一種利用玉米副產物同時生產ε-聚賴氨酸和蛋白飼料的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于發酵和飼料生產的技術領域，具體的涉及一種利用玉米副產物同時生產ε-聚賴氨酸和蛋白飼料的方法。
【背景技術】
[0002]玉米含淀粉70%左右，含脂肪4?5%。在玉米深加工產業中，除去主產物淀粉、淀粉糖及玉米油，副產物占了玉米成分的25?30%。具體副產物種類有玉米皮、胚芽柏、玉米漿、蛋白粉、葡萄糖母液等。各種玉米副產物一般作為飼料原料單獨銷售，利潤非常低。例如玉米漿，雖然蛋白質含量高，由于硫、灰分等成分的存在，作為飼料原料的適口性差，可溶性蛋白和部分糖的存在使其不易加工成固體物料，銷售半徑小，所以銷售價格很低，成為了很多玉米加工企業的負擔。葡萄糖母液經過多次回配到結晶罐，由于低聚糖濃度逐漸升高導致結晶困難而將其退出生產系統，作為一種糖源即使低價出售仍然鮮有問津，并且占用大量儲罐而影響到了企業的加工鏈，也成為了企業頭疼的問題。再比如玉米皮和胚芽柏，由于纖維質含量高，蛋白含量低，使得其動物消化率低，本身就是一種低價的飼料原料，也存在銷售壓力大的問題。隨著玉米加工行業及飼料行業競爭日益激烈，如何解決副產物銷售壓力及提高附加值成為了企業的當務之急。
[0003]ε -聚賴氨酸是一種新型的天然防霉防腐劑，是一種類似于抗生素但不屬于抗生素的物質，它不但對人體健康無害，還具有一定的營養價值，是今后開發的方向。ε -聚賴氨酸具有廣譜抗菌性，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、酵母菌、霉菌均有很好的抑菌效果，是目前天然防腐劑中具有優良防腐性能和巨大商業潛力的微生物類防腐劑。2014年4月3日，國家衛生計生委批準了 ε-聚賴氨酸作為食品添加劑新品種的申請。ε -聚賴氨酸可通過液態深層發酵生產，碳源種類很多，有葡萄糖、果糖、淀粉、甘油、木糖、阿拉伯糖等。有機氮源可以用牛肉膏、蛋白胨、魚粉、酵母抽提物、玉米漿等。在發酵工業中，碳源與氮源的選擇往往要考慮原料來源及價格。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對玉米副產物利用率極低的問題而提供一種利用玉米副產物同時生產ε -聚賴氨酸和蛋白飼料的方法，該方法將玉米皮、胚芽柏、玉米漿、葡萄糖母液進行整合，既能有效利用副產物中的碳源和氮源，又能將玉米皮和胚芽柏的蛋白含量提升，可以大規模生產應用，為企業解決玉米副產物問題提供了一條有效的途徑。
[0005]本發明的技術方案為:一種利用玉米副產物同時生產ε-聚賴氨酸和蛋白飼料的方法，包括以下步驟:
(1)分別在玉米皮和胚芽柏中加水攪拌，使其含水量均大于60%；
(2)分別在步驟(I)所得的玉米皮和胚芽柏各物料基中加入淀粉酶和纖維素酶進行酶解，淀粉酶與纖維素酶的質量比為1:1?1:3，并且加酶總量不低于各物料基重量的0.1% ;酶解溫度范圍為30?70°C，處理時間至少為15 h ；
(3)酶解結束后，分別將玉米皮酶解母液和胚芽柏酶解母液進行固液分離，分別得到玉米皮酶解濾液1、玉米皮酶解濾渣1、胚芽柏酶解濾液I和胚芽柏酶解濾渣I ;用質量兩倍于玉米皮酶解濾液I的水洗滌玉米皮酶解濾渣I，用質量兩倍于胚芽柏酶解濾液I的水洗滌胚芽柏酶解濾渣I ;再次進行固液分離得到玉米皮酶解濾液I1、玉米皮酶解濾渣I1、胚芽柏酶解濾液II和胚芽柏酶解濾渣II ;
