專利名稱：菜籽餅粕的微生物發(fā)酵脫毒方法
菜籽餅粕的微生物發(fā)酵脫毒方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于飼料生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種菜籽餅柏的脫毒方法，具體涉及一種菜籽餅柏的微生物發(fā)酵脫毒方法。
背景技術(shù)：
油菜是我國(guó)最主要的油料作物之一，占全國(guó)油料原料總量的四分之一。在現(xiàn)代工業(yè)條件下加工菜籽，通?？傻玫綄⒔?0%的菜籽餅柏。菜籽餅柏中粗蛋白質(zhì)含量在 34% -38%之間，消化能10. 46—12. 55KJ / kg、鈣O. 61%、磷O. 95%，還含有鐵、銅、錳、硒等微量元素和多種維生素。其氨基酸組成的特點(diǎn)是蛋氨酸含量高(僅次于芝麻餅、柏)， 賴氨酸含量亦高，而精氨酸含量低，是餅、柏飼料中含量最低的。菜籽餅柏的有效能值偏低 (淀粉含量低、菜籽殼難以消化利用)，礦物質(zhì)中鈣和磷的含量均高，硒和錳的含量亦高，特別是硒的含量是常用植物飼料中最高的。
菜籽中含有硫葡萄糖苷、芥酸、單寧、皂角苷等不良成分，其中主要是硫葡萄糖苷。 硫葡萄糖苷本身無毒，但在一定溫度和水分條件下，經(jīng)過菜籽本身含有的芥子酶的酶解作用而產(chǎn)生異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮以及腈類、植酸、單寧、芥子堿、皂素等有毒物和抗?fàn)I養(yǎng)因子。這些物質(zhì)可引起甲狀腺腫大，從而造成動(dòng)物生長(zhǎng)速度下降，繁殖力減退。單寧則妨礙蛋白質(zhì)的消化，降低適口性。而芥子堿阻撓脂肪代謝，造成心臟脂肪蓄積及生長(zhǎng)受到抑制。由于有毒性物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在，且菜籽餅菜柏中粗纖維含量偏高，適口性差等，嚴(yán)重影響了菜籽餅柏在飼料中的應(yīng)用。
隨著我國(guó)飼料工業(yè)的發(fā)展，飼料原料供求矛盾日益加劇，尤其是蛋白質(zhì)原料。根據(jù)我國(guó)“十二五”飼料工業(yè)發(fā)展目標(biāo)，飼料總量將達(dá)到2億噸，飼料蛋白約占30%，其中70%靠進(jìn)口。飼料原料是飼料工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，我國(guó)飼料原料特別是蛋白飼料原料又相對(duì)緊缺，從而阻礙我國(guó)飼料進(jìn)一步發(fā)展和質(zhì)量的提高，因此，廣辟蛋白質(zhì)飼料資源，對(duì)我國(guó)飼料工業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。
對(duì)于菜籽餅柏的脫毒，國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了大量的研究工作。國(guó)內(nèi)外菜籽柏脫毒的方法主要有物理脫毒法、化學(xué)脫毒法及生物學(xué)脫毒法。物理脫毒法主要是鈍化芥子酶，但近年來發(fā)現(xiàn)，硫苷本身并非無毒，而且動(dòng)物體內(nèi)的某些微生物也能分泌與芥子酶具有相同作用的酶，將硫苷分解成有毒物質(zhì)?；瘜W(xué)脫毒法主要有酸堿降解法、金屬鹽催化降解法和溶劑浸出法3種。其中國(guó)內(nèi)外研究最多的是雙液相萃取法,該法由加拿大Rubin和Diosady等開發(fā)，脫毒率可達(dá)90%以上，但干物質(zhì)損失大、成本高、有三廢污染，因而推廣困難。生物學(xué)脫毒法主要有酶催化水解法、微生物發(fā)酵法。酶催化水解法主要是利用外加芥子酶及酶的激活劑(如Vc等)，使硫苷加速分解，然后通過汽提或溶劑浸出以達(dá)到脫毒的目的，該法存在不能脫除植酸和多酚類化合物，芥子酶來源困難，而且脫除硫苷及其降解產(chǎn)物的過程復(fù)雜， 成本過高，不能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的缺點(diǎn)。