專利名稱：微生物固體發(fā)酵水生植物生產(chǎn)蛋白飼料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微生物固體發(fā)酵的方法，尤其涉及一種將水生植物通過微生物固體發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在湖泊富營養(yǎng)化的生態(tài)修復(fù)工作中對藻型富營養(yǎng)化湖泊采用大量人工種植水生高等植物的方法，用水草代替藻類以改造湖泊的生態(tài)結(jié)構(gòu)；對草型富營養(yǎng)化湖泊則采用人工大量收割水草，建立湖泊中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)移送通道的方法。大量水生植物的資源化綜合利用目前還僅僅局限于用作漁業(yè)初級青綠飼料和用作造紙、建材原料等方面，并存在著由于水生植物選擇性利用而導(dǎo)致的種群退化和利用率偏低從而導(dǎo)致二次污染的缺陷，易引起湖泊水質(zhì)的惡化，加速湖泊沉積等問題。
飼料用微生物蛋白的生產(chǎn)是一項綜合效益大且具有廣闊發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)的固體發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)酵飼料的方法，在我國農(nóng)村有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)方法采用谷物糠麩、蔗渣和秸稈等粗飼料為原料，利用曲酶和原料中各種有益微生物的作用，把粗飼料加工成養(yǎng)分高、適口性好的飼料，以提高粗飼料的飼用營養(yǎng)價值。研究表明，發(fā)酵不是簡單的粗飼料加水堆積，而是涉及到微生物復(fù)雜的作用，主要是由曲霉把不易消化吸收的成份轉(zhuǎn)化成可給態(tài)，將粗纖維、淀粉、果膠等物質(zhì)轉(zhuǎn)化成各種糖類，由酵母和乳酸菌利用某些成份合成營養(yǎng)成份較高且適口性好的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、有機酸、醇等，而且質(zhì)量好的發(fā)酵飼料具有酸、甜、香味道。目前我國飼料酵母生產(chǎn)多為固體發(fā)酵方法，所應(yīng)用的原料主要是含有淀粉或糖的農(nóng)副產(chǎn)品及其渣粕類和工業(yè)廢渣等，但是目前沒有應(yīng)用多菌種混合接種培養(yǎng)固態(tài)發(fā)酵水生植物生產(chǎn)蛋白飼料的報道。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種以水生植物或藻類為原料，操作簡便、加工成本低且產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量高的蛋白飼料生產(chǎn)方法。
2、技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的微生物固體發(fā)酵水生植物生產(chǎn)蛋白飼料的方法包括下列步驟(1)以水生植物為原料，利用粉碎設(shè)備進(jìn)行粉碎，保證原料粉碎后，水份的質(zhì)量為原料質(zhì)量的50％-70％；可以通過下述方案實現(xiàn)先將一部分水生植物原料干燥后粉碎，另一部分水生植物在潮濕狀態(tài)下粉碎，再將兩部分原料混合，保證混合后的原料中水份的質(zhì)量為原料質(zhì)量的50％-70％；(2)按上述原料的質(zhì)量，加入10％-20％的麩皮和1％-5％的尿素后攪拌均勻，制成發(fā)酵培養(yǎng)基；(3)將發(fā)酵培養(yǎng)基裝入發(fā)酵反應(yīng)器中，將發(fā)酵培養(yǎng)基質(zhì)量的1％-5％的纖維素分解霉菌接入并培養(yǎng)12-48小時，培養(yǎng)過程中進(jìn)行通風(fēng)和攪拌；發(fā)酵溫度為25℃-32℃；(4)再接種發(fā)酵培養(yǎng)基質(zhì)量的1％-5％的酵母菌并培養(yǎng)48小時至96小時，在通風(fēng)狀態(tài)下攪拌，發(fā)酵溫度為25℃-32℃；(5)將所得的發(fā)酵產(chǎn)物引出、干燥，得到蛋白飼料。