(4)步驟(3)中所得玉米皮和胚芽柏的各總濾渣，含水量均為55?60%，分別用烘干設備干燥后，獲得蛋白飼料玉米皮和胚芽柏；
(5)將步驟(3)中所得全部濾液I與全部濾液II混合，再與葡萄糖母液混合，該部分糖漿作為發酵碳源；另取玉米副產物中的玉米漿作為發酵有機氮源；
(6)ε -聚賴氨酸的發酵培養基成分為:糖漿、玉米漿、(NH4)2SO4^P MgSO4;
(7)根據常規的聚賴氨酸發酵工藝，用步驟(6)所述培養基發酵生產ε_聚賴氨酸。
[0006]所述步驟(6)中的糖漿包括濾液1、濾液II和葡萄糖母液。
[0007]所述步驟(7)中發酵的溫度為25?40°C。
[0008]所述步驟(7)中發酵所用ε -聚賴氨酸產生菌為白色鏈霉菌5:利迪鏈霉菌 51 lydicus、北里抱菌 Kitasatospora.sp、灰澄鏈霉菌 51 griseoaurantiacus^ 淀粉酶產色鏈霉菌51 dias ta tochromogenes、枯草芽抱桿菌Bacillus sub tilis、禾粟鏈霉菌S.graminearus^吸水鏈霉菌51 hygroscopicus^灰褐鏈霉菌51 griseofuscus、稠李鏈霉菌S.jOai/awiAs.中的至少一種。
[0009]本發明的有益效果為:本發明所述方法用淀粉酶和纖維素酶處理玉米皮和胚芽柏，將其中的淀粉和部分纖維質酶解成還原糖。玉米皮和胚芽柏經過酶解后進行固液分離，濾液作為碳源發酵生產ε-聚賴氨酸，濾渣烘干后作為蛋白飼料。常規玉米皮的蛋白含量為7-10%，常規胚芽柏蛋白含量為16-18%，而本發明中獲得的玉米皮蛋白含量為12-20%，胚芽柏蛋白含量為25-35%。本發明所述方法具有以下優點:
1、生產成本低、投資少、見效快、效益高。
[0010]2、酶解及發酵條件粗放，周期短，生產效率高。
[0011]3、對玉米副產物中的玉米皮、胚芽柏、葡萄糖母液、玉米漿進行有效整合，既能發酵生產ε -聚賴氨酸，又提升了玉米皮和胚芽柏的附加值。
[0012]本發明首次涉及以玉米副產物發酵生產ε -聚賴氨酸以及提升玉米皮和胚芽柏的附加值，為玉米深加工行業處理副產物提供了一條有效的解決途徑，具有重大的經濟效益和社會效益。
【具體實施方式】
[0013]以下是實施例，將對本發明進一步說明，但對本發明沒有限制。
[0014]實施例1
(1)取玉米皮Ikg，加入水3 kg，則物料含水量為75%;取胚芽柏I kg，加入水3 kg, 則物料含水量為75% ;
(2)分別往兩種物料中加入淀粉酶1.5 g，纖維素酶1.5 g，即加酶量為物料干基的0.15%O
[0015]攪拌均勻后，將物料放入50°C的烘箱中，放置24 h ；
(3)將玉米皮和胚芽柏的物料取出，分別用三層紗布包裹，用力擠壓進行固液分離，獲得濾液和濾渣。玉米皮物料可獲得濾液1.5 1^，濾渣2.5 kg ;胚芽柏物料可獲得濾液
1.8 kg,濾渣 2.2 kg ；
(4)往玉米皮濾渣中加入3kg水，混合均勻后后再次用紗布擠壓，獲得濾液3.2 kg， 濾渣2.3 kg;往胚芽柏濾渣中加入3 kg水，混合均勻后再次用紗布擠壓，獲得濾液3.2
kg，濾渣 2 kg ；
(5)分別將2.3 kg的玉米皮濾渣和2 kg的胚芽柏濾渣放入烘箱中，80 °C烘干后，獲得玉米皮0.7 kg，蛋白含量為14% ;獲得胚芽柏0.55 kg，蛋白含量為30%。
[0016]斜面培養基:葡萄糖1.0%，玉