分步降低棉籽粕中游離棉酚的脫除方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分步降低棉籽粕中游離棉酚的脫除方法，解決了現(xiàn)有棉籽粕脫毒率低、能耗和水耗高等問題。技術(shù)方案包括如下步驟：步驟一：棉籽粕粉碎后與麩皮、玉米粉混合均勻作為底物備用；步驟二：將活化的芽孢桿菌和酵母菌菌種與底物混合后進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵得到濕基棉籽粕；步驟三：對(duì)濕基棉籽粕進(jìn)行微波滅活脫毒后進(jìn)行干燥、粉碎得棉籽粕成品。本發(fā)明方法工藝簡單、安全可靠、流程短、脫毒率高、水耗和能耗低、環(huán)境友好。
【專利說明】
分步降低棉籽粕中游離棉酚的脫除方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種飼料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種分步降低棉籽柏中游離棉酚 的脫除方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 棉籽柏是制油工業(yè)的一種副產(chǎn)物，其蛋白質(zhì)含量一般在35%以~45%，蛋白中精 氨酸含量高達(dá)3.6%~3.8%，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，可作為一種優(yōu)質(zhì)的飼料原料，但由于棉 籽柏中存在的有害成分游離棉酚，使得棉籽柏在飼料中的添加量受到限制。
[0003] 為了降低棉籽柏中的游離棉酚，技術(shù)人員進(jìn)行了廣泛研究，見于報(bào)導(dǎo)的有微生發(fā) 酵法、物理法、化學(xué)法和微波提取法。
[0004] 化學(xué)法雖然游離棉酚的提取效率高，但由于在萃取過程中會(huì)引入化學(xué)試劑，用于 動(dòng)物飼料不利動(dòng)物健康。
[0005] 微生物發(fā)酵法相對(duì)于化學(xué)法、物理法是目前被認(rèn)為最節(jié)能、最安全的一種脫毒方 法，其利用微生物自身底物生長、微生物代謝產(chǎn)生的酶類等使游離棉酚與蛋白質(zhì)或糖類等 結(jié)合生成結(jié)合棉酚，使游離棉酚降解為對(duì)動(dòng)物機(jī)體無毒性的物質(zhì)。微生物法產(chǎn)生極少量的 廢氣、廢液，并能適度提高棉籽柏原有的營養(yǎng)價(jià)值。微生物發(fā)酵常見的有濕法發(fā)酵和固態(tài)發(fā) 酵，濕法發(fā)酵使底物和菌種浸于液體中，因此發(fā)酵效果好，游離棉酚的脫除率可達(dá)90%以 上，但除了耗水量大，還存在廢水排出污染環(huán)境的問題;而固態(tài)發(fā)酵則存在脫除效率較低的 問題，未能達(dá)到理想的脫毒率。
[0006] 微波技術(shù)屬物料加工范疇，具有加熱迅速、熱效率高、能耗低且不產(chǎn)生污染物的優(yōu) 勢。因此近些年微波技術(shù)以被廣泛應(yīng)用于食品、飼料以及糧油資源的開發(fā)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種工藝簡單、安全可靠、流程短、 脫毒率高、水耗和能耗低、對(duì)環(huán)境友好的分步降低棉籽柏中游離棉酚的脫除方法。
[0008] 技術(shù)方案包括如下步驟：
[0009] 步驟一：棉籽柏粉碎后與麩皮、玉米粉混合均勻作為底物備用；步驟二:將活化的 芽孢桿菌和酵母菌菌種與底物混合后進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵得到濕基棉籽柏；步驟三:對(duì)濕基棉籽 柏進(jìn)行微波滅活脫毒后進(jìn)行干燥、粉碎得游離棉酚脫毒率達(dá)90%以上的棉籽柏成品。
[00?0] 所述步驟一中，底物中棉籽柏占為80wt%~90wt%，麩皮占7wt%~12wt%，玉米 粉占3%~8%。
