專利名稱：利用玉米芯生產生物蛋白飼料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用玉米芯生產生物蛋白飼料的制作方法。
背景技術：
近年來，隨著養殖業的迅速發展，我國飼料業也取得了很大的發展，雖然飼料業發展前景誘人，但競爭十分激烈，飼料原料價格大幅上漲，蛋白資源緊缺已成為該行業發展面臨的重大挑戰之一。因此開發新的蛋白資源已成為我國飼料工業當前迫切而艱巨的任務之我國每年玉米產量超過1. 3億噸，副產物玉米芯的量在4000萬噸左右。目前只有一少部分用于培養食用菌，生產木糖、糠醛等或直接作為營養價值極低的飼料，絕大部分未得到充分利用，或棄之于田間或焚燒，造成了環境污染。玉米芯的結晶性小，木質素含量較低，主要由纖維素、半纖維素組成，其中半纖維素含量較高，其代表性的分析結果為半纖維素38-40 %、纖維素33-35 %、木質素15-17 %、灰分2 %、膠質4 %。黑曲霉是公認的安全菌株，具有蛋白酶、液化型淀粉酶、糖化型淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、植酸酶等多種酶，酶系齊全，培養條件粗放，多數為胞外酶，水解酶系隨條件的改變而改變。目前，還未見有關利用玉米芯生產生物蛋白飼料的制作方法。本研究以玉米芯為主要原料固態法培養黑曲霉，黑曲霉所產生的半纖維素酶和纖維素酶可將玉米芯原料分解產生戊糖(主要是木糖)和六碳糖等還原糖，篩選并接種啤酒酵母，添加大豆粕，共同發酵， 產品粗蛋白質增量明顯提高，同時黑曲霉豐富的酶系可將植物蛋白復雜的大分子物質消化分解為小分子物質，較大程度降低了大豆蛋白中的抗營養物質如胰蛋白酶抑制劑、脲酶、血凝素等，有效消除了大豆蛋白的抗原性，增加寡肽、氨基酸，維生素、酶類等有用代謝產物， 使物料適口性改善，營養價值提高。

發明內容
針對上述存在的問題及玉米芯、黑曲酶、酵母菌的優點，本發明提供一種利用玉米芯生產生物蛋白飼料的制作方法，不但產品粗蛋白質增量明顯提高，而且可將植物蛋白復雜的大分子物質消化分解為小分子物質，較大程度降低了大豆蛋白中的抗營養物質如胰蛋白酶抑制劑、脲酶、血凝素等，有效消除了大豆蛋白的抗原性，增加寡肽、氨基酸，維生素、酶類等有用代謝產物，使物料適口性改善，營養價值提高。本發明采用的技術方案是—種利用玉米芯生產生物蛋白飼料的制作方法，所述的飼料是由玉米芯和麩皮以 70-80 20-30及營養鹽質量比混合后，加水煮制得到的固態發酵培養基，并在固體發酵培養基上接種黑曲酶，培養48-7 后接種啤酒酵母菌，24h后添加20 %的蒸煮豆粕，繼續發酵 36-4 ，發酵結束后，將發酵產物干燥、粉碎制得所述的生物蛋白飼料。優選所述的生物蛋白飼料，其特征在于所述的固態發酵培養基按如下方面制得接種黑曲霉培養基為玉米芯和麩皮以70-80 20-30及營養鹽((NH4)2S042%，MgSO4 · 7H20 0. 05%, KH2PO4 0.01% )混合后，加入一定質量的水，使水分達到70-80%，于
高壓處理池，得到黑曲酶發酵固體培養基；含豆粕的黑曲霉與啤酒酵母的共發酵培養基為接種黑曲酶培養基培養72-%h 后(接種啤酒酵母Mh)添加20%的蒸煮豆粕，加水量90%-100%，得到含豆粕的共發酵培
