利用氨基酸發(fā)酵殘液制備富含脂肪酸蛋白飼料原料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物飼料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用氨基酸發(fā)酵殘液制備富含脂肪酸蛋白飼料原料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在氨基酸(包括谷氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、精氨酸、色氨酸、纈氨酸等)發(fā)酵中，需要外源流加硫酸銨、氨水等非蛋白氮來(lái)提供合成氨基酸所需要的NH4+，控制合適的非蛋白氮氮源是非常精細(xì)的一項(xiàng)技術(shù)，非蛋白氮氮源量不足，會(huì)造成一部分α-酮戊二酸的積累，最終導(dǎo)致氨基酸轉(zhuǎn)化率低；非蛋白氮氮源過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致一部分氨基酸轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺，或者殘留在發(fā)酵液中，導(dǎo)致氨基酸產(chǎn)品的品質(zhì)下降。為了充分轉(zhuǎn)化碳源底物使之形成氨基酸，在發(fā)酵過(guò)程中非蛋白氮通常會(huì)過(guò)量流加，這就導(dǎo)致大部分氨基酸發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液中仍殘留一定量的非蛋白氮(通常在0.5-2.5%)，同時(shí)在氨基酸發(fā)酵過(guò)程中還會(huì)有0.5-4%的可發(fā)酵性糖(主要指葡萄糖)未被氨基酸產(chǎn)生菌徹底利用。當(dāng)將發(fā)酵液中的氨基酸提取后，剩余的包含0.5-2.5%非蛋白氮和0.5-4%可發(fā)酵性糖的氨基酸發(fā)酵殘液一般會(huì)作為廢棄物被處理，這些殘液不僅會(huì)污染環(huán)境，還會(huì)造成浪費(fèi)。
[0003]直接使用氨基酸發(fā)酵殘液作為飼料使用是行不通的。因?yàn)樵趧?dòng)物生產(chǎn)中，非蛋白氮是有害成分，家禽等非反芻動(dòng)物不僅不能加以利用，而且當(dāng)其在飼料中占有一定比例時(shí)還會(huì)引起中毒。尿素可以和乙醇生成氨甲酰乙酯，而氨甲酰乙酯具有一定的神經(jīng)毒性、強(qiáng)烈的肺毒性和較強(qiáng)的致癌性。因此尿素和氨等非蛋白氮會(huì)在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)化，融入血液(人體內(nèi)的濃度在每升2.5至7.5微摩爾之間)，最后通過(guò)腎臟由尿排出，少量尿素由汗排出。由于動(dòng)物體代謝尿素的主要器官是腎臟，如果動(dòng)物體內(nèi)的尿素等非蛋白氮含量過(guò)高，超過(guò)動(dòng)物的排泄能力，就會(huì)造成腎臟負(fù)擔(dān)過(guò)大，發(fā)生代償性腎臟腫大、腎炎、腎臟腫瘤等腎臟疾病，從而惡性循環(huán)使腎臟代謝廢物的能力減弱，腎臟損害加重進(jìn)而危及生命，近幾年出現(xiàn)的三聚氰胺奶粉就是非蛋白氮對(duì)動(dòng)物體危害的典型案例。因此在畜禽生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制飼料中非蛋白氮的含量。為合理的進(jìn)行廢棄物質(zhì)的資源化利用，將氨基酸發(fā)酵殘液制備成富含脂肪酸的蛋白質(zhì)飼料原料技術(shù)開(kāi)發(fā)具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種利用氨基酸發(fā)酵殘液制備富含脂肪酸蛋白飼料原料的方法，目的在于通過(guò)對(duì)氨基酸發(fā)酵殘液中殘余的非蛋白氮和糖進(jìn)行合理充分的轉(zhuǎn)換利用，用以制備低成本、富含脂肪酸的蛋白質(zhì)飼料原料。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
