專利名稱：：馬鈴薯薯渣液態發酵生產單細胞蛋白的工藝方法
技術領域：
：本發明涉及一種生產單細胞蛋白的工藝方法，具體涉及一種以馬鈴薯薯渣為原料液態發酵生產單細胞蛋白飼料的工藝技術。(二)
背景技術：
：國內外利用馬鈴薯生產淀粉過程中，均產生大量的薯渣和汁水，馬鈴薯薯渣和汁水的主要成分是纖維素和蛋白質等。由于在生產淀粉過程中，需要添加一些化學物質，適口性差，因此產生的薯渣不能直接被畜禽利用，馬鈴薯薯渣不能直接作為動物飼料。在我國北方，大部分馬鈴薯的深加工用于制造淀粉和粉條產生大量的廢渣，由于均缺乏科學有效的處理技術，使淀粉生產過程中產生的薯渣和污水任意排放，既造成馬鈴薯薯渣所蘊涵大量的營養物質的流失，又造成嚴重的環境污染，產生不良的社會影響。目前，對于薯渣尚無很好的處理方法，淀粉企業急于找到一種既能夠在處理薯渣和污水的同時，又能夠產生明顯經濟效益的好方法。面對國內飼料工業的迅猛發展，國產蛋白原料出現供不應求的局面，進口數量劇增，由"自給自足"轉為依賴進口，而且這種依賴程度逐漸加強。利用馬鈴薯薯渣生產微生物生產單細胞蛋白已成為補充飼料蛋白質來源不足的重要途徑，具有重大的經濟效益和社會效益。(三)
發明內容本發明的目的在于提供一種菌體蛋白營養物質豐富，菌體蛋白飼料中的粗蛋白質含量高達40%50%，其中氨基酸組分齊全，賴氨酸等必需氨基酸含量較高，同時富含核酸、維生素、無機鹽和促進動物生長因子、生物學價值優于植物蛋白飼料，沒有或很少抗營養因子，具有良好的促畜禽生長效果，可以部分替代豆粕和魚粉的馬鈴薯薯渣資源化生物方法。本發明的目的是這樣實現的應用纖維素降解菌和單細胞高產菌株組成的馬鈴薯薯渣高效轉化對馬鈴薯薯渣發酵生產單細胞蛋白的轉化菌群，在適宜的溫度、pH值發酵條件下使馬鈴薯薯渣中的纖維素成分被分解成葡萄糖，并進一步與汁水中的氮源一同轉化為單細胞蛋白，并降低單細胞蛋白中S042—濃度。本發明還包括這樣一些技術特征1、所述的纖維素降解菌和單細胞高產菌株組成的轉化菌群由酵母、木霉菌和青霉菌等菌株按照l:1:l比例構成，降低單細胞蛋白中SO^濃度，提高單細胞蛋白的適口性；2、所述的轉化菌群在液態馬鈴薯薯渣條件下發酵，采用馬鈴薯的汁水與薯渣以2:1比例混合，pH控制在4.5-5.5，溫度在28'C條件下培養6天，可以使發酵生產的單細胞蛋白飼料中粗蛋白的含量達到40%;3、所述的液態發酵條件中馬鈴薯薯渣和汁水均為未滅菌的狀態，氧氣相對含量維持在5%-10%，菌群的接種劑量達到發酵干物質的0.1%以上時能夠有效獲得單細胞蛋白。本發明涉及木霉菌和酵母等混合菌群，以馬鈴薯薯渣為原料液態發酵生產單細胞蛋白飼料的工藝參數。本發明利用木霉和酵母等轉化薯渣纖維素物質，同時提高單細胞蛋白的畜禽適口性。馬鈴薯薯渣在液態條件下，采用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種作為混合菌群，發酵時溫度在28'C，應當氧相對含量在5%-10%的條件下進行，液態發酵6天左右可以得到蛋白飼料產品，蛋白飼料中的粗蛋白可以達到40%以上，轉化馬鈴薯薯渣獲得的蛋白飼料中S042—，平均下降的幅度超到50%，防止高濃度S042—離子造成苦澀的味覺而降低畜禽的采食量和引起動物腹瀉可能性；采用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種轉化薯渣獲得的蛋白飼料飼喂大鼠表明，蛋白飼料為無毒物質，大鼠日糧添加蛋白飼料可以表現較好生長效果。菌群的組成配方1菌種組合間對轉化馬鈴薯薯渣生產單細胞蛋白飼料的影響實驗分組如下綠色木霉7Wc/2oAmmv/WafeCGMCC3.1913;黑曲霉v^/wg/〃ws"/g^"CGMCC3.40;產黃青霉Pem'd〃z'wwc/2oroge"wwCGMCC3.520;產朊假絲酵母Ca"AW"wrt7/sCGMCC2.120A.酵母、青霉菌、木霉菌；B.酵母、青霉菌、曲霉菌；C.酵母、曲霉菌、木霉菌；D.曲霉菌、青霉菌、木霉菌；E.酵母、青霉菌、曲霉菌、木霉菌。纖維素降解菌和單細胞高產菌株組成的轉化菌群由酵母、木霉菌、青霉菌和曲霉等菌株按照l:1:1比例按照分組進行組合后構成發酵菌群，采用馬鈴薯的汁水與薯渣以2:l比例混合，液態發酵條件中由于馬鈴薯薯渣中的剩余淀粉容易糊化產生粘稠狀態使攪拌和通氧受阻，所以液態發酵條件中馬鈴薯薯渣和汁水應為未滅菌的狀態，pH控制在4.5-5.5，溫度在28'C條件下培養6天以后測定相關指標。