養基；一種生物蛋白飼料的制備方法，所述方法是將黑曲霉和啤酒酵母先后接種到固態發酵培養基，于觀_301下發酵培養120-144h，發酵結束后，將發酵產物干燥，粉碎至60目即得到所述的生物蛋白飼料；各菌種的接種量可不受限制，通常選擇其常規接種量即可，優選的，所述菌種的接種量以種液占固態發酵培養基干重質量百分比計，黑曲霉種子液為10%，啤酒酵母種子液為10%。所述的黑曲霉種子培養基為=NaNO32g, K2HPO4 lg, KCl 0. 5g, MgSO4O. 5g, FeSO4
0.Olg，蔗糖 30g，水 1000ml, pH 自然，121°C滅菌 20min。所述黑曲霉種子液的制備保存的黑曲霉轉接1-2次，用無菌移液管吸取5_8mL無菌水加至斜面上，用接種環輕輕刮下菌苔，并充分攪勻，用無菌移液管吸取3-5mL的菌液， 轉接于裝有黑曲霉IOOmL種子培養基的250mL錐形瓶中，于搖瓶轉速150r/min、3(TC下培養黑曲霉72-%h，得到黑曲霉種子液。所述啤酒酵母種子液的制備保存的啤酒酵母轉接1-2次，用無菌移液管吸取 5-8mL無菌水加至斜面上，用接種環輕輕刮下菌苔，并充分攪勻，用無菌移液管吸取3-5mL 的菌液，轉接于裝有啤酒酵母IOOmL種子培養基的250mL錐形瓶中，于30°C溫度下培養酵母 24-36h,搖瓶轉速150r/min，得到啤酒酵母種子液。優選的，所述黑曲霉篩選培養基為羧甲基纖維素納20g，Na2HPO4 2. 5g，KH2PO4
1.6g，蛋白胨2. 6g，酵母膏0. 8g，蒸餾水1000ml，瓊脂20g, pH呈中性。鹽城工學院生物中心保存的黑曲霉接種在適用于黑曲霉的固體培養基上，30°C下活化對-3他后，稀釋并涂布于篩選培養基上培養72-%h，然后經lg/Ι的剛果紅處理，挑取菌圈最大的菌株，作斜面保存。優選的，所述的啤酒酵母固體培養基為木糖20g/l，酵母膏10g/l，蛋白胨IOg/ 1，ρΗ值5. 5，瓊脂2%，0. IMPa滅菌20min。鹽城工學院生物中心保存的啤酒酵母接種在啤酒酵母的固體培養基上，在30°C活化對-3他后，在固體培養基平板上劃線培養，30°C培養 72-96h后，挑選生長旺盛的菌株作斜面保存。本發明的有益效果主要體現在1、我國每年副產大量的玉米芯，但是卻沒有被廣泛利用，絕大部分作為農家燃料被白白燒掉，既浪費資源又污染環境。但通過微生物發酵的方式生產生物蛋白飼料，研究成果對節約飼料用糧和減輕農村環境污染有一定的作用；2、近年來，飼料工業隨著養殖業的發展而迅速發展，飼料原料的價格大幅度上漲， 蛋白資源供應緊張已成為該行業發展面臨的重大挑戰之一，利用玉米芯生產生物蛋白飼料，既緩解飼料蛋白源緊張的問題，還能降低飼料成本和增加農民收入；3、黑曲霉是公認的安全菌株，具有蛋白酶、液化型淀粉酶、糖化型淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、植酸酶等多種酶。以玉米芯為主要原料固態法培養黑曲霉，黑曲霉所產生的半纖維素酶和纖維素酶可將玉米芯原料分解產生戊糖(主要是木糖)和六碳糖等還原糖，以10%的接種量將黑曲霉種子培養液接種到高溫處理的玉米芯原料進行淺盤固體培養，在溫度為30°C、pH 5. 5、時間4 下，每日翻拌一次，48-72h，培養基表面出現大量黑色孢子頭，還原糖含量達9. 5-10. 1 %。4、玉米芯原料淺盤培養黑曲霉48-7 后接種10 %啤酒酵母，在30°C下培養， 每日翻拌一次，發酵24h后添加20%豆粕，繼續淺盤發酵48h，產品中粗蛋白含量達 25. 3-27. 2%，粗蛋白凈增量達10. 8-12. 7%。黑曲霉中所具有的蛋白酶的發酵作用與豆粕多肽的酶解有機地結合，較大程度降低了大豆蛋白中的抗營養物質如胰蛋白酶抑制劑、脲酶、血凝素等，有效消除了大豆蛋白的抗原性，增加寡肽、氨基酸，維生素、酶類等有用代謝產物，產品蛋白質水解度達8. 8-9.4%，飼料無苦味，適口性好，營養價值提高。
