專利名稱：以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法
技術領域：
本發明屬于生物發酵技術領域，具體涉及一種飼料酵母制備方法，尤其涉及以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法。
背景技術：
玉米浸泡水是淀粉糖工業的副產物；玉米浸泡水中富含氨基酸、礦物質及各種生長因子，淀粉糖企業一般將其濃縮制成玉米漿，作為氮源用于微生物制藥和發酵行業。但近幾年隨著淀粉糖行業的不斷擴大，玉米漿出現了供大于求的局面，玉米漿銷售不暢，嚴重阻礙了淀粉糖行業的發展；而不少廠家將處理不了的玉米浸泡水當作廢水直接排掉，不僅浪費了資源而且嚴重的污染了環境。
以玉米浸泡水和提取木糖后玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母，是淀粉糖副產品的深加工，不僅提高了玉米漿附加值而且解決了玉米皮水解液提取木糖后剩余廢液處理問題，提高了企業的利潤，降低了環境污染，經濟效益和社會效益顯著，可謂一舉兩得。
飼料酵母也叫單細胞蛋白，其中的蛋白質主要是酵母菌的菌體蛋白，每克飼料酵母中酵母菌的菌體數應在150億以上，飼料酵母是優質蛋白飼料，粗蛋白一般在45％以上；賴氨酸含量較高，含豐富的B族維生素，還含有未知促生長因子。飼料酵母中鋅、硒、鐵的含量很高，而且磷的吸收率對魚類而言可達93％，是所有常規飼料原料中利用率最高的。飼料酵母可廣泛用于畜禽養殖業，是魚粉的最佳替代品，可降低養殖業的成本，具有極大的經濟效益和社會效益。

發明內容
本發明針對玉米浸泡水和提取木糖后玉米皮利用率低的問題，提供一種以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，該方法可在非無菌的環境下完成發酵，制成的飼料酵母可保證酵母營養的完整性，可完全替代魚粉用于畜禽養殖業。
一種以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，步驟如下，均為質量比(1)制備培養基①玉米浸泡水濃度10-15％，用1-10mol/L的NaOH溶液調節pH值至5-8，過濾備用；②玉米皮加硫酸液水解，酸液濃度為1-10％；酸液和玉米皮質量比為10∶1-5∶1；水解溫度100-120℃，水解時間2-6小時；水解完畢后過濾，濾液采用模擬移動床色譜分離系統分離出酸進行回收利用，然后進行脫色離交，脫色離交后濾液再經過一套模擬移動床色譜分離系統提取木糖，提取木糖后的水解糖液貯存備用；③將上述的玉米浸泡水和提取木糖后的玉米皮水解糖液按質量比3∶1-1∶1混合，用酸調節pH4-6，在70-80℃條件下殺菌25-30分鐘后作為飼料酵母培養基備用；(2)制備種子液①將飼料酵母菌種進行搖床培養，培養條件搖床頻率150-300轉/分，溫度26-32℃，時間6-10小時，培養基含糖1.0-3.0％，培養結束殘糖≤1％，酵母數1-3億個/ml；②接種后在種子罐內進行三級培養，培養條件糖含量2-6％，接種量5-10％，種子罐裝液量60-70％，培養時間6-10小時，得三級培養種子液；(3)發酵罐發酵將步驟(1)制備的培養基和步驟(2)制備的三級培養種子液置于強制循環自吸式發酵罐中進行發酵，得發酵培養液；工藝條件為培養基糖含量2-6％，溫度26-32℃，接種量5-10％，溶氧≥10％，時間10-20小時；(4)發酵醪貯將步驟(3)的發酵培養液貯存在成熟醪罐中；(5)蒸發濃縮采用四效板式蒸發器或三效降膜蒸發器對步驟(4)中的發酵醪進行全液蒸發濃縮；(6)噴霧干燥采用高速離心噴霧干燥塔將濃縮的發酵液干燥，制成飼料酵母粉。
上述步驟(2)所述飼料酵母菌種選自產朊假絲酵母、釀酒酵母、面包酵母、熱帶假絲酵母或園擬酵母菌之一。
所述步驟(1)中玉米浸泡水蛋白含量4-7％；還原糖1-3％；可為酵母生長提供充足的氮源和部分碳源，還有乳酸、植物酸的鈣鎂鹽及酵母生長所需的各種其它生長因子。
所述步驟(1)中提取木糖后玉米皮水解糖液是玉米皮高溫加酸水解后，經模擬移動床色譜分離系統分離回收硫酸，再經模擬移動床色譜分離系統分提取木糖后制得的；提取木糖后玉米皮水解糖液干基含量6-10％；還原糖含量3-6％；可為酵母生長提供所需的碳源及微量元素。