菌種組合對馬鈴薯薯渣生產單細胞蛋白飼料的影響見表1，A組合的蛋白飼料產物質量百分為最低的71.16%，可以說明A組合的菌劑使薯渣充分的發酵，由于充分發酵而引起菌體的呼吸代謝消耗了大量的營養物質，從而使得到的干物質量相對較低，由此可以推斷A組合也許較其他的菌種組合更適合發酵反應的進行；通過比較不同菌種組合間的菌體記數差異可以有利的說明在A組合的發酵菌劑的處理下，獲得最大量的菌體，也說明在A組合的處理下，纖維素物質得到最大的轉化；從最終蛋白詞料的粗蛋白指標來看，依然是A組合的發酵效果獲得菌體蛋白的粗蛋白含量最高為49.47%，多指標分析可以看出，釆用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種組合是最佳組合。表1菌種組合轉化馬鈴薯薯渣生產單細胞蛋白的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本發明是馬鈴薯薯渣高效轉化菌群在適宜發酵條件下來有效轉化馬鈴薯薯渣物質生產單細胞蛋白同時提高單細胞蛋白的畜禽適口性。馬鈴薯薯渣高效轉化菌群以液態馬鈴薯薯渣為發酵培養基，控制發酵條件，生產單細胞蛋白。我國養殖業和詞料行業處于穩定發展期，中國飼料業已完成了從手工作坊式的生產到世界第二大詞料生產國的飛越，成為我國重要的支柱產業之一，造成我國豆粕等優質蛋白詞料資源的短缺，單細胞蛋白營養物質豐富，菌體蛋白詞料中的粗蛋白質含量高達40%50%，其中氨基酸組分齊全，賴氨酸等必需氨基酸含量較高，同時富含核酸、維生素、無機鹽和促進動物生長因子、生物學價值優于植物蛋白飼料，沒有或很少抗營養因子，具有良好的促畜禽生長效果，可以部分替代豆粕和魚粉。具體實施例方式下面舉例具體說明高效菌群發酵轉化馬鈴薯薯渣的生產方法和工藝(1)菌種的生產生產中應用的菌種木霉菌、青霉菌、酵母菌按10"ml量接入500/ml的PDA培養基中在搖床160rpm下培養6天后獲得初級種子，麥麩與豆粕粉碎過20目后以10:1混合后，加入1:1的水在12(TC下滅菌30分鐘，獲得的初級種子與滅菌麥麩和豆粕混合物以1:10比例混合在28'C左右條件下發酵，發酵獲得的次級種子晾干粉碎后作為應用的生產種子，生產中總共有3個發酵池，每個的體積2mx2mxlm，每個發酵池中馬鈴薯渣和汁水按1:2混合。每個發酵池安裝16r/min的攪拌機攪拌，溫度控制在28'C，同時用空氣壓縮機向發酵池中以0.5mS/min壓入高壓空氣，以補充氧氣，使氧氣相對含量維持在5%-10%，液態發酵條件中馬鈴薯薯渣和汁水應為未滅菌的狀態，菌群的接種劑量達到馬鈴薯渣和淀粉汁水中干物質重量的0.1%以上進行生產發酵，分別在2、4、6、8、IO采樣分析。(2)發酵時間對轉化馬鈴薯薯渣生產單細胞蛋白的影響通過表2可以看出，隨著發酵時間的延續，測定還原糖在2-4天時出現上升趨勢，說明菌體生長后產生大量誘導合成纖維素酶，纖維素物質在纖維素酶的作用下被降解而產生還原糖，而后還原糖被大量消耗來維持菌體的大量生長，在發酵進行的到第6天的時候，發酵進行的速度開始放慢。當發酵進程進行到第6天的時候，粗蛋白含量和發酵第4天相比仍舊有很大程度的提高，但是和發酵8天后的粗蛋白含量相比相差幅度較小，而菌體數量在6-10天時變化也相對較小，與還原糖變化的趨勢相吻合，可以認為最后所進行的4天的發酵對提高粗蛋白含量的意義已經不大，說明發酵時間設定為6天應該是最合理的發酵時間方案。一般在馬鈴薯加工生產淀粉的時候，需要加入大量Na(SO,)2化合物起到增白和抗氧化作用，S032—離子不穩定容易氧化變成S042—離子，薯渣和汁水中存在大量的S042—離子造成的苦澀的味覺容易降低畜禽的采食量，嚴重時會引起動物腹瀉。本發明中采用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種組合處理后馬鈴薯薯渣獲得的蛋白飼料中SO,離子大幅度降低，平均下降的幅度超到50%，可能由于菌體利用SO卩—合成含硫氨基酸，S042—的大幅度的降低成為本發明能夠生產優質薯渣單細胞蛋白飼料保證之一。