菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法.pdf

本发明公开了一种菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，包括如下步骤：制备协同发酵所用复合酶；制备协同发酵所用复合菌种；将复合酶与复合菌种混合后添加至豆粕中，用温水调节豆粕；将含有水分的豆粕进行分阶段控温发酵；将发酵后形成物料进行后处理制成成品。本发明和现有技术相比所具有的优点是：基本去除了胰蛋白酶抑制剂；豆粕中的大分子蛋白得到了有效降解；最大限度的协同了微生物与酶两者的作用。

权利要求书菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，包括如下步骤：
A）制备协同发酵所用复合酶；
B）制备协同发酵所用复合菌种；
C）将复合酶与复合菌种混合后添加至豆粕中，用温水调节豆粕；
D）将步骤C）中含有水分的豆粕进行分阶段控温发酵；
E）将步骤D）中发酵后形成物料进行后处理制成成品。
根据权利要求1所述的菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，其特征在于：所述步骤A）中的复合酶中包括有中性蛋白酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、非淀粉多糖酶、果胶酶、木聚糖酶，其中，中性蛋白酶、酸性蛋白酶和碱性蛋白酶为芽孢杆菌或黑曲霉所分泌，且各组分重量份分别为：中性蛋白酶15~23份、酸性蛋白酶10~18份、碱性蛋白酶8~16份、非淀粉多糖酶18~26份、果胶酶6~13份、木聚糖酶3~12份。
根据权利要求2所述的菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，其特征在于：所述步骤A）中的复合酶经温度为40~50ºC的温水活化1~2h制成。
根据权利要求1所述的菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，其特征在于：所述步骤A）中的复合菌种包括迟缓芽孢杆菌、产朊假丝酵、发酵乳杆菌，且各组分重量份分别为：迟缓芽孢杆菌13~27份、产朊假丝酵母8~36份、发酵乳杆菌21~35份。
根据权利要求4所述的菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，其特征在于：所述步骤A）中的复合菌种各个菌种经温水活化，其中，迟缓芽孢杆菌活化温度为37~45ºC，产朊假丝酵母活化温度为35~37ºC，发酵乳杆菌活化温度为37~42ºC，活化时间分别为1~2h。
根据权利要求1所述的菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，其特征在于：所述步骤C）中，按重量份计，复合酶添加至豆粕中的比例为：酶活100~500U/g豆粕；复合菌种添加至豆粕中的比例为：菌数1*106~8*106/g豆粕。
根据权利要求1所述的菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，其特征在于：所述步骤C）中调节豆粕至含有水分30~45%；所用温水的温度为：35~50ºC。
根据权利要求1所述的菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，其特征在于：所述所述步骤D）中分阶段控温发酵参数为：
阶段控制温度（ºC）持续时间（h）125‑350‑18235‑4018‑36340‑4536‑48445‑5048‑72
根据权利要求8所述的菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，其特征在于：所述步骤D）中的分阶段控温发酵的控温方式为：间歇通风及间歇翻堆。
根据权利要求1至9中任一项所述的菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，其特征在于：所述步骤E）中的后处理为：将物料包装至有聚乙烯内袋的覆膜袋中制成成品，或将物料在温度为45~55ºC环境中干燥至水分小于12%后打包制成成品。

