一種發酵法消除豆粕中抗營養因子的方法
2023-04-30 04:30:41 2
專利名稱：一種發酵法消除豆粕中抗營養因子的方法
技術領域：
本發明涉及一種發酵法消除豆粕中抗營養因子的方法，屬於生物發酵技術領域，其產品特別適於供養殖業作幼年動物的健康、營養飼料。
背景技術：
在養殖領域，幼年動物的健康是養殖業成功的基石，疾病和飼料是幼小動物成活及健康成長的兩因素。由於生物技術的進步和養殖環境的改善，疾病的影響已得到極大的遏制，飼料因素已上升為主要矛盾。幼兒動物由於剛脫離母體，或剛開始獨立生存，消化道發育尚不完全，消化能力也十分有限，對來自母體完全不同的人工食物一下子很難適應。基於這些特點，在飼料配方上，需要大量添加與母體來源相近的或易於消化吸收的營養成份，如乳粉、乳精粉、魚粉、血粉、肉骨粉等動物性飼料原料，這使得幼小動物飼料配方難度加大，價格較高，限制了配方飼料的推廣應用，若採用中、低檔原料則因增加投入量而同樣增加成本且具有風險。另一方面，由於近年來，狂牛症在世界範圍內的流行引起了人們對動物性食品的恐慌，血粉、骨粉在許多國家和地區禁止作為飼料原料在養殖業使用。出於海洋資源的保護和安全方面的考慮，魚粉等動物性飼料已逐漸受到嚴格限制，甚至禁止。因此，幼年動物飼料配方將面臨一個兩難境地。在人們重新把眼光放到植物性原料上時，首先的自然是豆粕類的蛋白質類。但豆粕自身含有許多抗營養因子，阻礙動物對它的消化吸收。在幼年動物飼料中添加稍高時，就會引起嚴重的消化不良。添加人工精製的大豆蛋白雖然有比動物性飼料更好的效果，但高的成本難於承受。鑑於上述狀況，低成本而又具有較豐富蛋白質等營養成份的豆粕就倍受關注。但是其中的抗營養因子同大豆一樣，用物理、化學、生物育種等方法去消除，存在或成本高、或殘留化學試劑、或破壞某些營養成份、或仍殘留較多抗營養因子等缺點，因此，未能很好應用。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種發酵法消除豆粕中抗營養因子的方法，生產特別適合於幼小動物健康成長的、富有營養的質優價廉的發酵豆粕飼料。豆粕中的營養成份包括有40～44％的蛋白質，1～2％的脂肪，10～15％的碳水化合物，還有多種礦物質、維生素、及動物體內必需的胺基酸，營養成份比較齊全且平衡，是優良的植物性蛋白飼料源。但是，現有研究報告已記載豆粕中還存在多種抗營養因子，主要是胰蛋白酶抑制劑、植酸、大豆凝血素、脲酶、低聚糖、脂肪氧化酶、大豆抗原蛋白及致甲狀腺腫素等，它們的存在，一方面對動物體內某些消化酶起抑制作用或與營養物質絡合成不易消化的成份等，使得豆粕的消化率和動物的吸收率下降。另一方面，對動物體內的某些器官起破壞作用，對動物的生理、生長、健康造成不良影響。本發明則優選方案採用多菌種混合發酵，也可以按需消除抗營養因子特定對象確定是單株或多株組合發酵，消除豆粕中的抗營養因子，並通過發酵使大豆蛋白質發生一定程度的分解，獲得一種積累乳酸等多種有益代謝產物和大量有益活菌的優良蛋白質飼料，完全或較大比例替代魚粉等動物性飼料。該方法相對物理、化學、作物育種等方法具有如下特點1、經濟、成本低、不需要加熱或添加化學試劑；2、無化殘留物，應用安全；3、不影響飼料營養成份，不降低營養價值，且使營養物質更易被動物吸收；4、與添加單一的酶製劑相比，可以同時消除多種抗營養因子；5、豆粕細胞壁破壞更加徹底，內容物更易釋放，有利於動物更加快速地吸收營養物質；6、增加了微生物活的菌體，有利於動物腸道菌群的平衡；7、發酵過程中分解大豆蛋白產生多種小肽，有利於動物茁壯成長。
本發明的技術方案是一種發酵法消除豆粕中抗營養因子的方法，它的工藝步驟包括a、準備豆粕原料；b、在原料中加入料水；c、接種主要能產蛋白酶菌或/和產乳酸菌及分解大豆低聚糖菌或/和分解大豆凝血素等多種抗營養因子的微生物菌種，所述的微生物菌種主要選自酵母菌、乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌的單株菌種或其組合；d、控溫發酵，發酵溫度為30℃～55℃；e、成品處理。
本發明的方法和直接獲得的產品技術效果顯著，實現了本發明的目的。按本發明方法所生產的發酵豆粕飼料產品的積極效果主要在於1、抗營養因子含量a、當以多種菌種、如四種菌種混合發酵時，抗營養因子則完全被分解；其中胰蛋白酶抑制劑、致甲狀腺腫素、脂肪氧化酶、大豆凝血素及大豆抗原蛋白等完全被分解除去，植酸、脲酶活性及水蘇糖和棉籽糖降解達80％以上；b、當以單株或兩種或三種菌種發酵時，則抗營養因子按設定的目標大幅度下降。
