專利名稱：一種利用啤酒麥糟制備多殺菌素和飼料添加劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種利用啤酒工業(yè)的廢棄物一啤
酒麥糟為原料，利用纖維素酶和剌糖多孢菌糖化發(fā)酵制備多殺菌素和飼料添加劑的方 法。
背景技術(shù)：
啤酒麥糟是啤酒工業(yè)的主要副產(chǎn)物(占副產(chǎn)物的80%以上)，其蛋白質(zhì)含量為 23% 30%(以干重計(jì))，是一種很好的蛋白質(zhì)資源。迄今為止主要作為飼料廉價(jià)出售。 但是由于啤酒麥糟中粗纖維含量較高，蛋白質(zhì)中氨基酸平衡性差，其飼用價(jià)值很低。將 粗纖維糖化后發(fā)酵制備高蛋白飼料是啤酒麥糟綜合利用的方向。啤酒麥糟中的纖維除纖 維素外，還含有大量的半纖維素，如何利用啤酒麥糟中的半纖維素或者其水解物(主要是 木糖)也是值得關(guān)注的問(wèn)題。 剌糖多孢菌能夠在好氧條件下發(fā)酵合成生物農(nóng)藥——多殺菌素。我們的研究發(fā) 現(xiàn)，剌糖多孢菌也能利用木糖合成多殺菌素。以啤酒麥糟為原材料，以剌糖多孢菌為菌 種，進(jìn)行酶解發(fā)酵制備多殺菌素和飼料添加劑，不僅可以很好的利用啤酒麥糟中的纖維 素，而且可以利用其中的半纖維素。 以工業(yè)廢棄物——啤酒麥糟為原料進(jìn)行糖化發(fā)酵制備多殺菌素和飼料添加劑， 不僅可以發(fā)酵合成多殺菌素，而且可以提高飼料添加劑的質(zhì)量，對(duì)提高啤酒麥糟的附加 值具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種利用啤酒 麥糟制備多殺菌素和飼料添加劑的方法。 本發(fā)明的另一 目的在于提供上述方法制備的多殺菌素和飼料添加劑。 本發(fā)明的再一目的在于提供上述多殺菌素和飼料添加劑的用途。 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種利用啤酒麥糟制備多殺菌素和飼料
添加劑的方法，包括以下操作步驟 (l)啤酒麥糟的預(yù)處理將啤酒麥糟與水混合后濕磨，壓榨，得到固體渣I和漿 液； (2)啤酒麥糟的酶解將步驟(1)所得固體渣I以干重計(jì)，與水按照固液質(zhì)量體積 比l : 5 1 : IO混合，調(diào)節(jié)pH值至4.5 5.0 ;按照每克固形物(干)添加4 20FPU 的量加入纖維素酶，進(jìn)行酶解反應(yīng)；分離得到酶解液和固體渣II; (3)發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)配和滅菌向步驟(2)所得酶解液中加入占酶解液體積0.2 1.0%的玉米漿，調(diào)節(jié)pH值至7.2 7.4，然后加入占酶解液體積0.2 0.6%的碳酸鈣， 高溫滅菌，冷卻至室溫，得到發(fā)酵培養(yǎng)基；(4)剌糖多孢菌種子液的制備將低溫保存的剌糖多孢菌(Saccharopolysporaspinosa)或者其變異株經(jīng)試管斜面、搖瓶逐級(jí)放大，制得剌糖多孢菌種子液；(5)發(fā)酵培養(yǎng)將步驟(4)所得剌糖多孢菌種子液按照體積百分比5% 10%的接
種量接種到步驟(3)所得發(fā)酵培養(yǎng)基中，好氧發(fā)酵，得到發(fā)酵液； (6)多殺菌素的提取向步驟(5)所得發(fā)酵液中加入等體積的丙酮，攪拌，靜置 過(guò)夜；過(guò)濾去除菌絲體，調(diào)節(jié)pH值至9.5 10.5，濾液過(guò)樹(shù)脂吸附，用丙酮解吸，得到 多殺菌素提取液； (7)菌體及蛋白的干燥將步驟(6)所述菌絲體洗滌后與步驟(1)所得漿液以及步 驟(2)所得固體渣II混合，經(jīng)干燥后得到飼料添加劑。 步驟(1)所述啤酒麥糟與水混合是將啤酒麥糟以濕重計(jì)，與水按照固液質(zhì)量體積 比1 : 1 1 : 3混合。 步驟(2)所述酶解反應(yīng)的溫度控制在40 50°C，反應(yīng)時(shí)間為12 96小時(shí)。
步驟(3)所述高溫滅菌是在115 125t:下滅菌20 60分鐘；步驟(4)所述低溫 保存是在-196。C、 -80°C、 -201:或41:條件下保存。 步驟(4)所述剌糖多孢菌或者其突變株為DSM 44228(德國(guó)DSM菌種保藏中心) 或者其突變株。 步驟(5)所述好氧發(fā)酵的溫度控制在28 32°C，發(fā)酵時(shí)間為7 8天。
步驟(6)所述攪拌的時(shí)間為20 60分鐘；所述樹(shù)脂為大孔吸附樹(shù)脂。