微生物發(fā)酵脫毒法是我國(guó)從事菜籽餅柏脫毒研究方面的獨(dú)特的方法，也是菜籽餅柏最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法。盡管采用微生物發(fā)酵脫毒法取得了較好的效果，但也存在脫毒效果不穩(wěn)定、工藝較復(fù)雜和微生物適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種菜籽餅柏的微生物發(fā)酵脫毒方法，其工藝簡(jiǎn)單、成本和能耗低、適應(yīng)性強(qiáng)、易于批量生產(chǎn)、脫毒效果穩(wěn)定且效果好。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種菜籽餅柏的微生物發(fā)酵脫毒方法，該方法是按重量百分比取菜籽餅柏82%-85%、米糠12%-15. 5%、葡萄糖O. 5%-1. 0%、(NH4) 2S041. 5%-2%、脫毒增效劑O. 1%_0. 15%，混合均勻，調(diào)節(jié)含水重量為 50%-55%，制成菜籽餅柏脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基；將固體菌種以2%-4%的接種重量接種到該菜籽餅柏脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基中，混合均勻，在45°C _55°C下發(fā)酵4-5天，干燥，即可。
上述固體菌種是于固體菌種培養(yǎng)基中按5%_10%接種重量接入液體菌種，于 350C _40°C培養(yǎng) 4-5d,即得。
上述固體菌種培養(yǎng)基的配方是按重量百分比取麥麩60%_70%、米糠15%_20%、葡萄糖 2%-3%、豆餅粉 10%-15%、(NH4) 2S041. 5%-2% 及 KH2PO4O. 2%-0. 3%,混合均勻，調(diào)節(jié)含水量為 50%-60%，于 121。。_125°C滅菌 55_65min，冷卻至 35-40。。。
上述液體菌種為按體積比為1:1:1 :1混合的枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液、丁酸梭狀芽孢桿菌種子培養(yǎng)液、嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液及釀酒酵母種子培養(yǎng)液。其中枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液是將枯草芽孢桿菌I株接種一環(huán)斜面菌種細(xì)胞于液體擴(kuò)大肉湯營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中，在30°c -37°C，180r/min-220r/min條件下，搖床振蕩培養(yǎng)24_36h，使該種子培養(yǎng)液中菌體濃度達(dá)到108-109Cfu/mL ；丁酸梭狀芽孢桿菌種子培養(yǎng)液是將丁酸梭狀芽孢桿菌I株接種一環(huán)斜面菌種細(xì)胞于丁酸梭狀芽孢桿菌液體培養(yǎng)基中，37°C -40°C，靜置培養(yǎng)60-72h，使該種子培養(yǎng)液中菌體濃度達(dá)到 107-108cfu/mL ；嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液是將嗜酸乳桿菌I株接種一環(huán)斜面菌種細(xì)胞于嗜酸乳桿菌液體培養(yǎng)基中，35°C -37°C，靜置培養(yǎng)24-48h，使該種子培養(yǎng)液中菌體濃度達(dá)到IO7-IO8Cfu/ mL ；釀酒酵母種子培養(yǎng)液是將釀酒酵母I株接種一環(huán)斜面菌種細(xì)胞于酵母液體培養(yǎng)基中， 在28°C -30°C，180r/min-220r/min條件下，搖床振蕩培養(yǎng)24_36h，使該種子培養(yǎng)液中菌體濃度達(dá)到 108-109cfu/mL。