[0011] 所述步驟二中，以底物質(zhì)量100%計(jì)，添加0.5%~2%的氮源，菌種接種量為6%~ 12 %，添加50 %~70 %水分進(jìn)行發(fā)酵。
[0012] 所述步驟二中，所述發(fā)酵溫度為30°C~38°C，發(fā)酵時(shí)間為24~96h進(jìn)行發(fā)酵。
[0013] 所述步驟二中，所述枯草芽孢桿菌和酵母菌的菌種混合質(zhì)量比為1:0.5-2。
[0014] 所述步驟三中，所述微波功率控制在800~4000W，優(yōu)選2000~3000W，微波時(shí)間控 制在1~lOmin，優(yōu)選2~4min。
[0015] 所述微波功率控制在2000~3000W，微波時(shí)間控制在2~4min。
[0016] 所述芽孢桿菌可以列舉出枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis)、納豆桿菌 (Bacillus natto)、地衣芽抱桿菌（Bacillus licheniformis)、干酪乳桿菌 (Lactobacillus casei)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)中；所述酵母菌列舉出 啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae)、熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)、產(chǎn)H元假絲 酵母(Candida utilis)中的一種。上述菌種均可市購。
[0017] 針對(duì)【背景技術(shù)】中存在問題，發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有棉籽柏中游離棉酚的脫除工藝進(jìn)行了深 入研究，雖然固態(tài)發(fā)酵脫除效率不理想，但具有安全、節(jié)能、高營養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明步驟一中 選用芽孢桿菌和酵母菌復(fù)合發(fā)酵，雖然兩個(gè)菌種都為常用發(fā)酵菌種，但用于脫除棉籽柏的 脫酚時(shí)，在合適的發(fā)酵條件下，芽孢桿菌能夠提供豐富的蛋白酶，使得游離棉酚能與大量的 蛋白質(zhì)及氨基酸殘基結(jié)合成無毒性的結(jié)合棉酚，酵母菌能夠提供B組維生素、礦物質(zhì)、核酸 等有益物質(zhì)，增加棉籽柏的營養(yǎng)成分，兩者復(fù)合發(fā)酵時(shí)既能互利共生高效的降低游離棉酚 毒性，又能提高棉籽柏的粗蛋白和小肽含量。復(fù)合發(fā)酵較過去單菌種干法發(fā)酵脫酚效率可 提高到85%以上，進(jìn)一步的，所述芽孢桿菌和酵母菌的菌種混合質(zhì)量比為1:0.5-2,過多會(huì) 抑制有益代謝物質(zhì)生成，混合菌不會(huì)互利共生，過少會(huì)達(dá)不到脫酚效果;菌種接種量為底物 質(zhì)量的 6%~12%，過多會(huì)有大量的有害代謝物產(chǎn)生，會(huì)增加染雜菌的可能性，過少會(huì)對(duì)棉 籽柏底物分解不徹底。所述氮源為常規(guī)氮源，可以列舉出硫酸銨、硝酸銨、尿素、硝酸鈉等。 所述底物中棉籽柏占為8〇￥1:%~9〇￥1:%，麩皮占7￥1:%~12￥1:%，玉米粉占3%~8%，所述 麩皮和玉米粉可為后續(xù)發(fā)酵提供碳源和會(huì)使發(fā)酵棉籽柏底更加蓬松，增加通氧量。
[0018] 發(fā)明人研究表明，通過微波滅活的方法，可使棉籽柏自身存在的酶迅速通過活躍 區(qū)（40~70°C)而被鈍化，同時(shí)有利于游離棉酚等有毒物質(zhì)在加熱過程中被除去，游離棉酚 在高溫時(shí)會(huì)發(fā)生熱分解，進(jìn)一步降低游離棉酚含量。