專利名稱：一種控制生物飼料固態(tài)發(fā)酵溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制固態(tài)發(fā)酵溫度的方法，特別是用于生物蛋白飼料的固態(tài)發(fā)酵中控制溫度的方法。
背景技術(shù)：
固態(tài)發(fā)酵(solid-state fermentation)過程定義為微生物在幾乎沒有游離水的培養(yǎng)基質(zhì)上生長及代謝的反應(yīng)過程。采用微生物固態(tài)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料是目前飼料加工和畜牧生產(chǎn)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)話題。微生物固態(tài)發(fā)酵是一個(gè)古老的生物技術(shù)，使用范圍很廣泛。應(yīng)用微生物固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)生物蛋白飼料的研究報(bào)告很多，但是它們絕大多數(shù)都局限于實(shí)驗(yàn)室研究，真正能在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的實(shí)用技術(shù)還很少。其主要原因不是微生物的篩選和代謝研究有技術(shù)困難，而是實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)酵容器的生產(chǎn)能力和溫度控制之間存在著極大的矛盾。發(fā)酵容器越大，溫度控制越困難，這個(gè)矛盾極大地限制了很多發(fā)酵技術(shù)的推廣應(yīng)用。固態(tài)發(fā)酵物料的導(dǎo)熱速度很慢。在規(guī)?；蠊奚a(chǎn)中，由于物料的導(dǎo)熱性能比較差，采用普通的夾套冷卻水降溫很難確保發(fā)酵溫度的均衡性。在發(fā)酵快速進(jìn)行時(shí)，雖然靠近容器外圍的物料可以得到有效降溫，但是物料中心溫度很難降下來，形成一個(gè)很大的溫度梯度，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量很差?，F(xiàn)有的大罐固態(tài)發(fā)酵，前期的發(fā)酵速度比較慢，產(chǎn)熱很少。進(jìn)入微生物生長高峰期以后，發(fā)酵速度加快，產(chǎn)熱量也迅速加大。如果不及時(shí)散熱，物料溫度會(huì)快速上升，微生物的活性和代謝能力迅速下降。大量生產(chǎn)實(shí)踐證明，發(fā)酵容器的裝料量超過lm3，采用常規(guī)的降溫措施，在微生物代謝的高峰期，物料的局部溫度很容易達(dá)到60°C以上。不僅會(huì)嚴(yán)重?fù)p害微生物的代謝，而且還會(huì)造成營養(yǎng)物的極大損失。目前比較有效的降溫方法是在發(fā)酵容器內(nèi)部安裝盤管，通低溫水甚至冷凍鹽水降溫。但是設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大，而且清洗困難，操作繁瑣。除非是生產(chǎn)附加值很高的藥用產(chǎn)品，一般很少采用。動(dòng)物飼料產(chǎn)品的附加值一般都不高，所以發(fā)酵容器和處理量都比較大，采用內(nèi)盤管冷卻工藝顯然是不合適的。設(shè)計(jì)一種比較簡便的控制物料溫度的方法，使微生物代謝的環(huán)境溫度始終處于一個(gè)比較合適的范圍內(nèi)，就可以極大地緩解固態(tài)發(fā)酵熱量堆積這一長期困擾實(shí)際生產(chǎn)的難題，不僅可以簡化設(shè)備的制造要求和操作工藝，而且可以顯著地提高發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法。本發(fā)明所提供的固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法，包括如下步驟將固態(tài)基質(zhì)、菌、 啟動(dòng)菌代謝的糖源和提供菌代謝所需能量的糖源混合，得到的混合物即為發(fā)酵原料；將所述發(fā)酵原料進(jìn)行發(fā)酵，得到生物飼料；所述提供菌代謝所需能量的糖源為用淀粉酶和糖化酶酶解淀粉得到的酶解產(chǎn)物。