上述提及的液體擴(kuò)大肉湯營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基是按IOOOmL水加10_20g葡萄糖、5_10g 蛋白胨、3-5g牛肉膏、及3-5g氯化鈉的比例，于水中加入葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏、及氯化鈉，攪勻，在O. IMPa壓力下滅菌25min,冷卻至30°C而成。
上述提及的丁酸梭狀芽孢桿菌液體培養(yǎng)基是按IOOOmL水加入20_40g葡萄糖、 15-20g胰蛋白胨、I. 0-1. 5g硫酸銨、2. 0-2. 5g氯化鈉、I. 0-1. 5g碳酸氫鈉、3. 0-4. Og磷酸氫二鉀、O. 5-0. Sg七水硫酸鎂、I. 0-2. Og碳酸鈣的比例，于水中加入葡萄糖、胰蛋白胨、 硫酸銨、氯化鈉、碳酸氫鈉、磷酸氫二鉀、七水硫酸鎂、碳酸鈣，攪勻，在O. IMPa壓力下滅菌 25min,冷卻至30°C而成。
上述提及的嗜酸乳桿菌培養(yǎng)基是按IOOOmL水中加入15_20g乳糖、15_20g蛋白胨、2.5-5g玉米漿、l-2g磷酸二氫鉀的比例，于水中加入乳糖、蛋白胨、玉米漿、磷酸二氫鉀，攪拌溶解，在O. IMPa壓力下滅菌25min,冷卻至30°C而成。
上述提及的酵母液體培養(yǎng)基是按IOOOmL水加入20_40g葡萄糖、I. 5_2. Og酵母浸膏、I. 0-1. 5g氯化鉀、及8. 0-9. Og醋酸鈉的比例，于水中加入葡萄糖、酵母浸膏、氯化鉀及醋酸鈉，攪勻，在O. IMPa壓力下滅菌25min,冷卻至30°C而成。
上述脫毒增效劑為粉碎至80-100目的白芥子或黑芥子中的一種或兩種混合物。
本發(fā)明中用到的菌種均為現(xiàn)有技術(shù)，保藏號(hào)分別為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis) =ACCCl 1062, CGMCC2548、或 CGMCC1222 ; 丁酸梭狀芽孢桿菌(Clostridium butyricum) CGMCC1647 或 CGMCC9701 ;嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilus) CICC6074、ACCC 11073 或 CGMCC I. 2467 ;釀酒酵母(Saccharomyces cereviae) =CGMCC 1147, CGMCC 0702 或ACCC 20144。
本發(fā)明提及的斜面菌種細(xì)胞中的菌種分別是與本發(fā)明中用到的枯草芽孢桿菌、丁酸梭狀芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌和釀酒酵母菌相對(duì)應(yīng)的，即枯草芽孢桿菌所接種的斜面菌種細(xì)胞中的菌種為枯草芽孢桿菌，其它類推。
本發(fā)明中四種菌種的種子培養(yǎng)液的制備也是常規(guī)技術(shù)，本文中只是各例舉其中的一種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)在本發(fā)明方法的處理過程中，選用好養(yǎng)菌、兼性好養(yǎng)菌和厭氧菌作為主要發(fā)酵脫毒菌種，既可在好氧條件下也可在厭氧條件下對(duì)菜籽餅柏進(jìn)行發(fā)酵脫毒，達(dá)到良好的脫毒穩(wěn)定性和促進(jìn)動(dòng)物腸道有益微生物生長(zhǎng)的作用。
(2)本發(fā)明方法使用的脫毒增效劑一白芥子或黑芥子，可以利用兩者本身的芥子酶，通過微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的生物熱，將菜籽餅柏中的硫甙葡萄糖苷降解為異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮等有毒物質(zhì)，便于微生物的快速降解。
(3)本發(fā)明方法使用的固體菌種不通過干燥過程，保持了各菌種的最大活力和菌種的數(shù)量；接種后，能迅速啟動(dòng)發(fā)酵脫毒，縮短脫毒時(shí)間。
(4)本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、能耗低、無三廢、投資小、易于規(guī)?；a(chǎn)等特點(diǎn)。
