一種魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于微生物酶解發(fā)酵飼料【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法，該方法采用酶解和發(fā)酵兩步法，既能充分降解蛋白，得到含量較高的低分子低聚肽，又能產(chǎn)生呈味氨基酸、低聚肽、核苷酸和天然有機酸，適口性得到顯著提高。此外，本發(fā)明利用棉粕、菜粕替代一部分豆粕，可有效節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益。
【專利說明】一種魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微生物酶解發(fā)酵飼料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種淡水魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的集約化迅速發(fā)展，魚粉需求量極速上增，然而，環(huán)境的不斷惡化和過度捕撈，導(dǎo)致全球魚粉產(chǎn)量下降，價格居高不下，魚粉等優(yōu)質(zhì)飼料蛋白也因此成為制約畜牧及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的瓶頸。魚粉加工技術(shù)多為濕法，其工藝的特點是原料經(jīng)過粉碎-蒸煮-壓榨-烘干后制成魚粉，而魚粉加工過程中，每生產(chǎn)I噸魚粉，可產(chǎn)生3?3.5噸壓榨出來的廢棄液，而魚粉加工廢棄液中還含有10%-15%的易消化的可溶性蛋白質(zhì)，以及一定量的維生素和鈣、鋅等多種礦物質(zhì)，故也稱為魚蛋白水。由于魚粉加工廢棄液回收需高耗電的濃縮、干燥設(shè)備，目前我國中小規(guī)模的魚粉加工企業(yè)難以承受昂貴的運作成本，因此將魚粉加工廢液直接排放到周圍環(huán)境中，造成環(huán)境的嚴(yán)重污染和資源的浪費。
[0003]棉籽作為一種經(jīng)濟作物，在我國種植面積廣，產(chǎn)量大。棉柏是棉籽經(jīng)壓榨產(chǎn)油后的副產(chǎn)品，我國棉柏年產(chǎn)量達(dá)600萬噸以上，居世界之首。棉柏是一種重要的植物蛋白源，富含精氨酸，硫胺素、B族維生素和磷元素等，但是賴氨酸含量不足，且含有游離棉酚等有毒物質(zhì)，限制其在飼料中的應(yīng)用。魚粉、豆柏等優(yōu)質(zhì)蛋白源的嚴(yán)重不足掀起了國內(nèi)外研究學(xué)者和養(yǎng)殖企業(yè)家對棉柏脫毒研究的熱潮。目前棉柏脫毒方法主要有化學(xué)法、物理法和微生物發(fā)酵法。化學(xué)法主要采用有機溶劑、酸、堿等進(jìn)行處理，但存在腐蝕設(shè)備和殘留物去除不完全的缺陷；物理法主要是通過加熱、機械加工、水浸泡法等，雖然對棉柏的脫毒有一定的效果，但對設(shè)備有一定要求，增加了成本；微生物發(fā)酵法是利用其分泌的酶類進(jìn)行生物脫毒，同時還補充了菌蛋白和維生素等一些促生長因子，棉柏的營養(yǎng)也得到了均衡。
[0004]目前國內(nèi)外大量開展植物性蛋白源替代魚粉飼料的研究。而菜柏、棉柏等植物蛋白源價格低廉，經(jīng)處理后營養(yǎng)相對均衡的優(yōu)點逐漸被養(yǎng)殖企業(yè)所認(rèn)可。專利CN200410015386.X公開了一種蛋白飼料的制備方法，該方法只采用蛋白酶單酶和菌種進(jìn)行同步發(fā)酵，一方面由于酶的專一性限制其水解肽鍵的種類，并且纖維素、果膠等也未能得到有效降解，另一方面由于酶解與發(fā)酵條件的差異性也限制了酶解效率。專利申請CN102228157中也提到發(fā)酵豆柏完全替代魚粉尤其針對魚類水產(chǎn)動物會導(dǎo)致魚類免疫力下降，生長慢等不良效應(yīng)，說明植物蛋白源只能部分替代魚粉。
[0005]天然蛋白質(zhì)的疏水性結(jié)構(gòu)往往隱藏在其分子內(nèi)部，隨著水解的進(jìn)行，尤其是當(dāng)分子量在小于6000Da時，其疏水基團逐漸暴露，得到的多肽產(chǎn)物會呈現(xiàn)出苦味，影響動物適口性并且不容易消化。大量研究表明，只有3?10個氨基酸殘基組成的低聚肽才具有特定生物活性。專利CN200710168967.0公開了一種功能性飼料蛋白腸膜蛋白粉的制備方法，該法采用多種酶分段液體酶解法，該法追求高效酶解，導(dǎo)致酶解產(chǎn)物中游離氨基酸含量相對增高，而具有生物活性的低聚肽含量相對降低，并且制備步驟繁瑣且后續(xù)干燥能耗大，不利于規(guī)?；a(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是針對上述不足，針對目前魚粉加工廢棄液回收費用高，營養(yǎng)價值高，直接丟棄造成環(huán)境污染和資源浪費，提供一種淡水魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法，該方法采用酶解和發(fā)酵兩步法，既能充分降解蛋白，得到含量較高的低分子低聚肽，又能產(chǎn)生呈味氨基酸、低聚肽、核苷酸和天然有機酸，適口性得到顯著提高。此外，本發(fā)明利用棉柏、菜柏替代一部分豆柏，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益。