上述固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述淀粉、所述淀粉酶、所述糖化酶和所述固態(tài)基質(zhì)的配比為(150kg-300kg) (1.0X106U-2X106U) (2. OX 108U-3. 5 XIO8U) 4000kg,具體為 150kg 1. OXlO6U 2. OXlO8U 4000kg、 200kg 1. 3 X IO6U 2. 5 X IO8U 4000kg,250kg 1. 7 X IO6U 3. OXlO8U 4000kg 或 300kg 2 X IO6U 3. 5 X IO8U 4000kg。上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述酶解產(chǎn)物按照包括如下步驟的方法制備得到將所述淀粉糊化，得到糊化淀粉；再向其中加入所述淀粉酶，混勻，靜置120分鐘；再向其中加入所述糖化酶，攪拌3min，得到所述酶解產(chǎn)物。上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述啟動(dòng)菌代謝的糖源和所述固態(tài)基質(zhì)的配比為8kg 4000kg。上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述菌為酵母菌和/或乳酸菌；上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述酵母菌與所述固態(tài)基質(zhì)的配比為 2X IO5億cfu 4000kg，所述乳酸菌與所述固態(tài)基質(zhì)的配比為5X IO5億cfu 4000kg。上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述混合的方法包括如下步驟1)將所述菌與所述啟動(dòng)菌代謝的糖源混合，得到的混合物記作菌種液B ；2)將所述酶解產(chǎn)物與所述固態(tài)基質(zhì)混合，得到的混合物記作混合物C ；3)將所述混合物C與所述菌種液B混合，得到的混合物即為發(fā)酵原料；所述發(fā)酵中包括通冷卻水的步驟；上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述步驟幻中，所述混合時(shí)所述混合物C的溫度為27°C 或；所述冷卻水的溫度為13°C -22°C或13°C -15°C或 20 °C -22 °C )一般物料裝入發(fā)酵罐以后，發(fā)酵過程與環(huán)境溫度無關(guān)，只與冷卻水溫度有關(guān)。上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述發(fā)酵原料的含水量為25 85% 或 33% -36%，具體為；34%、33. 78%,34. 93%或；35. 40%。上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述步驟1)中混合的方法包括如下步驟將所述啟動(dòng)菌代謝的糖源溶于水，得到所述啟動(dòng)菌代謝的糖源的水溶液，待所述啟動(dòng)菌代謝的糖源的水溶液的溫度為31°C _33°C或32°C時(shí)，加入酵母粉和乳酸菌培養(yǎng)液，靜置 30分鐘，得到所述菌種液B;上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述酵母粉按照包括如下步驟的方法制備得到將酵母菌接入酵母菌培養(yǎng)基，在溫度為30C、通風(fēng)量為0. 4vvm-0. 6vvm和攪拌的條件下培養(yǎng)8小時(shí)-9小時(shí)，得到酵母菌發(fā)酵液；將酵母菌發(fā)酵液進(jìn)行濃縮干燥，得到的物質(zhì)即為酵母粉；將培養(yǎng)容器內(nèi)的所有物質(zhì)記作酵母菌發(fā)酵液；上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述乳酸菌培養(yǎng)液按照包括如下步驟的方法制備得到將白砂糖溶解于無抗生素污染的純牛奶中，白砂糖與無抗生素污染的純牛奶的配比為300g 5000g，得到乳酸菌培養(yǎng)基；向乳酸菌培養(yǎng)基中接入乳酸菌，在 360C -40°C之間恒溫培養(yǎng)20小時(shí)小時(shí)，得到的培養(yǎng)物即為乳酸菌培養(yǎng)液；將培養(yǎng)容器內(nèi)的所有物質(zhì)記作乳酸菌培養(yǎng)液。上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述啟動(dòng)菌代謝的糖源為紅糖、白砂糖和/或蔗糖。