(5)以我國(guó)現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的未脫毒菜籽餅柏為原料，采用本發(fā)明方法進(jìn)行脫毒，其硫甙含量可降低95%以上，游離氨基酸總量提高10%以上，總蛋白質(zhì)含量達(dá)到42%-45%，提高 10%以上，可作為畜禽和水產(chǎn)動(dòng)物蛋白飼料使用。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，并非限制本發(fā)明。
液體菌種的制備所用的菌種為枯草芽孢桿菌I株、丁酸梭狀芽孢桿菌I株、嗜酸乳桿菌I株以及釀酒酵母菌I株。
取15g葡萄糖、8g蛋白胨、4g牛肉膏、4g氯化鈉和IOOOmL自來水?dāng)噭颍贠. IMPa 壓力下滅菌25min，冷卻至30°C接入培養(yǎng)成熟的枯草芽孢桿菌斜面菌種，在35°C，200r/min 下，搖床振蕩培養(yǎng)30h，制得枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液；取30g葡萄糖、18g胰蛋白胨、I. 2g硫酸銨、2. 2g氯化鈉、I. 2g碳酸氫鈉、3. 5g磷酸氫二鉀、O. 6g七水硫酸鎂、I. 5g碳酸鈣和IOOOmL水?dāng)噭颍贠. IMPa壓力下滅菌25min，冷卻至30°C，接入培養(yǎng)成熟的丁酸梭狀芽孢桿菌斜面菌種，38°C靜置培養(yǎng)68h，制得丁酸梭狀芽孢桿菌種子培養(yǎng)液；取18g乳糖、18g蛋白胨、3. 5g玉米衆(zhòng)、I. 5g磷酸二氫鉀及IOOOmL水?dāng)嚢枞芙?，在O.IMPa壓力下滅菌25min，冷卻至30°C，接入嗜酸乳桿菌斜面菌種，36°C靜置培養(yǎng)36h，制得嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液；取IOOOmL水、30g葡萄糖、I. 8g酵母浸膏、I. 2g氯化鉀及8. 5g醋酸鈉攪勻，在O. IMPa 壓力下滅菌25min,冷卻至30°C,接入培養(yǎng)成熟的釀酒酵母斜面菌種，于29°C、200r/min搖床振蕩培養(yǎng)30h，制得釀酒酵母種子培養(yǎng)液；將上述四種種子培養(yǎng)液按I :1 1 1體積比混合即得液體菌種。
固體菌種培養(yǎng)基的制備按重量百分比取麥麩65%、米糠18%、葡萄糖2. 55%、豆餅粉 12. 4%、(NH4) 2S041. 8% 及 KH2PO4O. 25%,混合均勻，調(diào)節(jié)含水量為 55%,于 121 °C -125。。滅菌 60min,冷卻至 35-40 °C。
實(shí)施例I :于上述固體菌種培養(yǎng)基中按8%接種重量接入液體菌種，于37°C培養(yǎng)4. 5d，制得固體菌種，再將固體菌種以3%的接種重量接種到由菜籽餅柏8. 25噸、米糠I. 52噸、葡萄糖O. 07 噸、(NH4)2SO4O. 15噸及白芥子O. 01噸，含水重量為50%組成的菜籽餅柏脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基中， 混勻，在50°C下發(fā)酵4. 5天，干燥，即得脫毒菜籽餅柏。取樣分析菜籽餅柏中硫甙脫毒率為 96. 13%，蛋白質(zhì)含量43. 17%，游離氨基酸含量提高12. 49%。
實(shí)施例2 于上述固體菌種培養(yǎng)基中按5%接種重量接入液體菌種，于35°C培養(yǎng)5d，制得固體菌種，再將固體菌種以2%的接種重量接種到由菜籽餅柏8. 5噸、米糠I. 25噸、葡萄糖O. 05 噸、(NH4)2SO4O. 186噸及黑芥子O. 014噸，含水重量為55%組成的菜籽餅柏脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基中，混勻，在45°C下發(fā)酵5天，干燥，即得脫毒菜籽餅柏。取樣分析菜籽餅柏中硫甙脫毒率為 95. 87%，蛋白質(zhì)含量42. 9%，游離氨基酸含量提高11. 52%。
