專利名稱：餅粕分離脫殼脫毒生產(chǎn)蛋白質(zhì)飼料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于微生物發(fā)酵的方法。特別是涉及一種利用多種菌種共同作用產(chǎn)生蛋白質(zhì)水解酶、糖化酶、纖維素酶等多種酶，使有毒的餅粕成為無毒的餅粕，從而利用其代替魚粉制取復(fù)合飼料的方法。
蓖麻餅粕、葵花粕、棉籽粕、菜籽粕等均含有優(yōu)質(zhì)的蛋白，但由于其成份中都含有較多的皮殼、纖維素及毒素(蓖麻堿、毒蛋白、凝集毒、變應(yīng)原等)，所以在實際應(yīng)用上有很多不便。據(jù)國內(nèi)外的文獻(xiàn)報道，對蓖麻餅粕、葵花粕、棉籽粕、菜籽粕等的皮殼、纖維素的脫殼、脫毒方法均采用高溫(134度)、高壓(2個大氣壓、30分鐘)的方法進(jìn)行或者使用膨化技術(shù)，采用此種方法有許多不足，如工藝過程復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、周期長等缺點(diǎn)。
我國有著豐富的蓖麻資源，每年有大量的蓖麻餅廢棄，該餅中含蛋白質(zhì)30％左右，白白廢棄掉著實可惜；而另一方面漁業(yè)資源相對缺乏，有時為了滿足生產(chǎn)動物飼料的需要，還需大量進(jìn)口，如何利用現(xiàn)有資源替代緊張的漁業(yè)資源也是我們面臨的課題與難題。
我國生產(chǎn)飼料酵母的廠家過去多采用以玉米黃粉為原料，每噸成本約需2300元，用固體發(fā)酵法生產(chǎn)飼料酵母，每噸銷價高達(dá)2000-2200元，因此，我們的廠家面對成本過高、市場競爭不利的局面而多數(shù)陷入困境。
本發(fā)明的目的在于采用生物工程的方法，選擇適宜的酵母菌、糖化菌及發(fā)酵條件使有毒的蛋白質(zhì)資源變?yōu)闊o毒的蛋白質(zhì)資源，并且同時達(dá)到脫殼的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的蓖麻餅粕經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，用40目-60目振蕩篩分離，再次篩分并用風(fēng)選方法得蛋白質(zhì)含量50％以上的產(chǎn)品，然后與酒糟(1∶0.5-1)混合，加水(1∶10)，常規(guī)滅菌，并控制pH值為4.5-5.0，保持溫度35±1℃，在發(fā)酵罐中與經(jīng)逐級培養(yǎng)放大的酵母菌、糖化菌作用，接種量3-5％，加適量營養(yǎng)鹽(尿素、MgSO4、K2HPO4)，采用工廠流加方法發(fā)酵培養(yǎng)16-20小時，經(jīng)干燥、過濾、粉碎后便得本發(fā)明產(chǎn)品。
酵母菌及糖化菌的培養(yǎng)采用常規(guī)的種子培養(yǎng)方法，即原菌活化、從一級到五級種子的培養(yǎng)。
本發(fā)明所述及的菌種為產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis)、魯氏酵母(Sacch yauxii)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillus oryzat)、康化木霉(Trichodenua koningii)、綠色木霉(Trichoderma uiride)。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于選擇適宜的菌種及發(fā)酵條件，以下分別敘述。
菌種選育我們從中科院生物研究所(本發(fā)明所采用的菌種均來自此單位向社會公開提供的菌種)索取的38株酵母菌進(jìn)行篩選，經(jīng)分純及發(fā)酵性能試驗，再從中選出10株酵母菌在自然環(huán)境下，試驗其對蓖麻餅的適應(yīng)性，最后確定產(chǎn)朊假絲酶母(Candida utilis實驗編號J3-20)為最適宜菌種。如下表酵母菌篩選試驗
