一種纖維副產(chǎn)品同化無(wú)機(jī)氮的低水分生料固態(tài)發(fā)酵方法
【專利摘要】一種纖維副產(chǎn)品同化無(wú)機(jī)氮的低水分生料固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于：將纖維副產(chǎn)品加入玉米副產(chǎn)品并混合均勻形成混合物料，混合物料中玉米胚芽粕所占重量比為20～100%；物料混合均勻后加入硫酸銨，混合物料與硫酸銨的重量比100:2～6，加水并使物料含水量30～40%，不滅菌接入絲狀真菌，生料發(fā)酵24～48小時(shí)結(jié)束，將物料干燥至水分8～12%即完成固態(tài)發(fā)酵過(guò)程。本發(fā)明的關(guān)鍵在于絲狀真菌固態(tài)發(fā)酵同化無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)化為有機(jī)蛋白質(zhì)，利用pH3.5～5.0的酸性纖維副產(chǎn)品和30～40%的低水分環(huán)境限制細(xì)菌生長(zhǎng)從而實(shí)現(xiàn)絲狀真菌的生料固態(tài)發(fā)酵，可節(jié)省物料滅菌成本并降低物料烘干成本，可以提高原物料的粗蛋白含量35～60%。
【專利說(shuō)明】一種纖維副產(chǎn)品同化無(wú)機(jī)氮的低水分生料固態(tài)發(fā)酵方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種纖維副產(chǎn)品同化無(wú)機(jī)氮的低水分生料固態(tài)發(fā)酵方法，特別是一種針對(duì)低水分條件下的食品加工纖維副產(chǎn)品，提高其蛋白質(zhì)含量的生料固態(tài)發(fā)酵方法，本發(fā)明利用絲狀真菌與細(xì)菌對(duì)固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)的水分活度和PH的敏感性差異，在低水分條件下對(duì)低PH的酸性纖維基質(zhì)進(jìn)行生料固態(tài)發(fā)酵，同時(shí)利用絲狀真菌同化無(wú)機(jī)氮合成有機(jī)蛋白質(zhì)，屬于固態(tài)發(fā)酵【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0003]固態(tài)發(fā)酵是指在不含或幾乎不含自由水的濕固體物料中培養(yǎng)微生物的過(guò)程，在釀造食品、生物飼料、生物肥料、生物農(nóng)藥、生物能源、食用菌栽培、農(nóng)業(yè)廢棄物腐熟等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
[0004]固態(tài)發(fā)酵根據(jù)通風(fēng)與否又可分為好氧固態(tài)發(fā)酵和厭氧固態(tài)發(fā)酵，厭氧固態(tài)發(fā)酵一般利用微生物在厭氧狀態(tài)下發(fā)酵產(chǎn)有機(jī)酸或產(chǎn)乙醇，有機(jī)酸和乙醇具有一定的殺菌抑菌效果，因此物料可以不滅菌從而可以實(shí)現(xiàn)生料發(fā)酵；好氧固態(tài)發(fā)酵微生物代謝旺盛、生長(zhǎng)速度快，物料不滅菌極容易造成雜菌數(shù)量過(guò)多而導(dǎo)致發(fā)酵失敗。
[0005]微生物的活性與物料的水分活度Aw有關(guān)，對(duì)于相同的物料而言水分含量越高則物料的水分活度越大，對(duì)微生物生長(zhǎng)代謝更有利。好氧固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)中，物料水分含量高則微生物代謝旺盛、生長(zhǎng)速度快，但水分過(guò)高則又容易造成物料發(fā)黏、不透氣、熱傳質(zhì)效果差，又反過(guò)來(lái)會(huì)降低微生物的活性，因此好氧固態(tài)發(fā)酵的物料水分一般為45~70%。
[0006]絲狀真菌和細(xì)菌在生長(zhǎng)環(huán)境要求上具有一定的區(qū)別，相對(duì)而言大部分絲狀真菌喜酸性環(huán)境，物料PH 5.0~6.5時(shí)生長(zhǎng)良好，而細(xì)菌除產(chǎn)酸細(xì)菌外多適合在中性至堿性環(huán)境中生存，物料pH 7.0~9.0時(shí)生長(zhǎng)良好。另外，大部分絲狀真菌較細(xì)菌更耐受干燥環(huán)境，細(xì)菌生長(zhǎng)要求環(huán)境水分活度0.95~1.0，而絲狀真菌則要求水分活度0.9~1.0，甚至有絲狀真菌在水分活度0.8~0.85時(shí)仍能生長(zhǎng)。