并且，因?yàn)槲⒉ㄌ崛≈兴暮膿p因子比 其他介質(zhì)要大，而固態(tài)發(fā)酵后濕基棉柏中正好含有足量水，這部分濕基棉柏在微波加熱時(shí) 水吸收能量最快，因而升溫迅速，因而不會(huì)導(dǎo)致其他物質(zhì)升溫過快而導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)的破壞， 具有傳熱速度快，能耗低的優(yōu)點(diǎn)，游離棉酚在微波提取中隨水分一起被釋放，或者游離棉酚 的活性羥基和醛基被鈍化，形成無毒的結(jié)合棉酚，特別適用于經(jīng)固態(tài)發(fā)酵后的濕基棉柏余 量游離棉酚的脫除。由于原料是固態(tài)發(fā)酵后的濕基棉柏，微波時(shí)可同步脫除濕基棉柏中的 部分水份，減少后續(xù)干燥步驟的能耗，因此控制微波功率在800~4000W，過大會(huì)破壞棉籽柏 中營養(yǎng)成分，過小會(huì)達(dá)不到理想的脫毒率，微波時(shí)間控制在1~l〇min，過長會(huì)使蛋白質(zhì)變 性，維生素?fù)p失，過短會(huì)達(dá)不到脫毒效果，水分含量也較大。
[0019] 發(fā)明人研究表明，棉籽柏飼料中磷的主要存在形式是植酸磷，它是一種抗?fàn)I養(yǎng)因 子，造成金屬離子不被吸收。由于植酸磷不被消化吸收，動(dòng)物體將通過腸道排出，而大部分 動(dòng)物糞便用作肥料，大量的磷排放會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。在固態(tài)發(fā)酵期間芽孢桿菌產(chǎn)生植酸酶， 會(huì)分解植酸，降低植酸磷的危害，提高動(dòng)物體的營養(yǎng)吸收。
[0020] 本發(fā)明將脫毒率較低的干法發(fā)酵與微波提取相結(jié)合，并采用復(fù)合菌種發(fā)酵，兩種 方法結(jié)合比單一方法脫毒效果具有明顯優(yōu)勢，脫毒率提高到90%以上，且克服了濕法發(fā)酵 脫毒存在的各種問題，工藝簡單可靠、水耗(水耗可降低25% )和能耗低(可降低15% )、脫酚 效率高、具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1、分步法降低棉籽柏中游離棉酚含量具體方法如下，所述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量 百分?jǐn)?shù)：
[0022]棉籽柏40目篩，以棉柏80g、麩皮12g、玉米粉8g為底物。枯草芽孢桿菌和酵母菌菌 種活化，枯草芽孢桿菌與酵母菌按1:1混合，接種量為6 %，添加硫酸銨0.5 %，初始含水率 50%，發(fā)酵溫度30°C，發(fā)酵時(shí)間48h。發(fā)酵完后，濕基棉籽柏進(jìn)行微波技術(shù)處理，在微波功率 為800w，微波時(shí)間為3min、微波溫度為80°C的條件下，進(jìn)行第二次脫毒處理，然后烘干、粉 碎、成品，包裝。
[0023]實(shí)施例2、分步法降低棉籽柏中游離棉酚含量具體方法如下，所述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量 百分?jǐn)?shù)：
[0024]棉籽柏40目篩，以棉柏85g、麩皮10g、玉米粉5g為底物。納豆桿菌和酵母菌活化，納 豆桿菌與酵母菌按質(zhì)量比2:1混合，接種量為8%，添加尿酸1%，初始含水率60%，發(fā)酵溫度 30 °C，發(fā)酵時(shí)間48h。發(fā)酵完后，濕基棉籽柏進(jìn)行微波技術(shù)處理，在微波功率為1000w，微波時(shí) 間為3min，微波溫度為100°C的條件下，進(jìn)行第二次脫毒處理，然后烘干、粉碎、成品，包裝。
[0025]實(shí)施例3、分步法降低棉籽柏中游離棉酚含量具體方法如下，所述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量 百分?jǐn)?shù)：
[0026]棉籽柏40目篩，以棉柏85g、麩皮10g、玉米粉5g為底物?？莶菅挎邨U菌和產(chǎn)朊假絲 酵母活化，枯草芽孢桿菌與產(chǎn)朊假絲酵母按1:2混合，接種量為10%，添加硫酸銨1 %，初始 含水率60%，發(fā)酵溫度35°C，發(fā)酵時(shí)間48h。發(fā)酵完后，濕基棉籽柏進(jìn)行微波技術(shù)處理，在微 波功率為l〇〇〇w，微波時(shí)間為5min，微波溫度為60°C的條件下，進(jìn)行第二次脫毒處理，然后烘 干、粉碎、成品，包裝。