上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述淀粉為米、玉米淀粉或馬鈴薯淀粉；上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述固態(tài)基質(zhì)為豆粕、棉粕和/或菜粕；上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述酵母菌為釀酒酵母 (Sacharomycescerevisiae)CGMCC No. 2. 399 ；上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述乳酸菌為唾液鏈球菌嗜熱亞種 (Streptococcus thermophilus)CGMCC 1.1864;上述任一固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法中，所述淀粉酶為l，4-a-D_葡聚糖水解酶；所述糖化酶為α-1，4_葡萄糖水解酶。由上述任一所述方法得到的生物飼料也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種控制固態(tài)發(fā)酵中發(fā)酵物溫度的方法。本發(fā)明所提供的控制固態(tài)發(fā)酵中發(fā)酵物溫度的方法包括如下步驟將固態(tài)基質(zhì)、 菌、啟動(dòng)菌代謝的糖源和提供菌代謝所需能量的糖源混合，進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵；在所述固態(tài)發(fā)酵的過程中將酶解產(chǎn)物作為所述提供菌代謝所需能量的糖源，以降低發(fā)酵過程中發(fā)酵物的中心最高溫度和/或以抑制發(fā)酵過程中發(fā)酵物溫度的上升速度；所述發(fā)酵物為發(fā)酵容器內(nèi)的所有物質(zhì)。所述酶解產(chǎn)物為用淀粉酶和糖化酶酶解淀粉得到的酶解產(chǎn)物。上述控制溫度的方法中，所述淀粉、所述淀粉酶、所述糖化酶和所述固態(tài)基質(zhì)的配比為(150kg-300kg) (1. 0X106U-2X106U) (2. 0 X 108U_3. 5 X IO8U) 4000kg，具體為 150kg 1. OXlO6U 2. OXlO8U 4000kg,200kg 1. 3 XIO6U 2. 5 XIO8U 4000kg、 250kg 1. 7 X IO6U 3. OXlO8U 4000kg 或 300kg 2 X IO6U 3. 5 X IO8U 4000kg。上述控制溫度的方法中，所述酶解產(chǎn)物按照包括如下步驟的方法制備得到將所述淀粉糊化，得到糊化淀粉；再向其中加入所述淀粉酶，混勻，靜置120分鐘；再向其中加入所述糖化酶，攪拌3min，得到所述酶解產(chǎn)物。上述控制溫度的方法中，所述啟動(dòng)菌代謝的糖源和所述固態(tài)基質(zhì)的配比為 8kg 4000kgo上述控制溫度的方法中，所述菌為酵母菌和/或乳酸菌；上述控制溫度的方法中，所述酵母菌與所述固態(tài)基質(zhì)的配比為2X IO5億 cfu 4000kg，所述唾液鏈球菌嗜熱亞種與所述固態(tài)基質(zhì)的配比為5X IO5億cfu 4000kg。上述控制溫度的方法中，所述混合的方法包括如下步驟1)將所述菌與所述啟動(dòng)菌代謝的糖源混合，得到的混合物記作菌種液B ；2)將所述酶解產(chǎn)物與所述固態(tài)基質(zhì)混合，得到的混合物記作混合物C ；3)將所述混合物C與所述菌種液B混合，得到的混合物即為發(fā)酵原料；上述控制溫度的方法中，所述發(fā)酵中包括通冷卻水的步驟；上述控制溫度的方法中，所述步驟幻中，所述混合時(shí)所述混合物C的溫度為 27 0C -29°C 或 28 °C ；所述冷卻水的溫度為13°C -22°C或 13°C _15°C或 20°C -22°C。上述控制溫度的方法中，所述發(fā)酵原料的含水量為25 85%或33% _36%，具體為 34%,33. 78%,34. 93%或 35. 40%。