所述步驟(1)中培養基配料還原糖含量3-5％，干物質含量8-12％。
所述步驟(3)中的發酵培養液的殘糖含量為0.5-1％、菌檢10-30億/ml；酵母產品菌量150-300億/克、粗蛋白≥45％。
所述步驟(5)濃縮至料液濃度為30-45％。
所述步驟(6)發酵液后保持酵母粉水分6-10％。
以上均為質量百分比。
本發明的技術特點，1、玉米皮的水解溫度為100℃-120℃，比目前普遍采用的125℃-135℃的水解方法大幅減少能耗，降低成本，并且由于溫度降低，減少了副產物的生成，提高了產物的產率。2、對水解液中的酸采用模擬移動床色譜分離系統進行回收利用，替代了常規方法的碳酸鈣或氫氧化鈣中和工序，降低了成本；3、提取木糖后玉米皮水解糖液是玉米皮高溫加酸水解后，再經模擬移動床色譜分離技術分提取木糖后制得的；4、發酵液的干燥采用高速離心噴霧干燥塔，可瞬時干燥，保證酵母粉營養成分的完整性及酵母的活性；此設備產量大、生產連續，可自動控制，確保產品的質量。
本發明的有益效果是利用玉米浸泡水和提取木糖后玉米皮水解液配料，并對水解液中的酸進行回收利用，提高了玉米浸泡水附加值，解決了玉米皮水解液提取木糖后剩余糖液的處理問題，擴大了淀粉糖企業的利潤空間；培養基中富含氮源和碳源及酵母生長所需無機鹽、微量元素及維生素等生長因子，通過發酵罐發酵、蒸發濃縮、噴霧干燥制成的飼料酵母可保證酵母營養的完整性，飼料酵母可完全替代魚粉從而降低了畜禽業的養殖成本；還解決了由于玉米浸泡水和提取木糖后玉米皮處理不當造成的環境污染問題，具有顯著的經濟效益和社會效益。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的方法做進一步說明。
實施例1一種以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，步驟如下，均為質量比(1)培養基制備根據產朊假絲酵母的生長特性，產朊假絲酵母生長主要依靠培養基中的氮源、碳源、無機鹽、微量元素等生長因子，這些營養物質主要依靠上述的配料培養基提供；制備如下①蛋白含量4％，還原糖含量1％的玉米浸泡水濃度10％；用1mol/L的NaOH溶液調節pH值至6.0，過濾備用；②玉米皮加硫酸水解，酸液濃度為1％；酸液∶玉米皮(干基)＝10∶1；水解溫度105℃，水解時間5小時；水解完畢后過濾，濾液用模擬移動床色譜分離回收硫酸，回收的硫酸再用于玉米皮水解，濾液脫色離交后經模擬移動床技術分離提取木糖，提取木糖后的水解糖液含干基6％；還原糖3％，水解糖液貯存備用；③將上述的玉米浸泡水和提取木糖后的水解糖液按質量比3∶1配比混合，然后用硫酸調節pH4.0，在70℃條件下殺菌30分鐘后作為飼料酵母培養基備用。
(2)制備種子液①以產朊假絲酵母為菌種進行搖床培養，培養條件搖床頻率150轉/分，溫度28℃，時間6小時，培養基含糖2.0％，培養結束殘糖含量0.8％，酵母數2.1億個/ml；②接種后在種子罐內進行三級培養，培養條件培養基糖含量3.2％。接種量10％，種子罐裝液量66％，培養時間6小時，得三級培養種子液。
(3)發酵罐培養將(1)中的培養基和(2)中制備的種子液置于主發酵罐中進行發酵，工藝條件糖含量3.2％，溫度28℃，接種量5％，溶氧10％，時間20小時；發酵液殘糖含量為0.5％、菌檢10億/ml，粗蛋白含量45％，酵母產品菌量150億/克。
(4)發酵醪貯將步驟(3)的發酵培養液貯存在成熟醪罐中。
(5)蒸發濃縮采用四效板式蒸發器對步驟(4)中的發酵醪進行全液蒸發濃縮，料液濃度為30％。
(6)噴霧干燥干燥后酵母粉含水量8％。
