專利名稱：菜籽餅粕的微生物發酵脫毒方法
菜籽餅粕的微生物發酵脫毒方法技術領域
本發明屬于飼料生物技術領域，涉及一種菜籽餅柏的脫毒方法，具體涉及一種菜籽餅柏的微生物發酵脫毒方法。
背景技術：
油菜是我國最主要的油料作物之一，占全國油料原料總量的四分之一。在現代工業條件下加工菜籽，通常可得到將近60%的菜籽餅柏。菜籽餅柏中粗蛋白質含量在 34% -38%之間，消化能10. 46—12. 55KJ / kg、鈣O. 61%、磷O. 95%，還含有鐵、銅、錳、硒等微量元素和多種維生素。其氨基酸組成的特點是蛋氨酸含量高(僅次于芝麻餅、柏)， 賴氨酸含量亦高，而精氨酸含量低，是餅、柏飼料中含量最低的。菜籽餅柏的有效能值偏低 (淀粉含量低、菜籽殼難以消化利用)，礦物質中鈣和磷的含量均高，硒和錳的含量亦高，特別是硒的含量是常用植物飼料中最高的。
菜籽中含有硫葡萄糖苷、芥酸、單寧、皂角苷等不良成分，其中主要是硫葡萄糖苷。 硫葡萄糖苷本身無毒，但在一定溫度和水分條件下，經過菜籽本身含有的芥子酶的酶解作用而產生異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮以及腈類、植酸、單寧、芥子堿、皂素等有毒物和抗營養因子。這些物質可引起甲狀腺腫大，從而造成動物生長速度下降，繁殖力減退。單寧則妨礙蛋白質的消化，降低適口性。而芥子堿阻撓脂肪代謝，造成心臟脂肪蓄積及生長受到抑制。由于有毒性物質和抗營養因子的存在，且菜籽餅菜柏中粗纖維含量偏高，適口性差等，嚴重影響了菜籽餅柏在飼料中的應用。
隨著我國飼料工業的發展，飼料原料供求矛盾日益加劇，尤其是蛋白質原料。根據我國“十二五”飼料工業發展目標，飼料總量將達到2億噸，飼料蛋白約占30%，其中70%靠進口。飼料原料是飼料工業發展的基礎，我國飼料原料特別是蛋白飼料原料又相對緊缺，從而阻礙我國飼料進一步發展和質量的提高，因此，廣辟蛋白質飼料資源，對我國飼料工業的發展具有十分重要的意義。
對于菜籽餅柏的脫毒，國內外已進行了大量的研究工作。國內外菜籽柏脫毒的方法主要有物理脫毒法、化學脫毒法及生物學脫毒法。物理脫毒法主要是鈍化芥子酶，但近年來發現，硫苷本身并非無毒，而且動物體內的某些微生物也能分泌與芥子酶具有相同作用的酶，將硫苷分解成有毒物質。化學脫毒法主要有酸堿降解法、金屬鹽催化降解法和溶劑浸出法3種。其中國內外研究最多的是雙液相萃取法,該法由加拿大Rubin和Diosady等開發，脫毒率可達90%以上，但干物質損失大、成本高、有三廢污染，因而推廣困難。生物學脫毒法主要有酶催化水解法、微生物發酵法。酶催化水解法主要是利用外加芥子酶及酶的激活劑(如Vc等)，使硫苷加速分解，然后通過汽提或溶劑浸出以達到脫毒的目的，該法存在不能脫除植酸和多酚類化合物，芥子酶來源困難，而且脫除硫苷及其降解產物的過程復雜， 成本過高，不能大規模工業化生產的缺點。微生物發酵脫毒法是我國從事菜籽餅柏脫毒研究方面的獨特的方法，也是菜籽餅柏最有效、最經濟的方法。盡管采用微生物發酵脫毒法取得了較好的效果，但也存在脫毒效果不穩定、工藝較復雜和微生物適應性差等缺點。發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種菜籽餅柏的微生物發酵脫毒方法，其工藝簡單、成本和能耗低、適應性強、易于批量生產、脫毒效果穩定且效果好。
為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是一種菜籽餅柏的微生物發酵脫毒方法，該方法是按重量百分比取菜籽餅柏82%-85%、米糠12%-15. 5%、葡萄糖O. 5%-1. 0%、(NH4) 2S041. 5%-2%、脫毒增效劑O. 1%_0. 15%，混合均勻，調節含水重量為 50%-55%，制成菜籽餅柏脫毒發酵培養基；將固體菌種以2%-4%的接種重量接種到該菜籽餅柏脫毒發酵培養基中，混合均勻，在45°C _55°C下發酵4-5天，干燥，即可。