2、應用該技術發酵後，豆粕的營養價值有明顯提高，蛋白質和總胺基酸量較發酵前提高了若10個百分點，降解得到的小分子蛋白質含量較發酵前提高了兩倍以上，有效磷含量較發酵前提高了1倍左右。產品蛋白質含量為大於等於50％，乳酸含量大於等於2％。
3、本發明產品經東北、華中、華南數地區在乳豬、仔雞和對蝦前期的養殖試驗表明，應用該產品替代部分原始豆粕和魚粉、骨粉、血粉可以提高動物的生長效果，減少腹瀉，提高成活率，明顯地降低飼料成本，取得顯著的經濟效益。
具體實施例方式
本發明所述發酵法消除豆粕中抗營養因子的方法實施例中，其工藝步驟如下a、準備豆粕原料豆粕原料來源於糧、油食品加工企業，優選的原料如東海糧油張家港工業公司符合GB10380-89要求的豆粕原料，也可以選用一般飼料用豆粕原料；在工業生產中，儘可能對不同批原料的營養成份和抗營養因子進行抽查測定，以便選擇合理經濟的工藝參數，包括是否選定單株還是多株菌種混合發酵工藝，以及菌種與原料的配比等參數；b、在原料中加入料水料水是自來水，優選為滅菌自來水、如高溫滅菌或紫外線滅菌自來水，還可以是蒸溜水；水與原料混合均勻，原料置於發酵池中，採用假底可通風的發酵池，還可是其他發酵裝備，如固體發酵罐，裝料厚度優選為25～50釐米；豆粕原料與料水的重量比為1∶0.2～1.5；c、接種菌種主要能產蛋白酶菌或/和產乳酸菌及分解大豆低聚糖菌或/和分解大豆凝血素菌的微生物菌種，對胰蛋白酶抑制劑、脂肪氧化酶、致甲狀腺腫素、大豆抗原等抗營養因子有消除作用的微生物菌種也在選擇之列；所述的微生物菌種主要選自酵母菌，乳酸桿菌，枯草芽孢桿菌，沼澤紅假單胞菌，替代菌種包括地衣芽孢桿菌和米曲菌；可以單株發酵，最好是多種菌種混合發酵，按主要消除何種抗營養因子為目的來確定菌種；菌種可選用華中農業大學培育的菌種，其中酵母菌，枯草芽孢桿菌的培養基為液體種子培養基-PDA培養基，或固體菌種培養基如麥麩；乳酸桿菌培養基為6～12％脫脂無糖奶粉溶液；沼澤紅假單胞菌的培養基為光合細菌培養基。
d、控溫發酵發酵溫度為30℃～55℃，發酵時間為45～84小時，控溫方法為間歇式通風時，所述通風是指人為提供發酵所需的氧氣，可以是鼓入的空氣，或壓縮氧氣；不通風發酵時，發酵全過程溫度自然升降，發酵時間適當長些；當環境溫度過高或過低時，應在通風時採取降溫、翻壟或升溫保溫等相應措施；所述的控溫發酵溫度範圍和時間範圍，不計算溫度低於30℃環境下的起溫溫度和相應時間。
e、成品處理所述成品處理是指，發酵後的工藝烘乾→粉碎→檢驗→包裝；產品可以是粉狀物，也可以制粒；對於採取即時使用的客戶，產品也可以不烘乾，採取保鮮措施，直接運出，限定期限內使用；產品蛋白質含量為 大於等於50％，乳酸含量大於等於2％；本發明菌種的選擇、菌種與原料配比、原料與料水配比、發酵溫度、時間等參數選擇的實施例為例1、所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.1～50％，乳酸桿菌0.1～50％，枯草芽孢桿菌0.1～50％，沼澤紅假單胞菌0.1～50％。
例2、所述的微生物菌種選自酵母菌、乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌中的1種菌株或其組合，成為單株或兩株或三株或多株發酵工藝；所接種菌種總量按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計為1～100％。
例3、豆粕原料與料水的重量比為1∶0.2～1.5；發酵時間為45～84小時。
例4、所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.5～4％，乳酸桿菌1～5％，枯草芽孢桿菌0.5～4％，沼澤紅假單胞菌1～5％；豆粕原料與料水的重量比為1∶0.8～1.3；所述發酵溫度為30℃～55℃，發酵時間為60～70小時。
例5、所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.1％，乳酸桿菌50％，枯草芽孢桿菌0.1％，沼澤紅假單胞菌50％；豆粕原料與料水的重量比為1∶0.2；發酵溫度為30℃～55℃，發酵時間為50～84小時。