根據(jù)酵母對蓖麻餅適宜的生長情況和生產(chǎn)實際的需求，我們選擇飼料酵母(所選菌種為產(chǎn)朊假絲酵母，Candida utilis)做為主要供試菌株，該菌株對蓖麻餅的適應(yīng)能力較強(qiáng)，能利用五碳、六碳糖，以尿素硫銨等為氮源，其培養(yǎng)基質(zhì)可不加其它生長因子，菌種生長旺盛，抑制雜菌的能力較強(qiáng)，有一定的脫毒作用，是較為理想的實驗菌種。
發(fā)酵條件試驗為了利用蓖麻餅中的淀粉、纖維素等碳源及進(jìn)一步加強(qiáng)脫毒效果，我們選用了四種菌配合發(fā)酵(以蓖麻餅粕為培養(yǎng)基)，采用正交設(shè)計實驗確定配合菌條件，種齡(菌種培養(yǎng)時間)、發(fā)酵周期等幾項最佳工藝參數(shù)。具體見表條件1——J3-20(產(chǎn)朊絲酵母Candida utilis)；條件2——J3-20+J5-16(綠色木霉 Trichoderma uiride)；條件3——J3-20+J5-16+J5-7(黑曲霉 Aspergillus niger)；條件4——J3-20+J5-16+J5-7+J5-28(產(chǎn)朊圓酵母 Trichoderma uellis)；<
由上表可以看出，產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量隨發(fā)酵時間(B)的延長而增長，菌種配比情況以條件3為最佳。最佳組合結(jié)果為得率方面A3B4C4(種齡16hr，發(fā)酵時間24hr，菌種配合為條件4)；蛋白質(zhì)含量方面A4B4C3(種齡18hr，發(fā)酵時間24hr，菌種配合為條件3)；綜合考慮A3B4C3(種齡16hr，發(fā)酵時間24hr，菌種配合為條件3)。
為驗證此結(jié)果，又進(jìn)行追加試驗，結(jié)果如下
追加實驗結(jié)果表明從生產(chǎn)成本、生產(chǎn)周期、糖的利用率等方面考慮A4B4C3和A3B4C4的結(jié)果相差不大，A3B4C3為最佳組合。
與此同時，我們還進(jìn)行了毒理實驗，菌種配合如下1.J3-20不滅菌接種2.J3-20滅菌接種3.J3-20+J5-16滅菌接種
4.J3-20+J5-16+J5-7滅菌接種5.J3-20+J5-12+J5-7+J5-28滅菌接種(J5-12魯氏酵母Sacch Yauxii)6.J3-20+J5-12+J5-28滅菌接種樣品外觀樣品經(jīng)過干燥后呈棕褐色小顆粒狀，分為I、II、III、IV、V、VI等批號。
試驗樣品制作方法取各批號樣品稱重后(相等重量)加10倍重量水溶解后，常規(guī)滅菌，將所得的無菌溶液作為“原液”，爾后再將各原液加水稀釋成5倍、25倍等三個不同稀釋濃度溶液為試驗樣品。
試驗方法小鼠瑞士小鼠、健康、體重為14克上下，雌雄不限；分組按菌種配合條件，將小鼠分為6個試驗組，每組小鼠9只；爾后再將各組分為原液、5倍稀釋液、25倍稀釋液三個亞組，每亞組小鼠3只，設(shè)對照組。
樣品注射劑量及途徑樣品液0.5毫升，腹腔注射；觀察項目1、實驗前稱量小鼠體重(克)；觀察小鼠注射試驗樣品后體重增、減數(shù)，注射試驗后第4日分別稱量各組小鼠體重數(shù)，統(tǒng)計學(xué)分析處理；2、小鼠生活狀況觀察小鼠于實驗后是否健康、活潑、毛皮光澤，體重增加等，有無毒副反應(yīng)等狀況。<
試驗結(jié)果表明原液(樣品與水1∶10溶液)與對照組比較無多大差異；I、II、III、IV、V、VI各組小鼠均健存無一死亡。未見有毒、副反應(yīng)表現(xiàn)。
一次性給試驗樣品量0.5ml/只，試驗結(jié)果表明其原倍稀釋液及對照組無什么差異，而其5倍、25倍稀釋液注射的各組小鼠體重明顯增加，尤以I、II、III、IV批號樣品溶液注射的小鼠體重增加為大。
