CN113397044A - 一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕及其制备方法。所述方法包括：对豆粕物料进行湿热处理，得到湿热豆粕物料；然后进行降温、接种和发酵；所述湿热处理包括向所述豆粕物料中通入蒸汽。本发明提供的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕制备方法能够大幅度降低豆粕发酵的含水量的同时提高大豆球蛋白的降解率。

Description

一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕及其制备方法

技术领域

本发明涉及饲料工业和畜禽养殖业，尤其涉及一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕及其制备方法。

背景技术

对豆粕进行发酵的主要目的为了消除豆粕中抗原蛋白的活性。抗原蛋白的降解率越高，发酵豆粕的质量也越好。目前市场上有很多发酵豆粕产品，绝大多数抗原蛋白降解率高的发酵豆粕，其可溶性小分子蛋白(小肽)的含量也很高。进一步的跟踪研究发现，发酵豆粕的质量与抗原蛋白的降解率有很好的相关性，而与可溶性小肽的含量基本无关(见表1和表2)。只是在常规的发酵豆粕中，小肽的含量往往与抗原蛋白的降解率是同步变化的，从而给行业对发酵豆粕的质量评判造成了错觉。

根据以往的实际生产经验，在豆粕发酵过程中，抗原蛋白的降解率与物料的含水量有很大的相关性，水分含量越高，抗原蛋白的降解率也越大。但是随着物料含水量的提高，后期干燥需要的能耗也越大。而且物料的粘度会随着水分的提高而不断提高，对设备的要求如输送和翻拌也越来越高。如何在确保发酵豆粕产品质量的前提下尽可能降低发酵含水量是目前业界亟待解决的重要课题。

表1：采集的4种发酵豆粕的抗原分析

表2：采集的4种发酵豆粕的蛋白分子量分析

发明内容

本发明实施例提供一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法。本发明提供的发酵豆粕的制备方法能大幅提高大豆球蛋白的降解率，显著提高发酵豆粕的产品质量，同时在确保大豆球蛋白同等降解率的前提下，大幅降低豆粕发酵的含水量，降低干燥能耗和生产成本。

本发明实施例提供一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，包括：对豆粕物料进行湿热处理，得到湿热豆粕物料；然后进行降温、接种和发酵；所述湿热处理包括向所述豆粕物料中通入蒸汽。本发明中，采用先高温处理，再接种发酵的方式，可以大幅度降低豆粕发酵的含水量、明显提高大豆球蛋白(豆粕中的主要抗原)的降解率。

根据本发明实施例提供的一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，还包括：将所述湿热豆粕物料保温15～25min，优选为18～22min。

根据本发明实施例提供的一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，所述湿热豆粕物料的含水量为30％～45％，优选为36％～40％。

根据本发明实施例提供的一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，所述湿热处理中，蒸汽压力为0.05～0.1MPa。

本发明中，通过采用上述蒸汽进行湿热处理，并保持一定湿热条件保温一定时间，能大幅提高大豆球蛋白的降解率，同时幅降低豆粕发酵的含水量，降低干燥能耗和生产成本；尤其是，在上述特定蒸汽参数：蒸汽压力为0.05～0.1MPa，保温时间18-22min，湿热豆粕物料的初始含水量为20％～28％，经过蒸汽加热处理以后含水量提升36％～40％，能使得微生物在发酵过程中更好地发挥降解抗原蛋白的作用，从而更好地提升发酵豆粕的质量。

根据本发明实施例提供的一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，在进行湿热处理前，所述豆粕物料的含水量为20％～28％。本发明中，预先调节豆粕的含水量在20％至28％之间，这样可以节约部分蒸汽。豆粕的初始含水量在11％左右，只用部分蒸汽即可提升物料的温度，在提升温度的同时补充含水量。

根据本发明实施例提供的一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，所述豆粕物料由豆粕原料经处理得到；优选为将所述豆粕原料经粉碎、过20目筛，然后加水，得到所述豆粕物料；更优选的，每1000kg豆粕原料中加水量为130～240kg；和/或，所述豆粕原料的含水量为10％～11.5％。

本发明中，通过采用上述豆粕原料进行粉碎加水得到豆粕物料，尤其是上述豆粕原料及豆粕物料的含水/加水量，能够保证20％～28％，能大幅提高大豆球蛋白的降解率，同时经过高温蒸汽加热处理以后达到36％～40％的含水量，使得微生物更好地发挥对抗原蛋白的降解作用，从而大幅度提高发酵豆粕的产品质量。

根据本发明实施例提供的一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，所述接种的温度为40℃以下，优选为36～38℃；和/或，物料的发酵温度控制在30-44℃之间，优选为34～38℃。