上述固體菌種是于固體菌種培養基中按5%_10%接種重量接入液體菌種，于 350C _40°C培養 4-5d,即得。
上述固體菌種培養基的配方是按重量百分比取麥麩60%_70%、米糠15%_20%、葡萄糖 2%-3%、豆餅粉 10%-15%、(NH4) 2S041. 5%-2% 及 KH2PO4O. 2%-0. 3%,混合均勻，調節含水量為 50%-60%，于 121。。_125°C滅菌 55_65min，冷卻至 35-40。。。
上述液體菌種為按體積比為1:1:1 :1混合的枯草芽孢桿菌種子培養液、丁酸梭狀芽孢桿菌種子培養液、嗜酸乳桿菌種子培養液及釀酒酵母種子培養液。其中枯草芽孢桿菌種子培養液是將枯草芽孢桿菌I株接種一環斜面菌種細胞于液體擴大肉湯營養培養基中，在30°c -37°C，180r/min-220r/min條件下，搖床振蕩培養24_36h，使該種子培養液中菌體濃度達到108-109Cfu/mL ；丁酸梭狀芽孢桿菌種子培養液是將丁酸梭狀芽孢桿菌I株接種一環斜面菌種細胞于丁酸梭狀芽孢桿菌液體培養基中，37°C -40°C，靜置培養60-72h，使該種子培養液中菌體濃度達到 107-108cfu/mL ；嗜酸乳桿菌種子培養液是將嗜酸乳桿菌I株接種一環斜面菌種細胞于嗜酸乳桿菌液體培養基中，35°C -37°C，靜置培養24-48h，使該種子培養液中菌體濃度達到IO7-IO8Cfu/ mL ；釀酒酵母種子培養液是將釀酒酵母I株接種一環斜面菌種細胞于酵母液體培養基中， 在28°C -30°C，180r/min-220r/min條件下，搖床振蕩培養24_36h，使該種子培養液中菌體濃度達到 108-109cfu/mL。
上述提及的液體擴大肉湯營養培養基是按IOOOmL水加10_20g葡萄糖、5_10g 蛋白胨、3-5g牛肉膏、及3-5g氯化鈉的比例，于水中加入葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏、及氯化鈉，攪勻，在O. IMPa壓力下滅菌25min,冷卻至30°C而成。
上述提及的丁酸梭狀芽孢桿菌液體培養基是按IOOOmL水加入20_40g葡萄糖、 15-20g胰蛋白胨、I. 0-1. 5g硫酸銨、2. 0-2. 5g氯化鈉、I. 0-1. 5g碳酸氫鈉、3. 0-4. Og磷酸氫二鉀、O. 5-0. Sg七水硫酸鎂、I. 0-2. Og碳酸鈣的比例，于水中加入葡萄糖、胰蛋白胨、 硫酸銨、氯化鈉、碳酸氫鈉、磷酸氫二鉀、七水硫酸鎂、碳酸鈣，攪勻，在O. IMPa壓力下滅菌 25min,冷卻至30°C而成。
上述提及的嗜酸乳桿菌培養基是按IOOOmL水中加入15_20g乳糖、15_20g蛋白胨、2.5-5g玉米漿、l-2g磷酸二氫鉀的比例，于水中加入乳糖、蛋白胨、玉米漿、磷酸二氫鉀，攪拌溶解，在O. IMPa壓力下滅菌25min,冷卻至30°C而成。
上述提及的酵母液體培養基是按IOOOmL水加入20_40g葡萄糖、I. 5_2. Og酵母浸膏、I. 0-1. 5g氯化鉀、及8. 0-9. Og醋酸鈉的比例，于水中加入葡萄糖、酵母浸膏、氯化鉀及醋酸鈉，攪勻，在O. IMPa壓力下滅菌25min,冷卻至30°C而成。
上述脫毒增效劑為粉碎至80-100目的白芥子或黑芥子中的一種或兩種混合物。
本發明中用到的菌種均為現有技術，保藏號分別為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis) =ACCCl 1062, CGMCC2548、或 CGMCC1222 ; 丁酸梭狀芽孢桿菌(Clostridium butyricum) CGMCC1647 或 CGMCC9701 ;嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilus) CICC6074、ACCC 11073 或 CGMCC I. 2467 ;釀酒酵母(Saccharomyces cereviae) =CGMCC 1147, CGMCC 0702 或ACCC 20144。