上述控制溫度的方法中，所述步驟1)中混合的方法包括如下步驟將所述啟動(dòng)菌代謝的糖源溶于水，得到所述啟動(dòng)菌代謝的糖源的水溶液，待所述啟動(dòng)菌代謝的糖源的水溶液的溫度為31°C-33°C或32°C時(shí)，加入酵母粉和乳酸菌培養(yǎng)液，靜置30分鐘，得到所述菌種液B ；上述控制溫度的方法中，所述酵母粉按照包括如下步驟的方法制備得到將酵母菌接入酵母菌培養(yǎng)基，在溫度為30°C、通風(fēng)量為0. 4vvm-0. 6vvm和攪拌的條件下培養(yǎng)8小時(shí)-9小時(shí)，得到酵母菌發(fā)酵液；將酵母菌發(fā)酵液進(jìn)行濃縮干燥，得到的物質(zhì)即為酵母粉；將培養(yǎng)容器內(nèi)的所有物質(zhì)記作酵母菌發(fā)酵液；上述控制溫度的方法中，所述乳酸菌培養(yǎng)液按照包括如下步驟的方法制備得到將白砂糖溶解于無抗生素污染的純牛奶中，白砂糖與無抗生素污染的純牛奶的配比為 300g 5000g，得到乳酸菌培養(yǎng)基；向乳酸菌培養(yǎng)基中接入乳酸菌，在36°C-40°C之間恒溫培養(yǎng)20小時(shí)小時(shí)，得到的培養(yǎng)物即為乳酸菌培養(yǎng)液；將培養(yǎng)容器內(nèi)的所有物質(zhì)記作乳酸菌培養(yǎng)液。上述控制溫度的方法中，所述啟動(dòng)菌代謝的糖源為紅糖、白砂糖和/或蔗糖；上述控制溫度的方法中，所述淀粉為米、玉米淀粉或馬鈴薯淀粉；上述控制溫度的方法中，所述固態(tài)基質(zhì)為豆粕、棉粕和/或菜粕；上述控制溫度的方法中，所述酵母菌為釀酒酵母(Sacharomyces cerevisiae) CGMCC No. 2. 399 ；上述控制溫度的方法中，所述乳酸菌為唾液鏈球菌嗜熱亞種 (Streptococcusthermophilus)CGMCC 1. 1864 ；上述控制溫度的方法中，所述淀粉酶為1，4-α-D-葡聚糖水解酶；上述控制溫度的方法中，所述糖化酶為α-1，4_葡萄糖水解酶。根據(jù)工藝要求，本發(fā)明技術(shù)主要應(yīng)用于密閉容器的厭氧固態(tài)發(fā)酵(包括有排氣閥的密閉容器)，也可以應(yīng)用于有氧固態(tài)發(fā)酵過程。本發(fā)明方法以液化淀粉作為微生物固態(tài)發(fā)酵的主要糖源，在淀粉酶和糖化酶的聯(lián)合作用下，逐步分解經(jīng)過糊化、液化的淀粉，產(chǎn)生酵母菌和乳酸菌可消化代謝的單糖、雙糖和寡糖。通過這種逐步釋放微生物可代謝糖的方式，可以較好地控制微生物的發(fā)酵速度，減緩發(fā)酵體系的產(chǎn)熱速度。減緩的程度主要取決于發(fā)酵物料的體積、導(dǎo)熱系數(shù)和冷卻水的溫度和流量。物料的體積越大、導(dǎo)熱能力越差，對(duì)應(yīng)要求的可代謝糖釋放速度也越低，使常規(guī)的夾套冷卻能及時(shí)有效地消除微生物的代謝熱，從而使發(fā)酵體系中的微生物能長時(shí)間保持較好的代謝活性，使發(fā)酵過程能穩(wěn)定而均勻地進(jìn)行，雖然發(fā)酵時(shí)間延長了，發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量得到了極大提高，可以獲得質(zhì)量很好的成品。本發(fā)明有效地解決了固態(tài)發(fā)酵過程中因發(fā)酵速度快、散熱難、微生物活力損失大等困難。本發(fā)明操作簡單，設(shè)備制造成本低(普通的夾套冷卻就完全可以滿足要求)，成品質(zhì)量很好，在食品釀造、生物飼料和生物酶固態(tài)發(fā)酵等很多生產(chǎn)領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。除了可代謝糖以外，還有其它一些因素也可以調(diào)節(jié)微生物的發(fā)酵速度。例如接種的生產(chǎn)菌種及其接種的比例、物料的含水量、物料的起始溫度、初始可代謝糖含量等。在目前常用的生物飼料發(fā)酵生產(chǎn)菌中，釀酒酵母是最常用的酵母，它的產(chǎn)熱速度和代謝強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于乳酸菌。在實(shí)際生產(chǎn)使用的乳酸菌中，異型乳酸發(fā)酵的代謝強(qiáng)度和產(chǎn)熱速度要高于兼性乳酸發(fā)酵，而兼性乳酸發(fā)酵的代謝強(qiáng)度和產(chǎn)熱速度要高于同型乳酸發(fā)酵。