一種富含生物素髮酵棉粕的製備方法
2023-04-27 10:46:11
專利名稱：一種富含生物素髮酵棉粕的製備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種發酵棉柏的製備方法，尤其涉及的是一種富含生物素髮酵棉 柏的製備方法。
背景技術：
生物素(Biotin)又名維生素H，屬於水溶性B族維生素家族。生物素的結構早在 20世紀40年代就已明確。其分子式為CltlH16O3N2S,由咪唑酮環和一個帶戊酸的四氫噻吩環 結合而成，為含硫的單羧酸。生物素在養殖生產中具有不可忽視的作用。有文獻記載，添加 生物素，可明顯改善動物繁殖性能，提高日增重和飼料利用率，提高乳產品產量，顯著改善 腿、蹄部的健康狀況。除此之外，生物素還可以降低血糖濃度，調節血脂水平，調節免疫水平 等功效。
目前，生物素的生產方式主要有三菌種直接提取法、化學合成法和發酵法。直接 提取法是用氧化鋁色譜法從蛋黃、牛奶以及動物的肝、腎、胰等內臟中提取生物素，在真空 下經蒸餾精製而得。該方法由於原料來源有限，產量較小、成本高，所得產品主要用於生產 生物學試劑。化學合成法是目前國際上生物素主要採生產方法，其特點是工藝路線長。但 因生產過程大量採用有毒有害原料，因此，安全隱患多，環保壓力大。
眾所周知，我國是一個棉柏生產大國，棉柏的年產量在600萬噸以上。目前，棉柏 已經在理論和實踐上被證明是可以作為一種蛋白資源用於動物飼料中，以彌補我國蛋白資 源不足的窘境。但不可忽視的是棉柏中的游離棉酚以及胺基酸、維生素等營養元素的不均 衡。如何採取適當的方法，取得富含D-生物素，又安全的棉柏，甚至其他限制性營養元素含 量有所提高，目前鮮有類似報導。發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供了一種富含生物素髮酵棉柏的製備 方法，通過選取特定的菌株，結合液態菌種發酵與傳統的固體發酵，生產富含生物素的發酵 棉柏。
本發明是通過以下技術方案實現的，一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，包括 以下步驟(1)一級菌種製備從酵母菌斜面培養基中挑取一環酵母菌，接菌種到液體酵母菌種子培養基中，在28 35°C攪拌培養24 48小時，製得酵母菌一級菌種；從乳酸菌斜面培養基中挑取一環乳酸 菌，接菌種到液體乳酸菌種子培養基中，在35 40°C靜置培養24 48小時，製得乳酸菌一 級菌種；(2)二級菌種製備將步驟(I)中製得的酵母菌一級菌種按O. 5 5%體積比的接菌種量接入盛有液體酵 母菌種子培養基的菌種子發酵罐中，在28 35°C通氣攪拌發酵24 60小時，製得酵母菌二級菌種；將步驟(I)製得的乳酸菌一級菌種按O. 5 5%體積比的接菌種量接入盛有液體乳酸菌種子培養基的菌種子發酵罐中，在35 40°C靜置培養24 48小時,製得乳酸菌二級菌種；(3)三級菌種製備按O. 5 5%體積比的接菌種量將步驟(2)中製得的酵母菌二級菌種接入盛有酵母菌基本培養基的發酵罐中，調整pH值為6. 5 7. 5，在28 35°C通氣攪拌發酵24 72小時，製得酵母菌三級菌種；按O. 5 5%體積比的接菌種量將步驟(2)中製得的乳酸菌二級菌種接入盛有乳酸菌基本培養基的發酵罐中，調整pH值為5. 5 6. 0，在35 40°C攪拌發酵24 72小時，製得乳酸菌三級菌種；(4)固體發酵
將步驟(3)中製得的酵母菌三級菌種和乳酸菌三級菌種分別以質量分數I 5%的接菌種量加入到發酵底物中，調節水分至40 60%，混合均勻後，堆垛發酵2 5天；(5)烘乾粉碎將步驟(4)發酵完成後的棉柏烘乾、粉碎即可。
上述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，所述步驟(I)中，所述酵母菌斜面培養基包括以下組分葡萄糖6g/L，蛋白腖3g/L，酵母膏lg/L，氯化鈉O. 5g/L，瓊脂15g/ L，酵母菌斜面培養基的pH為6. 5 7. 5。
上述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，所述步驟(I)中，所述乳酸菌斜面培養基包括以下組分脫脂奶粉100. Og/L，酵母粉lg/L，K2HPO4 5g/L，瓊脂15g/L。