本發明提及的斜面菌種細胞中的菌種分別是與本發明中用到的枯草芽孢桿菌、丁酸梭狀芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌和釀酒酵母菌相對應的，即枯草芽孢桿菌所接種的斜面菌種細胞中的菌種為枯草芽孢桿菌，其它類推。
本發明中四種菌種的種子培養液的制備也是常規技術，本文中只是各例舉其中的一種。
與現有技術相比，本發明具有以下優點(I)在本發明方法的處理過程中，選用好養菌、兼性好養菌和厭氧菌作為主要發酵脫毒菌種，既可在好氧條件下也可在厭氧條件下對菜籽餅柏進行發酵脫毒，達到良好的脫毒穩定性和促進動物腸道有益微生物生長的作用。
(2)本發明方法使用的脫毒增效劑一白芥子或黑芥子，可以利用兩者本身的芥子酶，通過微生物發酵過程中產生的生物熱，將菜籽餅柏中的硫甙葡萄糖苷降解為異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮等有毒物質，便于微生物的快速降解。
(3)本發明方法使用的固體菌種不通過干燥過程，保持了各菌種的最大活力和菌種的數量；接種后，能迅速啟動發酵脫毒，縮短脫毒時間。
(4)本發明具有生產工藝簡單、能耗低、無三廢、投資小、易于規模化生產等特點。
(5)以我國現有工藝生產的未脫毒菜籽餅柏為原料，采用本發明方法進行脫毒，其硫甙含量可降低95%以上，游離氨基酸總量提高10%以上，總蛋白質含量達到42%-45%，提高 10%以上，可作為畜禽和水產動物蛋白飼料使用。
具體實施例方式以下實施例僅對本發明作進一步說明，并非限制本發明。
液體菌種的制備所用的菌種為枯草芽孢桿菌I株、丁酸梭狀芽孢桿菌I株、嗜酸乳桿菌I株以及釀酒酵母菌I株。
取15g葡萄糖、8g蛋白胨、4g牛肉膏、4g氯化鈉和IOOOmL自來水攪勻，在O. IMPa 壓力下滅菌25min，冷卻至30°C接入培養成熟的枯草芽孢桿菌斜面菌種，在35°C，200r/min 下，搖床振蕩培養30h，制得枯草芽孢桿菌種子培養液；取30g葡萄糖、18g胰蛋白胨、I. 2g硫酸銨、2. 2g氯化鈉、I. 2g碳酸氫鈉、3. 5g磷酸氫二鉀、O. 6g七水硫酸鎂、I. 5g碳酸鈣和IOOOmL水攪勻，在O. IMPa壓力下滅菌25min，冷卻至30°C，接入培養成熟的丁酸梭狀芽孢桿菌斜面菌種，38°C靜置培養68h，制得丁酸梭狀芽孢桿菌種子培養液；取18g乳糖、18g蛋白胨、3. 5g玉米衆、I. 5g磷酸二氫鉀及IOOOmL水攪拌溶解，在O.IMPa壓力下滅菌25min，冷卻至30°C，接入嗜酸乳桿菌斜面菌種，36°C靜置培養36h，制得嗜酸乳桿菌種子培養液；取IOOOmL水、30g葡萄糖、I. 8g酵母浸膏、I. 2g氯化鉀及8. 5g醋酸鈉攪勻，在O. IMPa 壓力下滅菌25min,冷卻至30°C,接入培養成熟的釀酒酵母斜面菌種，于29°C、200r/min搖床振蕩培養30h，制得釀酒酵母種子培養液；將上述四種種子培養液按I :1 1 1體積比混合即得液體菌種。
固體菌種培養基的制備按重量百分比取麥麩65%、米糠18%、葡萄糖2. 55%、豆餅粉 12. 4%、(NH4) 2S041. 8% 及 KH2PO4O. 25%,混合均勻，調節含水量為 55%,于 121 °C -125。。滅菌 60min,冷卻至 35-40 °C。