實(shí)施例3 于上述固體菌種培養(yǎng)基中按10%接種重量接入液體菌種，于40°C培養(yǎng)4d，制得固體菌種，再將固體菌種以4%的接種重量接種到由菜籽餅柏8. 45噸、米糠I. 29噸、葡萄糖O. 075 噸、(NH4)2SO4O. 17噸、白芥子O. 01噸及黑芥子O. 005噸，含水重量為52%組成的菜籽餅柏脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基中，混勻，在55°C下發(fā)酵4天，干燥，即得脫毒菜籽餅柏。取樣分析菜籽餅柏中硫甙脫毒率為97. 16%，蛋白質(zhì)含量44. 05%，游離氨基酸含量提高13. 71%。
權(quán)利要求
1.一種菜籽餅柏的微生物發(fā)酵脫毒方法，其特征在于該方法是按重量百分比取菜籽餅柏 82%-85%、米糠 12%-15· 5%、葡萄糖 O. 5%-1. 0%、(NH4) 2S041. 5%_2%、脫毒增效劑O.1%-0. 15%，混合均勻，調(diào)節(jié)含水重量為50%-55%，制成菜籽餅柏脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基；將固體菌種以2%-4%的接種重量接種到該菜籽餅柏脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基中，混合均勻，在45°C -55°C下發(fā)酵4-5天，干燥，即可；上述固體菌種是于固體菌種培養(yǎng)基中按5%-10%接種重量接入液體菌種，于35°C -40°C 培養(yǎng)4-5d，即得；該液體菌種為按體積比為I :1 :1 :1混合的枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液、丁酸梭狀芽孢桿菌種子培養(yǎng)液、嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液及釀酒酵母種子培養(yǎng)液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的菜籽餅柏的微生物發(fā)酵脫毒方法，其特征在于所述脫毒增效劑為粉碎至80-100目的白芥子或黑芥子中的一種或兩種混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的菜籽餅柏的微生物發(fā)酵脫毒方法，其特征在于所述固體菌種培養(yǎng)基是按重量百分比取麥麩60%-70%、米糠15%-20%、葡萄糖2%-3%、豆餅粉10%_15%、 (NH4) 2S041. 5%-2% 及 KH2PO4O. 2%-0. 3%,混合均勻，調(diào)節(jié)含水量為 50%_60%，制得。
全文摘要
一種菜籽餅粕的微生物發(fā)酵脫毒方法，該方法是于菜籽餅粕中加入粉碎的脫毒增效劑，并接種枯草芽孢桿菌、丁酸梭狀芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌和釀酒酵母固體菌種，混合均勻，發(fā)酵后干燥即得脫毒菜粕產(chǎn)品。本發(fā)明所得產(chǎn)品的硫酸葡萄糖甙含量低于飼料規(guī)定的安全量，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于未經(jīng)發(fā)酵脫毒的菜籽餅粕，產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量達(dá)到42%-45%，游離氨基酸含量達(dá)到10%以上，可直接作為畜禽和水產(chǎn)類的蛋白飼料。本發(fā)明方法較好地解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的脫毒不完全、抗?fàn)I養(yǎng)因子難以去除、營(yíng)養(yǎng)流失及工藝操作復(fù)雜的問題，是一種脫毒效果好、工藝簡(jiǎn)單、能耗低，能提供達(dá)到飼料標(biāo)準(zhǔn)要求的無毒菜籽餅粕的生產(chǎn)方法，能緩解我國(guó)飼料蛋白資源不足的問題。
文檔編號(hào)A23L1/015GK102919624SQ20121047625
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者肖調(diào)義, 蘭時(shí)樂, 許寶紅, 毛小偉, 周芳如, 李立恒, 管桂萍 申請(qǐng)人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)