表2發酵時間對轉化馬鈴薯薯渣生產單細胞蛋白的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例本實施例中獲得的蛋白詞料進行飼養實驗，選取剛斷乳的Wistar大鼠80只，體重6090g，隨機分成4組，每組20只，雌雄各半，其中三組為試驗組，一組為對照組。動物單籠飼養。采用灌喂的方法給與樣品。劑量設計為灌胃容量以體重的1%計算，高劑量組3.3g/kg.Bw、中劑量組1.65g/kg.Bw、低劑量組0.83g/kg.Bw，對照組灌胃相同容積的羧甲基纖維素。動物自由攝食及飲水，連續喂養30天。每天觀察并記錄動物的一般表現、行為、中毒癥狀及死亡情況。每周記錄一次體重和兩次食物攝入量，計算每周及總的食物利用率。表3薯渣單細胞蛋白飼料對大鼠體重(g)的影響性別劑量動物數始重第l周第2周第3周第4周(g/kgBW)(只)雄3.31071.8±3.16112±11.6164±8.9203±16.8275±9.91,651072.9±5.01114±11.6168土9.6208±10.8280±10.00.831071.8±5.93113±11.7166±13.0206土14.2272±12.7陰性對照1071.7士3.63116±11.1167±9.4199±15.9270±13.1雌3.31068.3±3.18104士8.9140±11.8188士14.2232±16.51.651068.2±4,95103±9.4143±6,6187±10.9220±24.30.831068.8±3.44106±12.2145±9.8195±13.1212±21.6陰性對照1068.8±5.06108±13.0144±11.2190±13.3214±15.9在本發明采用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種轉化馬鈴薯薯渣獲得的蛋白飼料飼喂大鼠的毒理學研究表明，蛋白飼料為無毒物質，對表3大鼠體重進行方差分析處理，結果均無顯著性差異(P>0.05)，雖然薯渣單細胞蛋白飼料對大鼠體重的增長無明顯的影響，但大鼠日糧添加蛋白飼料可以表現較好生長效果。權利要求1.一種馬鈴薯薯渣液態發酵生產單細胞蛋白的工藝方法，其特征是應用纖維素降解菌和單細胞高產菌株組成的馬鈴薯薯渣發酵生產單細胞蛋白的轉化菌群，以液態馬鈴薯薯渣與汁水混合為發酵培養基，控制發酵條件，使馬鈴薯薯渣中的纖維素成分被分解成葡萄糖，并進一步與汁水中的氮源一同轉化為單細胞蛋白，并降低單細胞蛋白中SO42-濃度。2.根據權利要求1所述的馬鈴薯薯渣液態發酵生產單細胞蛋白的工藝方法，其特征是所述的纖維素降解菌和單細胞高產菌株組成的轉化菌群由酵母、木霉菌和青霉菌菌株按照重量1:1:1比例構成。3.根據權利要求1所述的馬鈴薯薯渣液態發酵生產單細胞蛋白的工藝方法，其特征是所述的轉化菌群在馬鈴薯薯渣液態條件下發酵，采用馬鈴薯的汁水與薯渣以2:1比例混合，pH控制在4.5-5.5，溫度在28'C條件下培養6天。4.根據權利要求1所述的馬鈴薯薯渣液態發酵生產單細胞蛋白的工藝方法，其特征是所述的液態發酵條件中馬鈴薯薯渣和汁水均為未滅菌的狀態，氧氣相對含量維持在5%-10%，菌群的接種劑量達到發酵干物質的0.1%以上時能夠有效獲得單細胞蛋白。全文摘要本發明提供了一種馬鈴薯薯渣液態發酵生產單細胞蛋白的工藝方法，利用木霉和酵母等轉化薯渣纖維素物質，同時提高單細胞蛋白的畜禽適口性。馬鈴薯薯渣在液態條件下，采用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種作為混合菌群，發酵時溫度在28℃，應當氧相對含量在5％-10％的條件下進行，液態發酵6天左右可以得到蛋白飼料產品，蛋白飼料中的粗蛋白可以達到40％以上，轉化馬鈴薯薯渣獲得的蛋白飼料中SO₄^2-，平均下降的幅度超到50％，防止高濃度SO₄^2-離子造成苦澀的味覺而降低畜禽的采食量和引起動物腹瀉可能性；采用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種轉化薯渣獲得的蛋白飼料飼喂大鼠表明，蛋白飼料為無毒物質，大鼠日糧添加蛋白飼料可以表現較好生長效果。文檔編號A23K1/16GK101283730SQ20081006442公開日2008年10月15日申請日期2008年4月30日優先權日2008年4月30日發明者華叢,劉志華,艷孫,宋金柱,張向東,謙楊,王希國申請人:謙楊