液固法二級(jí)發(fā)酵酶解處理高淀粉原料的飼料生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液固法二級(jí)發(fā)酵酶解處理高淀粉原料的飼料生產(chǎn)方法，將玉米、小麥、碎米等高淀粉原料粉碎，加水浸潤(rùn)后通過高溫淀粉酶一級(jí)處理進(jìn)行液化，然后用中溫淀粉酶二級(jí)處理進(jìn)行糖化，再通過糞腸球菌和地衣芽孢桿菌的發(fā)酵作用，分解為少量葡萄糖、大量麥芽低聚糖、糊精、極限糊精等，并產(chǎn)生豐富的代謝產(chǎn)物及有機(jī)酸。該飼料生產(chǎn)方法成本低廉，提高了物料的利用價(jià)值，利于消化吸收，并通過有益微生物和代謝產(chǎn)物等來抑制動(dòng)物腸內(nèi)有害菌的繁殖及有毒腐敗物質(zhì)的產(chǎn)生，具有凈化腸道、促進(jìn)腸蠕動(dòng)、增進(jìn)機(jī)體免疫力等效應(yīng)。
【專利說明】液固法二級(jí)發(fā)酵酶解處理高淀粉原料的飼料生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于酶解與發(fā)酵復(fù)合技術(shù)，特別涉及到液固法二級(jí)酶解、發(fā)酵處理高淀粉原料如玉米、小麥、碎米等產(chǎn)生幼齡動(dòng)物容易消化吸收的緩釋型碳水化合物的工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002]玉米、小麥、碎米等高淀粉原料作為動(dòng)物飼料中最重要的能量源，在畜禽料中的添加量(55-70%)是很大的，所以玉米、小麥、碎米等碳水化合物原料的品質(zhì)及類型直接影響了飼料的利用效率。以玉米為例，玉米是我國(guó)種植面積最為廣泛的農(nóng)作物之一，產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)，是重要的糧食作物和重要的飼料來源。玉米子粒成分含70%?75%的淀粉，由于生玉米內(nèi)淀粉粒內(nèi)存占相當(dāng)比例抗酸抗酶的晶體結(jié)構(gòu)而不利于動(dòng)物的消化利用，必須讓晶體結(jié)構(gòu)解體才能被酶充分水解而提高消化率。幼齡動(dòng)物特別是早期斷奶子豬消化器官尚未發(fā)育成熟，消化酶活性很低，研究表明子豬在出生后一段時(shí)間內(nèi)都存在淀粉酶分泌不足的問題，并且由于斷奶應(yīng)激使消化酶活性增長(zhǎng)出現(xiàn)倒退，常常因淀粉消化不良導(dǎo)致腹瀉，影響生產(chǎn)性能。另外，如果在乳豬配合料中加入過多葡萄糖(達(dá)3-5%以上時(shí))，則會(huì)影響其采食量或造成腸道菌群過度繁殖而弓I起腹瀉。
[0003]目前玉米的主要加工處理方法包括:粉碎、蒸汽壓片、膨化等，以這些工藝處理過的玉米在畜禽飼料中都得到廣泛應(yīng)用，但未見有發(fā)酵玉米在飼料中應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。在食品、醫(yī)藥和化工領(lǐng)域，則利用玉米生產(chǎn)玉米淀粉，進(jìn)一步以玉米淀粉為原料生產(chǎn)淀粉糖。以玉米淀粉生產(chǎn)麥芽低聚糖、糊精技術(shù)的淀粉糖工藝比較成熟而且在生產(chǎn)上已大規(guī)?；懂a(chǎn)應(yīng)用，但該技術(shù)生產(chǎn)成本高、操作復(fù)雜，無法在飼料行業(yè)應(yīng)用。
[0004]目前國(guó)內(nèi)外工藝中利用玉米淀粉生產(chǎn)淀粉糖的很多，而且主要應(yīng)用于食品工業(yè)，醫(yī)藥工業(yè)和化學(xué)工業(yè)。而直接酶解發(fā)酵高淀粉原料，應(yīng)用于飼料中還沒有確切的工藝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是利用液固法二級(jí)發(fā)酵酶解處理高淀粉原料，提高飼料類產(chǎn)品中葡萄糖、麥芽低聚糖、糊精、極限糊精及微生物代謝產(chǎn)物如有機(jī)酸等含量的生物發(fā)酵方法。