说明书菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法
技术领域
本发明涉及微生物酶解发酵技术领域，尤其是涉及一种菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法。
背景技术
作为农业大国，养殖业在我国农业中占有重要地位，而饲料是养殖业的重要基础。通常，饲料中蛋白质的含量和质量为评价其品质的重要标准，而且还直接关系到动物的健康和生产水平。饲料用蛋白质原料可分为动物性蛋白原料和植物性蛋白原料两大类。其中，动物性蛋白原料包括鱼粉、肉骨粉以及血浆蛋白粉等。由于动物性蛋白氨基酸组成与畜禽生长所需的氨基酸相似，所以动物性蛋白具有吸收率高、吸收快以及产生污染少等优点。然而，资源匮乏和饲料产品的安全性问题，使动物性蛋白原料的应用受到限制。因此，人们越来越关注植物性蛋白原料的应用。植物性蛋白原料包括大豆粕、菜籽粕、棉籽粕、花生粕等。与动物性蛋白原料相比，植物性蛋白原料价格低廉且来源广泛。我国有着丰富且价廉的植物性蛋白原料。比如：豆粕年产约1000万吨、菜粕年产约700~800万吨、棉籽饼（粕）约年产600余万吨。但除了豆粕外，棉籽粕、茶籽粕等杂粕的利用率还不到30%，有效开发植物性蛋白原料有很好的前景。
随着人们对活性饲用肽研究的不断深入，具有各种功能的活性饲用肽已不断被发现，活性饲用肽已经成为蛋白质发挥营养生理作用的重要形式。利用植物性蛋白原料生产的具有生物活性的活性饲用肽具有若干优点。比如：能够促进蛋白质代谢，提高蛋白质的利用率；促进矿物质的吸收和利用，增强机体免疫力，提高动物存活率；还具有生理调节作用；可以直接作为神经递质促进肠道激素受体和酶的分泌而发挥作用；促进小肠绒毛和胰腺等消化系统的发育；加强有益菌群的繁殖，提高菌体蛋白的合成，刺激肠道的发育，增强抗病力，从而提高动物的生长发育。
豆粕在我国的资源较为丰富，利用豆粕制备活性饲用肽的方法主要有：酸解法、碱解法、电解法、微生物发酵法和酶解法。其中，酸解法、碱解法和电解法多用于实验室研究，不适用于规模化生产。微生物发酵法和酶解法虽然能够规模化生产，但是所制备的活性饲用肽中含有较大量的抗营养因子。其中，抗营养因子包括非淀粉多糖、大豆抗原蛋白和残留的蛋白酶抑制因子等。这些抗营养因子的存在或者抑制了动物体内某些消化酶产生，或者与营养物质络合成不易消化的成分，使得豆粕物料的消化率和动物的吸收率下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，它具有所制备的活性饲用肽中的抗营养因子含量较低的特点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：菌酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，包括如下步骤：
A）制备协同发酵所用复合酶；
B）制备协同发酵所用复合菌种；
C）将复合酶与复合菌种混合后添加至豆粕中，用温水调节豆粕；
D）将步骤C）中含有水分的豆粕进行分阶段控温发酵；
E）将步骤D）中发酵后形成物料进行后处理制成成品。
所述步骤A）中的复合酶中包括有中性蛋白酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、非淀粉多糖酶、果胶酶、木聚糖酶，其中，中性蛋白酶、酸性蛋白酶和碱性蛋白酶为芽孢杆菌或黑曲霉所分泌，且各组分重量份分别为：中性蛋白酶15~23份、酸性蛋白酶10~18份、碱性蛋白酶8~16份、非淀粉多糖酶18~26份、果胶酶6~13份、木聚糖酶3~12份。
所述步骤A）中的复合酶经温度为40~50ºC的温水活化1~2h制成。
所述步骤A）中的复合菌种包括迟缓芽孢杆菌、产朊假丝酵、发酵乳杆菌，且各组分重量份分别为：迟缓芽孢杆菌13~27份、产朊假丝酵母8~36份、发酵乳杆菌21~35份。
所述步骤A）中的复合菌种各个菌种经温水活化，其中，迟缓芽孢杆菌活化温度为37~45ºC，产朊假丝酵母活化温度为35~37ºC，发酵乳杆菌活化温度为37~42ºC，活化时间分别为1~2h。