[0007]本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0008]一種淡水魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法，主要步驟如下:
(1)原料預(yù)處理:利用減壓蒸發(fā)法將魚粉加工廢棄液進(jìn)行濃縮，至蛋白含量為10%-30%，將棉柏、菜柏、鮮白酒糟等植物蛋白原料粉碎，并過40-60目篩備用；
(2)酶解:各經(jīng)步驟(I)處理后的原料添加量按重量比為:濃縮的魚粉加工廢棄液
6-10份，棉柏4-10份，菜柏4-10份，鮮白酒糟1-5份；各原料混合均勻，最終水分控制在混合原料重量比的30%-60%范圍，調(diào)節(jié)pH為5.5-7，溫度為30°C _40°C，添加復(fù)合酶制劑混合分步酶解2-3.5小時；
(3)發(fā)酵:分別接入各益生菌種進(jìn)行固體發(fā)酵48-64小時，控制溫度在25V_45°C，發(fā)酵過程分前期和后期，前期發(fā)酵為前30-50小時耗氧過程，采取每6-8小時翻料降溫、通氣40s-80s，后期發(fā)酵為發(fā)酵30-50小時后的厭氧過程，采用薄膜封口，密閉發(fā)酵；發(fā)酵裝置為發(fā)酵桶、發(fā)酵罐、發(fā)酵池或塑料袋等；
(4)成品:發(fā)酵結(jié)束后直接將產(chǎn)物真空密封或?qū)a(chǎn)物干燥、粉碎，檢驗，袋裝，即得低聚妝成品。
[0009]在上述技術(shù)方案中，生產(chǎn)原料主要是魚粉加工廢棄物濃縮液，植物蛋白包括棉柏、菜柏、鮮白酒糟。
[0010]在上述技術(shù)方案中，步驟(2)中采用的復(fù)合酶制劑為蛋白酶和非淀粉多糖酶，蛋白酶為中性蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶中的兩種或兩種以上，非淀粉多糖酶為葡聚糖酶、纖維素酶、果膠酶中的兩種或兩種以上，各酶加量為1000-4000u/g蛋白。
[0011]在上述技術(shù)方案中，步驟(3)中接入的益生菌種為枯草芽孢桿菌、飼料酵母、植物乳桿菌，按含菌種培養(yǎng)基的重量與混合原料重量比算，各接種量為枯草芽孢桿菌
0.5%-2.5%，飼料酵母 0.5%-2.5%，植物乳桿菌 1%_2.5%。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述菌種的培養(yǎng)液為:枯草芽孢桿菌米用LBG培養(yǎng)基，于32-38°C培養(yǎng)36小時；飼料酵母采用YPD培養(yǎng)基，于28_32°C培養(yǎng)24小時；植物乳桿菌采用20%的脫脂牛奶培養(yǎng)基，于37°C培養(yǎng)24小時。
[0013]本發(fā)明提供了一種魚粉加工廢棄液與多種植物蛋白分步酶解發(fā)酵的低聚肽的制備方法，由于酶解發(fā)酵分布進(jìn)行，酶解條件控制更加縝密，因此使酶解更加充分，酶解效果更加顯著，因此比酶解發(fā)酵同步進(jìn)行更有效。本發(fā)明方法制備的低聚肽來源于動物性和植物性蛋白的混合原料，營養(yǎng)更均衡，無需再添加酶、益生菌和功能性蛋白粉等添加劑，本發(fā)明方法制備的低聚肽，相對分子量低于5000 Da，可被小腸直接吸收，且其吸收方式與氨基酸相對獨立，比蛋白質(zhì)更容易消化，且其來源于動、植物源和微生物源，具有抗氧化性、增強免疫力等多功能特性，可替代原始魚粉作為水產(chǎn)和畜禽飼料，成本低，經(jīng)濟效益顯著。
【具體實施方式】
[0014]以下是魚粉加工廢棄液與多種植物蛋白混合分步酶解發(fā)酵制備低聚肽的具體實施例，但保護(hù)范圍不局限于此。
[0015]實施例1
粉碎的棉柏400公斤、菜柏400公斤和鮮白酒糟200公斤，與經(jīng)濃縮的白鰱魚魚粉廢棄液1000公斤混勻，調(diào)節(jié)pH值5.5-7.0，加入復(fù)合酶制劑，攪拌均勻，酶解2小時，酶解溫度控制在30°C -40°C范圍內(nèi)。酶制劑包括中性蛋白酶2000u/g、木瓜蛋白酶3000u/g、葡聚糖酶lOOOu/g、纖維素酶lOOOu/g。酶解結(jié)束后，接入枯草芽孢桿菌5公斤、飼料酵母4公斤、植物乳桿菌分別5公斤，混合均勻并發(fā)酵64小時。采取每隔6-8小時通氣40s-80s，利用翻料降溫措施控制發(fā)酵溫度在45°C以下，發(fā)酵48小時后進(jìn)行密閉厭氧發(fā)酵。發(fā)酵完成后干燥、粉碎、包裝。