實施例I :于上述固體菌種培養基中按8%接種重量接入液體菌種，于37°C培養4. 5d，制得固體菌種，再將固體菌種以3%的接種重量接種到由菜籽餅柏8. 25噸、米糠I. 52噸、葡萄糖O. 07 噸、(NH4)2SO4O. 15噸及白芥子O. 01噸，含水重量為50%組成的菜籽餅柏脫毒發酵培養基中， 混勻，在50°C下發酵4. 5天，干燥，即得脫毒菜籽餅柏。取樣分析菜籽餅柏中硫甙脫毒率為 96. 13%，蛋白質含量43. 17%，游離氨基酸含量提高12. 49%。
實施例2 于上述固體菌種培養基中按5%接種重量接入液體菌種，于35°C培養5d，制得固體菌種，再將固體菌種以2%的接種重量接種到由菜籽餅柏8. 5噸、米糠I. 25噸、葡萄糖O. 05 噸、(NH4)2SO4O. 186噸及黑芥子O. 014噸，含水重量為55%組成的菜籽餅柏脫毒發酵培養基中，混勻，在45°C下發酵5天，干燥，即得脫毒菜籽餅柏。取樣分析菜籽餅柏中硫甙脫毒率為 95. 87%，蛋白質含量42. 9%，游離氨基酸含量提高11. 52%。
實施例3 于上述固體菌種培養基中按10%接種重量接入液體菌種，于40°C培養4d，制得固體菌種，再將固體菌種以4%的接種重量接種到由菜籽餅柏8. 45噸、米糠I. 29噸、葡萄糖O. 075 噸、(NH4)2SO4O. 17噸、白芥子O. 01噸及黑芥子O. 005噸，含水重量為52%組成的菜籽餅柏脫毒發酵培養基中，混勻，在55°C下發酵4天，干燥，即得脫毒菜籽餅柏。取樣分析菜籽餅柏中硫甙脫毒率為97. 16%，蛋白質含量44. 05%，游離氨基酸含量提高13. 71%。
權利要求
1.一種菜籽餅柏的微生物發酵脫毒方法，其特征在于該方法是按重量百分比取菜籽餅柏 82%-85%、米糠 12%-15· 5%、葡萄糖 O. 5%-1. 0%、(NH4) 2S041. 5%_2%、脫毒增效劑O.1%-0. 15%，混合均勻，調節含水重量為50%-55%，制成菜籽餅柏脫毒發酵培養基；將固體菌種以2%-4%的接種重量接種到該菜籽餅柏脫毒發酵培養基中，混合均勻，在45°C -55°C下發酵4-5天，干燥，即可；上述固體菌種是于固體菌種培養基中按5%-10%接種重量接入液體菌種，于35°C -40°C 培養4-5d，即得；該液體菌種為按體積比為I :1 :1 :1混合的枯草芽孢桿菌種子培養液、丁酸梭狀芽孢桿菌種子培養液、嗜酸乳桿菌種子培養液及釀酒酵母種子培養液。
2.根據權利要求I所述的菜籽餅柏的微生物發酵脫毒方法，其特征在于所述脫毒增效劑為粉碎至80-100目的白芥子或黑芥子中的一種或兩種混合物。
3.根據權利要求I所述的菜籽餅柏的微生物發酵脫毒方法，其特征在于所述固體菌種培養基是按重量百分比取麥麩60%-70%、米糠15%-20%、葡萄糖2%-3%、豆餅粉10%_15%、 (NH4) 2S041. 5%-2% 及 KH2PO4O. 2%-0. 3%,混合均勻，調節含水量為 50%_60%，制得。
全文摘要
一種菜籽餅粕的微生物發酵脫毒方法，該方法是于菜籽餅粕中加入粉碎的脫毒增效劑，并接種枯草芽孢桿菌、丁酸梭狀芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌和釀酒酵母固體菌種，混合均勻，發酵后干燥即得脫毒菜粕產品。本發明所得產品的硫酸葡萄糖甙含量低于飼料規定的安全量，其營養價值高于未經發酵脫毒的菜籽餅粕，產品蛋白質含量達到42%-45%，游離氨基酸含量達到10%以上，可直接作為畜禽和水產類的蛋白飼料。本發明方法較好地解決了現有技術存在的脫毒不完全、抗營養因子難以去除、營養流失及工藝操作復雜的問題，是一種脫毒效果好、工藝簡單、能耗低，能提供達到飼料標準要求的無毒菜籽餅粕的生產方法，能緩解我國飼料蛋白資源不足的問題。
文檔編號A23L1/015GK102919624SQ20121047625
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者肖調義, 蘭時樂, 許寶紅, 毛小偉, 周芳如, 李立恒, 管桂萍 申請人:湖南農業大學