所述步骤C）中，按重量份计，复合酶添加至豆粕中的比例为：酶活100~500U/g豆粕；复合菌种添加至豆粕中的比例为：菌数1*106~8*106/g豆粕。
所述步骤C）中调节豆粕至含有水分30~45%；所用温水的温度为：35~50ºC。
所述所述步骤D）中分阶段控温发酵参数为：
阶段控制温度（ºC）时间（h）125‑350‑18235‑4018‑36340‑4536‑48445‑5048‑72
所述步骤D）中的分阶段控温发酵的控温方式为：间歇通风及间歇翻堆。
所述步骤E）中的后处理为：将物料包装至有聚乙烯内袋的覆膜袋中制成成品，或将物料在温度为45~55ºC环境中干燥至水分小于12%后打包制成成品。
本发明和现有技术相比所具有的优点是：
1、基本去除了胰蛋白酶抑制剂，脲酶活性降低至0.086U。脂肪氧化酶和大豆凝血素基本得到消除，大豆抗原蛋白得到降解。
2、豆粕中的大分子蛋白得到了有效降解，小肽含量从18mg/g提高到201mg/g，分子量140000Da及以上蛋白组分约占6.78%，分子量约2500Da的多肽组分含量提高到46.34%，分子量1000Da及以下的功能小肽组分含量提高到32.51%。发酵样品均含有8%左右的游离氨基酸。
3、粗蛋白含量从42%提高到51%，蛋白质消化率从71%提高到92%，豆粕中乳酸含量大于等于5%，有益菌数达到1.87*107cfu/g。
4、分阶段控温发酵方法实现了在不同的阶段使不同的微生物和酶发挥作用，从而最大限度的协同了微生物与酶两者的作用。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
以下实施例中：
1、豆粕的选择。豆粕取自粮油食品加工企业，优质原料符合GB/T 19541‑2004的要求。也可选取一般豆粕作为原料，但对不同厂家、不同批次的豆粕原料要进行严格的检验。
2、水的选择。发酵用水选取灭菌自来水或蒸馏水。如选择一般自来水，则该自来水不得存在有害菌。
实施例1：酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，包括如下步骤：
A）制备协同发酵所用复合酶共10kg。该复合酶中包括有中性蛋白酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、非淀粉多糖酶、果胶酶、木聚糖酶。其中，中性蛋白酶、酸性蛋白酶和碱性蛋白酶为芽孢杆菌或黑曲霉所分泌。同时，各组分重量份为：中性蛋白酶 15份、酸性蛋白酶10份、碱性蛋白酶8份、非淀粉多糖酶18份、果胶酶6份、木聚糖酶3份。制备中，该复合酶经温度为40ºC的温水活化1h。活化期间，充分搅拌，使各种酶混合均匀，充分溶解。
B）制备协同发酵所用复合菌种10kg。该复合菌种包括迟缓芽孢杆菌、产朊假丝酵、发酵乳杆菌。同时，各组分的重量份为：各组分的重量份分别为：迟缓芽孢杆菌13份、产朊假丝酵母8份、发酵乳杆菌21份。制备中，复合菌种的各个菌种经温水活化。其中，迟缓芽孢杆菌活化温度为37ºC、活化时间为1h，产朊假丝酵母活化温度为35ºC、活化时间为1.5h，发酵乳杆菌活化温度为37ºC，活化时间为2h。
C）将以上制备的复合酶与复合菌种混合后添加至豆粕中，用温水调节豆粕。其中，取豆粕1000kg。按重量份计，复合酶添加至豆粕中的比例为：酶活100U/g豆粕。即，添加复合酶1kg。按重量份计，复合菌种添加至豆粕中的比例为：菌数1*106/g豆粕。即，添加复合菌种2kg。所用温水温度为：35ºC。调节豆粕水分含量至30%。
D）将步骤C）中含有水分的豆粕进行分阶段控温发酵。即：
第一阶段：控制温度为35ºC、发酵时间保持18h；
第二阶段：控制温度为40ºC、发酵时间保持36h；
第三阶段：控制温度为45ºC、发酵时间保持48h。
以上阶段中的温度控制方法采取间歇通风及间歇翻堆方式。
至此，发酵后共形成物料1240kg。
E）将步骤D）中发酵后形成物料进行后处理制成成品。该后处理方式为：将物料包装至有聚乙烯内袋的覆膜袋中制成成品1。
实施例2：酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，与实施例1的区别仅在于：