具體實施例方式實施例11、種子液的制備(1)黑曲霉，鹽城工學院生物中心保存。斜面培養基為(查氏培養基)=NaNO32g, K2HPO4 lg, KCl 0. 5g，MgSO4 · 7H20 0. 5g, FeSO4 O.Olg，蔗糖30g，瓊脂20g，蒸餾水定容至1000mL，pH值自然，121°C滅菌20分鐘。接種黑曲霉，30°C培養72h，得到斜面菌種。篩選培養基為羧甲基纖維素納20g, Na2HPO4 2. 5g，KH2PO4 1. 6g，蛋白胨2. 6g，酵母膏0. 8g，蒸餾水1000ml，瓊脂20g，pH呈中性，121°C滅菌20分鐘。接種黑曲霉斜面菌種， 30°C培養7 后，經lg/Ι的剛果紅處理，挑取菌圈最大的菌株，得到篩選的黑曲霉。種子培養基=NaNO32g，K2HPO4 lg, KCl 0. 5g，MgSO4 0. 5g，FeSO4 0. Olg，蔗糖 30g， 蒸餾水1000ml，pH自然，121°C滅菌20min。用無菌移液管吸取5mL無菌水加至篩選的黑曲霉斜面上，用接種環輕輕刮下菌苔，并充分攪勻，用無菌移液管吸取3mL的菌液，轉接于裝有種子培養基的250mL錐形瓶中，于搖瓶轉速150r/min、3(TC下培養黑曲霉72h，得到黑曲霉種子液。(2)啤酒酵母，鹽城工學院生物中心保存。固體培養基為木糖20g，酵母膏10g，蛋白胨10g，pH 5. 5，瓊脂20g，0. IM 1 滅菌 20min。將啤酒酵母原貯菌種，在30°C活化24h后，在固體培養基平板上劃線培養，30°C培養 7 后，挑選生長旺盛的菌株，得到篩選的啤酒酵母。種子培養基木糖50g/l，尿素 3g/l，硫銨 1. 5g/l，KH2PO4 lg/IjMgSO4 · 7Η200· 5g/ 1，酵母膏 lg/l，0. IMPa 滅菌 20min。用無菌移液管吸取5mL無菌水加至篩選的啤酒酵母斜面上，用接種環輕輕刮下菌苔，并充分攪勻，用無菌移液管吸取3mL的菌液，轉接于裝有種子培養基的250mL錐形瓶中， 于搖瓶轉速150r/min、30°C下培養啤酒酵母72h，得到啤酒酵母種子液。2、發酵原料處理稱取粉碎后的玉米芯粉800g，添加營養鹽溶液(MM)2SO4 20g, MgSO4 · 7H200. 5g， KH2PO4 0. Ig和200g的麩皮，調pH 5. 5，加水量為800ml，在下高壓處理2h，處理時間到后，切斷電源，讓滅菌鍋內的溫度自然下降，當壓力表的壓力降到“0”時，打開排氣閥，打開蓋子，取出培養基，得到固態發酵初始培養基。發酵培養基接種黑曲霉72h(接種黑曲霉24h)后，添加200g的豆粕，繼續進行共發酵。3、接種上述經預處理和固態發酵培養基，通風冷卻至35°C以下時，先接種黑曲酶種子液 100ml，30°C下進行淺盤固體培養，每日翻拌一次，時間48h。玉米芯固態發酵培養基淺盤培養黑曲霉4 后，接種IOOml啤酒酵母，30°C下繼續培養72h。4、干燥發酵結束后，發酵產物采用低溫干燥，粉碎至60目即得到所述的生物蛋白飼料， 產品中粗蛋白含量達沈.1%，粗蛋白凈增量達11.6%，蛋白水解度可達9.4%，飼料無苦味，適口性好，營養價值提高。5、應用效果試驗研究了飼料中不同含量的玉米芯生物蛋白飼料對異育銀鯽生長性能、 魚體品質的影響。