[0016]白鰱魚一般是作為魚加工的首選魚，因此白鰱魚的魚粉加工廢棄液來源充足，且價格便宜，十分適用于本發(fā)明方法。
[0017]實施例2
粉碎的棉柏500公斤、菜柏500公斤和鮮白酒糟100公斤，與經(jīng)濃縮的魚粉廢棄液600公斤混勻，調(diào)節(jié)pH值5.5-7.0，加入復(fù)合酶制劑，攪拌均勻，酶解2小時，酶解溫度控制在30°C -40°C范圍內(nèi)。酶制劑包括中性蛋白酶1000u/g、堿性蛋白酶1000u/g、木瓜蛋白酶2000u/g、葡聚糖酶4000u/g、纖維素酶1000u/g。酶解結(jié)束后，接入枯草芽孢桿菌3公斤、飼料酵母2公斤、植物乳桿菌3公斤，混合均勻并發(fā)酵56小時。采取每隔6-8小時通氣40s-80s，利用翻料降溫措施控制發(fā)酵溫度在45°C以下，發(fā)酵48小時后進(jìn)行密閉厭氧發(fā)酵。發(fā)酵完成后直接密閉真空包裝或干燥、粉碎、包裝。
[0018]實施例3
粉碎的棉柏1000公斤、菜柏1000公斤、和鮮白酒糟500公斤，與經(jīng)濃縮的魚粉廢棄液900公斤混勻，調(diào)節(jié)pH值5.5-7.0，加入復(fù)合酶制劑，攪拌均勻，酶解2.5小時，酶解溫度控制在30°C -40°C范圍內(nèi)。酶制劑包括中性蛋白酶1000u/g、木瓜蛋白酶2000u/g、果膠酶1000U/g、葡聚糖酶4000u/g、纖維素酶1000U/g。酶解結(jié)束后，接入枯草芽孢桿菌6公斤、飼料酵母5公斤、植物乳桿菌8公斤，混合均勻并發(fā)酵48小時。采取每隔6-8小時通氣40s-80s，利用翻料降溫措施控制發(fā)酵溫度在45°C以下，發(fā)酵30小時后進(jìn)行密閉厭氧發(fā)酵。發(fā)酵完成后直接密閉真空包裝。
【權(quán)利要求】
1.一種魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法，其特征在于:以魚粉加工廢棄液和多種植物蛋白混合物為原料，采用復(fù)合酶制劑先行酶解，再接入多種益生菌進(jìn)行固體發(fā)酵，制備得到低聚肽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)原料預(yù)處理，利用減壓蒸發(fā)法將魚粉加工廢棄液進(jìn)行濃縮，至蛋白含量為10%-30%，將棉柏、菜柏、鮮白酒糟等植物蛋白原料粉碎，并過40-60目篩備用； (2)酶解，各經(jīng)步驟(I)處理后的原料添加量按重量比為:濃縮的魚粉加工廢棄液.6-10份，棉柏4-10份，菜柏4-10份，鮮白酒糟1-5份；各原料混合均勻，最終水分控制在混合原料重量比的30%-60%范圍，調(diào)節(jié)pH為5.5-7，溫度為30°C _40°C，添加復(fù)合酶制劑混合分步酶解2-3.5小時； (3)發(fā)酵，分別接入各益生菌種進(jìn)行固體發(fā)酵48-64小時，控制溫度在25V_45°C，發(fā)酵過程分前期和后期，前期發(fā)酵為前30-50小時耗氧過程，采取每6-8小時翻料降溫、通氣40s-80s，后期發(fā)酵為發(fā)酵30-50小時后的厭氧過程，采用薄膜封口，密閉發(fā)酵；發(fā)酵裝置為發(fā)酵桶、發(fā)酵罐、發(fā)酵池或塑料袋等； (4)成品，發(fā)酵結(jié)束后直接將產(chǎn)物真空密封或?qū)a(chǎn)物干燥、粉碎，檢驗，袋裝，即得低聚妝成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法，其特征在于:步驟(2)中采用的復(fù)合酶制劑為蛋白酶和非淀粉多糖酶，蛋白酶為中性蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶中的兩種或兩種以上，非淀粉多糖酶為葡聚糖酶、纖維素酶、果膠酶中的兩種或兩種以上，各酶加量為1000-4000u/g蛋白。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法，其特征在于:步驟(3)中所接益生菌種為枯草芽孢桿菌、飼料酵母、植物乳桿桿菌，上述益生菌種分別活化，同時接種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種魚粉加工廢棄液與植物蛋白混合酶解發(fā)酵制備低聚肽的方法，其特征在于:接入的菌種培養(yǎng)基重量與混合原料重量比分別為枯草芽孢桿菌.0.5%-2.5%，飼料酵母 0.5%-2.5%，植物乳桿菌 1%_2.5%。
【文檔編號】A23K1/06GK103621765SQ201310620864
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】袁科平, 毛濤, 曹喜秀, 韋揚帆 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所