所以，在大容器發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料中，使用的乳酸菌最好是同型乳酸發(fā)酵的嗜熱鏈球菌或者嗜酸乳桿菌。如果僅考慮設(shè)備的利用效率，接種的比例越大越好。但是菌種的制備需要較高的成本，所以應(yīng)該考慮一個(gè)比較合適的接種比例，這個(gè)比例能使起始的延遲期盡可能短，而菌種的用量也比較合適。物料的含水量對(duì)發(fā)酵速度有重要影響。一般情況下，水分含量越高，發(fā)酵速度越快。為了緩解發(fā)酵的產(chǎn)熱速度與設(shè)備散熱能力之間的矛盾，包括后期可能需要的干燥操作， 在大容器發(fā)酵過程中，物料的水分應(yīng)盡可能低。但是為了保證發(fā)酵能順利進(jìn)行并有適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)能力，物料水分的含量不能過小。當(dāng)物料含水量小于25%時(shí)，發(fā)酵速度極慢，生產(chǎn)能力極低。根據(jù)前期的試驗(yàn)研究證明，比較合適的含水量在至32%之間。起始的發(fā)酵溫度最好不超過^°C，雖然這個(gè)溫度比酵母釀酒和乳酸菌最適的生長溫度都低(釀酒酵母的最適生長溫度約為32°C，乳酸菌的最適生長溫度在38°C左右)，但是考慮到發(fā)酵產(chǎn)熱和降溫的困難，適當(dāng)降低物料開始的培養(yǎng)溫度還是比較合理的。在實(shí)際生產(chǎn)中，物料的處理量越大，起始溫度相應(yīng)越低。為了加快設(shè)備利用效率，同時(shí)減少雜菌感染的幾率，需要在原料中補(bǔ)加適量的直接可代謝糖以縮短微生物生長的休止期。但是直接可代謝糖的濃度不能太高，否則會(huì)導(dǎo)致微生物發(fā)酵強(qiáng)度過大，后期降溫困難。比較理想的添加量是在微生物剛消耗完這些可代謝糖以后，酶解淀粉在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)釋放出了滿足微生物后續(xù)代謝的可代謝糖。根據(jù)前期的研究，發(fā)現(xiàn)原料中的直接可代謝糖大約在0. 2%左右就可以顯著縮短發(fā)酵過程的休止時(shí)間。本發(fā)明以酶解糊化淀粉作為微生物代謝的主要能源，使微生物代謝的速度受到酶解淀粉速度的限制，發(fā)酵產(chǎn)熱速度得到有效控制，循環(huán)冷卻水能比較及時(shí)地消除發(fā)酵體系產(chǎn)生的廢熱，有效地緩解固態(tài)發(fā)酵熱量堆積這一長期困擾實(shí)際生產(chǎn)的難題。


圖1為發(fā)酵糖類型對(duì)發(fā)酵中心溫度的影響。圖2為棉粕和菜粕的固態(tài)發(fā)酵。圖3為玉米淀粉和馬鈴薯淀粉酶解的固態(tài)發(fā)酵。圖4為冷卻水溫度提高對(duì)發(fā)酵中心溫度的影響。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。陳米粉為存放3年以上的大米，陳米價(jià)格低廉，含水量5% ；淀粉酶為1，4-α -D-葡聚糖水解酶(酶學(xué)編號(hào)EC3. 2. 1. 1.)糖化酶為α-1，4-葡萄糖水解酶。酵母菌是釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) CGMCC 2. 399，購自中國普通微生物菌種保藏管理中心(CGMCC)。乳酸菌是唾液鏈球菌嗜熱亞種(Sti^ptococcusthermophilus) CGMCC 1.1864，購自中國普通微生物菌種保藏管理中心(CGMCC)。嗜熱鏈球菌是同型乳酸發(fā)酵菌，而且產(chǎn)生的乳酸都是L型的，具有生物學(xué)活性。凡是能從葡萄糖或乳糖的發(fā)酵過程中產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌統(tǒng)稱為乳酸菌。1、唾液鏈球菌嗜熱亞種培養(yǎng)液按照如下方法制備無抗生素污染的純牛奶 5000g，加入300g白砂糖，加熱至70°C，直到白砂糖完全溶解。然后把溶解有白砂糖的牛奶分裝在IOOOml三角瓶中，用棉花塞塞緊，外包牛皮紙。在110°C左右消毒滅菌20分鐘，冷卻后接種唾液鏈球菌嗜熱亞種(Sti^ptococcus thermophilus) CGMCC NO. 1. 