上述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，步驟(2)中所述的酵母菌種子培養基包括以下組分葡萄糖10 g/L，尿素lg/L, K2HPO4 O. lg/L, MgSO4 · 7H20 O. lg/L，玉米漿 0. 6g ；上述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，步驟(2)中所述的乳酸菌種子培養基包括以下組分葡萄糖20. Og/L，蛋白腖10. Og/L，牛肉膏10. Og/L，酵母浸膏5. Og/L，無水乙酸鈉 5.0g/L，K2HP04 2.(^/1，檸檬酸氫二銨2.(^/1，1%304*7!120 0. 58g/L,MnSO4^H2O 0. 33g/ L。
上述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，步驟(3)中所述酵母菌基本培養基包括以下組分葡萄糖10g/L，尿素lg/L, K2HPO4 O. lg/L, MgSO4 · 7H20 O. 2g/L，玉米漿 0. lg/L, CaCO33g/L。
上述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，步驟(3)所述乳酸菌基本培養基包括以下組分葡萄糖20. 0g/L，蛋白腖10. 0g/L，牛肉膏10. 0g/L,酵母浸膏5. Og/ L,無水乙酸鈉 5. 0g/L,磷酸氫二鉀 2. 0g/L,檸檬酸氫二銨 2. 0g/L, MgS04*7H20 O. 58g/L， MnS04*H20 0.33g/L。
上述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，步驟(4)中所述發酵底物包括以下組分包括下述重量百分比的，棉柏75 90%，玉米粉5 25%，糖蜜I 10%，5000 IU/g 植酸酶 0. 05 0. 2%, 10000IU/g 酸性蛋白酶 0. 05 1%，NH4SO4 0. 5%, K2HPO4 0. 2%, MgSO4*7H20 0. 1%，CaCO3 0. 1%，各組分之和為 100%。
上述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，步驟(3)所述的調節PH值採用質量濃度20 30%的NaOH溶液調節。
本發明相比現有技術具有以下優點本發明中，發酵棉柏中的大部分生物素的生產與菌種製備過程合二為一，節約能耗，且綠色環保；成品中，維生素H含量較發酵前有明顯提高，發酵前一般在0. llmg/kg,發酵後高達138mg/kg 420mg/kg ;發酵成品中，植酸等抗營養因子得到充分降解，各營養成分，如蛋白質、胺基酸、維生素等均有不同程度提高；菌種生產過程中使用的液體發酵罐及相應技術，加強了機械化程度的同時，更利於對菌種培養的過程控制，節約了人力成本。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例I
本實施例包括以下步驟
(I) 一級菌種製備
從酵母菌斜面培養基中挑取一環酵母菌，接菌種到液體酵母菌種子培養基中，攪拌轉速150rpm，溫度為28°C，培養24小時，檢測菌液濃度，測定0D600數值為0. 65，無雜菌生成；從乳酸菌斜面培養基中挑取一環乳酸菌，接菌種到液體乳酸菌種子培養基中，溫度為35°C，靜置培養24小時，檢測菌液濃度和純度，測定0D600數值為0. 65，無雜菌生成；
本實施例中酵母菌斜面培養基包括以下組分葡萄糖6g/L，蛋白腖3g/L，酵母膏lg/L，氯化鈉0. 5g/L，瓊脂15g/L，酵母菌斜面培養基的pH為6. 5，滅菌條件115°C下滅菌20min ；所述乳酸菌斜面培養基包括以下組分脫脂奶粉100. Og/L，酵母粉lg/L，K2HP04 5g/L，瓊脂15g/L，滅菌條件115°C下滅菌20min。(2) 二級菌種製備
