CN110558420A - 一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮 - Google Patents

一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮 Download PDF

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Abstract

一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮，该大豆皮基于菌酶协同发酵技术制备，由大豆皮55‑70份，菌酶协同发酵剂5‑20，蒸馏水25‑40份发酵获得，以及该大豆皮在母猪、仔猪、育肥猪等不同生长阶段的猪饲养中的应用。本发明的发酵大豆皮增加了发酵豆皮的诱食性及适口性，提高饲料利用率和经济效益，促进了养殖业的可持续发展。制备发酵大豆皮的方法操作简单，发酵效率高，发酵时间短，还可有效节约饲料配方空间、降低饲料成本，极大的提高了大豆皮的营养价值、饲养价值及大豆副产物利用率，充分利用非常规饲料资源，防止环境污染。

Description

一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮
技术领域
本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮及其制备工艺。
背景技术
有研究表明，膳食纤维饲粮可解决动物不同生长阶段的一些难题，如仔猪腹泻、母猪便秘等。但目前我国对富含膳食纤维的非常规饲料资源利用不够充分，其中就包括大豆皮。大豆皮作为大豆制油、粕的主要副产品，是一种新型的非常规饲料资源，因其高纤维、高能量的特性已被广泛关注。大豆皮主要是大豆外层包被的物质，主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶等物质组成，具有膳食纤维含量高，水分和木质素含量低，可消化程度高，氨基酸含量丰富，且价格低，产量大等使用优势。因此，大豆皮作为一种新的粗纤维饲料资源开发利用具有重要经济价值和市场前景。然而，由于大豆皮中存在多种抗营养因子，会降低动物对饲料营养物质的消化吸收，并影响动物肠道健康。如大豆皮中的抗原蛋白和半乳糖苷类寡糖会引起动物腹泻、胀气、恶心等症状。因此，这导致大豆皮在畜禽生产上的应用受到一定的限制。鉴于上述，需要对大豆皮进行处理，以消除抗营养因子，改善膳食纤维产品品质，提高其消化率。
发酵大豆皮是大豆皮在固态状态下经酶和有益菌协调作用通过厌氧发酵的方式发酵2-5天而制得的产品。采用此工艺可极大地消除大豆皮抗营养因子，去除其对动物的不利影响；且富含有益菌，并产生有机酸等多种活性物质，改善膳食纤维产品品质，提高其消化率；同时直接饲喂可有效节约物料烘干的成本，能最大程度地保留发酵饲料的营养成分、风味及有益菌，起到改善肠道健康，提高其饲料利用率及饲用价值，节约饲粮配方空间、饲料成本，减少环境污染的目的，并可以廉价的发酵饲料替代常规饲料具有重要的经济和社会价值，扩大了其在饲料中的应用范围。可见，此技术是一种更为科学的加工方法。目前，国内对发酵大豆皮相关研究并不多见，且发酵技术也不够成熟。虽已有一些相关报道，但主要是一部分发酵工艺复杂，需要多段严格控制发酵工艺条件，且发酵周期长；这也导致这些技术在发酵饲料领域进行大规模推广受到一定程度的限制。另外，还有一部分主要注重酶解或发酵工艺的某个阶段，而忽略了整体发酵工艺对产品品质的影响，致使产品质量不稳定、抗营养因子处理不彻底，饲料转化率差、产品中有益微生物和有益营养成分含量差异显著等问题存在。因此，基于大豆皮的产量优势和使用优势，迫切需要研究出一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮的发酵工艺，对进一步提高其营养利用价值，扩大其在饲料中的应用范围具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种菌-酶协同发酵生产高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮的制备工艺。本发明制备工艺可控性强，发酵周期短，防止杂菌污染，能有效消除大豆皮中各种抗营养因子，大大提高发酵大豆皮中有益活菌数和有机酸等活性物质含量，有效改善其发酵大豆皮风味和适口性，进而提高其膳食纤维品质和饲料利用价值。