—種根據(jù)上述方法制備的多殺菌素。
—種根據(jù)上述方法制備的飼料添加劑。 上述多殺菌素可應(yīng)用于制備殺蟲劑，對(duì)鱗翅目(包括菜青蟲、小菜蛾、棉鈴蟲、 斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、煙芽夜蛾、谷實(shí)夜蛾、蘋果巻葉蛾、桃潛葉蛾、菜螟或粘蟲等)和 纓翅目害蟲(包括棕櫚薊馬、溫室薊馬、花薊馬或稻薊馬等)有較廣的殺蟲譜和較高的殺 蟲活性。 上述飼料添加劑可應(yīng)用于飼料加工領(lǐng)域，可以用作禽畜飼料加工的添加劑。
本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果(l)發(fā)酵制備多殺菌素和飼 料添加劑的原料是啤酒工業(yè)廢棄物——啤酒麥糟，除纖維素和半纖維素外，還含有較高 含量的蛋白質(zhì)；但是由于其中的纖維素和半纖維素而影響了啤酒麥糟的飼用價(jià)值，利用 本發(fā)明所述的方法可以成功利用啤酒麥糟中的大部分纖維素和半纖維素成分，轉(zhuǎn)化為多 殺菌素，同時(shí)保留啤酒麥糟中原有的蛋白質(zhì)，不僅可以節(jié)省原材料成本，而且可以提高 啤酒麥糟的附加值；(2)剌糖多孢菌不僅能夠利用纖維素水解產(chǎn)物——葡萄糖，而且能夠 利用半纖維素水解產(chǎn)物——木糖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于 此。 實(shí)施例1 (l)啤酒麥糟的預(yù)處理將1.0公斤啤酒濕麥糟將啤酒麥糟以濕重計(jì)，與水按照
固液質(zhì)量體積比l : l混合后經(jīng)磨漿機(jī)濕磨，壓榨，得到固體渣I和漿液； (2)啤酒麥糟的酶解將步驟(1)所得固體渣I以干重計(jì)，與水按照固液質(zhì)量體積比l : IO混合，調(diào)節(jié)pH值至5.0;按照每克固形物添加IOFPU的量加入纖維素酶 (Spezyme CP，購(gòu)于丹尼斯克 杰能科Genencor-Danisco)，攪拌轉(zhuǎn)速150rpm，控制溫度 5(TC進(jìn)行酶解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)；分離得到酶解液和固體渣II ;
(3)發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)配和滅菌向步驟(2)所得酶解液中加入0.5%玉米漿，調(diào)節(jié)pH 值至7.3，然后加入0.5%碳酸鈣，裝入5L發(fā)酵罐中，12rC滅菌30分鐘，冷卻至室溫， 得到發(fā)酵培養(yǎng)基； (4)剌糖多孢菌種子液的制備將-196 °C低溫保存的剌糖多孢菌 (Saccharopolyspora spinosa)DSM44228(購(gòu)于德國(guó)DSM菌種保藏中心)經(jīng)試管斜面、搖瓶逐 級(jí)放大，制得剌糖多孢菌種子液； (5)發(fā)酵培養(yǎng)將步驟(4)所得剌糖多孢菌種子液按照10%接種量接種到步驟(3) 所得發(fā)酵培養(yǎng)基中，控制發(fā)酵溫度為2『C，轉(zhuǎn)速300rpm，通氣量l.Ovvm，將溫度控制在 2『C好氧發(fā)酵7天，終止發(fā)酵，得到發(fā)酵液； (6)多殺菌素的提取向步驟(5)所得發(fā)酵液中加入等體積的丙酮，攪拌30min， 靜置過(guò)夜；過(guò)濾去除菌絲體，調(diào)節(jié)pH值至lO，濾液過(guò)大孔樹(shù)脂DM11(購(gòu)于天津南開(kāi)大 學(xué)化工廠)吸附，用丙酮解吸，得到多殺菌素提取液； (7)菌體及蛋白的干燥將步驟(6)所述菌絲體洗滌后與步驟(1)所得漿液以及步 驟(2)所得固體渣II混合，經(jīng)干燥后得到飼料添加劑185克，蛋白質(zhì)含量為35.5%。
實(shí)施例2 (l)啤酒麥糟的預(yù)處理將1.0公斤啤酒濕麥糟經(jīng)磨漿機(jī)濕磨，壓榨，得到固體 渣I和漿液； (2)啤酒麥糟的酶解將步驟(l)所得固體渣I按照固液比(干重)l : 8混合，調(diào) 節(jié)pH值至4.8 ;按照每克固形物添加4FPU的量加入纖維素酶(Accellerase 1000，購(gòu)于 丹麥杰能科國(guó)際有限公司)，攪拌轉(zhuǎn)速150rpm，控制溫度4(TC進(jìn)行酶解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間 為96小時(shí)；分離得到酶解液和固體渣II ; (3)發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)配和滅菌向步驟(2)所得酶解液中加入0.2%玉米漿，調(diào)節(jié)pH 值至7.2，然后加入0.2%碳酸鈣，裝入5L發(fā)酵罐中，115t:滅菌20分鐘，冷卻至室溫， 得到發(fā)酵培養(yǎng)基； (4)剌糖多孢菌種子液的制備將-80 °C低溫保存的剌糖多孢菌 (Saccharopolyspora spinosa)DSM44228(購(gòu)于德國(guó)DSM菌種保藏中心)經(jīng)試管斜面、搖瓶逐 級(jí)放大，制得剌糖多孢菌種子液； (5)發(fā)酵培養(yǎng)將步驟(4)所得剌糖多孢菌種子液按照5%接種量接種到步驟(3) 所得發(fā)酵培養(yǎng)基中，控制發(fā)酵溫度為3(TC，轉(zhuǎn)速300rpm，通氣量l.Ovvm，將溫度控制在 32t:好氧發(fā)酵8天，終止發(fā)酵，得到發(fā)酵液； (6)多殺菌素的提取向步驟(5)所得發(fā)酵液中加入等體積的丙酮，攪拌20min， 靜置過(guò)夜；過(guò)濾去除菌絲體，調(diào)節(jié)pH值至9.5，濾液過(guò)大孔樹(shù)脂DM11(購(gòu)于天津南開(kāi)大 學(xué)化工廠)吸附，用丙酮解吸，得到多殺菌素提取液； (7)菌體及蛋白的干燥將步驟(6)所述菌絲體洗滌后與步驟(1)所得漿液以及步 驟(2)所得固體渣II混合，經(jīng)干燥后得到飼料添加劑196克，蛋白質(zhì)含量為33.2%。
實(shí)施例3
5
(l)啤酒麥糟的預(yù)處理將1.0公斤啤酒濕麥糟經(jīng)磨漿機(jī)濕磨，壓榨，得到固體 渣I和漿液； (2)啤酒麥糟的酶解將步驟(l)所得固體渣I按照固液比(干重)l : 5混合，調(diào) 節(jié)pH值至4.5 ;按照每克固形物添加20FPU的量加入纖維素酶(Genencor International, Inc，購(gòu)于丹麥杰能科國(guó)際有限公司)，攪拌轉(zhuǎn)速150rpm，控制溫度45。C進(jìn)行酶解反應(yīng)， 反應(yīng)時(shí)間為72小時(shí)；分離得到酶解液和固體渣II ; (3)發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)配和滅菌向步驟(2)所得酶解液中加入1.0%玉米漿，調(diào)節(jié)pH 值至7.4，然后加入0.6%碳酸鈣，裝入5L發(fā)酵罐中，125t:滅菌60分鐘，冷卻至室溫， 得到發(fā)酵培養(yǎng)基； (4)剌糖多孢菌種子液的制備將-20 °C低溫保存的剌糖多孢菌 (Saccharopolyspora spinosa)DSM44228(購(gòu)于德國(guó)DSM菌種保藏中心)經(jīng)試管斜面、搖瓶逐 級(jí)放大，制得剌糖多孢菌種子液； (5)發(fā)酵培養(yǎng)將步驟(4)所得剌糖多孢菌種子液按照8%接種量接種到步驟(3) 所得發(fā)酵培養(yǎng)基中，控制發(fā)酵溫度為32t:，轉(zhuǎn)速300rpm，通氣量l.Ovvm，將溫度控制在 32t:好氧發(fā)酵7天，終止發(fā)酵，得到發(fā)酵液； (6)多殺菌素的提取向步驟(5)所得發(fā)酵液中加入等體積的丙酮，攪拌60min， 靜置過(guò)夜；過(guò)濾去除菌絲體，調(diào)節(jié)pH值至10.5，濾液過(guò)大孔樹(shù)脂DM11(購(gòu)于天津南開(kāi) 大學(xué)化工廠)吸附，用丙酮解吸，得到多殺菌素提取液； (7)菌體及蛋白的干燥將步驟(6)所述菌絲體洗滌后與步驟(1)所得漿液以及步 驟(2)所得固體渣II混合，經(jīng)干燥后得到飼料添加劑191克，蛋白質(zhì)含量為36.8%。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例 的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組 