另外還做試驗如下食物蓖麻餅制取酵母，酵母粉過100目篩，于實驗前制成40％及30％濃度混懸液，置4度冰箱保存，備用；動物昆明種小白鼠，體重18-22克，雌雄各半；方法與結(jié)果1、小鼠20只，饑餓16小時，給小鼠灌胃40％蓖麻餅制取酵母，按30ml/kg(相當(dāng)12g/kg)觀察7日，小鼠飲食、活動均正常，無毒性反應(yīng)，無死亡，因蓖麻餅制取酵母配制已達(dá)最大濃度，灌胃體積限制，未能測出LD50(半致死量)。
2、小鼠20只，饑餓16小時，給小鼠灌胃30％蓖麻餅制取酵母30ml/kg，24小時內(nèi)灌胃4次，每次間隔4小時以上，總劑量為36g/kg，觀察7日，小鼠飲食、活動均無異常、無毒性反應(yīng)、無死亡。
3、小鼠20只，給小鼠灌胃30％蓖麻餅制取酵母30ml/kg(相當(dāng)9g/kg)，每日一次，連續(xù)灌胃一周，小鼠飲食、活動均無異常、無毒性反應(yīng)、無死亡。
上述實驗結(jié)果表明，蓖麻餅制取酵母毒性很低，適于用作動物飼料。
穩(wěn)定試驗1、菌種J3-20、J5-16、J5-72、接種量為10％(以蓖麻餅為培養(yǎng)基)3、種齡16小時培養(yǎng)24小時根據(jù)最佳工藝培養(yǎng)條件(即A3B4C3)，進(jìn)行了十批次的穩(wěn)定試驗，其結(jié)果列入下表
從生產(chǎn)周期及生產(chǎn)成本及以上試驗結(jié)果出發(fā)，并根據(jù)酵母菌對蓖麻餅適宜的生長情況和生產(chǎn)實際需求，考慮到酵母菌除有很強(qiáng)的發(fā)酵能力外，還能使發(fā)酵物產(chǎn)生酯的香味；曲霉菌是很好的糖化菌；木霉能產(chǎn)生多種纖維素酶，能很好的分解纖維素，因此產(chǎn)用多菌種聯(lián)合進(jìn)行發(fā)酵，這樣發(fā)酵的效果比原來單菌種常規(guī)發(fā)酵的發(fā)酵力、糖化力和纖維素分解力都強(qiáng)。最后確定本發(fā)明所選菌種為產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis)、魯氏酵母(Sacch yauxii)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillusoryzat)、康化木霉(Trichodenua koningii)、綠色木霉(Trichoderma uiride)。多菌種聯(lián)合發(fā)酵，菌種生長旺盛，抑制雜菌能力強(qiáng)，有脫毒作用，且產(chǎn)生香氣，是理想的實驗菌種。多菌種發(fā)酵實驗結(jié)果見下表(蓖麻餅培養(yǎng)基)<
最后我們確定適宜的菌種為產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis)、魯氏酵母(Sacch yauxii)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillusoryzat)、康化木霉(Trichodenua koningii)、綠色木霉(Trichoderma uiride)，發(fā)酵時間為16-18小時，設(shè)計實際生產(chǎn)的工藝流程如附

圖1。
主要設(shè)備
設(shè)備的選擇不是唯一的，尤其是種子培養(yǎng)器皿(包括試管及三角瓶等)、種子罐和發(fā)酵罐。只要完成本發(fā)明的任務(wù)，且采用本發(fā)明所公開的菌種實例和發(fā)酵條件，都屬于本發(fā)明公開的范圍。選擇設(shè)備只要能完成餅粕的粉碎、篩分、風(fēng)選、種子的培養(yǎng)、發(fā)酵即可。