根据本发明实施例提供的一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，所述接种的菌种包括酵母和/或乳酸菌；优选的，所述发酵为厌氧发酵，所述厌氧发酵时间为70～75h。

根据本发明实施例提供的一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，所述发酵后还包括气流干燥、粉碎和过筛的步骤。

本发明实施例提供的一种所述大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法制得的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕。

发明人进行了湿热处理对豆粕发酵质量影响的探索性研究(2015年3月至12月)。结果发现，豆粕经过湿热处理以后再发酵，其抗原蛋白(特别是大豆球蛋白)就比较容易被微生物和酶蛋白降解。原因可能是豆粕经过湿热处理以后，抗原蛋白得到了一定程度的变性，变得更容易被微生物和酶蛋白降解利用。然后陆续进行了湿热预处理以后再发酵与不经预处理就直接接种发酵对发酵豆粕质量的系列对比试验(从2016年开始)。利用生产颗粒饲料的调质处理装置(附加保温罐)对豆粕进行湿热处理。豆粕经过高温蒸汽升温、保温罐保温以后，再冷却、接种、厌氧发酵，可以大幅度提高大豆球蛋白的降解率。或者说，在大豆球蛋白降解率基本相等的前提下，经过高温湿热处理以后的豆粕，可以大幅度降低其发酵含水量，从而大幅度降低干燥能耗，具有很好的应用价值。本发明提供的高大豆球蛋白降解率发酵豆粕制备工艺，在大豆球蛋白降解率基本相等的前提下，经过高温湿热处理以后的豆粕，可以大幅度降低其发酵含水量，从而大幅度降低干燥能耗，具有很好的应用价值。

本发明的有益效果至少在于：本发明提供的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法可以大幅度提高大豆球蛋白的降解率，显著提高发酵豆粕的产品质量，在确保大豆球蛋白同等降解率的前提下，可以大幅度降低豆粕发酵的含水量，从而大幅度降低干燥能耗和生产成本。在大豆球蛋白降解率相等的前提下，与传统的生产工艺(物料不经过高温预处理就直接进行接种发酵)相比，蒸汽耗量降低了15％左右；耗电量降低了近30％；综合加工成本降低了近20％，另外还明显降低了发酵物料的粘度，减少了设备折旧，具有很好的应用价值。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

本发明以下实例中：豆粕购自东海粮油(工业)有限公司；本发明实例中，葡萄糖溶液：15kg(含葡萄糖5kg)；酵母菌活化液，制备方法如下：准备5kg清水，加入500g红糖，逐步加热、搅拌，等红糖完全溶解以后，停止加热。冷却到30℃左右，加入250g活性干酵母粉。搅拌3min左右，再静置20min左右就可以用于豆粕发酵的接种；所用活性干酵母粉为酿酒酵母粉(安琪酵母粉，活菌数不低于100亿cfu/g)。本发明实例中，乳酸菌培养液的制备方法如下：准备1kg无抗生素污染的牛奶，倒在不锈钢锅中，加入1L清水(没有任何药物污染)，稀释，再加入70g红糖，逐步加热、搅拌，等红糖溶解以后再升温到90℃左右，保持20min左右(升温超过95℃，牛奶容易溢出来)。然后停止加热，冷却到40℃以下，加入屎肠球菌粉(台湾亚芯生物科技有限公司，活菌数不低1000亿cfu/g)5g，先静置3min，再搅拌3s。本发明实例中，接种后的培养液分装到容积为500mL的三角玻璃瓶中，每个三角瓶装300mL左右。三角瓶需要预先灭菌、干燥。瓶口用16层医用纱布封口(医用纱布叠成16层方块)，放到恒温箱中，35℃静置培养16h以后成熟，可用于豆粕发酵的接种。

预试验：

静态恒温处理条件下，研究湿热预处理对发酵豆粕中大豆球蛋白降解率的影响。

设计7个试验对照组，含水量分别为30％、35％、40％、45％、50％、55％和60％，每个试验均为单体为2kg，所有样品的含水量都经过精确计算进行配制的。

需要经过湿热处理的样品，在加热前配好水分，分装在三角瓶中，瓶口密封，用牛皮纸包裹。然后在105℃条件下保持10分钟，冷却到40℃左右接种菌液(配料时已经预先扣除了菌液中的水分含量)。物料接种以后，取出2kg,然后分装在1kg包装的小呼吸袋中(正好做2个重复，测定结果取平均值)，在40℃恒温条件下厌氧发酵72小时。试验结果见表3。