合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種利用啤酒麥糟制備多殺菌素和飼料添加劑的方法，其特征在于包括以下操作步驟(1)啤酒麥糟的預(yù)處理將啤酒麥糟與水混合后濕磨，壓榨，得到固體渣I和漿液；(2)啤酒麥糟的酶解將步驟(1)所得固體渣I以干重計(jì)，與水按照固液質(zhì)量體積比1∶5～1∶10混合，調(diào)節(jié)pH值至4.5～5.0；按照每克固形物(干)添加4～20FPU的量加入纖維素酶，進(jìn)行酶解反應(yīng)；分離得到酶解液和固體渣II；(3)發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)配和滅菌向步驟(2)所得酶解液中加入占酶解液體積0.2～1.0％的玉米漿，調(diào)節(jié)pH值至7.2～7.4，然后加入占酶解液體積0.2～0.6％的碳酸鈣，高溫滅菌，冷卻至室溫，得到發(fā)酵培養(yǎng)基；(4)刺糖多孢菌種子液的制備將低溫保存的刺糖多孢菌(Saccharopolyspora spinosa)或者其變異株經(jīng)試管斜面、搖瓶逐級(jí)放大，制得刺糖多孢菌種子液；(5)發(fā)酵培養(yǎng)將步驟(4)所得刺糖多孢菌種子液按照體積百分比5％～10％的接種量接種到步驟(3)所得發(fā)酵培養(yǎng)基中，好氧發(fā)酵，得到發(fā)酵液；(6)多殺菌素的提取向步驟(5)所得發(fā)酵液中加入等體積的丙酮，攪拌，靜置過(guò)夜；過(guò)濾去除菌絲體，調(diào)節(jié)pH值至9.5～10.5，濾液過(guò)樹(shù)脂吸附，用丙酮解吸，得到多殺菌素提取液；(7)菌體及蛋白的干燥將步驟(6)所述菌絲體洗滌后與步驟(1)所得漿液以及步驟(2)所得固體渣II混合，經(jīng)干燥后得到飼料添加劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(l)所述啤酒麥糟與水混合是 將啤酒麥糟以濕重計(jì)，與水按照固液質(zhì)量體積比l : 1 1 : 3混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(2)所述酶解反應(yīng)的溫度控制 在40 50。C，反應(yīng)時(shí)間為12 96小時(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(3)所述高溫滅菌是在115 125。C下滅菌20 60分鐘；步驟(4)所述低溫保存是在-196°C、 -80°C、 -20"或4。C條件 下保存。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(5)所述好氧發(fā)酵的溫度控制 在28 32t:，發(fā)酵時(shí)間為7 8天。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(6)所述攪拌的時(shí)間為20 60min ;所述樹(shù)脂為大孔吸附樹(shù)脂。
7. —種根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述方法制備的多殺菌素。
8. —種根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述方法制備的飼料添加劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述多殺菌素應(yīng)用于制備殺蟲劑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述飼料添加劑應(yīng)用于制備禽畜飼料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用啤酒麥糟制備多殺菌素和飼料添加劑的方法。該方法包括下述步驟啤酒麥糟的預(yù)處理；啤酒麥糟的酶解；發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)配和滅菌；刺糖多孢菌種子液的制備；發(fā)酵培養(yǎng)；多殺菌素的提?。痪w及蛋白的干燥。該方法實(shí)現(xiàn)了從工業(yè)廢棄物-啤酒麥糟生產(chǎn)出多殺菌素和飼料添加劑，達(dá)到了廢棄物資源化和高值化的目的；利用本發(fā)明所述的方法可以成功利用啤酒麥糟中的大部分纖維素和半纖維素成分，轉(zhuǎn)化為多殺菌素，同時(shí)保留啤酒麥糟中原有的蛋白質(zhì)；刺糖多孢菌不僅能夠利用纖維素水解產(chǎn)物——葡萄糖，而且能夠利用半纖維素水解產(chǎn)物——木糖。
文檔編號(hào)C12P19/00GK101691594SQ200910192898
公開(kāi)日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者朱明軍, 浦躍武, 胡飛 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)