本發(fā)明所述利用氨基酸發(fā)酵殘液制備富含脂肪酸蛋白飼料原料的方法，包含下述步驟:
第一步，將活化的粘性絲孢酵母菌種接種培養(yǎng)成粘性絲孢酵母種子液，再將該粘性絲孢酵母種子液接種入氨基酸發(fā)酵殘液中得到發(fā)酵醪液備用； 第二步，將豆柏、棉柏、花生柏、菜籽柏一種或兩種以上混合物中加糖蜜適量，混合均勻制備成固態(tài)發(fā)酵原料備用；
第三步，將第一步制備的發(fā)酵醪液40~50重量份與第二步制備的固態(tài)發(fā)酵原料50~60重量份混合，調(diào)整物料含水量為40~50%，進(jìn)行有氧固態(tài)發(fā)酵，待發(fā)酵結(jié)束后，將固態(tài)發(fā)酵料烘干、粉碎后即可得到富含脂肪酸的蛋白質(zhì)飼料原料。
[0006]所述氨基酸發(fā)酵殘液為谷氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、精氨酸、色氨酸或纈氨酸經(jīng)發(fā)酵、結(jié)晶完成提取后剩余的發(fā)酵殘液。
[0007]所述發(fā)酵醪液的制備方法為:將活化的粘性絲孢酵母斜面挑取適量菌種，接種入培養(yǎng)瓶麥芽汁種子液培養(yǎng)基中，培養(yǎng)得到一級(jí)種子液；然后再經(jīng)過(guò)二級(jí)培養(yǎng)擴(kuò)增，得到粘性絲孢酵母種子液；將該粘性絲孢酵母種子液按10%接種量接種入氨基酸發(fā)酵殘液中，28~32°C溫度下，維持罐壓 0.05-0.1 Mpa,通風(fēng)量 1: 0.8-1.0，轉(zhuǎn)速 150-230 r/min,培養(yǎng)36-48 h，即可得到發(fā)酵醪液。
[0008]所述第三步中有氧固態(tài)發(fā)酵的條件為:起始溫度20~30°C，發(fā)酵過(guò)程中溫度30 0C ~45°C，發(fā)酵時(shí)間 60~72h。
[0009]所述粘性絲孢酵母的編號(hào)為CICC32858。
[0010]本發(fā)明合理地進(jìn)行廢物利用，提高了氨基酸發(fā)酵殘液的利用率，應(yīng)用可以高效率利用非蛋白氮的粘性絲孢酵母發(fā)酵氨基酸發(fā)酵殘液，充分利用氨基酸發(fā)酵殘液中殘余的非蛋白氮和糖進(jìn)行微生物轉(zhuǎn)化。并結(jié)合固態(tài)發(fā)酵，進(jìn)一步提高非蛋白氮利用率，大大降低了干燥成本，既保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源，又獲得了成本低且富含脂肪酸的蛋白質(zhì)飼料原料。
[0011]絲孢酵母屬的粘性絲孢酵母(Trichosporon mucoides，CICC32858)可以利用尿素、硫酸銨、硝酸鹽等多種非蛋白氮和可發(fā)酵性糖產(chǎn)生微生物菌體，其原理是胞外的尿素可由細(xì)胞膜上的尿素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)入胞內(nèi)作為氮源，從而被細(xì)胞產(chǎn)生脲酶(尿素分解酶)，先分解尿素產(chǎn)生氨，然后利用這些氨和多糖合成菌體自身蛋白質(zhì)，生長(zhǎng)菌體，同時(shí)在菌體內(nèi)部積累大量的油脂。這些菌體內(nèi)含有的油脂和脂肪酸有著動(dòng)物油脂和植物油脂無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì):①微生物油脂是可再生資源；?微生物油脂比大豆油、棕櫚油和葵花籽油等營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高；③可利用低成本原料進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)；④含有植物和動(dòng)物不能或只能少量合成的脂肪酸，如亞油酸、亞麻酸等。