本发明通过对发酵大豆皮的发酵剂及发酵工艺参数进行研究，提供了一种改进的应用菌酶协同技术生产发酵大豆皮的制备方法，以填补发酵大豆皮在菌酶协同发酵领域技术的空白。
本发明人已经进行各种研究以确定了一种使用《饲料添加剂品种目录(2013)》中允许使用的发酵饲料常用添加剂用于发酵大豆皮的发酵，其菌种组合主要由植物乳杆菌和酿酒酵母菌组成。通过菌酶协同发酵技术生产发酵大豆皮来有效的降解大豆皮中的抗营养因子，极大的提高了其膳食纤维产品品质。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
1)制备复合菌种子液，即将发酵用菌株活化后扩培培养18-23h，得到单菌菌液，然后将单菌菌液或单菌菌粉按比例混合，得到复合微生物菌液，备用。
2)制备发酵用发酵剂，即根据所确定的发酵剂各组分的添加量将发酵剂组分中的复合微生物菌液、酶制剂、糖蜜、尿素置于已加热至30℃-37℃温水中，搅拌均匀，得到发酵用活化菌剂，备用。
3)将混合步骤二中得到的厌氧发酵剂接种到大豆皮中，混合均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。
4)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，15-25kg/袋，于30℃-40℃静置发酵2-5天，得到发酵大豆皮。
优选地，选用酿酒酵母菌用于大豆皮的发酵，其能在已添加糖蜜的大豆皮培养基中快速增值，将单糖分解为酒精，改善发酵料气味，从而提高饲料的诱食性。
优选地，选用的植物乳杆菌在固体发酵中可产生乳酸等酸性物质，快速降低发酵豆皮体系pH值，抑制杂菌生长，同时调节发酵饲料的气味和适口性；还可分泌α-半乳糖苷酶，降解大豆皮中的不良寡糖，提高发酵大豆皮品质。
优选地，步骤(2)中所述的复合微生物菌剂包括酿酒酵母和植物乳杆菌；特别地，植物乳杆菌和酿酒酵母菌接种量范围分别为1.0×106-1.0×108cfu/g和1.0×105-1.0×107cfu/g。
优选地，选用的酶制剂可将大豆皮中蛋白类抗营养因子充分降解，有效地提高动物对营养物质的消化吸收利用率，极大地改善发酵大豆皮品质。
优选地，步骤(2)中所述的酶制剂主要是中性蛋白酶；其中，中性蛋白酶的酶活量为30000-200000U/g。
优选地，步骤(3)中活化菌液的接种是通过喷洒的方式来进行。
优选地，步骤(4)中采用菌酶协同厌氧发酵工艺模式来进行。
特别地，本发明发酵用发酵剂主要由植物乳杆菌、酿酒酵母、中性蛋白酶、糖蜜和尿素组成。
本发明所述的植物乳杆菌、酿酒酵母以及中性蛋白酶均可以通过市售购得。
本发明还提出了一种发酵大豆皮，其由上述发酵大豆皮的发酵工艺制备而得。
其最佳实施例提供发酵大豆皮的有益效果是：
本发明实施例中采用菌酶协同厌氧发酵工艺模式进行发酵大豆皮，即大豆皮经植物乳杆菌、酿酒酵母菌和中性蛋白酶协同发酵，降解大豆皮中的抗原蛋白，消除其抗原性，提高蛋白质的利用率；同时进一步降解大豆皮中的寡糖、脲酶、胰蛋白酶抑制因子等抗营养因子，减轻抗营养因子对动物造成的不良影响；发酵豆皮采用带有呼吸阀的发酵呼吸袋进行发酵，可维持其发酵体系为厌氧状态，抑制杂菌生长，促进植物乳杆菌等增殖，同时促进有益次级代谢产物的产生，增加了发酵豆皮的诱食性及适口性，提高饲料利用率和经济效益，促进了养殖业的可持续发展。
本发明较佳的实施例制备发酵大豆皮的方法操作简单，发酵工艺参数可控性强，发酵效率高，发酵时间短。采用本发明所述的发酵工艺所获得的发酵豆皮产品质量稳定，品质均一；其不仅富含高膳食纤维、有益活菌数及有机酸，且各种抗营养因子有效降解，可很大程度上改善发酵豆皮的风味、适口性及动物肠道健康；还可有效节约饲料配方空间、降低饲料成本，极大的提高了大豆皮的营养价值、饲喂价值及大豆副产物利用率，充分利用非常规饲料资源，防止环境污染。
具体实施方式
实施例1
1)种子液制备，即将保藏植物乳杆菌菌株接种至MRS培养基中进行菌种种子液活化。进一步地，将上述植物乳杆菌种子液进行扩培培养21h，得发酵菌液，备用。