[0006]本發(fā)明方法跳出現(xiàn)有工藝先用高淀粉原料生產(chǎn)淀粉，再利用淀粉生產(chǎn)糖的步驟，直接用高淀粉原料酶解發(fā)酵產(chǎn)生糖類。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種飼料生產(chǎn)方法，包括如下步驟:
[0008]I)將高淀粉原料除去雜質(zhì)，粉碎，然后投入水中攪拌，調(diào)成含水量為60?70%的料液；
[0009]2)調(diào)節(jié)步驟I)料液的pH為6.5?7.0，然后加入高溫淀粉酶混合均勻，升溫至70?100°C攪拌反應(yīng)5?30min，使物料液化；
[0010]3)向液化后的物料中補(bǔ)充適量的原料粉末混合均勻，使物料含水量降為30?40%并降溫，然后加入中溫淀粉酶，在40?70°C糖化反應(yīng)20?40h ；
[0011]4)糖化完成后，補(bǔ)充原料粉末使物料含水量降為20?30%，混合均勻，使物料溫度降至30?40°C，加入糞腸球菌和地衣芽胞桿菌，充分混勻，發(fā)酵3?5d ;
[0012]5)發(fā)酵完成后，將物料烘干，粉碎，打包。
[0013]上述步驟I)所述高淀粉原料例如玉米、小麥、碎米等，將它們粉碎為粒徑40?60目的粉末為宜。
[0014]上述步驟2)、3)和4)分別涉及生產(chǎn)反應(yīng)過程中的液化、糖化、發(fā)酵三個(gè)階段，共用了 2類淀粉酶和2種菌種，它們是高溫淀粉酶、中溫淀粉酶、糞腸球菌和地衣芽孢桿菌。反應(yīng)溫度和pH值對(duì)酶和菌種的活力影響較大,確定反應(yīng)溫度和pH值的最佳條件，能最大限度地提高酶和菌種的使用效率。
[0015]步驟2)液化時(shí)的各種參數(shù)如溫度、pH值、加酶量要掌握準(zhǔn)確，適宜的液化DE值是糖化的關(guān)鍵。液化過程是高溫淀粉酶的作用過程，高溫淀粉酶作用的最佳溫度為100°c，最適PH值為6.5-7.0，加酶量以0.1 %。?0.5%。(占原料質(zhì)量百分比，以后皆是)為宜，作用時(shí)間為5?30min。在步驟2)通常用NaOH調(diào)節(jié)物料的pH值，NaOH的加入量通常在0.1%0?0.5%。左右。此外，鈣離子可作為淀粉酶的保護(hù)劑和激活劑，其含量對(duì)高溫淀粉酶也有一定影響，因此，在加入高溫淀粉酶前先向料液中加入2%。?5%。的氯化鈣攪拌均勻。
[0016]步驟3)糖化時(shí)要弄清酶適宜的溫度、pH值以及加量與作用時(shí)間、糖含量之間的關(guān)系，保證糖化結(jié)束后，料液中的糖量符合要求。糖化過程是中溫淀粉酶作用，中溫淀粉酶作用溫度為40?70°C，pH值為5.5?7.0，加酶量以0.1%。?1%。為宜，作用時(shí)間為20?40h。
[0017]步驟4)需要控制發(fā)酵階段的溫度和時(shí)間，此階段是糞腸球菌和地衣芽胞桿菌作用，糞腸球菌的添加量以高淀粉原料質(zhì)量的0.1%。?1%。為宜，地衣芽孢桿菌的添加量以高淀粉原料質(zhì)量的1%。?3.5%。為宜，作用溫度優(yōu)選為32?37°C，作用時(shí)間為3?5d。
[0018]本發(fā)明液固法二級(jí)發(fā)酵酶解處理高淀粉原料的工藝，以玉米、小麥、碎米等淀粉較高物料為原料，采用酶解和微生物固體發(fā)酵技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，通過酶解加微生物法使其液化、糖化，分解為少量葡萄糖、大量麥芽低聚糖、糊精、極限糊精等并產(chǎn)生豐富的代謝產(chǎn)物及有機(jī)酸，而且成本低廉。雖然動(dòng)物的腸道中缺乏水解生淀粉的酶解系統(tǒng)，導(dǎo)致它們不易被消化吸收，但是麥芽低聚糖、糊精、極限糊精等直接進(jìn)入腸道后，可以緩慢降解釋放為葡萄糖，而且低聚糖可優(yōu)先為后腸的乳酸菌及雙歧桿菌所利用，通過有益微生物和代謝產(chǎn)物等來抑制腸內(nèi)有害菌的繁殖及有毒腐敗物質(zhì)的產(chǎn)生，具有凈化腸道、促進(jìn)腸蠕動(dòng)、增進(jìn)機(jī)體免疫力等效應(yīng)。