[0012]本發(fā)明正是利用粘性絲孢酵母的上述特性，首先將氨基酸發(fā)酵殘液中殘留的非蛋白氮進(jìn)行發(fā)酵轉(zhuǎn)化，再將其與添加適量糖(其余糖分由殘液中殘留的可發(fā)酵性糖補(bǔ)充)的豆柏、棉柏、花生柏、菜籽柏中一種或兩種以上混合物固態(tài)發(fā)酵原料混合后進(jìn)行有氧固態(tài)發(fā)酵，制得的成品飼料原料中非蛋白氮含量低于0.5%，脂肪酸含量提高到4.2-5.1%，蛋白質(zhì)含量提高到41.3-52.8%。
[0013]注:粘性絲孢酵母(Trichosporon mucoides)菌種購(gòu)自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心，編號(hào)CICC32858。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)的闡述本發(fā)明的制備方法:
實(shí)施例1
利用精氨酸發(fā)酵殘液制備富含脂肪酸蛋白飼料原料的方法如下: O精氨酸液體發(fā)酵:將牛肉膏蛋白胨上的谷氨酸棒桿菌用200ml無(wú)菌生理鹽水制成懸浮菌液，接種到液體發(fā)酵培養(yǎng)基中(裝液量60%)，培養(yǎng)基組成:葡萄糖120g/L、(NH4)2SO430g/L、玉米漿 20g/L、KH2PO4 1.5g/L、MgSO4.7H20 0.5 g/L、生物素 8 X 10_5 g/L、CaCO3 30g/L，pH7.0，0.12MPa下滅菌20min。培養(yǎng)條件:罐壓0.1 Mpa，攪拌轉(zhuǎn)速230 r/min，通風(fēng)量1:0.25，培養(yǎng)溫度30°C，發(fā)酵時(shí)間68-72 h。
[0015]2)精氨酸提取:將上述發(fā)酵液拉冷至低溫(4~8°C)，加入氫氧化鈉調(diào)整pH至10.76，結(jié)晶出粗精氨酸，采用帶式過(guò)濾機(jī)將精氨酸提取出來(lái)，剩余為精氨酸發(fā)酵殘液。
[0016]3)制備粘性絲孢酵母種子液:將活化的粘性絲孢酵母斜面挑取適量菌種，接種入裝液量為25 ml的250ml三角瓶麥芽汁種子培養(yǎng)基中，28°C振蕩培養(yǎng)22 h，轉(zhuǎn)速150 r/min，獲得一級(jí)種子液；然后再經(jīng)過(guò)二級(jí)培養(yǎng)，二級(jí)種子培養(yǎng)基同種子培養(yǎng)基，其培養(yǎng)條件為28?30°C培養(yǎng)溫度，培養(yǎng)周期22?24 h，得到粘性絲孢酵母種子液；
4)酵母菌液體發(fā)酵:在第2)步得到的精氨酸殘液中接入第3)擴(kuò)增培養(yǎng)的粘性絲孢酵母種子液繼續(xù)液體發(fā)酵，粘性絲孢酵母種子液接種量10%，發(fā)酵條件:轉(zhuǎn)速150 r/min，罐壓0.05 Mpa，通風(fēng)量1:0.8，28°C培養(yǎng)42 h，得到發(fā)酵醪液。
[0017]5)固態(tài)發(fā)酵:將去皮豆柏55份與20份甘蔗糖蜜混合均勻(無(wú)需滅菌)制備成發(fā)酵原料，接入第4)步制得的發(fā)酵醪液40份進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵中，調(diào)整發(fā)酵起始含水量46%，發(fā)酵起始溫度為25 °C，過(guò)程控制溫度為30 °C -40 °C，發(fā)酵時(shí)間為62 h。
[0018]6)發(fā)酵后期處理:固態(tài)發(fā)酵完成后，將發(fā)酵