2)制备发酵用发酵剂，即根据所确定的发酵剂各组分的添加量将发酵剂组分中的植物乳酸杆菌、酿酒酵母菌、蛋白酶、糖蜜、尿素置于已加热至30℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂，备用。上述前五种物质按重量份分别为6.16份、0.06份、0.25份、0.92份、0.25份。
3)混合步骤二中得到的厌氧阶段发酵剂与大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为61.57份和30.79份。
4)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，20kg/袋，于37℃静置发酵3天。
实施例2
1)种子液制备，即将保藏植物乳杆菌菌株接种至MRS培养基中进行菌种种子液活化。进一步地，将上述植物乳杆菌种子液进行扩培培养18h，得发酵菌液，备用。
2)制备发酵用发酵剂，即根据所确定的发酵剂各组分的添加量将发酵剂组分中的植物乳酸杆菌、酿酒酵母菌、蛋白酶、糖蜜、尿素置于已加热至30℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂，备用。上述前五种物质按重量份分别为5.94份、0.06份、0.24份、0.89份、0.24份。
3)混合步骤二中得到的厌氧阶段发酵剂与大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为59.38份和33.25份。
4)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，25kg/袋，于30℃静置发酵5天。
实施例3
1)种子液制备，即将保藏植物乳杆菌菌株接种至MRS培养基中进行菌种种子液活化。进一步地，将上述植物乳杆菌种子液进行扩培培养23h，得发酵菌液，备用。
2)：制备发酵用发酵剂，即根据所确定的发酵剂各组分的添加量将发酵剂组分中的植物乳酸杆菌、酿酒酵母菌、蛋白酶、糖蜜、尿素置于已加热至37℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂，备用。上述前五种物质按重量份分别为6.44份、0.06份、0.26份、0.97份、0.26份。
3)：混合步骤二中得到的厌氧阶段发酵剂与大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为64.41份和27.61份。
4)：将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，15kg/袋，于40℃静置发酵3天。
实施例4
1)：种子液制备，即将保藏植物乳杆菌菌株接种至MRS培养基中进行菌种种子液活化。进一步地，将上述植物乳杆菌种子液进行扩培培养21h，得发酵菌液，备用。
2)：制备发酵用发酵剂，即根据所确定的发酵剂各组分的添加量将发酵剂组分中的植物乳酸杆菌、酿酒酵母菌、蛋白酶、糖蜜、尿素置于已加热至30℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂，备用。上述前五种物质按重量份分别为6.26份、0.06份、0.25份、0.94份、0.25份。
3)：混合步骤二中得到的厌氧阶段发酵剂与大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为62.60份和29.63份。
4)：将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，20kg/袋，于40℃静置发酵2天。
实施例5
1)种子液制备，即将保藏植物乳杆菌菌株接种至MRS培养基中进行菌种种子液活化。进一步地，将上述植物乳杆菌种子液进行扩培培养20h，得发酵菌液，备用。
2)制备发酵用发酵剂，即根据所确定的发酵剂各组分的添加量将发酵剂组分中的植物乳酸杆菌、酿酒酵母菌、蛋白酶、糖蜜、尿素置于已加热至35℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂，备用。上述前五种物质按重量份分别为6.06份、0.06份、0.24份、0.91份、0.24份。