1864 (菌種用冰箱保存的凍干菌粉)。在40°C恒溫培養(yǎng)M小時(shí)，得到唾液鏈球菌嗜熱亞種培養(yǎng)液。2、釀酒酵母(Sacharomyces cerevisiae) CGMCC 2. 399的活性干酵母粉的制備方法一級(jí)種子液培養(yǎng)用三角瓶搖瓶培養(yǎng)，接種比為0. 5-2. 0%，500mL三角瓶裝液量為150mL，轉(zhuǎn)速控制在200-250rpm之間。在30°C恒溫培養(yǎng)8_10小時(shí)，接入二級(jí)種子罐。二級(jí)種子液培養(yǎng)用80-100升小罐，接種比為2. 0-5. 0%，通風(fēng)比為1. 0-1. 2wm。 在30°C通風(fēng)培養(yǎng)7-8小時(shí)，接入生產(chǎn)用大罐。發(fā)酵培養(yǎng)大罐的容積是3至5噸，可以是常壓容器。大罐的接種比為1.0-8.0%， 通風(fēng)量控制在0. 4vvm，溫度為30°C，攪拌電機(jī)功率設(shè)置在1. 0kw/m3(培養(yǎng)液)左右，整個(gè)培養(yǎng)時(shí)間為8小時(shí)。其主要指標(biāo)是溶液中的殘?zhí)菨舛取．?dāng)培養(yǎng)液中的糖濃度低于1.0%時(shí)，就結(jié)束培養(yǎng)，得到發(fā)酵液(大罐內(nèi)的所有物質(zhì)記作發(fā)酵液)。培養(yǎng)結(jié)束后的發(fā)酵液用離心機(jī)離心濃縮，分離出濃縮發(fā)酵液，然后在60°C進(jìn)行噴霧干燥，獲得的干燥物即為酵母菌粉。培養(yǎng)酵母菌的培養(yǎng)基為現(xiàn)有培養(yǎng)基，具體組成為1升培養(yǎng)基由IOmL玉米漿、5. Og 蛋白胨、0. 3g磷酸、5. Og硫酸銨、40. Og紅糖和水組成，水補(bǔ)足體積。3、乳酸含量的測(cè)定方法——比色測(cè)定法原理稀乳酸在濃硫酸作用下加熱，可以變成乙醛。乙醛與羥基聯(lián)苯作用可以生成紅色的復(fù)合物，在570nm條件下比色測(cè)定，可以確定乳酸的含量。一、試劑1.4.0%的硫酸銅溶液將4克五水硫酸銅溶解在水溶液中，定容至IOOml。2.羥基聯(lián)苯(C6H5 · C6H4OH)溶液將1克羥基聯(lián)苯溶解于IOOml濃度為0. 08mol/ L的NaOH溶液中，儲(chǔ)存在褐色試劑瓶中。3.乳酸標(biāo)準(zhǔn)液將^Omg純?nèi)樗徜嚾苡谒校涑?50ml，其乳酸濃度為lmg/ml， 存放在4°C冰箱中。在做標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)將溶液稀釋10倍，使乳酸含量為100μ g/ml。再分別取 1、2.、3、4、5、6ml 稀釋液，稀釋配制成 1 μ g/ml、2 μ g/ml、3 μ g/ml、4 μ g/ml、5 μ g/ml、6 μ g/ ml乳酸標(biāo)準(zhǔn)液。4.濃硫酸溶液在比色管中分別加入Iml乳酸標(biāo)準(zhǔn)液和0. 05ml硫酸銅溶液，然后加入6ml濃硫酸，放置5分鐘，冷卻至20°C以下。二、標(biāo)準(zhǔn)曲線在上述比色管中加入0. 05ml羥基聯(lián)苯溶液，混合均勻，在室溫下放置6-8小時(shí)，過夜。在570nm波長下進(jìn)行比色測(cè)定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。三、樣品中乳酸含量測(cè)定
參照標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作，測(cè)定樣品反應(yīng)液的吸光度，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算乳酸含量。實(shí)施例1、固體發(fā)酵制備生物飼料一、發(fā)酵方法(一)實(shí)驗(yàn)組1、原料制備(1)取豆粕4000kg，含水量為13% (質(zhì)量百分含量)，粉碎，過20目篩。(2)菌代謝糖源的制備取陳米150kg，粉碎，過40目篩。在容積為2. Om3的蒸煮罐中依次加入IOOOkg清水和150kg陳米粉，逐步通入高溫蒸汽250kg，加熱至100°C，然后再保溫20分鐘，直到淀粉完全糊化。冷卻至70°C，加入500g淀粉酶(酶活2000u/g，酶活定義在60°C、pH6. 