將240尾健康的異育銀鯽魚種，平均體重(18.06士2.13化，飼養于 IOOcmX80cmX60cm的水族箱內，玉米芯生物蛋白飼料分別以5%、10%、15%和20% (質量分數)的比例添加到基礎飼料中，連續飼養60d。試驗結果表明在異育銀鯽飼料中添加10%玉米芯生物蛋白飼料，其增重率、總消化率、蛋白質消化率和魚體粗灰分、鈣含量與對照組比較沒有顯著性差異(P > 0.05)，但隨著玉米芯生物蛋白飼料添加量的上升，以上指標都逐漸降低。表明在異育銀鯽魚種配合飼料中，玉米芯生物蛋白飼料的最適添加量為 10%，對魚體的生產性能、魚體品質不會產生顯著影響(P > 0. 05)。實施例21、種子液的制備(1)黑曲霉，鹽城工學院生物中心保存。斜面培養基為(查氏培養基)=NaNO32g, K2HPO4 lg, KCl 0. 5g，MgSO4 · 7H20 0. 5g, FeSO4 O.Olg，蔗糖30g，瓊脂20g，蒸餾水定容至1000mL，pH值自然，121°C滅菌20分鐘。接種黑曲霉，30°C培養72h，得到斜面菌種。篩選培養基為羧甲基纖維素納20g, Na2HPO4 2. 5g，KH2PO4 1. 6g，蛋白胨2. 6g，酵母膏0. 8g，蒸餾水1000ml，瓊脂20g，pH呈中性，121°C滅菌20分鐘。接種黑曲霉斜面菌種， 30°C培養7 后，經lg/Ι的剛果紅處理，挑取菌圈最大的菌株，得到篩選的黑曲霉。種子培養基=NaNO32g，K2HPO4 lg, KCl 0. 5g, MgSO4 0. 5g, FeSO4 0. Olg，蔗糖 30g, 蒸餾水1000ml，pH自然，121°C滅菌20min。用無菌移液管吸取5mL無菌水加至篩選的黑曲霉斜面上，用接種環輕輕刮下菌苔，并充分攪勻，用無菌移液管吸取3mL的菌液，轉接于裝有種子培養基的250mL錐形瓶中，于搖瓶轉速150r/min、3(TC下培養黑曲霉72h，得到黑曲霉種子液。(2)啤酒酵母，鹽城工學院生物中心保存。固體培養基為木糖20g，酵母膏10g，蛋白胨10g，pH 5. 5，瓊脂20g，0. IM 1 滅菌 20min。將啤酒酵母原貯菌種，在30°C活化24h后，在固體培養基平板上劃線培養，30°C培養 7 后，挑選生長旺盛的菌株，得到篩選的啤酒酵母。種子培養基木糖50g/l，尿素 3g/l，硫銨 1. 5g/l，KH2PO4 lg/IjMgSO4 · 7Η200· 5g/ 1，酵母膏 lg/l，0. IMPa 滅菌 20min。用無菌移液管吸取5mL無菌水加至篩選的啤酒酵母斜面上，用接種環輕輕刮下菌苔，并充分攪勻，用無菌移液管吸取3mL的菌液，轉接于裝有種子培養基的250mL錐形瓶中， 于搖瓶轉速150r/min、30°C下培養啤酒酵母72h，得到啤酒酵母種子液。2、發酵原料處理稱取粉碎后的玉米芯粉700g，添加營養鹽溶液(MM)2SO4 20g, MgSO4 · 7H200. 5g， KH2PO4 0. Ig和300g的麩皮，調pH 5. 5，加水量為800ml，在下高壓處理2h，處理時間到后，切斷電源，讓滅菌鍋內的溫度自然下降，當壓力表的壓力降到“0”時，打開排氣閥，打開蓋子，取出培養基，得到固態發酵初始培養基。發酵培養基接種黑曲霉72h(接種黑曲霉 24h)后，添加200g的豆粕，繼續進行共發酵。3、接種上述經預處理和固態發酵培養基，通風冷卻至35°C以下時，先接種黑曲酶種子液 100ml，30°C下進行淺盤固體培養，每日翻拌一次，時間48h。