將步驟(I)中製得的酵母菌一級菌種按0. 5% (v/v)的接菌種量接入盛有液體酵母菌種子培養基的菌種子發酵罐中，溫度為28°C，攪拌轉速300rpm，通氣量2L/ (L min)，發酵時間24小時，檢測菌液濃度和純度，0D600數值為0. 65，無雜菌生成；將步驟(I)製得的乳酸菌一級菌種按0. 5% (v/v)的接菌種量接入盛有液體乳酸菌種子培養基的菌種子發酵罐中，溫度為35°C，靜置培養24小時，檢測菌液濃度和純度，0D600數值為0. 65，無雜菌生成；所述酵母菌種子培養基包括以下組分葡萄糖10 g/L，尿素lg/L，K2HP04 0. lg/L,MgS04 7H20 0. lg/L，玉米漿0. 6g，酵母菌種子培養基的pH為6. 5，滅菌條件115°C下滅菌 20min ；
所述乳酸菌種子培養基包括以下組分葡萄糖20. Og/L，蛋白腖10.0g/L，牛肉膏
10.Og/L,酵母浸膏 5. 0g/L,無水乙酸鈉 5. 0g/L, K2HP04 2. 0g/L,檸檬酸氫二銨 2. 0g/L,MgS04*7H20 0. 58g/L, MnS04*H20 0. 33g/L,乳酸菌種子培養基的 pH 為 6. O。(3)三級菌種製備
按1% (v/v)的接菌種量將步驟(2)中製得的酵母菌二級菌種接入盛有酵母菌基本培養基的發酵罐中，溫度為28°C，攪拌轉速300rpm，通氣量2L/ (L min)，用質量濃度20%的NaOH溶液調整罐中pH為6. 5，發酵時間24小時，檢測菌液濃度和純度，0D600數值為0. 65，無雜菌生成；按1% (v/v)的接菌種量將步驟(2)中製得的乳酸菌二級菌種接入盛有乳酸菌基本培養基的發酵罐中，溫度35°C，攪拌轉速50rpm，用質量濃度20%的NaOH溶液調整罐中pH為5. 5，發酵時間24小時，檢測菌液濃度和純度，0D600數值為0. 65，無雜菌生成；；
所述酵母菌基本培養基 包括以下組分葡萄糖10g/L，尿素lg/L，K2HP04 0. lg/L,MgS04 7H20 0. 2g/L，玉米漿0. lg/L, CaC03 3g/L ;酵母菌基本培養基的pH為6. 5，滅菌條件115°C下滅菌20min ；
所述乳酸菌基本培養基包括以下組分葡萄糖20. Og/L,蛋白腖10. Og/L,牛肉膏
10.Og/L,酵母浸膏5. Og/L,無水乙酸鈉5. 0g/L,磷酸氫二鉀2. 0g/L,檸檬酸氫二銨2. 0g/L,MgS04*7H20 0. 58g/L, MnS04*H20 0. 33g/L，乳酸菌基本培養基的 pH 為 6. O。(4)固體發酵
將步驟(3)中製得的酵母菌液和乳酸菌液分別以1% (w/w)的接菌種量加入到發酵底物中(即，調節水分至40%，混合均勻後，堆垛發酵2天；
所述發酵底物包括以下組分按重量計，棉柏80%，玉米粉15%，糖蜜4.9%，5000IU/g 植酸酶 0. 05%, 10000IU/g 酸性蛋白酶 0. 05%, NH4S04 0. 5%, K2HP04 0. 2%, MgS04*7H20
0.1%，CaC03 0. 1%。(5)烘乾粉碎
將步驟(4 )發酵完成後的棉柏低溫冷風烘乾、粉碎即可。隨機取樣，測定本實施例中發酵棉柏中各主要營養成分含量
權利要求
1.一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)一級菌種製備 從酵母菌斜面培養基中挑取一環酵母菌，接菌種到液體酵母菌種子培養基中，在28 35°C攪拌培養24 48小時，製得酵母菌一級菌種；從乳酸菌斜面培養基中挑取一環乳酸菌，接菌種到液體乳酸菌種子培養基中，在35 40°C靜置培養24 48小時，製得乳酸菌一級菌種； (2)二級菌種製備 將步驟(I)中製得的酵母菌一級菌種按O. 5 5%體積比的接菌種量接入盛有液體酵母菌種子培養基的菌種子發酵罐中，在28 35°C通氣攪拌發酵24 60小時，製得酵母菌二級菌種；將步驟(I)製得的乳酸菌一級菌種按O. 5 5%體積比的接菌種量接入盛有液體乳酸菌種子培養基的菌種子發酵罐中，在35 40°C靜置培養24 48小時,製得乳酸菌二級菌種； (3)三級菌種製備 按O. 5 5%體積比的接菌種量將步驟(2)中製得的酵母菌二級菌種接入盛有酵母菌基本培養基的發酵罐中，調整pH值為6. 5 7. 5，在28 35°C通氣攪拌發酵24 72小時，製得酵母菌三級菌種；按O. 5 5%體積比的接菌種量將步驟(2)中製得的乳酸菌二級菌種接入盛有乳酸菌基本培養基的發酵罐中，調整pH值為5. 5 6. 0，在35 40°C攪拌發酵24 72小時，製得乳酸菌三級菌種； (4)固體發酵 將步驟(3)中製得的酵母菌三級菌種和乳酸菌三級菌種分別質量分數I 5%的接菌種量加入到發酵底物中，調節水分至40 60%，混合均勻後，堆垛發酵2 5天； (5)烘乾粉碎 將步驟(4)發酵完成後的棉柏烘乾、粉碎即可。
