專利名稱：：馬鈴薯薯渣液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)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(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白飼料的工藝技術(shù)。(二)
背景技術(shù)：
：國內(nèi)外利用馬鈴薯生產(chǎn)淀粉過程中，均產(chǎn)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(zhì)等。由于在生產(chǎn)淀粉過程中，需要添加一些化學物質(zhì)，適口性差，因此產(chǎn)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(chǎn)生大量的廢渣，由于均缺乏科學有效的處理技術(shù)，使淀粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(yǎng)物質(zhì)的流失，又造成嚴重的環(huán)境污染，產(chǎn)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(yè)急于找到一種既能夠在處理薯渣和污水的同時，又能夠產(chǎn)生明顯經(jīng)濟效益的好方法。面對國內(nèi)飼料工業(yè)的迅猛發(fā)展，國產(chǎn)蛋白原料出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，進口數(shù)量劇增，由"自給自足"轉(zhuǎn)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(chǎn)微生物生產(chǎn)單細胞蛋白已成為補充飼料蛋白質(zhì)來源不足的重要途徑，具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。(三)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種菌體蛋白營養(yǎng)物質(zhì)豐富，菌體蛋白飼料中的粗蛋白質(zhì)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(yōu)于植物蛋白飼料，沒有或很少抗營養(yǎng)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(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的應(yīng)用纖維素降解菌和單細胞高產(chǎn)菌株組成的馬鈴薯薯渣高效轉(zhuǎn)化對馬鈴薯薯渣發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白的轉(zhuǎn)化菌群，在適宜的溫度、pH值發(fā)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(zhuǎn)化為單細胞蛋白，并降低單細胞蛋白中S042—濃度。本發(fā)明還包括這樣一些技術(shù)特征1、所述的纖維素降解菌和單細胞高產(chǎn)菌株組成的轉(zhuǎn)化菌群由酵母、木霉菌和青霉菌等菌株按照l:1:l比例構(gòu)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(zhuǎn)化菌群在液態(tài)馬鈴薯薯渣條件下發(fā)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(yǎng)6天，可以使發(fā)酵生產(chǎn)的單細胞蛋白飼料中粗蛋白的含量達到40%;3、所述的液態(tài)發(fā)酵條件中馬鈴薯薯渣和汁水均為未滅菌的狀態(tài)，氧氣相對含量維持在5%-10%，菌群的接種劑量達到發(fā)酵干物質(zhì)的0.1%以上時能夠有效獲得單細胞蛋白。本發(fā)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(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白飼料的工藝參數(shù)。本發(fā)明利用木霉和酵母等轉(zhuǎn)化薯渣纖維素物質(zhì)，同時提高單細胞蛋白的畜禽適口性。馬鈴薯薯渣在液態(tài)條件下，采用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種作為混合菌群，發(fā)酵時溫度在28'C，應(yīng)當氧相對含量在5%-10%的條件下進行，液態(tài)發(fā)酵6天左右可以得到蛋白飼料產(chǎn)品，蛋白飼料中的粗蛋白可以達到40%以上，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)，大鼠日糧添加蛋白飼料可以表現(xiàn)較好生長效果。菌群的組成配方1菌種組合間對轉(zhuǎn)化馬鈴薯薯渣生產(chǎn)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(chǎn)黃青霉Pem'd〃z'wwc/2oroge"wwCGMCC3.520;產(chǎn)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(chǎn)菌株組成的轉(zhuǎn)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(gòu)成發(fā)酵菌群，采用馬鈴薯的汁水與薯渣以2:l比例混合，液態(tài)發(fā)酵條件中由于馬鈴薯薯渣中的剩余淀粉容易糊化產(chǎn)生粘稠狀態(tài)使攪拌和通氧受阻，所以液態(tài)發(fā)酵條件中馬鈴薯薯渣和汁水應(yīng)為未滅菌的狀態(tài)，pH控制在4.5-5.5，溫度在28'C條件下培養(yǎng)6天以后測定相關(guān)指標。菌種組合對馬鈴薯薯渣生產(chǎn)單細胞蛋白飼料的影響見表1，A組合的蛋白飼料產(chǎn)物質(zhì)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(fā)酵，由于充分發(fā)酵而引起菌體的呼吸代謝消耗了大量的營養(yǎng)物質(zhì)，從而使得到的干物質(zhì)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(fā)酵反應(yīng)的進行；通過比較不同菌種組合間的菌體記數(shù)差異可以有利的說明在A組合的發(fā)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(zhì)得到最大的轉(zhuǎn)化；從最終蛋白詞料的粗蛋白指標來看，依然是A組合的發(fā)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(zhuǎn)化馬鈴薯薯渣生產(chǎn)單細胞蛋白的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本發(fā)明是馬鈴薯薯渣高效轉(zhuǎn)化菌群在適宜發(fā)酵條件下來有效轉(zhuǎn)化馬鈴薯薯渣物質(zhì)生產(chǎn)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(zhuǎn)化菌群以液態(tài)馬鈴薯薯渣為發(fā)酵培養(yǎng)基，控制發(fā)酵條件，生產(chǎn)單細胞蛋白。