具體工藝過程如下1、蓖麻餅處理蓖麻餅用粉碎機(jī)粉碎后過40-60目篩，這樣可脫殼70％，之后篩下料再用粉碎機(jī)粉碎過40-60目篩，過二遍篩后脫殼率可達(dá)80％，再經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)選一遍，這樣風(fēng)選后脫殼可達(dá)90％，所得料含蛋白質(zhì)50％以上；2、風(fēng)選后與酒糟混合(1∶0.5-1))，加水(1∶10)，調(diào)pH值為4.5-5.0，常規(guī)滅菌(1.05kg/cm2、121.3℃、20分鐘)后使用；3、菌種的培養(yǎng)菌種(菌種總量確定，各菌種相互間比例沒有要求)逐級常規(guī)擴(kuò)大培養(yǎng)為五級種子；首先進(jìn)行原菌活化，在6個試管中分別裝入1/5體積的麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基，常規(guī)滅菌，擺斜面后冷卻分別接入原菌(勾一白金耳)，29±1℃培養(yǎng)48小時；一級和二級種子培養(yǎng)用麥芽汁液體培養(yǎng)基，裝液量30-45％，常規(guī)滅菌，接菌量3-5％，控制溫度29±1℃，一級種子通風(fēng)振蕩培養(yǎng)24hr，二級種子通風(fēng)振蕩培養(yǎng)14hr；三級到五級種子培養(yǎng)的培養(yǎng)基選用黃粉∶水＝1∶10，均再加適量營養(yǎng)鹽(尿素、MgSO4、K2HPO4等)，常規(guī)滅菌，三級種子培養(yǎng)10小時，四級種子培養(yǎng)10小時，五級種子培養(yǎng)10小時，容器裝液量均為40-60％，接菌量都為3-5％，控制溫度29±1℃，均通風(fēng)培養(yǎng)；4、發(fā)酵培養(yǎng)采用工廠流加方法，在發(fā)酵罐中加入篩后風(fēng)選的蓖麻餅與酒糟的混合物(即步驟2后的產(chǎn)品)，控制裝液量為罐體積的40-60％，再加適量營養(yǎng)鹽，pH值控制在4.5-5.0，接入3-5％的五級種子，溫度為35±1℃，通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)16-18小時；5、制備經(jīng)過發(fā)酵培養(yǎng)的酵母液經(jīng)板框過濾器過濾后用干燥機(jī)干燥、粉碎、包裝。
此方法生產(chǎn)的餅粕飼料與常規(guī)飼料相比優(yōu)點(diǎn)是很多的首先它的蛋白質(zhì)含量可達(dá)60％以上，這和它與同價值的常規(guī)飼料相比要高出20％的蛋白質(zhì)；其次蓖麻餅粕中含有促生長因子，這樣用它作飼料對豬、雞的生長速度有著十分明顯的促進(jìn)作用，比用常規(guī)飼料喂的豬、雞能多增重10％-15％，經(jīng)濟(jì)效益是可佳的。另外用此法生產(chǎn)的飼料比常規(guī)方法生產(chǎn)的飼料氣味好，適口性強(qiáng)，能促進(jìn)動物食欲。
產(chǎn)品分析1、常規(guī)分析其中含水分(7.94％)；灰分(3.83％)；脂肪(2.99％)；蛋白質(zhì)(62.5％)；總糖(7.30％)。
2、維生素分析(共七種)用島津910薄層層析掃描儀測定維生素含量維生素A(8.60mg/100g)；維生素E(0.36mg/100g)；維生素B1(0.66mg/100g)；維生素B2(0.14mg/100g)；維生素Vc(0.48mg/100g)；維生素Vpp(3.70mg/100g)；維生素VD(1.10mg/100g)。
3、氨基酸分析(日立835-50型氨基酸自動分析儀)<
我們還在雞場做如下試驗采用本發(fā)明的蓖麻酵母代替原雞飼料配方中的魚粉(等量替代)進(jìn)行試驗，結(jié)果表明無論是雞體重增重方面，還是產(chǎn)蛋率方面均無異?，F(xiàn)象發(fā)生。同時此種方法的生產(chǎn)成本及銷價僅為采用玉米黃粉為原料生產(chǎn)飼料酵母或固體發(fā)酵法生產(chǎn)飼料酵母成本的1/2左右。