實施例2一種以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，步驟如下，均為質量比(1)培養基制備根據熱帶假絲酵母的生長特性，熱帶假絲酵母生長主要依靠培養基中的氮源、碳源、無機鹽、微量元素等生長因子，這些營養物質主要依靠上述的配料培養基提供；制備如下①蛋白含量5.5％，還原糖含量2％的玉米浸泡水濃度12％；用5mol/L的NaOH溶液調節pH值至6.0，過濾備用；②玉米皮加硫酸水解，酸液濃度為5％；酸液∶玉米皮(干基)＝7∶1；水解溫度110℃，水解時間4小時；水解完畢后過濾，濾液用模擬移動床色譜分離回收硫酸，濾液脫色離交后經模擬移動床技術分離提取木糖，提取木糖后的水解糖液含干基8％；還原糖4％，水解糖液貯存備用；③將上述的玉米浸泡水和提取木糖后的水解糖液按質量比2∶1配比混合，然后用鹽酸調節pH5.0，在80℃條件下殺菌25分鐘后作為飼料酵母培養基備用。
(2)制備種子液①以熱帶假絲酵母為菌種進行斜面搖床培養，培養條件搖床頻率200轉/分，溫度28℃，時間7小時，培養基含糖2.0％，培養結束殘糖0.7％，酵母數2.3億個/ml；②接種后在種子罐內進行三級培養，培養條件培養基糖含量3.4％。接種量8％，種子罐裝液量66％，培養時間7小時，得三級培養種子液。
(3)發酵罐培養將(1)中的培養基和(2)中制備的三級培養種子液置于發酵罐中進行發酵，得發酵培養液；工藝條件糖含量3.4％，pH值6.0，溫度28℃，溶氧20％，，時間16小時，發酵液殘糖含量為0.7％、菌檢20億/ml，粗蛋白含量55％，酵母產品菌量200億/克。
(4)發酵醪貯將步驟(3)的發酵培養液貯存在成熟醪罐中。
(5)蒸發濃縮采用四效板式蒸發器或三效降膜蒸發器對步驟(4)中的發酵醪進行全液蒸發濃縮，料液濃度為35％。
(6)噴霧干燥干燥后酵母粉含水量10％。
實施例3一種以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，步驟如下，均為質量比(1)培養基制備根據熱帶假絲酵母的生長特性，熱帶假絲酵母生長主要依靠培養基中的氮源、碳源、無機鹽、微量元素等生長因子，這些營養物質主要依靠上述的配料培養基提供；其原料制備如下所示①蛋白含量7％，還原糖含量3％的玉米浸泡水濃度15％；用10mol/L的NaOH溶液調節pH值至6.0，過濾備用；②玉米皮加硫酸水解，酸液濃度為5％；酸液∶玉米皮(干基)＝5∶1；水解溫度120℃，水解時間3.5小時；水解完畢后過濾，濾液用模擬移動床色譜分離回收硫酸，濾液脫色離交后經模擬移動床技術分離提取木糖，提取木糖后的水解液含干基10％；還原糖6％，水解液貯存備用；③將上述的玉米浸泡水和提取木糖后的水解液按質量比1∶1配比混合，然后用磷酸調節pH6.0，在75℃條件下殺菌30分鐘后作為飼料酵母培養基備用。
(2)制備種子液
①以飼料酵母熱帶假絲酵母為菌種進行搖床培養，培養條件搖床頻率240轉/分，溫度28℃，時間9小時，培養基含糖2.3％，培養結束殘糖含量0.9％，酵母數2.8億個/ml；②接種后在種子罐內進行三級培養，培養條件培養基糖含量3.6％。接種量10％，種子罐裝液量66％，培養時間9小時，得三級培養種子液。
(3)發酵罐培養將(1)中的培養基和(2)中制備的三級培養種子液置于發酵罐中進行發酵，得發酵培養液；工藝條件糖含量3.6％，溫度28℃，接種量10％，溶氧30％，時間14小時，發酵液殘糖含量為0.5％、菌檢30億/ml，粗蛋白含量60％，酵母產品菌量300億/克。
(4)發酵醪貯將步驟(3)的發酵培養液貯存在成熟醪罐中。
(5)蒸發濃縮采用四效板式蒸發器或三效降膜蒸發器對(4)中的發酵醪進行全液蒸發濃縮，料液濃度為45％。
(6)噴霧干燥干燥后酵母粉含水量6％。
本發明不局限于上述具體實施例，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的變化，但不論做何種替代和改變，凡是與本申請相同或相似的技術方案，均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，步驟如下，均為質量比(1)制備培養基①玉米浸泡水濃度10-15％，用1-10mol/L的NaOH溶液調節pH值至5-8，過濾備用；②玉米皮加硫酸水解，酸液濃度為1-10％；酸液和玉米皮質量比為10∶1-5∶1；水解溫度100-120℃，水解時間2-6小時；水解完畢后過濾，濾液采用模擬移動床色譜分離系統分離出酸進行回收利用，然后進行脫色離交，脫色離交后濾液再經過一套模擬移動床色譜分離系統提取木糖，提取木糖后的水解