纖維素分解霉菌可通過下列步驟制備(1)將霉菌的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；(2)將營養(yǎng)鹽溶液加入水生植物干粉，營養(yǎng)鹽溶液與水生植物干粉質(zhì)量比為2∶1-4∶1，攪拌后在110℃-130℃下滅菌20-40分鐘，得到霉菌種子培養(yǎng)基；(3)將步驟(1)所得的菌種接入所得的霉菌種子培養(yǎng)基，在25℃-32℃條件下培養(yǎng)48-72小時得到纖維素分解霉菌。
酵母菌可通過下列步驟制備(1)將酵母菌的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；(2)在115℃-121℃下將麥芽糖滅菌20-30分鐘，得到酵母菌菌種培養(yǎng)基；(3)將步驟(1)所得的酵母菌菌種接入酵母菌菌種培養(yǎng)基，振動培養(yǎng)48-72小時。
所使用的纖維素分解霉菌可以由黑曲霉、康寧木霉、綠色木霉等制得；酵母菌可以由產(chǎn)朊假絲酵母、熱帶假絲酵母制得，這些菌種都可以從中國科學(xué)院微生物研究所菌種保藏中心購得。
本發(fā)明根據(jù)霉菌和酵母菌的互利共生關(guān)系原理，利用高效纖維素分解霉菌對水生植物體的纖維素和半纖維素進(jìn)行分解，生成葡萄糖產(chǎn)物；當(dāng)霉菌作用一定時間后，過量的葡萄糖產(chǎn)物會對纖維素和半纖維素的分解產(chǎn)生反饋抑止作用；再接入高效飼料發(fā)酵專用酵母菌，大量消耗葡萄糖產(chǎn)物，生成菌體蛋白，從而提高產(chǎn)品蛋白含量。本發(fā)明就是利用霉菌和酵母菌的這一互利共生原理，在適宜條件下將霉菌和酵母菌混合培養(yǎng)，最大程度的降低水生植物原理的纖維素和半纖維素含量，提高其蛋白含量，從而改善適口性，增加營養(yǎng)含量，提升經(jīng)濟利用價值。
3、有益效果本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明用固體發(fā)酵路線，將水生植物進(jìn)行綜合利用，有助于防止發(fā)生二次污染，使湖泊生態(tài)修復(fù)的可持續(xù)化成為可能，并且其產(chǎn)品為蛋白飼料，在提高了社會效益的同時也實現(xiàn)了經(jīng)濟效益；(2)操作步驟簡便，設(shè)備成熟，生產(chǎn)成本較低，適用于水生植物蛋白飼料生產(chǎn)；(3)通過霉菌與酵母菌混合發(fā)酵，利用酵母菌降低中間糖產(chǎn)物對纖維素酶的抑止作用，顯著提高了發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白產(chǎn)量，發(fā)酵產(chǎn)物中粗蛋白的增加量最高可達(dá)102.66％，而單純利用霉菌生產(chǎn)蛋白飼料，發(fā)酵產(chǎn)物中粗蛋白的增加量最高為28.73％。。
四

附圖是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
五具體實施例方式
實施例1如附圖所示，本實施例的微生物固體發(fā)酵水生植物產(chǎn)蛋白飼料的方法包括下列步驟(1)以苦草原料，利用自然干燥方式將其中的一部分苦草進(jìn)行干燥，再利用粉碎設(shè)備進(jìn)行粉碎，另一部分苦草在潮濕狀態(tài)下進(jìn)行粉碎；(2)將所得的兩種原料進(jìn)行混合，所得的混合材料中，水分的質(zhì)量為混合后原料質(zhì)量的50％；(3)根據(jù)上述混合后原料的質(zhì)量，加入10％的麩皮和1％的尿素后攪拌均勻，制成發(fā)酵培養(yǎng)基；(4)將發(fā)酵培養(yǎng)基裝入發(fā)酵反應(yīng)器中，將1％重量百分比的纖維素分解霉菌接入并培養(yǎng)12小時，培養(yǎng)過程中進(jìn)行通風(fēng)和攪拌；(5)再接種1％重量百分比的酵母菌并培養(yǎng)48小時，在通風(fēng)狀態(tài)下攪拌，發(fā)酵溫度為25℃；
(6)將所得的發(fā)酵產(chǎn)物引出干燥后，送入擠壓機擠壓成型，即得到顆料狀的蛋白飼料。
