CN114617190A - 一种利用南极磷虾制备的功能性饲料蛋白及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用南极磷虾制备的功能性饲料蛋白及其方法，它包括以下主要步骤：（1）将南极磷虾与水混合并匀浆，然后加入到酶解罐中；（2）往酶解罐中加入蛋白酶与丁酸梭菌菌体，并进行控温酶解；（3）酶解结束后经过滤，收集滤液；（4）滤液与豆粕、枯草芽孢杆菌菌剂和酶制剂等混匀，并装入呼吸膜发酵袋中进行固态发酵；（5）固态发酵结束后经干燥和粉碎，即可制备得到一种功能性饲料蛋白成品。该饲料蛋白富含小肽与丁酸梭菌，用于饲料中可促进动物的生长和增强动物的免疫力，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用南极磷虾制备的功能性饲料蛋白及其方法，属于水产品加工与利用领域。
背景技术
近年来，以发酵豆粕为代表的发酵饲料蛋白在我国饲料工业得到了大规模的应用。发酵豆粕是以优质豆粕为主要原料，在微生物菌种发酵下，利用微生物产生的蛋白酶，不但可以将豆粕中的抗原蛋白降解，而且提高了制备饲料蛋白的消化和吸收性能。国内外大量的研究结果表明，发酵豆粕可在饲料中替代一定的进口鱼粉，可在一定程度上缓解我国饲料工业鱼粉短缺的问题。总的来说，以发酵豆粕为代表的发酵蛋白饲料在饲料工业得到了广泛的应用，但发酵饲料蛋白中小肽含量低，且功能性成分并不丰富，在饲料行业仅仅作为一种鱼粉替代蛋白来使用。
南极磷虾是一种南大洋最大的单物种生物之一，可捕捞资源巨大，是南大洋高等捕食者重要的食物来源，也是维持南极生态***平衡和稳定的重要生物资源。南极磷虾营养比例适中，蛋白质含量丰富，被认为是地球上最后的动物蛋白库。目前，南极磷虾中的蛋白主要以磷虾粉的形式在饲料工业中加以利用。然而，将南极磷虾加工成磷虾粉，仅仅是将蛋白进行一种粗加工。
国内外的研究结果表明，在日粮中添加一定的小肽可以改善机体对日粮中蛋白质和氨基酸的利用率，提高动物的生长性能。近年来，小肽作为一种绿色促生长饲料添加剂在饲料工业备受关注。然而，目前的小肽的生产一般需要经过酶解/发酵、浓缩和喷雾干燥等工艺制备而成，生产成本高，很难在饲料工业大规模的应用。
丁酸梭菌，又名酪酸菌，广泛存在于土壤、动物和人的肠道中，为严格厌氧的革兰氏芽孢杆菌，能产生丁酸等有益物质，促进肠道对水和钠重吸收的能力，添加到饲料中可改善动物生产性能，提高饲料利用率和机体抗氧化能力。目前，丁酸梭菌在饲料工业已经得到了广泛的应用。然而，目前饲料工业中广泛应用的是丁酸梭菌菌粉，其一般经过液态发酵、浓缩和喷雾干燥等工艺制备而成，生产成本高，且发酵过程产生有益代谢产物并没有伴随丁酸梭菌菌剂被利用。
发明内容
针对发酵豆粕、南极磷虾、小肽和丁酸梭菌在饲料工业中应用所存在的问题，本发明提供一种利用南极磷虾制备的功能性饲料蛋白及其方法。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种利用南极磷虾制备的功能性饲料及其方法，包括如下步骤：（1）将南极磷虾解冻，然后将其与水按1：0.5～1的比例混合，并将混合物进行匀浆后备用；（2）将丁酸梭菌接入到灭菌后冷却的营养肉汤培养基中（培养基表面覆盖2cm液体石蜡），于37℃厌氧发酵24h，然后离心，收集菌体备用；（3）将步骤（1）制备的南极磷虾匀浆液加入到酶解罐中，并加入蛋白酶和步骤（2）制备的丁酸梭菌菌体，于50℃～55℃、50r/min的条件下酶解3～6h;（4）酶解结束后，酶解液用尼龙网过滤，去除滤渣，收集滤液；（5）将步骤（4）收集的滤液与豆粕按质量比为0.4～1.0:1的比例混合，然后往混合物中添加营养物、非淀粉多糖酶和枯草芽孢杆菌菌剂，并混匀；（6） 将步骤（5）的混匀后的混合物装到呼吸膜发酵袋中密封好，于30℃～40℃发酵24h～48h;（7）步骤（6）的固态发酵物进行干燥和粉碎，即可制得功能性饲料蛋白成品
所述步骤（3）中丁酸梭菌菌体的加入量以添加的丁酸梭菌在南极磷虾匀浆液中浓度计，为105 CFU/mL～107CFU/mL。所述步骤（3）中蛋白酶的加入量以添加的蛋白酶的质量占南极磷虾匀浆液总质量百分比计，为0.1%～5%。
所述步骤（5）中的营养物为葡萄糖、氯化亚铁和磷酸氢二钾所组成的混合物。所述步骤（5）中的营养物的添加量以添加的营养物的质量占豆粕总质量百分比计，分别为：葡萄糖0.01%～5%，氯化亚铁0.01%～5%，磷酸氢二钾0.01%～5%。