[0007]食品加工副產(chǎn)物中有一大類是纖維副產(chǎn)品，一般把蛋白質(zhì)含量小于20%而纖維素含量大于10%的副產(chǎn)品如麩皮、酒糟、胚芽柏、玉米皮等列為纖維副產(chǎn)品。纖維副產(chǎn)品由于蛋白質(zhì)含量不足20%，作為飼料原料使用時(shí)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低、產(chǎn)品價(jià)格低。采用好氧固態(tài)發(fā)酵方式進(jìn)行加工處理，可以提高其蛋白質(zhì)含量，但這是微生物的呼吸代謝排出CO2，是以發(fā)酵物料干物質(zhì)的損失為代價(jià)的，在經(jīng)濟(jì)上不具有可行性，只有通過(guò)同化無(wú)機(jī)氮提高蛋白質(zhì)含量才能真正提聞廣品質(zhì)量、提聞經(jīng)濟(jì)效益。
[0008]目前常規(guī)固態(tài)發(fā)酵過(guò)程需要對(duì)物料進(jìn)行高溫滅菌以消滅雜菌、減少發(fā)酵失敗風(fēng)險(xiǎn)，固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后物料需要經(jīng)過(guò)干燥以保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和再粉碎加工、包裝運(yùn)輸及使用方便，固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中物料的滅菌和干燥是主要成本，發(fā)明一種低水分和不滅菌的生料固態(tài)發(fā)酵方式就非常必要，可以大幅度降低加工成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種纖維副產(chǎn)品同化無(wú)機(jī)氮的低水分生料固態(tài)發(fā)酵方法，利用絲狀真菌與細(xì)菌對(duì)固態(tài)發(fā)酵物料水分活度Aw和pH的敏感性差異實(shí)現(xiàn)生料固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵物料中含有重量比為20~100%的pH呈酸性的纖維副產(chǎn)品物料玉米胚芽柏，也可用噴漿玉米胚芽柏或噴漿玉米皮替代玉米胚芽柏，再加入發(fā)酵物料重量比100:2~6的無(wú)機(jī)氮化合物硫酸銨，并控制固態(tài)發(fā)酵物料初始水分含量在30~40%，使之滿足絲狀真菌的生長(zhǎng)要求、而抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，可以減少因細(xì)菌大量繁殖而造成的發(fā)酵失敗，而且絲狀真菌可利用無(wú)機(jī)氮進(jìn)行生長(zhǎng)代謝并將其同化為有機(jī)的蛋白質(zhì)組分，從而實(shí)現(xiàn)低水分纖維物料同化無(wú)機(jī)氮的生料好氧固態(tài)發(fā)酵，該方式可以降低固態(tài)發(fā)酵成本、提高纖維副產(chǎn)品物料的蛋白質(zhì)含量，滿足工廠副產(chǎn)物高值化綜合加工的要求。
[0010]本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種纖維副產(chǎn)品同化無(wú)機(jī)氮的低水分生料固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于:將纖維副產(chǎn)品加入玉米胚芽柏并混合均勻，物料中玉米胚芽柏所占重量比為20~100%，也可用噴漿玉米胚芽柏或噴漿玉米皮全部或部分替代玉米胚芽柏，物料混合均勻后加入混合物料重量比100:2~6的硫酸銨，加水并使物料含水量30~40%，混合均勻后不滅菌，直接接入絲狀真菌，絲狀真菌可以米曲霉、黑曲霉中至少一種，按照絲狀真菌發(fā)酵條件控制溫度和通風(fēng)，控制料溫在25~45°C之間，生料發(fā)酵24~48小時(shí)結(jié)束，最后將物料干燥至水分8~12%即完成固態(tài)發(fā)酵過(guò)程。