纖維素分解霉菌可以通過下列步驟制備(1)將黑曲霉的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；(2)將營養(yǎng)鹽溶液加入水生植物干粉，營養(yǎng)鹽溶液與水生植物干粉質(zhì)量比為2∶1，攪拌后在130℃下滅菌40分鐘，得到黑曲霉菌種子培養(yǎng)基；(3)將步驟(1)所得的黑曲霉菌種接入所得的黑曲霉菌種子培養(yǎng)基，在32℃條件下培養(yǎng)72小時得到纖維素分解霉菌。
酵母菌可以通過下列步驟制備(1)將產(chǎn)朊假絲酵母的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；(2)在121℃下將麥芽糖滅菌30分鐘，得到酵母菌菌種培養(yǎng)基；(3)將步驟(1)所得的產(chǎn)朊假絲酵母的菌種接入酵母菌菌種培養(yǎng)基，振動培養(yǎng)48小時。
實施例2如附圖所示，本實施例的微生物固體發(fā)酵水生植物產(chǎn)蛋白飼料的方法包括下列步驟(1)以微齒眼子菜為原料，利用自然干燥方式將其中的一部分微齒眼子菜進(jìn)行干燥，再利用粉碎設(shè)備進(jìn)行粉碎，另一部分微齒眼子菜在潮濕狀態(tài)下進(jìn)行粉碎；(2)將所得的兩種原料進(jìn)行混合，所得的混合材料中，水分的質(zhì)量為混合后原料質(zhì)量的70％；(3)根據(jù)上述混合后原料的質(zhì)量，加入20％的麩皮和2％的尿素后攪拌均勻，制成發(fā)酵培養(yǎng)基；(4)將發(fā)酵培養(yǎng)基裝入發(fā)酵反應(yīng)器中，將5％重量百分比的纖維素分解霉菌接入并培養(yǎng)48小時，培養(yǎng)過程中進(jìn)行通風(fēng)和攪拌；(5)再接種5％重量百分比的酵母菌并培養(yǎng)96小時，在通風(fēng)狀態(tài)下攪拌，發(fā)酵溫度為32℃；(6)將所得的發(fā)酵產(chǎn)物引出干燥后，送入擠壓機擠壓成型，即得到顆料狀的蛋白。
纖維素分解霉菌可以通過下列步驟制備(1)將黑曲霉的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；
(2)將營養(yǎng)鹽溶液加入水生植物干粉，營養(yǎng)鹽溶液與水生植物干粉質(zhì)量比為4∶1，攪拌后在110℃下滅菌20分鐘，得到黑曲霉菌種子培養(yǎng)基；(3)將步驟(1)所得的黑曲霉菌種接入所得的黑曲霉菌種子培養(yǎng)基，在25℃條件下培養(yǎng)48小時得到纖維素分解霉菌。
酵母菌可以通過下列步驟制備(1)將產(chǎn)朊假絲酵母的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；(2)在115℃下將麥芽糖滅菌20分鐘，得到酵母菌菌種培養(yǎng)基；(3)將步驟(1)所得的產(chǎn)朊假絲酵母的菌種接入酵母菌菌種培養(yǎng)基，振動培養(yǎng)72小時。
實施例3如圖所示，本實施例的微生物固體發(fā)酵水生植物產(chǎn)蛋白飼料的方法包括下列步驟(1)以伊樂藻為原料，利用自然干燥方式將其中的一部分伊樂藻進(jìn)行干燥，再利用粉碎設(shè)備進(jìn)行粉碎，另一部分伊樂藻在潮濕狀態(tài)下進(jìn)行粉碎；(2)將所得的兩種原料進(jìn)行混合，所得的混合材料中，水分的質(zhì)量為混合后原料質(zhì)量的60％；(3)根據(jù)上述混合后原料的質(zhì)量，加入15％的麩皮和1.5％的尿素后攪拌均勻，制成發(fā)酵培養(yǎng)基；(4)將發(fā)酵培養(yǎng)基裝入發(fā)酵反應(yīng)器中，將13％重量百分比的纖維素分解霉菌接入并培養(yǎng)30小時，培養(yǎng)過程中進(jìn)行通風(fēng)和攪拌；(5)再接種3％重量百分比的酵母菌并培養(yǎng)60小時，在通風(fēng)狀態(tài)下攪拌，發(fā)酵溫度為30℃；(6)將所得的發(fā)酵產(chǎn)物引出干燥后，送入擠壓機擠壓成型，即得到顆料狀的蛋白飼料。
纖維素分解霉菌可通過下列步驟制備(1)將綠色木霉的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；(2)將營養(yǎng)鹽溶液加入水生植物干粉，營養(yǎng)鹽溶液與水生植物干粉質(zhì)量比為3∶1，攪拌后在121℃下滅菌30分鐘，得到綠色木霉菌種子培養(yǎng)基；(3)將步驟(1)所得的綠色木霉菌種接入所得的綠色木霉菌種子培養(yǎng)基，在28條件下培養(yǎng)60小時得到纖維素分解霉菌。