2.根據權利要求I所述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，其特徵在於，所述步驟(I)中，所述酵母菌斜面培養基包括以下組分葡萄糖6g/L，蛋白腖3g/L，酵母膏lg/L，氯化鈉O. 5g/L，瓊脂15g/L，酵母菌斜面培養基的pH為6. 5 7. 5。
3.根據權利要求I所述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，其特徵在於，所述步驟(I)中，所述乳酸菌斜面培養基包括以下組分脫脂奶粉100. Og/L，酵母粉lg/L，K2HPO45g/L，瓊脂 15g/L。
4.根據權利要求I所述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中所述的酵母菌種子培養基包括以下組分葡萄糖10 g/L，尿素lg/L，K2HPO4 O. lg/L,MgSO4 · 7H20 O. lg/L，玉米漿 0. 6g/L。
5.根據權利要求I所述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中所述的乳酸菌種子培養基包括以下組分葡萄糖20.Og/L，蛋白腖10. Og/L,牛肉膏10. Og/L,酵母浸膏5. Og/L,無水乙酸鈉5. 0g/L, K2HPO4 2. 0g/L,檸檬酸氫二銨2. 0g/L,MgSO4*7H20 0. 58g/L, MnS04*H20 0. 33g/L。
6.根據權利要求I所述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，其特徵在於，步驟(3)中所述酵母菌基本培養基包括以下組分葡萄糖10g/L，尿素lg/L，K2HPO40. lg/L,MgSO4 · 7H20 0. 2g/L，玉米漿 0. lg/L, CaCO3 3g/L。
7.根據權利要求I所述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，其特徵在於，步驟(3)所述乳酸菌基本培養基包括以下組分葡萄糖20. Og/L，蛋白腖10. Og/L，牛肉膏10.Og/L,酵母浸膏5. Og/L,無水乙酸鈉5. Og/L,磷酸氫二鉀2. Og/L,檸檬酸氫二銨2. Og/L,MgS04*7H20 O. 58g/L, MnS04*H20 0.33g/L。
8.根據權利要求I所述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，其特徵在於，步驟(4)中所述發酵底物包括以下組分包括下述重量百分比的，棉柏75 90%，玉米粉5 25%，糖蜜 I 10%, 5000 IU/g 植酸酶 0. 05 0. 2%, 10000IU/g 酸性蛋白酶 0. 05 1%，NH4SO40.5%, K2HPO4 0. 2%, MgSO4*7H20 0. 1%，CaCO3 0. 1%，各組分之和為 100%。
9.根據權利要求I所述的一種富含生物素髮酵棉柏的製備方法，其特徵在於，步驟(3)所述的調節PH值採用質量濃度20 30%的NaOH溶液調節。
全文摘要
本發明公開了一種富含生物素的發酵棉粕的製備方法，旨在提供一種節約了資源和成本，整個過程無汙染，游離棉酚含量低於國標，維生素H含量較發酵前有明顯提高，高達138mg/kg～420mg/kg的發酵棉粕的製備方法；其技術要點包括以下步驟一級菌種製備；二級菌種製備；三級菌種製備；固體發酵；烘乾粉碎；屬於生物發酵技術領域。
文檔編號A23K1/14GK102972628SQ20121049803
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月29日 優先權日2012年11月29日
發明者王華榮, 惲輝, 餘忠麗, 趙大偉, 程林春, 李偉霞, 耿玉靜, 張玲 申請人:新疆希普生物科技股份有限公司