0條件下，每小時(shí)液化1克可溶性淀粉所需要的酶量為一個(gè)酶活單位u。)， 充分混勻，靜置120分鐘，再加入2000克糖化酶(酶活10萬11/^，在401、？!14.6條件下， 每小時(shí)分解可溶性淀粉產(chǎn)生1毫克葡萄糖所需要的酶量為一個(gè)酶活單位u)，攪拌3分鐘，獲得淀粉液化液A (此時(shí)溶液的溫度是58°C )。(3)在容積為300升的恒溫水罐中依次加入75kg清水和8kg紅糖，然后通入5kg 蒸汽，適度攪拌。等紅糖完全溶解后，繼續(xù)攪拌降溫。當(dāng)溶液的溫度下降到32°C左右，再加入2000g活性干酵母粉(釀酒酵母，含水量在8%左右，Ig活性干酵母粉中活性酵母菌的數(shù)目為100億cfu)和5000g唾液鏈球菌嗜熱亞種培養(yǎng)液(Iml (即Ig)培養(yǎng)液中活性菌的數(shù)目為100億cfu)，靜止保持30分鐘，獲得菌種液B。(4)把液化淀粉A逐步加入到豆粕中，混合均勻，保持較好的均勻性和流散性。獲得液化淀粉與豆粕的混合物C，溫度在^°C，等待接種。(5)把菌種液B與混合物C再次均勻混合，獲得完整的發(fā)酵原料D。再把發(fā)酵原料 D裝在發(fā)酵罐中，盡可能填滿容器。發(fā)酵罐是封閉的，上部有一個(gè)單向排氣閥(只能出氣，不能進(jìn)氣)，設(shè)定的排氣壓力是2000 (約20cm H2O)。在發(fā)酵罐的物料中心有一個(gè)溫度傳感器探頭。(6)發(fā)酵原料中各成分的濃度如下表1 實(shí)驗(yàn)組物料重量、含水量(kg)
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)發(fā)酵制備生物飼料的方法，包括如下步驟將固態(tài)基質(zhì)、菌、啟動(dòng)菌代謝的糖源和提供菌代謝所需能量的糖源混合，得到的混合物即為發(fā)酵原料；將所述發(fā)酵原料進(jìn)行發(fā)酵，得到生物飼料；所述提供菌代謝所需能量的糖源為用淀粉酶和糖化酶酶解淀粉得到的酶解產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述淀粉、所述淀粉酶、所述糖化酶和所述固態(tài)基質(zhì)的配比為(150kg-300kg) (1.0X106U-2X106U) (2. OX 108U-3. 5 XIO8U) 4000kg,具體為 150kg 1. OXlO6U 2. OXlO8U 4000kg、 200kg 1. 3 X IO6U 2. 5 X IO8U 4000kg,250kg 1. 7 X IO6U 3. OXlO8U 4000kg 或 300kg 2 X IO6U 3. 5 X IO8U 4000kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述酶解產(chǎn)物按照包括如下步驟的方法制備得到將所述淀粉糊化，得到糊化淀粉；再向其中加入所述淀粉酶，混勻，靜置120 分鐘；再向其中加入所述糖化酶，攪拌3min，得到所述酶解產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述啟動(dòng)菌代謝的糖源和所述固態(tài)基質(zhì)的配比為8kg 4000kg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于所述菌為酵母菌和/或乳酸菌； 和/或，所述酵母菌與所述固態(tài)基質(zhì)的配比為2X105億cfu 4000kg，所述乳酸菌與所述固態(tài)基質(zhì)的配比為5X IO5億cfu 4000kg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于所述混合的方法包括如下步驟1)將所述菌與所述啟動(dòng)菌代謝的糖源混合，得到的混合物記作菌種液B；2)將所述酶解產(chǎn)物與所述固態(tài)基質(zhì)混合，得到的混合物記作混合物C；3)將所述混合物C與所述菌種液B混合，得到的混合物即為發(fā)酵原料； 所述發(fā)酵中包括通冷卻水的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于所述發(fā)酵原料的含水量為25 85%或 33% -36%，具體為 34%、33. 78%,34. 93%或；35. 