玉米芯固態發酵培養基淺盤培養黑曲霉7 后，接種IOOml啤酒酵母，30°C下繼續培養60h。4、干燥發酵結束后，發酵產物采用低溫干燥，粉碎至60目即得到所述的生物蛋白飼料， 產品中粗蛋白含量達27.2%，粗蛋白凈增量達12.7%，蛋白水解度可達9.8%，飼料無苦味，適口性好，營養價值提高。5、應用效果試驗研究了飼料中不同含量的玉米芯生物蛋白飼料對異育銀鯽生長性能、 魚體品質的影響。將240尾健康的異育銀鯽魚種，平均體重(15.78士1.96化，飼養于 IOOcmX80cmX60cm的水族箱內，玉米芯生物蛋白飼料分別以5%、10%、15%和20% (質量分數)的比例添加到基礎飼料中，連續飼養30d。試驗結果表明在異育銀鯽飼料中添加 10%玉米芯生物蛋白飼料，其增重率、總消化率、蛋白質消化率和魚體粗灰分、鈣含量與對照組比較沒有顯著性差異(P > 0. 05)，以后隨著玉米芯生物蛋白飼料添加量的上升，以上指標都逐漸降低。表明在異育銀鯽魚種配合飼料中，玉米芯生物蛋白飼料的最適添加量為 10%，對魚體的生產性能、魚體品質不會產生顯著影響(P > 0. 05)。
權利要求
1.一種利用玉米芯生產生物蛋白飼料的制作方法，所述的飼料是由玉米芯和麩皮以 70-80 20-30及營養鹽質量比混合后，加水煮制的固態發酵培養基，并在固體發酵培養基上接種黑曲酶，培養48-7 后，接種啤酒酵母菌，再24h后添加20 %的蒸煮豆粕，繼續發酵 36-48h，發酵結束后，將發酵產物干燥、粉碎制得所述的蛋白飼料。
2.如權利要求1所述的生物蛋白飼料，其特征在于所述的固態發酵培養基按如下方面制得接種黑曲霉培養基為玉米芯和麩皮以70-80 20-30及營養鹽((NH4) 2S042 %， MgSO4 · 7H20 0. 05%, KH2PO4O. 01% )混合后，加入一定質量的水，使水分達到70-80%，于高壓處理池，得到黑曲酶發酵固體培養基； 含豆粕的黑曲霉與啤酒酵母的共發酵培養基為接種黑曲酶培養基的培養72-96小時后(接種啤酒酵母Mh)添加20%的蒸煮豆粕，加水量90%-100%，得到含豆粕的共發酵培養基；
3.一種發酵蛋白飼料的制備方法，所述方法是將黑曲霉和啤酒酵母先后接種到固態發酵培養基，于下發酵培養120-144h，發酵結束后，將發酵產物干燥，粉碎至60目即得到所述的生物蛋白飼料；
4.所權利要求1所述的方法，其特征在于所述菌種接種量以種液占固態發酵培養基干重質量百分比計，黑曲霉種子液為10%，啤酒酵母種子液為10% ；所述的黑曲霉篩選培養基為羧甲基纖維素納20g，Na2HP042. 5g，KH2PO4L 6g，蛋白胨 2. 6g，酵母膏0. 8g，蒸餾水1000ml，瓊脂20g, pH呈中性，121°C滅菌20min ；所述的黑曲霉種子培養基為:NaN032g, K2HPO4Ig, KCl 0. 5g，MgSO4O. 5g，FeSO4O. Olg，蔗糖 30g，水 1000ml, pH 自然，121°C滅菌 20min。所述黑曲霉的篩選與種子液的制備黑曲霉在30°C活化對-3他后，稀釋并涂布于篩選培養基上培養72-%h，經lg/Ι的剛果紅處理，挑取菌圈最大的菌株，作斜面保存。篩選的黑曲霉轉接1-2次，用無菌移液管吸取5-8mL無菌水加至斜面上，用接種環輕輕刮下菌苔， 并充分攪勻，用無菌移液管吸取3-5mL的菌液，分別轉接于裝有黑曲霉IOOmL種子培養基的 250mL錐形瓶中，于搖瓶150r/min、30°C下培養72-%h，得到黑曲霉種子液。