表1，总酸，有机酸含量见图1、图2，可以发现不同菌株发酵后小肽含量差异不大，单纯依靠菌株发酵降解豆粕效果一般，总酸含量方面植物乳杆菌JUN-DY-6优于其他菌株，总酸含量达到了2.3％，可以大大减少酸化剂使用，并提高饲料适口性，所以选择植物乳杆菌JUN-DY-6为发酵菌株。
表1不同乳酸菌发酵豆粕肽含量
A：副干酪乳杆菌DY2；B：鼠李糖乳杆菌DY4；C：乳酸片球菌DY5；D：植物乳杆菌JUN-DY-6
实施例2：菌酶协同发酵蛋白酶的选择
将风干的豆粕、水、糖蜜、及不同的蛋白酶按：水的加入量占豆粕总质量的50％、糖蜜原液的加入量占豆粕总质量的3％、蛋白酶加入量为1000U/g混合均匀后置于经无菌处理的自封袋中，封口置于37℃培养箱中发酵48h，结束后样品在55℃下进行烘干、粉碎后测定小肽含量。
结果见表2，比较不同蛋白酶酶解后小肽情况，发现由中性蛋白酶酶解后，小肽含量最高，显示其优异的酶解能力，所以选择中性蛋白酶。
表2不同蛋白酶酶解豆粕肽含量
实施例3：不同接种量下的菌酶协同发酵工艺
控制水、糖蜜、及蛋白酶的添加量同实施例2(即水的添加量占豆粕总质量的50％，糖蜜占豆粕总质量的3％，蛋白酶的添加量为1500U/g)，分别接种1％、2％、3％、4％、5％的菌液按质量计，菌液浓度为1×109CFU/mL，进行37℃发酵48h，结束后样品在55℃下进行烘干、粉碎后测定小肽含量。结果如表3所示。接种量超过2％的情况下，肽含量均高于100.07mg/g。
表3不同接种量对发酵豆粕肽含量影响
实施例4：不同蛋白酶添加量下的菌酶协同发酵工艺
控制水、糖蜜、及菌液的添加量不变(即水的添加量占豆粕总质量的50％，糖蜜占豆粕总质量的3％，菌液的添加量占豆粕总质量的1％),分别添加0、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％蛋白酶进行37℃发酵48h,结束后样品在55℃下进行烘干、粉碎后测定小肽含量。结果如表4所示。
表4不同酶添加量对发酵豆粕肽含量影响
实施例5：不发酵温度下的菌酶协同发酵工艺
控制水、糖蜜、蛋白酶及菌液的添加量不变(即水的添加量占豆粕总质量的50％，糖蜜占豆粕总质量的3％，菌液的添加量占豆粕总质量的1％，蛋白酶的添加量为1500U/g),分别设定30、35、37、40、45℃的温度进行发酵,发酵48h，结束后样品在55℃下进行烘干、粉碎后测定小肽含量。结果如表5所示，40℃发酵时肽含量可达109.78mg/g。
表5不同发酵温度对发酵豆粕肽含量影响
实施例6：不同发酵工艺比较
分别对原豆粕，乳酸菌单独发酵工艺、蛋白酶单独酶解工艺，菌酶协同发酵工艺在40℃温度发酵48h时间后的样品进行粗蛋白，蛋白质体外消化率，小肽含量，总酸含量的测定。
乳酸菌单独发酵工艺：菌液添加量3％，水添加量50％，糖蜜添加量3％；
蛋白酶单独酶解工艺：酶添加量1.5％，水添加量50％，糖蜜添加量3％；
菌酶协同发酵工艺：菌液添加量为3％，酶添加量1.5％，水添加量50％，糖蜜添加量3％；
结果见表6，菌酶协同发酵工艺在这四项指标方面都优于其他两种工艺，其中粗蛋白含量由原来的46.87％提高到了52.12％，蛋白质体外消化率提高了15.55％，小肽含量提高了240％，总酸含量提高了1.79％，对发酵后的豆粕中主要有机酸进行检测，结果如表7所示，有机酸种类丰富，显示出菌酶协同发酵工艺可以显著改善饲料品质。
表6不同发酵工艺下发酵豆粕指标
表7菌酶协同发酵豆粕中的有机酸含量
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种菌酶协同发酵豆粕的制备方法，其特征在于，将植物乳杆菌和蛋白酶进行协同发酵；所述植物乳杆菌按1×107～5×108CFU/g豆粕进行接种；所述蛋白酶按1000～2000U/g豆粕原料的比例添加。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵为固态发酵；所述固态发酵在35～45℃温度下进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，植物乳杆菌为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)JUN-DY-6。
4.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，蛋白酶包括中性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶或风味蛋白酶。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述方法还向发酵体系中加入糖蜜。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述糖蜜的添加量为豆粕原料总质量的2～4％。
7.根据权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，所述发酵是向风干的豆粕中加入豆粕总质量30～60％的水、2～5％的糖蜜原液、1000～2000U/g豆粕的蛋白酶，于30～50℃发酵32～60h，结束后在50～55℃下进行烘干、粉碎。
8.应用权利要求1～7任一所述方法制备的发酵豆粕。
9.含有权利要求8所述发酵豆粕的饲料。
10.权利要求1～7任一所述方法在制备含发酵豆粕的饲料方面的应用。
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