表3：湿热预处理的对大豆球蛋白降解率的影响

从上述预试验结果可以看出，豆粕经过高温湿热预处理以后再厌氧发酵，可以显著提高大豆球蛋白的降解率。这些试验结果对后期的实际操作(实施例)有很好的指导意义。

实施例1：

在本发明以下实例中：加水混合罐：卧式，有效容积为3.2立方米，搅拌电机的功率为30kw；加热调质器：江苏正昌粮机股份有限公司定制，长6.0m，有效容积为1.2立方米，搅拌电机功率为20kw；保温储存罐：江苏正昌粮机股份有限公司定制，卧式，圆柱形，长3.0m，有效容积为2.4立方米，搅拌电机功率为40kw；冷却塔：江苏正昌粮机股份有限公司定制，风机功率为60kw，物料冷却降落高度为12.8米。锤片式粉碎机：江苏正昌粮机股份有限公司通用定型设备，电机功率为45kw；发酵桶：容积为100升，广东博善生物科技有限公司。

本实施例提供一种高大豆球蛋白降解率发酵豆粕，其工艺流程：豆粕粉碎，过筛，补加清水，加蒸汽调质升温，进保温罐储存，放料、翻拌、降温，接种，厌氧发酵，气流干燥，粉碎，过筛；然后检测。其具体制备步骤如下：

1)1000kg豆粕，粉碎，过20目筛，均匀加入到一级混合罐中，补加清水230kg，喷水速度为46kg/min，持续5分钟，然后再搅拌3分钟。取样测定物料的含水量为27.8％。

2)将补加清水后的豆粕物料以600kg/min的速度连续均匀的加入调质器中，同时启动搅拌、通入加热蒸汽；搅拌转速为100rpm、蒸汽流量为150kg/min，蒸汽压力调节为0.05MPa至0.1MPa之间。通汽2分钟以后，停止通汽，搅拌持续进行；物料在调质器中的平均停留时间为30秒。

3)经过调质升温处理以后的物料全部投送到保温罐中保温20分钟，保温期间持续翻拌。保温结束以后开始出料，整个出料时间为30秒。

4)经保温罐出来的物料，经过翻拌散热以后，物料温度持续下降，当物料温度降低到40℃以下，依次加入5kg酵母菌活化液、2kg乳酸菌培养液和15kg葡萄糖溶液。均匀混合以后，分装到发酵桶中，封口，厌氧发酵70小时，发酵物料的温度控在33-44℃之间。取样测定发酵物料的含水量为40.8％。

5)发酵成熟的物料，经过气流干燥、粉碎、过20目筛，获得962kg成品，含水量为10.6％，大豆球蛋白的降解率为92.3％。

对照实施例1中湿热处理工艺的发酵含水量，按照同等发酵含水量的比较原则，直接加清水，接种以后调节物料含水量至相等(40.8％)，不经过湿热处理以后直接接种发酵的豆粕，最终大豆球蛋白降解率只有38.6％。

需说明的是，在接种菌液和补加葡萄糖时溶液物料的水分有增加；翻拌散热降温过程中物料水分有损失(降低1.4～2.2％)；干燥过程需要消耗加热蒸汽按换热效率1：2进行计算(蒸发物料中的1吨水分需要消耗2吨加热蒸汽)。

显然，这二种的处理方式，最终的产品质量有很大差异。

为了便于说明本发明对传统处理方式的优势，本发明选择在大豆球蛋白降解率基本相等的前提下进行。

对照例1：本发明参照早期预试验的结果，在传统工艺条件下，直接加清水，把发酵含水量提升到50.0％，使得大豆球蛋白的降解率提升到89.6％，基本接近实施例1中新技术的实验结果。发酵结束以后进行气流干燥，获得干燥的成品。最终的结果对比分析参见表4。

表4：实施例1中新工艺与传统方法的对比分析(以处理1000kg原料为基准)

实施例2

采用同实施例1的方法，区别在于：调整了发酵的含水量。具体操作如下：

生产设备和工艺流程同实施例1。

1)1000kg豆粕，粉碎，过20目筛，均匀加入到一级混合罐中，补加清水140kg，喷水速度为28kg/min，持续5分钟，然后再搅拌3分钟。取样测定物料的含水量为22.1％。

2)将补加清水后的豆粕物料以600kg/min的速度连续均匀的加入调质器中，同时启动搅拌、通入加热蒸汽；搅拌转速为100rpm、蒸汽流量为130kg/min，蒸汽压力调节为0.05MPa至0.1MPa之间。通汽2分钟以后，停止通汽，搅拌持续进行；物料在调质器中的平均停留时间为30秒。