所述步骤（5）中的非淀粉多糖酶为纤维素酶、β-葡聚糖酶、β-甘露聚糖酶的混合物。所述步骤（5）中非淀粉多糖酶的添加量以添加的酶的质量占豆粕总质量百分比计，分别为：分别为：纤维素酶0.001%～2%，β-葡聚糖酶0.001%～2%，β-甘露聚糖酶0.001%～2%。
所述步骤（5）中枯草芽孢杆菌制剂添加量以添加的枯草芽孢杆菌菌剂的质量占豆粕总质量百分比计，为0.001%～2%。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）南极磷虾高值化利用。与南极磷虾加工成磷虾粉在饲料工业利用相比，本发明申请将南极磷虾酶解成小肽，让其伴随饲料蛋白在饲料工业应用。
（2）南极磷虾酶解效果更好。 与现有的南极磷虾酶解技术相比，酶解体系中加水量减少，南极磷虾浓度增加。在高浓度的南极磷虾体系中，通过丁酸梭菌的协助，增加了蛋白质水解度，提高了酶解效果，提高后酶解产生的小肽的含量。
（3）制备一种功能性蛋白饲料。与普通的发酵豆粕相比，本发明申请制备的功能性饲料蛋白，小肽含量更高，且还富含丁酸梭菌及其代谢产物。
（4）丁酸梭菌应用成本低且效果更好。本发明生产的丁酸梭菌伴随饲料蛋白在饲料工业中应用，其后处理工艺融合在饲料蛋白的后处理工艺中，生产成本得到降低。本发明申请的丁酸梭菌通过固态发酵法生产，其有益代谢产物也伴随饲料蛋白得以应用。
具体实施方式
丁酸梭菌菌体对南极磷虾酶解效果的影响。
将丁酸梭菌CICC 23847接入到灭菌后冷却的营养肉汤培养基中（培养基表面覆盖2cm液体石蜡），于37℃厌氧发酵24h，然后离心，收集菌体备用。将南极磷虾解冻后与水按1:1的比例混合，并用组织捣碎机进行打浆。取匀浆液500mL,并往里面加入2g中性蛋白酶，并混匀。分别取100mL匀浆液分装到5个三角瓶中，往三角瓶中加入丁酸梭菌菌体，使其在匀浆液中的终浓度为0、1×105CFU/ mL、5×105CFU/ mL、1×106CFU/ mL和5×106CFU/ mL。然而将三角瓶放入到50℃水浴振荡器中，100r/min下酶解6h。酶解结束后于100℃灭酶5min。然后于8000r/min离心10min，并收集上清液。并取上清液测定南极磷虾水解度。不同丁酸梭菌浓度下的南极磷虾水解度如表1所示。由表1结果可知，丁酸梭菌菌体可以促进蛋白酶的酶解作用，提高了南极磷虾的水解度。由于丁酸梭菌是一种严格的厌氧菌，在酶解的条件下是不可能生长产酶的。因此丁酸梭菌协助蛋白酶的酶解与其生长产酶无关。
表1 丁酸梭菌浓度对南极磷虾酶解水解度的影响
实施例2 利用南极磷虾制备功能性饲料蛋白。
将丁酸梭菌CICC 23847接入到灭菌后冷却的营养肉汤培养基中（培养基表面覆盖2cm液体石蜡），于37℃厌氧发酵24h，然后离心，收集菌体备用。取400公斤南极磷虾，并将南极磷虾进行解冻，然后将其与400公斤水混匀，并将混合物进行匀浆后备用。将800公斤的南极磷虾匀浆液加入到酶解罐中，并往匀浆液中加入1公斤蛋白酶，然后加入丁酸梭菌菌体使其在匀浆液中的浓度为106CFU/mL，于50℃、100r/min的条件下酶解5h。酶解结束后，酶解酵液用尼龙网过滤，去除滤渣，收集滤液；将收集的滤液与1000公斤豆粕混合，并往混合物中加入20公斤葡萄糖、1公斤氯化亚铁、5公斤磷酸氢二钾、1公斤纤维素酶、1公斤β-葡聚糖酶和1公斤β-甘露聚糖酶，并混匀。混匀后的混合物分装到呼吸膜发酵袋中密封好，于30℃～40℃固态发酵24h～48h;发酵结束后，固态发酵物进行干燥和粉碎，即可制得功能性饲料蛋白成品。功能性饲料蛋白的主要技术指标为：蛋白质含量为51.52%，酸溶性蛋白含量为30.23%，丁酸梭菌含量为2.5×109CFU/g。
实施例3 功能性饲料蛋白的应用效果研究。
108头日龄、体质量相近、健康状况良好的断奶仔猪，随机分为3组，每组3个重复，每个重复12头猪，公母各半。其中对照组饲料配方中用普通豆粕，实验1组为市售发酵豆粕等蛋白替代饲料配方中10%的普通豆粕，实验2组用功能性饲料蛋白（实施例2制备）等蛋白替代饲料配方中10%豆粕。试验期间，记录每个重复的采食量和每个试验期的末质量，计算平均日增质量、平均日采食量和料质量比。试验结束（即第29天）后前腔静脉采血5ｍＬ（每个重复3头猪），室温下倾斜静置30min后，以5000r/min离心10 min，取上层血清，分装在1.5min离心管中，－20℃保存备测。测定指标有超氧化物歧化酶（SOD）、还原型谷胱甘肽（GSH）、总抗氧化能力（T-AOC）等抗氧化能力指标，并测定血清IgG。