酵母菌可通過下列步驟制備
(1)將熱帶假絲酵母菌的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；(2)在118℃下將麥芽糖滅菌25分鐘，得到熱帶假絲酵母菌種培養(yǎng)基；(3)將步驟①所得的酵母菌菌種接入熱帶假絲酵母菌菌種培養(yǎng)基，振動培養(yǎng)48-72小時。
權(quán)利要求
1.一種微生物固體發(fā)酵水生植物生產(chǎn)蛋白飼料的方法，其特征是該方法包括以下步驟(1)以水生植物為原料，利用粉碎設(shè)備進(jìn)行粉碎，原料粉碎后，水份的質(zhì)量為原料質(zhì)量的50％-70％；(2)按上述原料的質(zhì)量，加入10％-20％的麩皮和1％-5％的尿素后攪拌均勻，制成發(fā)酵培養(yǎng)基；(3)將發(fā)酵培養(yǎng)基裝入發(fā)酵反應(yīng)器中，將發(fā)酵培養(yǎng)基質(zhì)量的1％-5％的纖維素分解霉菌接入并培養(yǎng)12-48小時，培養(yǎng)過程中進(jìn)行通風(fēng)和攪拌；發(fā)酵溫度為25℃-32℃；(4)再接種發(fā)酵培養(yǎng)基質(zhì)量的1％-5％的酵母菌并培養(yǎng)48小時至96小時，在通風(fēng)狀態(tài)下攪拌，發(fā)酵溫度為25℃-32℃；(5)將所得的發(fā)酵產(chǎn)物引出、干燥，得到蛋白飼料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物固體發(fā)酵水生植物生產(chǎn)蛋白飼料的方法，其特征是在步驟(3)中，纖維素分解霉菌通過下列步驟制備(1)將霉菌的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；(2)將營養(yǎng)鹽溶液加入水生植物干粉，營養(yǎng)鹽溶液與水生植物干粉質(zhì)量比為2∶1-4∶1，攪拌后在110℃-130℃下滅菌20-40分鐘，得到霉菌種子培養(yǎng)基；(3)將步驟(1)所得的菌種接入所得的霉菌種子培養(yǎng)基，在25℃-32℃條件下培養(yǎng)48-72小時，得到纖維素分解霉菌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物固體發(fā)酵水生植物生產(chǎn)蛋白飼料的方法，其特征是在步驟(4)中，酵母菌通過下列步驟制備(1)將酵母菌的菌種在活化培養(yǎng)基上活化；(2)在115℃-121℃下，將麥芽糖滅菌20-30分鐘，得到酵母菌菌種培養(yǎng)基；(3)將步驟(1)所得的酵母菌菌種接入酵母菌菌種培養(yǎng)基，振動培養(yǎng)48-72小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微生物固體發(fā)酵水生植物生產(chǎn)蛋白飼料的方法，其特征是所述纖維素分解霉菌為黑曲霉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的微生物固體發(fā)酵水生植物生產(chǎn)蛋白飼料的方法，其特征是所述酵母菌為產(chǎn)朊假絲酵母。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微生物固體發(fā)酵水生植物生產(chǎn)蛋白飼料的方法，其以水生植物或藻類為原料，粉碎后的原料具有適當(dāng)含水量，添加適量麩皮和尿素攪拌均勻裝入反應(yīng)器，滅菌后加入1％－5％重量百分比的纖維素分解霉菌并培養(yǎng)12－48小時；再接種1％－5％重量百分比的酵母菌并培養(yǎng)48小時至96小時；由于以水生植物或藻類為原料，在改善了生態(tài)環(huán)境的同時還產(chǎn)生了經(jīng)濟效益，其次在發(fā)酵過程中由于霉菌和酵母菌的共同作用使產(chǎn)品中蛋白含量顯著提高。
文檔編號C12N1/00GK1663425SQ20051003861
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者楊柳燕, 張奕, 顧宇飛, 肖 琳, 蔣麗娟 申請人:南京大學(xué)