步骤A）中，按重量份计，协同发酵所用复合酶中各组分的重量份分别为：中性蛋白酶20份、酸性蛋白酶15份、碱性蛋白酶12份、非淀粉多糖酶24份、果胶酶11份、木聚糖酶8份。制备中，该复合酶经温度为45ºC的温水活化1.5h。活化期间，充分搅拌，使各种酶混合均匀，充分溶解。
步骤B）中，按重量份计，协同发酵所用复合菌种各组分的重量份分别为：迟缓芽孢杆菌20份、产朊假丝酵母30份、发酵乳杆菌30份。制备中，复合菌种的各个菌种经温水活化。其中，迟缓芽孢杆菌活化温度为40ºC、活化时间为1.5h，产朊假丝酵母活化温度为36ºC、活化时间为1h，发酵乳杆菌活化温度为40ºC，活化时间为1.5h。
步骤C）中，按重量份计，复合酶添加至豆粕中的比例为：酶活300U/g豆粕。即，添加复合酶3kg。按重量份计，复合菌种添加至豆粕中的比例为：菌数4*106/g豆粕。即，添加复合菌种8kg。所用温水温度为：40ºC。调节豆粕水分含量至35%。
步骤D）中，分阶段控温发酵的具体方式为：
第一阶段：控制温度为25ºC、发酵时间保持9h；
第二阶段：控制温度为35ºC、发酵时间保持18h；
第三阶段：控制温度为40ºC、发酵时间保持36h；
第四阶段：控制温度为45ºC、发酵时间保持48h。
发酵后共形成物料1350kg。
步骤E）中，后处理方式为：将物料在温度为45~55ºC环境中干燥至水分小于12%后，打包制成成品2。
实施例3：酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，与实施例1的区别仅在于：
步骤A）中，按重量份计，协同发酵所用复合酶中各组分的重量份分别为：中性蛋白酶23份、酸性蛋白酶18份、碱性蛋白酶16份、非淀粉多糖酶26份、果胶酶13份、木聚糖酶2份。制备中，该复合酶经温度为50ºC的温水活化2h。活化期间，充分搅拌，使各种酶混合均匀，充分溶解。
步骤B）中，按重量份计，协同发酵所用复合菌种各组分的重量份分别为：迟缓芽孢杆菌27份、产朊假丝酵母36份、发酵乳杆菌35份。制备中，复合菌种的各个菌种经温水活化。其中，迟缓芽孢杆菌活化温度为45ºC、活化时间为2h，产朊假丝酵母活化温度为37ºC、活化时间为2h，发酵乳杆菌活化温度为42ºC，活化时间为1h。
步骤C）中，按重量份计，复合酶添加至豆粕中的比例为：酶活500U/g豆粕。即，添加复合酶5kg。按重量份计，复合菌种添加至豆粕中的比例为：菌数8*106/g豆粕。即，添加复合菌种16kg。所用温水温度为：50ºC。调节豆粕水分含量至45%。
步骤D）中，分阶段控温发酵的具体方式为：
第一阶段：控制温度为30ºC、发酵时间保持9h；
第二阶段：控制温度为38ºC、发酵时间保持24h；
第三阶段：控制温度为42ºC、发酵时间保持42h；
第四阶段：控制温度为48ºC、发酵时间保持60h。
发酵后共形成物料1450kg。
步骤E）中，后处理方式为：将物料在温度为45~55ºC环境中干燥至水分小于12%后，打包制成成品3。
实施例4：酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法，与实施例2的区别仅在于：步骤D）中，分阶段控温发酵的具体方式为：
第一阶段：控制温度为35ºC、发酵时间保持18h；
第二阶段：控制温度为40ºC、发酵时间保持36h；
第三阶段：控制温度为45ºC、发酵时间保持48h；
第四阶段：控制温度为50ºC、发酵时间保持72h。
发酵后共形成物料1350kg，形成成品4。
效果例：按照GBT 19541‑2004的试验方法，对以上实施例1~4所得成品1~4的抗营养因子的含量情况进行检测。结果见表1：
表1：抗营养因子含量对照表

*传统方法制备的利用豆粕制备活性饲用肽来自于单菌发酵与蛋白酶酶解豆粕样品检测数据。
由以上数据可知，相对于传统方法制备的利用豆粕制备活性饲用肽而言，本发明的酶协同发酵豆粕制备活性饲用肽的方法所制备的活性饲用肽中：
1、脲酶，胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子较低。
2、豆粕中的大分子蛋白得到了有效降解。
3、粗蛋白含量、蛋白质消化率、有益菌数均得到了较大增加。