例6、所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌50％，乳酸桿菌0.1％，枯草芽孢桿菌50％，沼澤紅假單胞菌0.1％；豆粕原料與料水的重量比為1∶1.5，所述發酵溫度為30℃～55℃，發酵時間為45～70小時。
例7、所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.2～3％，乳酸桿菌0.5～4％，枯草芽孢桿菌0.2～3％，沼澤紅假單胞菌0.5～4％；豆粕原料與料水的重量比為1∶1～1.5；所述發酵溫度為38℃～50℃，發酵時間為60～72小時。
例8、所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌2％，乳酸桿菌4％，枯草芽孢桿菌2％，沼澤紅假單胞菌2％；豆粕原料與料水的重量比為1∶0.8～1.3；所述發酵溫度為40℃～47℃，發酵時間為68～74小時。
例9、所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.5％，乳酸桿菌1％，枯草芽孢桿菌0.5％，沼澤紅假單胞菌1％；豆粕原料與料水的重量比為1∶1.0；所述發酵溫度為45℃～55℃，發酵時間為64～68小時。
例10、所述的微生物菌種主要選自酵母菌、乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌中的其中之一種菌株，成為單株發酵工藝；所接種菌種量按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的50～100％接種；豆粕原料與料水的重量比為1∶0.8；所述發酵溫度為45℃～50℃，發酵時間為45～72小時。
例11、所述的微生物菌種由酵母菌、乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌中不少於兩種菌株的組合而成；所接種菌種總量為按含有各菌種的培養基重量之和佔豆粕原料重量1～50％接種；豆粕原料與料水重量比為1∶1.0；所述發酵溫度為30℃～47℃，發酵時間為45～60小時。
例12、與豆粕原料混合的料水為自來水，優選滅菌自來水；發酵控溫方式為間歇式通風；所述成品處理程序包括烘乾、粉碎、檢驗、包裝工序。
權利要求
1.一種發酵法消除豆粕中抗營養因子的方法，其特徵在於，它的工藝步驟包括a、準備豆粕原料；b、在原料中加入料水；c、接種主要能產蛋白酶菌或/和產乳酸菌及分解大豆低聚糖菌或/和分解大豆凝血素等多種抗營養因子的微生物菌種，所述的微生物菌種主要選自酵母菌、乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌的單株菌種或其組合；d、控溫發酵，發酵溫度為30℃～55℃；e、成品處理。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.1～50％，乳酸桿菌0.1～50％，枯草芽孢桿菌0.1～50％，沼澤紅假單胞菌0.1～50％。
3.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的微生物菌種選自酵母菌、乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌中的1種菌株或其組合，成為單株或兩株或三株或多株發酵工藝；所接種菌種總量按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計為1～100％。
4.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，豆粕原料與料水的重量比為1∶0.2～1.5；發酵時間為45～84小時。
5.按權利要求1或2或4所述的方法，其特徵在於，所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.5～4％，乳酸桿菌1～5％，枯草芽孢桿菌0.5～4％，沼澤紅假單胞菌1～5％；豆粕原料與料水的重量比為1∶0.8～1.3；所述發酵溫度為30℃～55℃，發酵時間為60～70小時。