[0011]本發(fā)明的關(guān)鍵在于固態(tài)發(fā)酵物料中含有酸性的玉米胚芽柏、噴漿玉米胚芽柏或噴漿玉米皮中的一種或多種，原料不滅菌并加入硫酸銨，使物料含水量30~40%，直接接種絲狀真菌進(jìn)行低水分生料固態(tài)發(fā)酵，本發(fā)明利用絲狀真菌固態(tài)發(fā)酵同化無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)化為有機(jī)蛋白質(zhì)，利用PH3.5~5.0的酸性纖維副產(chǎn)品和30~40%的低水分環(huán)境限制細(xì)菌生長(zhǎng)從而實(shí)現(xiàn)絲狀真菌的生料固態(tài)發(fā)酵，因此可節(jié)省物料滅菌成本并降低物料烘干成本，物料采用本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵方法可以提高原物料的粗蛋白含量35~60%。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不僅限于以下實(shí)例:
實(shí)施例1:玉米胚芽柏測(cè)定粗蛋白含量為17.4%，將100%玉米胚芽柏加水至水分含量30%，將物料再加入玉米胚芽柏重量比6%的硫酸銨，混合均勻，物料pH3.5，物料不滅菌直接均勻接種米曲霉菌種，控制物料溫度30~40°C，超過(guò)40°C通風(fēng)降溫，生料固態(tài)發(fā)酵48小時(shí)結(jié)束，烘干至水分8~12%，稱重并測(cè)定粗蛋白含量、無(wú)機(jī)氮含量，物料重量回收率84.5%、粗蛋白含量為27.9%、無(wú)機(jī)氮0.23%，粗蛋白含量較原物料提高60%。
[0013]實(shí)施例2:將30%玉米胚芽柏和70%麩皮混合，粗蛋白含量為16.2%，將物料再加入混合物料重量比3%的硫酸銨，加水至水分含量40%，混合均勻，物料pH5.0，物料不滅菌直接均勻接種米曲霉菌種，控制物料溫度30~40°C，超過(guò)40°C通風(fēng)降溫，生料固態(tài)發(fā)酵24小時(shí)結(jié)束，烘干至水分8~12%，稱重并測(cè)定粗蛋白含量、無(wú)機(jī)氮含量，經(jīng)測(cè)定重量回收率78.8%、粗蛋白含量為24.5%、無(wú)機(jī)氮0.16%，粗蛋白含量較原物料提高51%。
[0014]實(shí)施例3:將20%玉米胚芽柏、20%噴漿玉米皮和60%麩皮混合，混合物料粗蛋白含量17.6%，再加入混合物料重量比2%的硫酸銨，加水至水分含量35%，混合均勻，物料pH4.2，物料不滅菌直接均勻接種黑曲霉菌種，控制物料溫度30~40°C，超過(guò)40°C通風(fēng)降溫，生料固態(tài)發(fā)酵36小時(shí)結(jié)束，烘干至水分8~12%，稱重并測(cè)定粗蛋白含量、無(wú)機(jī)氮含量，經(jīng)測(cè)定重量回收率83.8%、粗蛋白含量為23.8%、無(wú)機(jī)氮0.21%，粗蛋白含量提高35%。
[0015]實(shí)施例4:將100%麩皮物料兩份、30%玉米胚芽柏和70%麩皮重量比混合物料兩份，加水至水分含量40%，分別將兩份麩皮物料和兩份混合物料的其中一份采用蒸汽滅菌并冷卻至室溫，另一份麩皮物料和混合物料不滅菌，4份物料于室溫條件下接種米曲霉，固態(tài)發(fā)酵30小時(shí)結(jié)束，烘干至水分8~12%，采用麥康凱培養(yǎng)基測(cè)定其雜菌數(shù)，100%麩皮不滅菌生料發(fā)酵雜菌數(shù)7億/克、100%麩皮滅菌熟料發(fā)酵雜菌數(shù)I/克、混合物料不滅菌生料發(fā)酵雜菌數(shù)40 萬(wàn)/克、混合物料滅菌熟料發(fā)酵雜菌數(shù)43萬(wàn)/克，結(jié)果說(shuō)明加入玉米胚芽柏的混合物料滅菌與不滅菌效果相當(dāng)，均均大幅度低于兩份100%麩皮物料的雜菌數(shù)，加入玉米胚芽柏可以有效限制雜菌數(shù)、實(shí)現(xiàn)生料發(fā)酵。
【權(quán)利要求】
1.一種纖維副產(chǎn)品同化無(wú)機(jī)氮的低水分生料固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于:將纖維副產(chǎn)品加入玉米副產(chǎn)品并混合均勻形成混合物料，混合物料中玉米胚芽柏所占重量比為20~100%，所述玉米副產(chǎn)品為玉米胚芽柏、噴漿玉米胚芽柏或噴漿玉米皮的至少一種；物料混合均勻后加入硫酸銨，混合物料與硫酸銨的重量比100:2~6，加水并使物料含水量30~40%，混合均勻后不滅菌，接入絲狀真菌，絲狀真菌為米曲霉、黑曲霉中至少一種，并按照絲狀真菌發(fā)酵條件控制溫度和通風(fēng)，生料發(fā)酵24~48小時(shí)結(jié)束，最后將物料干燥至水分8~12%即完成固態(tài) 發(fā)酵過(guò)程。
【文檔編號(hào)】C12R1/685GK104164463SQ201410251148
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】李軍訓(xùn) 申請(qǐng)人:泰安生力源生物工程有限公司