由表2可知，功能性蛋白与普通发酵豆粕都能提高断奶仔猪的平均日采食量与平均日增重量及降低料重比，但功能性蛋白对断奶仔猪的促生长性能要优于普通发酵豆粕。由表3结果可知，功能性蛋白可以显著提高SOD、GSH和T-AOC的含量，提高仔猪的血清抗氧化功能。并且还能显著提高血清IgG水平，改善机体的免疫功能。
表2功能性蛋白对断奶仔猪生长性能的影响
表3 功能性蛋白对断奶仔猪血清抗氧化功能与免疫功能的影响
Claims (7)
1.一种利用南极磷虾制备功能性饲料蛋白的方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：
（1）将南极磷虾解冻，然后将其与水按1：0.5～1的比例混合，并将混合物匀浆后备用；
（2）将丁酸梭菌接入到灭菌后冷却的营养肉汤培养基中（培养基表面覆盖2cm液体石蜡），于37℃厌氧发酵24h～48h，然后离心，收集菌体备用；
（3）将步骤（1）制备的南极磷虾匀浆液加入到酶解罐中，并加入蛋白酶和步骤（2）制备的丁酸梭菌菌体，于50℃～55℃、100r/min的条件下酶解3～6h；所述蛋白酶的加入量以添加的蛋白酶的质量占南极磷虾匀浆液总质量百分比计，为0.1%～5%；所述丁酸梭菌菌体的加入量以添加的丁酸梭菌在南极磷虾匀浆液中浓度计，为105 CFU/mL～107CFU/mL；
（4）酶解结束后，酶解液用尼龙网过滤，去除滤渣，收集滤液；
（5）将步骤（4）收集的滤液与豆粕按质量比为0.4～1.0:1的比例混合，然后往混合物中添加营养物、酶制剂和枯草芽孢杆菌菌剂，并混匀；
（6） 将步骤（5）的混匀后的混合物装到呼吸膜发酵袋中密封好，于30℃～40℃发酵24h～48h；
（7）步骤（6）的固态发酵物进行干燥和粉碎，即可制得一种功能性饲料蛋白成品。
2.根据权权利要求1所述的一种利用南极磷虾制备功能性饲料蛋白的方法，其特征在于：步骤（5）中的营养物为葡萄糖、氯化亚铁和磷酸氢二钾所组成的混合物。
3.根据权权利要求1所述的一种利用南极磷虾制备功能性饲料蛋白的方法，其特征在于：步骤（5）中的营养物的添加量以添加的营养物的质量占豆粕总质量百分比计，分别为：葡萄糖0.01%～5%，氯化亚铁0.01%～5%，磷酸氢二钾0.01%～5%。
4.根据权权利要求1所述的一种利用南极磷虾制备功能性饲料蛋白的方法，其特征在于：步骤（5）中的酶制剂为纤维素酶、β-葡聚糖酶和β-甘露聚糖酶所组成的混合物。
5.根据权权利要求1所述的一种利用南极磷虾制备功能性饲料蛋白的方法，其特征在于：步骤（5）中酶制剂的添加量以添加的酶的质量占豆粕总质量百分比计，分别为：纤维素酶0.001%～2%，β-葡聚糖酶0.001%～2%，β-甘露聚糖酶0.001%～2%。
6.根据权权利要求1所述的一种利用南极磷虾制备功能性饲料蛋白的方法，其特征在于：步骤（5）中枯草芽孢杆菌制剂添加量以添加的枯草芽孢杆菌菌剂的质量占豆粕总质量百分比计，为0.001%～2%。
7.权利要求1- 6任一权利要求所述方法制备得到的功能性饲料蛋白。
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| CN115305219A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-11-08 | 南京工业大学 | 一种微生物发酵合成单细胞蛋白及其制备方法和应用 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104222493A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-12-24 | 青岛尚德生物技术有限公司 | 一种复合益菌肽及其制备方法和应用 |
| CN111041059A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 广东兴亿海洋生物工程股份有限公司 | 一种具有抗氧化活性南极磷虾肽的制备方法 |
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