綜上所述，采用本方法制取的蓖麻餅粕飼料具有原料來源廣泛、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低，脫毒、脫殼效果明顯，蛋白質(zhì)含量高，產(chǎn)品收率高，動物食用后增重快等優(yōu)點(diǎn)。
實施例1、0.86噸的蓖麻粕用粉碎機(jī)粉碎后過40目篩得0.68噸料，再用粉碎機(jī)粉碎過40目篩，可得0.65噸料，再經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)選一遍得0.6噸料(40m3/分鐘)，含蛋白57％；2、風(fēng)選后與0.6噸酒糟混合，都加入20m3發(fā)酵罐中，加入12噸水，加適量營養(yǎng)鹽(尿素0.012噸、1000gMgSO4、4000gK2HPO4)，控制pH值4.7，1.05kg/cm2、121.3℃條件下滅菌20分鐘，冷卻后接入0.6噸五級種子，溫度35℃，通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)18小時；3、經(jīng)過發(fā)酵培養(yǎng)18小時的酵母液經(jīng)板框過濾器過濾后用干燥機(jī)干燥、粉碎、包裝，得成品1.1噸；4、種子培養(yǎng)過程如下(1)原菌活化(斜面種子培養(yǎng))取6支試管，每支試管都裝入1/5體積的麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基，1.05kg/cm2、121.3℃條件下滅菌20分鐘，擺斜面，冷卻，再將6種原菌勾一白金耳，分別接至斜面上，每個試管接一種菌，29℃恒溫培養(yǎng)48小時；(2)一級種子培養(yǎng)取2個500ml三角瓶，每個三角瓶裝入180ml麥芽汁液體培養(yǎng)基，1.05kg/cm2、121.3℃條件下滅菌20分鐘，冷卻，每個三角瓶內(nèi)再接入半試管每種原菌的斜面種子，置往復(fù)式搖床，于29℃通風(fēng)振蕩培養(yǎng)24小時；(3)二級種子培養(yǎng)取20個1000ml三角瓶，每個三角瓶裝入360ml麥芽汁液體培養(yǎng)基，1.05kg/cm2、121.3℃條件下滅菌20分鐘，冷卻，每個三角瓶接入18ml一級種子，置往復(fù)式搖床，于29℃通風(fēng)振蕩培養(yǎng)14小時；(4)三級種子培養(yǎng)將0.015噸黃粉加入0.25m3發(fā)酵罐中，加入0.15噸水，加入0.00015噸尿素，12.5gMgSO4，50gK2HPO4，控制pH＝5，1.05kg/cm2、121.3℃條件下滅菌20分鐘，冷卻，加入0.0075噸二級種子，于30℃通風(fēng)培養(yǎng)10小時；(5)四級種子培養(yǎng)將0.06噸黃粉加入1m3發(fā)酵罐中，加入0.6噸水，加入0.0006噸尿素，50gMgSO4，200gK2HPO4，控制pH＝5，1.05kg/cm2、121.3℃條件下滅菌20分鐘，冷卻，加入0.03噸三級種子，于30℃通風(fēng)培養(yǎng)10小時；(6)五級種子培養(yǎng)將0.11噸黃粉加入2m3發(fā)酵罐中，再加入1.1噸水，加入0.0012噸尿素，100gMgSO4，400gK2HPO4，控制pH＝4.5，1.05kg/cm2、121.3℃條件下滅菌20分鐘，冷卻，加入0.06噸四級種子，于30℃通風(fēng)培養(yǎng)10小時。
權(quán)利要求
1.一種蓖麻餅粕脫毒脫殼生產(chǎn)蛋白飼料的方法，其步驟如下(1)蓖麻餅脫殼處理蓖麻餅用粉碎機(jī)粉碎機(jī)粉碎后過40-60目篩，之后篩下料再用粉碎機(jī)粉碎過40-60目篩，再經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)選一遍；(2)蓖麻餅經(jīng)粉碎、篩分、風(fēng)選后與酒糟按1∶0.5-1的比例混合，再按1∶10的比例加入水，控制pH值為4.5-5.0，1.05kg/cm2、121.3℃條件下滅菌20分鐘，冷卻；(3)菌種培養(yǎng)原菌活化在6只試管中分別裝入1/5體積的麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基，常規(guī)滅菌，擺斜面后冷卻，將6種原菌即產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis)、魯氏酵母(Sacch