我國養(yǎng)殖業(yè)和詞料行業(yè)處于穩(wěn)定發(fā)展期，中國飼料業(yè)已完成了從手工作坊式的生產(chǎn)到世界第二大詞料生產(chǎn)國的飛越，成為我國重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，造成我國豆粕等優(yōu)質(zhì)蛋白詞料資源的短缺，單細胞蛋白營養(yǎng)物質(zhì)豐富，菌體蛋白詞料中的粗蛋白質(zhì)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(yōu)于植物蛋白飼料，沒有或很少抗營養(yǎng)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(fā)酵轉(zhuǎn)化馬鈴薯薯渣的生產(chǎn)方法和工藝(1)菌種的生產(chǎn)生產(chǎn)中應(yīng)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(yǎng)基中在搖床160rpm下培養(yǎng)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(fā)酵，發(fā)酵獲得的次級種子晾干粉碎后作為應(yīng)用的生產(chǎn)種子，生產(chǎn)中總共有3個發(fā)酵池，每個的體積2mx2mxlm，每個發(fā)酵池中馬鈴薯渣和汁水按1:2混合。每個發(fā)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(fā)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(tài)發(fā)酵條件中馬鈴薯薯渣和汁水應(yīng)為未滅菌的狀態(tài)，菌群的接種劑量達到馬鈴薯渣和淀粉汁水中干物質(zhì)重量的0.1%以上進行生產(chǎn)發(fā)酵，分別在2、4、6、8、IO采樣分析。(2)發(fā)酵時間對轉(zhuǎn)化馬鈴薯薯渣生產(chǎn)單細胞蛋白的影響通過表2可以看出，隨著發(fā)酵時間的延續(xù)，測定還原糖在2-4天時出現(xiàn)上升趨勢，說明菌體生長后產(chǎn)生大量誘導(dǎo)合成纖維素酶，纖維素物質(zhì)在纖維素酶的作用下被降解而產(chǎn)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(fā)酵進行的到第6天的時候，發(fā)酵進行的速度開始放慢。當發(fā)酵進程進行到第6天的時候，粗蛋白含量和發(fā)酵第4天相比仍舊有很大程度的提高，但是和發(fā)酵8天后的粗蛋白含量相比相差幅度較小，而菌體數(shù)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(fā)酵對提高粗蛋白含量的意義已經(jīng)不大，說明發(fā)酵時間設(shè)定為6天應(yīng)該是最合理的發(fā)酵時間方案。一般在馬鈴薯加工生產(chǎn)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(wěn)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(fā)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(fā)明能夠生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)薯渣單細胞蛋白飼料保證之一。表2發(fā)酵時間對轉(zhuǎn)化馬鈴薯薯渣生產(chǎn)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(yǎng)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(yǎng)。采用灌喂的方法給與樣品。劑量設(shè)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(xù)喂養(yǎng)30天。每天觀察并記錄動物的一般表現(xiàn)、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(shù)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(fā)明采用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種轉(zhuǎn)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(zhì)，對表3大鼠體重進行方差分析處理，結(jié)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(xiàn)較好生長效果。權(quán)利要求1.一種馬鈴薯薯渣液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白的工藝方法，其特征是應(yīng)用纖維素降解菌和單細胞高產(chǎn)菌株組成的馬鈴薯薯渣發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白的轉(zhuǎn)化菌群，以液態(tài)馬鈴薯薯渣與汁水混合為發(fā)酵培養(yǎng)基，控制發(fā)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(zhuǎn)化為單細胞蛋白，并降低單細胞蛋白中SO42-濃度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬鈴薯薯渣液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)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(chǎn)菌株組成的轉(zhuǎn)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(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬鈴薯薯渣液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白的工藝方法，其特征是所述的轉(zhuǎn)化菌群在馬鈴薯薯渣液態(tài)條件下發(fā)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(yǎng)6天。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬鈴薯薯渣液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白的工藝方法，其特征是所述的液態(tài)發(fā)酵條件中馬鈴薯薯渣和汁水均為未滅菌的狀態(tài)，氧氣相對含量維持在5%-10%，菌群的接種劑量達到發(fā)酵干物質(zhì)的0.1%以上時能夠有效獲得單細胞蛋白。全文摘要本發(fā)明提供了一種馬鈴薯薯渣液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白的工藝方法，利用木霉和酵母等轉(zhuǎn)化薯渣纖維素物質(zhì)，同時提高單細胞蛋白的畜禽適口性。馬鈴薯薯渣在液態(tài)條件下，采用木霉菌、青霉菌、酵母菌的菌種作為混合菌群，發(fā)酵時溫度在28℃，應(yīng)當氧相對含量在5％-10％的條件下進行，液態(tài)發(fā)酵6天左右可以得到蛋白飼料產(chǎn)品，蛋白飼料中的粗蛋白可以達到40％以上，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)，大鼠日糧添加蛋白飼料可以表現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日2008年4月30日發(fā)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