[0027]實(shí)施例4、分步法降低棉籽柏中游離棉酚含量具體方法如下，所述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量 百分?jǐn)?shù)：
[0028]棉籽柏40目篩，棉柏86g、麩皮6g、玉米粉4g為底物?？莶菅挎邨U菌和熱帶假絲酵母 活化，枯草芽孢桿菌與熱帶假絲酵母按質(zhì)量比3:2混合，接種量為10%，添加硫酸銨2%，初 始含水率70%，發(fā)酵溫度35°C，發(fā)酵時(shí)間96h。發(fā)酵完后，濕基棉籽柏進(jìn)行微波處理，在微波 功率為2000w，微波時(shí)間為6min，微波溫度為95°C的條件下，進(jìn)行第二次脫毒處理，然后烘 干、粉碎、成品，包裝。
[0029] 實(shí)施例5、分步法降低棉籽柏中游離棉酚含量具體方法如下，所述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量 百分?jǐn)?shù)：
[0030] 棉籽柏40目篩，棉柏90g、麩皮7g、玉米粉3g為底物。地衣芽孢桿菌和啤酒酵母活 化，地衣芽孢桿菌與啤酒酵母按2:3混合，接種量為12%，添加硫酸銨2%，初始含水率80%， 發(fā)酵溫度38 °C，發(fā)酵時(shí)間48h。發(fā)酵完后，濕基棉籽柏進(jìn)行微波處理，在微波功率為3000w，微 波時(shí)間為l〇min，微波溫度為110°C的條件下，進(jìn)行第二次脫毒處理，然后烘干、粉碎、成品， 包裝。
[0031] 對(duì)比實(shí)施例1、分步法降低棉籽柏中游離棉酚含量具體方法如下，所述百分?jǐn)?shù)均為 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：
[0032]棉籽柏40目篩，棉柏50g、麩皮20g、玉米粉30g為底物?？莶菅挎邨U菌按10%的接種 量，添加硫酸銨Ο %，初始含水率40 %，發(fā)酵溫度28 °C，發(fā)酵時(shí)間12h。發(fā)酵完后，進(jìn)行微波處 理，在微波功率為300w，微波時(shí)間為lmin，微波溫度為110°C的條件下，進(jìn)行第二次脫毒處 理，然后烘干、粉碎、成品，包裝。
[0033]對(duì)比實(shí)施例2、分步法降低棉籽柏中游離棉酚含量具體方法如下，所述百分?jǐn)?shù)均為 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：
[0034]棉籽柏40目篩，棉柏40g、麩皮28g、玉米粉32g為底物。納豆桿菌和酵母菌活化，納 豆桿菌與酵母菌按質(zhì)量比0.5:0.8混合，按種3 %的接種量，添加硫酸銨0.2 %，初始含水率 40 %，發(fā)酵溫度40°C，發(fā)酵時(shí)間24h。發(fā)酵完后，進(jìn)行微波處理，在微波功率為300w，微波時(shí)間 為3min，微波溫度為900°C的條件下，進(jìn)行第二次脫毒處理，然后烘干、粉碎、成品，包裝。 [0035]對(duì)比實(shí)施例3、分步法降低棉籽柏中游離棉酚含量具體方法如下：
[0036]棉籽柏40目篩，棉柏98g、麩皮lg、玉米粉lg為底物。進(jìn)行微波處理，在微波功率為 500w，微波時(shí)間為2min，微波溫度為80°C的條件下，進(jìn)行第二次脫毒處理，然后烘干、粉碎、 成品，包裝。
[0037]對(duì)比實(shí)施例4、分步法降低棉籽柏中游離棉酚含量具體方法如下：
[0038]棉籽柏40目篩，棉柏40g、麩皮28g、玉米粉32g為底物。酵母菌活化8%的接種量，添 加硫酸銨0.2 %，初始含水率60 %，發(fā)酵溫度35 °C，發(fā)酵時(shí)間24h。發(fā)酵完后，進(jìn)行微波處理， 在微波功率為800w，微波時(shí)間為3min，微波溫度為80°C的條件下，進(jìn)行第二次脫毒處理，然 后烘干、粉碎、成品，包裝。