[0019]相比于原淀粉糖工藝，本發(fā)明的液固法二級(jí)發(fā)酵酶解處理高淀粉原料工藝的特征在于:
[0020]1、本發(fā)明以玉米、小麥、碎米等淀粉含量較高的物料為原料；
[0021]2、本發(fā)明采用微生物發(fā)酵技術(shù)直接對(duì)物料進(jìn)行糊化、液化、糖化等處理，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有的先生產(chǎn)淀粉再生產(chǎn)糖的淀粉糖工藝；
[0022]3、本發(fā)明所用的酶和菌種都是對(duì)動(dòng)物無害的，可以放心使用；
[0023]4、本發(fā)明產(chǎn)品中富含低聚糖、多糖和有益微生物代謝產(chǎn)物，提高物料利用價(jià)值；
[0024]5、本發(fā)明產(chǎn)品中所富含的糖以麥芽低聚糖、糊精、極限糊精為主；
[0025]6、本發(fā)明最后階段是固體發(fā)酵，可降低烘干成本，并且無廢水排放。
[0026]對(duì)于平常飼料中所加的生玉米，其中含有許多的脂肪酸，所以磨碎后的玉米粉很容易變酸、變質(zhì)，不宜長(zhǎng)期保存，而新上市的玉米水分含量比較高，貯藏過程中又很容易發(fā)生霉變，霉變后的玉米會(huì)產(chǎn)生大量的黃曲霉毒素，如果用這種玉米來制作豬飼料，生豬吃了就會(huì)中毒。因此本發(fā)明產(chǎn)品對(duì)比生玉米，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0027]1、玉米酶解發(fā)酵后，可以使部分細(xì)胞壁和纖維結(jié)構(gòu)破壞和軟化，蛋白質(zhì)變性，脂肪穩(wěn)定，從而利于消化吸收，提高飼料的消化率和利用率；
[0028]2、玉米經(jīng)過酶解發(fā)酵后，產(chǎn)生麥芽低聚糖和有機(jī)酸，使飼料具有特殊的香味，有利于增加動(dòng)物的食欲；
[0029]3、玉米經(jīng)高溫酶解后，可以殺死多種有害病菌，使飼料滿足有關(guān)衛(wèi)生要求，有效預(yù)防動(dòng)物消化道疾??；
[0030]4、玉米經(jīng)酶解發(fā)酵，可控制烘干的水份，便于儲(chǔ)藏，亦可抑制黃曲霉生長(zhǎng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明液固法二級(jí)發(fā)酵酵解處理高淀粉原料的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本實(shí)施例中所用高溫淀粉酶(耐高溫α -淀粉酶)購(gòu)自山東隆科特酶制劑有限公司；所用中溫淀粉酶(中溫α-淀粉酶)購(gòu)自邢臺(tái)思倍特生物科技有限公司；所用糞腸球菌和地衣芽胞桿菌購(gòu)自湖北綠天地生物科技有限公司。
[0035]參見圖1，以玉米為原料進(jìn)行飼料加工:
[0036]1、原料的準(zhǔn)備:選擇干凈、無霉變、無結(jié)塊、含水量為10?14%的的玉米為原料，將其除雜后干法脫皮或未脫皮，然后入粉碎機(jī)粉碎，使其達(dá)到40?60目粒度的玉米粉料，備用。
[0037]2、調(diào)漿過程:先將一定量的水加入調(diào)漿罐中，開動(dòng)攪拌器，逐漸加入玉米粉料，投料完畢，繼續(xù)加入水，將料液調(diào)成含水量為60%?70%的漿液，保證料液濃度在規(guī)定范圍內(nèi)，然后充分?jǐn)嚢杈鶆?，防止結(jié)團(tuán)或死角。待料液完全調(diào)勻后，加入占原料質(zhì)量0.1%。?