6.按權利要求1或2或4所述的方法，其特徵在於，所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.1％，乳酸桿菌50％，枯草芽孢桿菌0.1％，沼澤紅假單胞菌50％；豆粕原料與料水的重量比為1∶0.2；發酵溫度為30℃～55℃，發酵時間為50～84小時。
7.按權利要求1或2或4所述的方法，其特徵在於，所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌50％，乳酸桿菌0.1％，枯草芽孢桿菌50％，沼澤紅假單胞菌0.1％；豆粕原料與料水的重量比為1∶1.5，所述發酵溫度為30℃～55℃，發酵時間為45～70小時。
8.按權利要求1或2或4述的方法，其特徵在於，所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.2～3％，乳酸桿菌0.5～4％，枯草芽孢桿菌0.2～3％，沼澤紅假單胞菌0.5～4％；豆粕原料與料水的重量比為1∶1～1.5；所述發酵溫度為38℃～50℃，發酵時間為60～72小時。
9.按權利要求1或2或4所述的方法，其特徵在於，所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌2％，乳酸桿菌4％，枯草芽孢桿菌2％，沼澤紅假單胞菌2％；豆粕原料與料水的重量比為1∶0.8～1.3；所述發酵溫度為40℃～47℃，發酵時間為68～74小時。
10.按權利要求1或2或4所述的方法，其特徵在於，所接種菌種按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的百分比計，分別為酵母菌0.5％，乳酸桿菌1％，枯草芽孢桿菌0.5％，沼澤紅假單胞菌1％；豆粕原料與料水的重量比為1∶1.0；所述發酵溫度為45℃～56℃，發酵時間為64～68小時。
11.按權利要求1或3或4所述的方法，其特徵在於，所述的微生物菌種主要選自酵母菌、乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌中的其中之一種菌株，成為單株發酵工藝；所接種菌種量按含有菌種的培養基重量佔豆粕原料重量的50～100％接種；豆粕原料與料水的重量比為1∶0.8；所述發酵溫度為45℃～50℃，發酵時間為65～72小時。
12.按權利要求1或3或4所述的方法，其特徵在於，所述的微生物菌種由酵母菌、乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌中不少於兩種菌株的組合而成；所接種菌種總量為按含有各菌種的培養基重量之和佔豆粕原料重量1～50％接種；豆粕原料與料水重量比為1∶1.0；所述發酵溫度為30℃～47℃，發酵時間為45～60小時。
13.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，與豆粕原料混合的料水為自來水，優選滅菌自來水；發酵控溫方式為間歇式通風；所述成品處理程序包括烘乾、粉碎、檢驗、包裝工序。
全文摘要
本發明涉及一種發酵法消除豆粕中抗營養因子的方法，屬於生物發酵技術領域，其產品特別適於供養殖業作幼年動物飼料。它的工藝步驟包括a.準備豆粕原料；b.在原料中加入料水；c.接種主要能產蛋白酶菌或/和產乳酸菌及分解大豆低聚糖菌或/和分解大豆凝血素等多種抗營養因子的微生物菌種，所述的微生物菌種主要選自酵母菌、乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌的單株菌種或其組合；d.控溫發酵，發酵溫度為30℃～55℃；e.成品處理。本發明方法易於掌握，工藝穩定，直接得到的產品消除了抗營養因子，是滿足幼小動物健康成長的、富有營養的、質優價廉的、安全的植物性飼料，能替代骨粉、魚粉等動物性飼料。
文檔編號A23J3/34GK1555719SQ200310111688
公開日2004年12月22日 申請日期2003年12月30日 優先權日2003年12月30日
發明者梁運祥, 葛向陽, 王績, 胡詠梅, 陳正軍, 梅餘霞, 李學雄, 李紹章, 左劍兵, 康立新, 石慧, 閻淳泰 申請人:華中農業大學