3)经过调质升温处理以后的物料全部投送到保温罐中保温20分钟，保温期间持续翻拌。保温结束以后开始出料，整个出料时间为30秒。

4)经保温罐出来的物料，经过翻拌散热以后，物料温度持续下降，当物料温度降低到40℃以下，依次加入5kg酵母菌活化液、2kg乳酸菌培养液和15kg葡萄糖溶液。均匀混合以后，分装到发酵桶中，封口，厌氧发酵75小时，发酵物料的温度控制在30-38℃之间。取样测定发酵物料的含水量为36.4％。

5)发酵成熟的物料，经过气流干燥、粉碎、过20目筛，获得965kg成品，含水量为10.5％，大豆球蛋白的降解率为75.4％。

对照例2：本发明参照早期预试验的结果，在传统工艺条件下，直接加清水，把发酵含水量提升到45.0％，使得大豆球蛋白的降解率提升到60.2％，发酵结束以后进行气流干燥，获得干燥的成品。最终的结果对比分析参见表5。

表5：实施例2中新工艺与传统方法的对比分析(以处理1000kg原料为基准)

实施例3

采用同实施例1的方法，区别仅在于：调整了发酵的含水量。具体操作如下：

生产设备和工艺流程同实施例1。

1)1000kg豆粕，粉碎，过20目筛，均匀加入到一级混合罐中，补加清水160kg，喷水速度为32kg/min，持续5分钟，然后再搅拌3分钟。取样测定物料的含水量为23.4％。

2)将补加清水后的豆粕物料以600kg/min的速度连续均匀的加入调质器中，同时启动搅拌、通入加热蒸汽；搅拌转速为100rpm、蒸汽流量为140kg/min，蒸汽压力调节为0.05MPa至0.1MPa之间。通汽2分钟以后，停止通汽，搅拌持续进行；物料在调质器中的平均停留时间为30秒。

3)经过调质升温处理以后的物料全部投送到保温罐中保温20分钟，保温期间持续翻拌。保温结束以后开始出料，整个出料时间为30秒。

4)经保温罐出来的物料，经过翻拌散热以后，物料温度持续下降，当物料温度降低到40℃以下，依次加入5kg酵母菌活化液、2kg乳酸菌培养液和15kg葡萄糖溶液。均匀混合以后，分装到发酵桶中，封口，厌氧发酵72小时，发酵过程中物料的温度控制在32-42℃之间。取样测定发酵物料的含水量为36.4％。

5)发酵成熟的物料，经过气流干燥、粉碎、过20目筛，获得967kg成品，含水量为10.5％，大豆球蛋白的降解率为83.7％。

对照例3：本发明参照早期预试验的结果，在传统工艺条件下，直接加清水，把发酵含水量提升到48.0％，使得大豆球蛋白的降解率提升到82.4％，发酵结束以后进行气流干燥，获得干燥的成品。最终的结果对比分析参见表5。

表5：实施例3中新工艺与传统方法的对比分析(以处理1000kg原料为基准)

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，包括：对豆粕物料进行湿热处理，得到湿热豆粕物料；然后进行降温、接种和发酵；所述湿热处理包括向所述豆粕物料中通入蒸汽。

2.根据权利要求1所述的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，还包括：将所述湿热豆粕物料保温15～25min，优选为18～22min。

3.根据权利要求2所述的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述湿热豆粕物料的含水量为30％～45％，优选为36％～40％。

4.根据权利要求3所述的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述湿热处理中，蒸汽压力为0.05～0.1MPa。

5.根据权利要求1所述的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，在进行湿热处理前，所述豆粕物料的含水量为20％～28％。

6.根据权利要求5所述的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述豆粕物料由豆粕原料经处理得到；优选为将所述豆粕原料经粉碎、过20目筛，然后加水，得到所述豆粕物料；更优选的，每1000kg豆粕原料中加水量为130～240kg；和/或，所述豆粕原料的含水量为10％～11.5％。

7.根据权利要求1所述的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述接种的温度为40℃以下，优选为36～38℃；和/或，物料的发酵温度控制在30-44℃之间，优选为34～38℃。

8.根据权利要求1所述的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述接种的菌种包括酵母和/或乳酸菌；优选的，所述发酵为厌氧发酵，所述厌氧发酵时间为70～75h。

9.根据权利要求1-8任一项所述的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法，其特征在于，所述发酵后还包括气流干燥、粉碎和过筛的步骤。

10.权利要求1-9任一项所述大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕的制备方法制得的大豆球蛋白高降解率的发酵豆粕。