[0039]具體實(shí)施方案表如表1:
[0040]表1具體實(shí)施方案(請補(bǔ)充對(duì)比例4)
[0041]
[0042]
[0043] 產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果：
[0044] 對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行游離棉酚含量測定、小肽含量測定、植酸含量測定。
[0045] 測定結(jié)果如下表2:
[0046] 表2實(shí)施例進(jìn)行評(píng)價(jià)分析
[0047]
[0048]
[0049] 注:棉籽柏脫毒后游離棉酚含量測定采用GB13086-1991; [0050] 棉籽柏脫毒后粗蛋白含量測定采用GB/T 6432-1994; [0051 ]棉籽柏脫毒后植酸含量測定采用雙吡啶法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種分步降低棉籽柏中游離棉酚的脫除方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一：棉籽柏粉碎后與麩皮、玉米粉混合均勻作為底物備用；步驟二:將活化的芽孢 桿菌和酵母菌菌種與底物混合后進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵得到濕基棉柏；步驟三:對(duì)濕基棉籽柏進(jìn)行 微波滅活脫毒后進(jìn)行干燥、粉碎得游離棉酚脫毒率達(dá)90%以上的棉籽柏成品。2. 如權(quán)利要求1所述的分步降低棉籽柏中游離棉酚的脫除方法，其特征在于，所述步驟 一中，底物中棉籽柏占為80wt %~90wt %，麩皮占7wt %~12wt %，玉米粉占3wt %~8wt %。3. 如權(quán)利要求1所述的分步降低棉籽柏中游離棉酚的脫除方法，其特征在于，所述步驟 二中，以底物質(zhì)量100%計(jì)，添加〇. 5%~2%的氮源，菌種接種量為6%~12%，添加50%~ 70 %水分進(jìn)行發(fā)酵。4. 如權(quán)利要求1或3所述的分步降低棉籽柏中游離棉酚的脫除方法，其特征在于，所述 步驟二中，所述發(fā)酵溫度為30°C~38°C，發(fā)酵時(shí)間為24~96h進(jìn)行發(fā)酵。5. 如權(quán)利要求4所述的分步降低棉籽柏中游離棉酚的脫除方法，其特征在于，所述步驟 二中，所述芽孢桿菌和酵母菌的菌種混合質(zhì)量比1:0.5-2。6. 如權(quán)利要求1所述分步降低棉籽柏中游離棉酚的脫除方法，其特征在于，所述步驟三 中，所述微波功率控制在800~4000W，微波時(shí)間控制在1~1 Omin，微波溫度控制在60~150 Γ。7. 如權(quán)利要求6所述分步降低棉籽柏中游離棉酚的脫除方法，其特征在于，所述微波功 率控制在2000~3000W，微波時(shí)間控制在2~4min，微波溫度控制在80~120°C。8. 如權(quán)利要求1或4所述分步降低棉籽柏中游離棉酚的脫除方法，其特征在于，所述芽 孢桿菌是枯草芽孢桿菌(Bacilus subtilis)、納豆桿菌(Bacilus natto)、地衣芽孢桿菌 (Bacilus licheniformis)、干酪乳桿菌（Lactobacilus casei)、植物乳桿菌 (Lactobacilus plantar um)中的一種；所述酵母菌為啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae)、熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)、產(chǎn)|j元假絲酵母(Candida utilis)中的 一種。
【文檔編號(hào)】A23L5/20GK106036372SQ201610389827
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】王春維, 程熠娜, 祝愛俠, 陶冶, 程銘, 劉世操, 陳帆, 卜小麗
【申請人】武漢輕工大學(xué)