40%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于所述步驟1)中混合的方法包括如下步驟將所述啟動(dòng)菌代謝的糖源溶于水，得到所述啟動(dòng)菌代謝的糖源的水溶液，待所述啟動(dòng)菌代謝的糖源的水溶液的溫度為31°C -33°C或32°C時(shí)，加入酵母粉和乳酸菌培養(yǎng)液， 靜置30分鐘，得到所述菌種液B ；所述酵母粉按照包括如下步驟的方法制備得到將所述酵母菌接入酵母菌培養(yǎng)基，在溫度為30°C、通風(fēng)量為0. 4vvm-0. 6vvm和攪拌的條件下培養(yǎng)8小時(shí)-9小時(shí)，得到酵母菌發(fā)酵液；將酵母菌發(fā)酵液進(jìn)行濃縮干燥，得到的物質(zhì)即為酵母粉；將培養(yǎng)容器內(nèi)的所有物質(zhì)記作酵母菌發(fā)酵液；所述乳酸菌培養(yǎng)液按照包括如下步驟的方法制備得到將白砂糖溶解于無抗生素污染的純牛奶中，白砂糖與無抗生素污染的純牛奶的配比為300g 5000g，得到乳酸菌培養(yǎng)基； 向乳酸菌培養(yǎng)基中接入所述乳酸菌，在36°C -40°C之間恒溫培養(yǎng)20小時(shí)小時(shí)，得到的培養(yǎng)物即為乳酸菌培養(yǎng)液；將培養(yǎng)容器內(nèi)的所有物質(zhì)記作乳酸菌培養(yǎng)液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一所述的方法，其特征在于 所述啟動(dòng)菌代謝的糖源為紅糖、白砂糖和/或蔗糖；所述淀粉為米、玉米淀粉或馬鈴薯淀粉； 所述固態(tài)基質(zhì)為豆粕、棉粕和/或菜粕；所述酵母菌為釀酒酵母(Sacharomyces cerevisiae)CGMCC No. 2. 399 ；所述乳酸菌為唾液鏈球菌嗜熱亞種(Sti^ptococcus thermophilus)CGMCCl. 1864 ；所述淀粉酶為1，4- α -D-葡聚糖水解酶；所述糖化酶為α-1，4_葡萄糖水解酶。
10.由權(quán)利要求1-9中任一所述方法得到的生物飼料。或，一種控制固態(tài)發(fā)酵中發(fā)酵物溫度的方法，包括如下步驟將固態(tài)基質(zhì)、菌、啟動(dòng)菌代謝的糖源和提供菌代謝所需能量的糖源混合，進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵；其特征在于在所述固態(tài)發(fā)酵的過程中以權(quán)利要求1-9中任一所述方法中的酶解產(chǎn)物作為所述提供菌代謝所需能量的糖源，以降低發(fā)酵過程中發(fā)酵物的中心最高溫度和/或以抑制發(fā)酵過程中發(fā)酵物溫度的上升速度；所述發(fā)酵物為發(fā)酵容器內(nèi)的所有物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制生物飼料固態(tài)發(fā)酵溫度的方法。本發(fā)明所提供的控制固態(tài)發(fā)酵中發(fā)酵物溫度的方法，包括如下步驟將固態(tài)基質(zhì)、菌、啟動(dòng)菌代謝的糖源和提供菌代謝所需能量的糖源混合，進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵；其特征在于在所述固態(tài)發(fā)酵的過程中以酶解產(chǎn)物作為所述提供菌代謝所需能量的糖源，以降低發(fā)酵過程中發(fā)酵物的中心最高溫度和/或以抑制發(fā)酵過程中發(fā)酵物溫度的上升速度；所述發(fā)酵物為發(fā)酵容器內(nèi)的所有物質(zhì)。本發(fā)明方法以淀粉作為固態(tài)發(fā)酵過程中的主要糖原，在淀粉酶和糖化酶的聯(lián)合作用下，逐步分解糊化淀粉，產(chǎn)生酵母菌和乳酸菌可代謝消化的單糖、雙糖和寡糖，從而減緩微生物的發(fā)酵速度，減慢發(fā)酵體系的產(chǎn)熱速度和升溫速度，進(jìn)而使發(fā)酵體系中的微生物能長時(shí)間的保持生物活性，延長菌的作用時(shí)間，提高發(fā)酵效率。
文檔編號(hào)A23K1/00GK102172259SQ20101059516
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者曹云鶴, 李德發(fā), 王園, 董冰, 陸文清 申請(qǐng)人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)