0.5%。左右的NaOH，將pH調(diào)至6.5?7.0，提高淀粉酶的活力；加入占原料質(zhì)量2%。?5%0的氯化鈣，作為淀粉酶的保護(hù)劑和激活劑，再次攪拌均勻。
[0038]3、液化過程:液化過程包括玉米中淀粉的糊化和液化，該過程中DE值的控制非常關(guān)鍵，應(yīng)嚴(yán)格操作。淀粉乳受熱膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，體積漲大，互相接觸，變成半透明粘稠糊狀液體的現(xiàn)象稱為糊化。液化是淀粉糊化后，使其水解成小顆粒，降低粘度的過程。向調(diào)漿罐中的料液，加入占原料質(zhì)量0.1%。?0.5%。的高溫淀粉酶并混合均勻。通過蒸汽使料液迅速升溫到100°c,在不斷攪拌中反應(yīng)5-30min,將玉米中淀粉鏈條打開,使玉米液化到葡萄糖占總物料的7?10%。
[0039]4、糖化過程:該過程是中溫淀粉酶將液化過程中打開的淀粉鏈條切割成目標(biāo)糖，使之達(dá)到預(yù)定的含量。物料液化完成，轉(zhuǎn)移至混合機(jī)中，補(bǔ)充適當(dāng)粒度玉米粉，使物料含水量降為30-40%，并使物料混合均勻，溫度降低；加入占原料質(zhì)量0.1%。?1%。中溫淀粉酶并再次混合均勻，轉(zhuǎn)移物料至發(fā)酵箱中，并移動(dòng)發(fā)酵箱至發(fā)酵房進(jìn)行糖化。發(fā)酵房溫度為40-70°C，物料糖化時(shí)間為20-40h。
[0040]5、發(fā)酵過程:糖化完成后，再向發(fā)酵箱里補(bǔ)充適量的原料，使物料含水量降為20?30%，混合均勻，使物料溫度降至35-40°C。向物料中加入原料質(zhì)量0.1%。?1%。的糞腸球菌和1%。?3.5%。地衣芽胞桿菌，充分混勻，轉(zhuǎn)至發(fā)酵池繼續(xù)發(fā)酵3-5d，等待出料。
[0041]6、成品:發(fā)酵完成后，轉(zhuǎn)移物料至烘干機(jī)進(jìn)行烘干，烘干至所需水分，粉碎機(jī)粉碎，然后檢驗(yàn)合格打包即為成品。
【權(quán)利要求】
1.一種飼料生產(chǎn)方法，包括如下步驟: 1)將高淀粉原料除去雜質(zhì)，粉碎，將原料粉末加水?dāng)嚢?，調(diào)成含水量為60?70%的料液； 2)調(diào)節(jié)步驟I)料液的pH為6.5?7.0,然后加入高溫淀粉酶混合均勻，升溫至70?100°C攪拌反應(yīng)5?30min，使物料液化； 3)向液化后的物料中補(bǔ)充適量的原料粉末混合均勻，使物料含水量降為30?40%并降溫，然后加入中溫淀粉酶，在40?70°C糖化反應(yīng)20?40h ； 4)糖化完成后，補(bǔ)充原料粉末使物料含水量降為20?30%，混合均勻，使物料溫度降至30?40°C，加入糞腸球菌和地衣芽胞桿菌，充分混勻，發(fā)酵3?5d ; 5)發(fā)酵完成后，將物料烘干，粉碎，打包。
2.如權(quán)利要求1所述的飼料生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟I)所述高淀粉原料為玉米、小麥和/或碎米。
3.如權(quán)利要求1所述的飼料生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟I)將高淀粉原料粉碎為粒徑40?60目的粉末。
4.如權(quán)利要求1所述的飼料生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟2)用NaOH調(diào)節(jié)物料的pH值。
5.如權(quán)利要求1所述的飼料生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟2)在加入高溫淀粉酶前向料液中加入占原料質(zhì)量2%。?5%。的氯化鈣攪拌均勻。
6.如權(quán)利要求1所述的飼料生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟2)高溫淀粉酶的加入量為原料質(zhì)量的0.1%。?0.5%。。
7.如權(quán)利要求1所述的飼料生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟3)中溫淀粉酶的加入量為原料質(zhì)量0.1%。?1%。，其作用時(shí)控制物料的pH值為5.5?7.0。
8.如權(quán)利要求1所述的飼料生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟4)糞腸球菌和地衣芽胞桿菌作用時(shí)控制物料的溫度為32?37°C。
9.如權(quán)利要求1所述的飼料生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟4)糞腸球菌的加入量為原料質(zhì)量的0.1%。?1%。和地衣芽胞桿菌的加入量為原料質(zhì)量的1%。?3.5%0。
【文檔編號(hào)】A23K1/12GK104286377SQ201410569317
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】香紅星, 陳婧, 程宗佳, 張玲 申請(qǐng)人:香紅星, 樂山恒峰華邦生物科技有限公司