糖液貯存備用；③將上述的玉米浸泡水和提取木糖后的玉米皮水解糖液按質量比3∶1-1∶1混合，用酸調節pH4-6，在70-80℃條件下殺菌25-30分鐘后作為飼料酵母培養基備用；(2)制備種子液①將飼料酵母菌種進行搖床培養，培養條件搖床頻率150-300轉/分，溫度26-32℃，時間6-10小時，培養基含糖1.0-3.0％，培養結束殘糖≤1％，酵母數1-3億個/ml；②接種后在種子罐內進行三級培養，培養條件糖含量2-6％，接種量5-10％，種子罐裝液量60-70％，培養時間6-10小時，得三級培養種子液；(3)發酵罐發酵將步驟(1)制備的的培養基和步驟(2)制備的三級培養種子液置于強制循環自吸式發酵罐中進行發酵，得發酵培養液；工藝條件為培養基糖含量2-6％，溫度26-32℃，接種量5-10％，溶氧≥10％，時間10-20小時；(4)發酵醪貯將步驟(3)的發酵培養液貯存在成熟醪罐中；(5)蒸發濃縮采用四效板式蒸發器或三效降膜蒸發器對步驟(4)中的發酵醪進行全液蒸發濃縮；(6)噴霧干燥采用高速離心噴霧干燥塔將濃縮的發酵液進行噴霧干燥，制成飼料酵母粉。
2.如權利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，其特征在于，所述飼料酵母菌種選自產朊假絲酵母、釀酒酵母、面包酵母、熱帶假絲酵母或園擬酵母菌之一。
3.如權利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，其特征在于，所述步驟(1)中通過模擬移動床分離回收的酸再用于玉米皮水解。
4.如權利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，其特征在于，所述步驟(1)調節pH值的酸選自硫酸、鹽酸或磷酸之一。
5.如權利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，其特征在于，所述步驟(1)中玉米浸泡水的蛋白含量為4-7％，還原糖含量1-3％。
6.如權利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，其特征在于，所述步驟(1)中提取木糖后玉米皮水解糖液干物質含量5-10％，還原糖含量3-6％。
7.如權利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，其特征在于，所述步驟(1)中飼料酵母培養基還原糖含量3-5％，干物質含量8-12％。
8.如權利要求1所述的以提取木糖后的水解液為原料發酵制備飼料酵母的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的發酵培養液的殘糖量含量為0.5-1％、菌檢10-30億/ml；酵母產品菌量150-300億/克、粗蛋白≥45％。
9.如權利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，其特征在于，所述步驟(5)濃縮至料液濃度為30-45％。
10.如權利要求1所述的以提取木糖后的玉米皮水解糖液為原料制備飼料酵母的方法，其特征在于，所述步驟(6)發酵液干燥后保持酵母粉水分6-10％。
全文摘要
本發明涉及一種利用提取木糖后的玉米皮水解糖液制備飼料酵母的方法，該方法用玉米浸泡水、提取木糖后的玉米皮水解糖液混合配料制成培養基，斜面菌種進行三級培養，然后進行發酵罐培養。通過真空濃縮、噴霧干燥制成飼料酵母，整個生產過程無廢水排放。本發明的培養基中富含氮源、碳源、無機鹽、微量元素及維生素等生長因子，該方法可保證飼料酵母營養成分的完整性，所生產飼料酵母可完全替代魚粉用于畜禽養殖業，有效降低畜禽養殖業的生產成本；本發明提高了產品附加值，減少環境污染，具有顯著的經濟效益和社會效益。
文檔編號A23K1/16GK101054558SQ200710014210
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月4日 優先權日2007年4月4日
發明者高中法, 趙玉斌, 李法田, 王新增, 李慶, 牛繼星 申請人:牛繼星