所述的啤酒酵母固體培養基為木糖20g/l，酵母膏1(^/1，蛋白胨1(^/1，？!1值5.5，瓊月旨 2%，0. IMPa 滅菌 20min。所述的啤酒酵母種子培養基為木糖50g/l，尿素3g/l，硫銨1.5g/l，KH2P04lg/l， MgSO4 · 7H20 0. 5g/l，酵母膏 lg/1,0. IMPa 滅菌 20min。所述啤酒酵母的篩選與種子液的制備將啤酒酵母原貯菌種，在30°C活化對-3他后， 在固體培養基平板上劃線培養，30°C培養3-4天后，挑選生長旺盛的菌株作斜面保存。篩選的啤酒酵母轉接1-2次，用無菌移液管吸取5-8mL無菌水加至斜面上，用接種環輕輕刮下菌苔，并充分攪勻，用無菌移液管吸取3-5mL的菌液，轉接于裝有啤酒酵母IOOmL種子培養基的250mL錐形瓶中，于30°C溫度下培養M_3Mi，搖瓶轉速150r/min，得到啤酒酵母種子液。
5.如權利3或4所述的方法，其特征在于所述初始固態發酵培養基由玉米芯和麩皮以 70-80 20-30及營養鹽質量比混合后，加入一定質量的水，使水分達到70-80%，于， 高壓處理池，得到黑曲霉發酵固體培養基；接種啤酒酵母時的固態發酵培養基，為上述固體發酵培養基上接種黑曲酶培養48-7 后的培養基，最后共培養培養基是由初始固態培養基接種黑曲霉72-%h(接種啤酒酵母Mh)的培養基為基礎，添加20%的蒸煮豆粕，加水量為90% -100%，得到含豆粕的共發酵培養基。
6.如權利3或4所述的方法，其特征在于以10%的接種量將黑曲霉種子培養液接種到經處理的玉米芯上進行淺盤固體培養，在溫度為30°C、pH 5. 5、時間48h下，每日翻拌一次， 48-72h后，培養基表面出現大量黑色孢子頭，還原糖含量達9. 5-10. 1 %。
7.如權利3或4所述的方法，玉米芯原料淺盤培養黑曲霉48-7 后接種10%啤酒酵母，按溫度30°C培養，每日翻拌一次，發酵24h后添加20 %豆粕，繼續淺盤發酵48h， 產品中粗蛋白含量達25. 3-27. 2%，粗蛋白凈增量達10. 8-12. 7 %，產品蛋白質水解度達 8. 6-9. 8 %，飼料無苦味，適口性好，營養價值提高，可大幅度降低同類飼料產品的生產成本。
全文摘要
本發明公開了一種利用玉米芯生產生物蛋白飼料的制作方法，其固態發酵過程為玉米芯自然干燥后粉碎，過60目，然后添加麩皮和營養鹽溶液，在126℃下高壓處理2h，黑曲培養48-72h后接種酵母，黑曲霉培養72-96h后添加20％的豆粕，再發酵時間48h，發酵結束后，將發酵產物烘干，粉碎得到玉米芯蛋白飼料。本發明的生物蛋白飼料產品粗蛋白含量達25.3％以上，凈蛋白增量為10.8％以上。另外，黑曲霉豐富的酶系較大程度降低了大豆蛋白中的抗營養物質如胰蛋白酶抑制劑、脲酶、血凝素等，有效消除了大豆蛋白的抗原性，增加寡肽、氨基酸，維生素、酶類等有用代謝產物，使物料適口性改善，營養價值提高。本發明通過微生物發酵的方式生產生物蛋白飼料，對減輕農村環境污染、節約飼料用糧、緩解蛋白資源供應緊張、降低飼料成本和增加農民收入有一定的作用，可以做飼料的原料。
文檔編號A23K1/14GK102246890SQ201010176929
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月20日 優先權日2010年5月20日
發明者封功能, 徐艷春, 殷玉崗, 王愛民, 邵榮 申請人:鹽城工學院