yauxii)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillus oryzat)、康化木霉(Trichodenua koningii)、綠色木霉(Trichodermauiride)分別勾一白金耳，各自接至斜面上，控制溫度29±1℃，培養(yǎng)48hr；一級種子培養(yǎng)用2只500ml三角瓶，每只瓶中裝入30-45％的麥芽汁液體培養(yǎng)基，常規(guī)滅菌，每只三角瓶中分別接入6種活化后的原菌共3-5％，控制溫度29±1℃，通風(fēng)振蕩培養(yǎng)24hr；二級種子培養(yǎng)用麥芽汁液體培養(yǎng)基，用20只1000ml三角瓶，每只瓶中培養(yǎng)基占30-45％，常規(guī)滅菌后每只三角瓶接入3-5％的一級種子，保持溫度29±1℃，通風(fēng)振蕩培養(yǎng)14hr；三級種子培養(yǎng)培養(yǎng)基選用黃粉∶水＝1∶10，用0.25m3的種子罐，裝液量40-60％，再加適量營養(yǎng)鹽，控制pH值4.5-5.0，常規(guī)滅菌，接入3-5％的二級種子，保持溫度29±1℃，通風(fēng)培養(yǎng)10小時；四級種子培養(yǎng)培養(yǎng)基選用黃粉∶水＝1∶10，用1m3的種子罐，裝液量40-60％，再加適量營養(yǎng)鹽，控制pH值4.5-5.0，常規(guī)滅菌，接入3-5％的三級種子，保持溫度29±1℃，通風(fēng)培養(yǎng)10小時；五級種子培養(yǎng)培養(yǎng)基選用黃粉∶水＝1∶10，用2m3的種子罐，裝液量40-60％，再加適量營養(yǎng)鹽，控制pH值4.5-5.0，常規(guī)滅菌，接入3-5％的四級種子，保持溫度29±1℃，通風(fēng)培養(yǎng)10小時；(4)發(fā)酵培養(yǎng)采用工廠流加方法，在發(fā)酵罐中加入步驟(2)后的產(chǎn)品，控制裝液量為罐體積的40-60％，加適量營養(yǎng)鹽，接入3-5％的五級種子，控制pH值4.5-5.0，保持溫度為35±1℃，通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)16-18小時；(5)制備經(jīng)過發(fā)酵培養(yǎng)的酵母液經(jīng)板框過濾器過濾后用干燥機(jī)干燥、粉碎、包裝便得本發(fā)明的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明是屬于微生物發(fā)酵的方法。特別是涉及一種餅粕經(jīng)粉碎、篩分、風(fēng)選,再與經(jīng)培養(yǎng)的產(chǎn)朊假絲酵母、魯氏酵母、黑曲霉、米曲霉、康化木霉、綠色木霉多種菌種共同作用產(chǎn)生蛋白質(zhì)水解酶、糖化酶、纖維素酶等多種酶,使有毒的餅粕成為無毒的餅粕,從而利用其代替魚粉制取復(fù)合飼料的方法。采用本方法生產(chǎn)的餅粕具有原料來源廣泛,生產(chǎn)成本低,脫殼脫毒效果好,蛋白質(zhì)含量高,制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號A23J1/00GK1259299SQ9912470
公開日2000年7月12日 申請日期1999年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月24日
發(fā)明者趙宗建 申請人:吉林大學(xué)