3)混合步骤二中得到的厌氧阶段发酵剂与大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为60.64份和31.84份。
4)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，20kg/袋，于35℃静置发酵4天。
实施例6
1)种子液制备，即将保藏植物乳杆菌菌株接种至MRS培养基中进行菌种种子液活化。进一步地，将上述植物乳杆菌种子液进行扩培培养22h，得发酵菌液，备用。
2)制备发酵用发酵剂，即根据所确定的发酵剂各组分的添加量将发酵剂组分中的植物乳酸杆菌、酿酒酵母菌、蛋白酶、糖蜜、尿素置于已加热至30℃温水中，搅拌均匀，配制成厌氧发酵剂，备用。上述前五种物质按重量份分别为5.84份、0.06份、0.23份、0.88份、0.23份。
3)混合步骤二中得到的厌氧阶段发酵剂与大豆皮，并搅拌均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮。具体地，按重量份计大豆皮和水分别为58.41份和34.35份。
4)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，20kg/袋，于30℃静置发酵4天。
表1各实施例发酵豆皮检测指标
由表1可知，在本发明方案提供的参数条件下，各发明案例发酵所得的发酵豆皮的各项检测指标结果均较佳。说明，在本发明方案提供的参数条件下制备的发酵豆皮具有很好的稳定性。本发明方案获得的发酵豆皮与未经处理的原料相比，有效的去除了大豆皮中各种抗营养因子，提高了蛋白质的利用率，减少了对动物造成的危害；极大的提高了发酵产物粗蛋白、酸溶蛋白、有益活菌数和其代谢产物等各营养物质含量，如明显提高了乳酸含量，增加了饲料的诱食性、适口性；大大增加了发酵大豆皮膳食纤维产品品质，提高了大豆皮的营养价值、饲用价值及大豆皮的使用安全性，降低饲料成本，可作为很好的膳食纤维发酵饲料，提高了大豆副产物利用率。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮，该大豆皮基于菌酶协同发酵技术制备，其特征在于，由大豆皮55-70份，菌酶协同发酵剂5-20，蒸馏水25-40份发酵获得。
2.根据权利要求1所述的大豆皮，其特征在于，所述的发酵剂其组成为：植物乳杆菌5-10份，酿酒酵母0.05-0.1份，酶制剂0.2-1.5份，糖蜜0.5-1.5份，尿素0.1-0.4份，所述的酶制剂主要是中性蛋白酶。
3.根据权利要求2所述的大豆皮，其特征在于，植物乳杆菌和酿酒酵母菌接种量范围分别为1.0×106-1.0×108cfu/g和1.0×105-1.0×107cfu/g。
4.权利要求1所述的大豆皮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备复合菌种子液，即将发酵用植物乳杆菌菌株活化后扩培培养18-23h，得到单菌菌液，然后将单菌菌液或单菌菌粉按比例混合，得到复合微生物菌液，备用；
2)制备发酵用发酵剂，即根据所确定的发酵剂各组分的添加量将发酵剂组分中的复合微生物菌液、酶制剂、糖蜜、尿素置于已加热至30℃-37℃温水中，搅拌均匀，得到发酵用活化菌剂，备用；
3)将混合步骤二中得到的厌氧发酵剂接种到大豆皮中，混合均匀，得到接种发酵剂的发酵大豆皮；
4)将混合好的发酵大豆皮装入带有呼吸孔的发酵呼吸袋中，15-25kg/袋，于30℃-40℃静置发酵2-5天，得到发酵大豆皮。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述的复合微生物菌剂包括酿酒酵母和植物乳杆菌，接种量范围分别为1.0×105-1.0×107cfu/g和1.0×106-1.0×108cfu/g。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3)接种是通过喷洒的方式来进行，步骤4)采用菌酶协同厌氧发酵工艺模式来进行。
7.一种高膳食纤维低抗原蛋白发酵大豆皮在母猪、仔猪、育肥猪等不同生长阶段的猪饲养中的应用。
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