一種可替代魚(yú)粉的菌糠蛋白肽及其制備方法和在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] -種可替代魚(yú)粉的菌糠蛋白肽及其制備方法和在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用，本發(fā)明涉及 一種具有較高短肽含量和抗氧化能力的菌糠蛋白水解產(chǎn)品，及其生產(chǎn)制備方法和作為魚(yú)粉 替代品在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用，屬于微生物和水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 菌糠是利用秸桿、木肩等原料進(jìn)行食用菌袋料栽培，收貨后的培養(yǎng)基剩余物，俗稱(chēng) 食用菌栽培廢料或菌渣。近年來(lái)，隨著我國(guó)食用菌生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和產(chǎn)量的提高，食用菌已 成為除糧棉油果茶后的第六大農(nóng)產(chǎn)品。據(jù)中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2010年全國(guó)食用菌總產(chǎn)量 已達(dá)1800萬(wàn)噸，估計(jì)產(chǎn)生的食用菌菌糠廢料總量約3087. 1萬(wàn)噸。
[0003] 作為養(yǎng)殖業(yè)大國(guó)，我國(guó)每年對(duì)飼料的需求量非常龐大，飼料蛋白源的供需矛盾非 常突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)配合飼料年產(chǎn)量已達(dá)7000余萬(wàn)噸，年需蛋白質(zhì)1100多萬(wàn)噸，而 全國(guó)各種餅柏、酵母、魚(yú)粉等僅能滿足70%_80%，余下的20%_30%必須依賴(lài)進(jìn)口。另一方面， 我國(guó)還存在著有限的蛋白質(zhì)飼料資源嚴(yán)重浪費(fèi)的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為蛋白質(zhì)的消化吸收利用 率低。飼料蛋白源的短缺和蛋白質(zhì)的低效率利用，已成為制約我國(guó)飼料養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)健康 發(fā)展的重要瓶頸。
[0004] 菌糠含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，粗蛋白含量6. 45%-10. 2%，粗脂肪含量0. 1%_1. 4%，粗 纖維含量9. 3%-29. 2%，無(wú)氮浸出物為13. 8%-63. 5%，還含有鈣、磷、鐵、鎂、鋅、銅等微量元 素。適當(dāng)調(diào)整碳氮比例，菌糠即可成為優(yōu)良的培養(yǎng)基，經(jīng)多種微生物的發(fā)酵作用，粗蛋白和 粗脂肪含量可提高1倍以上，粗纖維和木質(zhì)素可降低30%-50%。因此，利用菌糠固體發(fā)酵制 備菌體蛋白，既開(kāi)辟了蛋白質(zhì)來(lái)源新途徑，又解決了大量菌糠的去處，實(shí)現(xiàn)變廢為寶、提高 附加值、增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。
[0005] 國(guó)內(nèi)關(guān)于菌糠發(fā)酵的專(zhuān)利主要有如下幾項(xiàng)：CN103053858A公開(kāi)了一種由金針菇 菌糠與纖維素酶、黑曲霉菌等一起發(fā)酵而得的菌糠飼料；CN101099543A公開(kāi)了一種由菌糠 接種芽孢桿菌、酵母菌、乳桿菌和沼澤紅假單孢菌發(fā)酵而得的水產(chǎn)生物飼料；CN104509714A 將姬松茸菌糠接種EM菌發(fā)酵，制備得到一種畜禽飼料；CN102273544B將杏鮑菇菌糠與乳 酸菌、酵母菌或芽孢桿菌經(jīng)恒溫發(fā)酵、干燥處理后得到一種生物飼料；CN102972623B將真 姬菇菌糠與輔料配伍，接入酵母和白地霉發(fā)酵，得到含豐富蛋白質(zhì)的飼料；CN101467589A 公開(kāi)了一種使用厭氧菌發(fā)酵菌糠制備生物飼料的方法；CN102370047A公開(kāi)了采用由糞腸 球菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌組成的復(fù)合菌劑固態(tài)發(fā)酵食用菌菌糠，生產(chǎn)全價(jià)生物飼料； CN100389672A公開(kāi)了一種用酵母菌和木霉發(fā)酵廢棄菌糠制備蛋白飼料的方法。以上專(zhuān)利采 用的菌糠發(fā)酵菌種多屬于細(xì)菌類(lèi)、酵母類(lèi)和霉菌類(lèi)，發(fā)酵工藝多采用復(fù)合菌一步發(fā)酵技術(shù)， 主要目的是改善菌糠的適口性、易消化性和提高蛋白含量，使菌糠成為初級(jí)飼料原料。
[0006] 小肽營(yíng)養(yǎng)理論是近年來(lái)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)的新理論，基于動(dòng)物對(duì)肽有著特殊營(yíng) 養(yǎng)需求的觀點(diǎn)，認(rèn)為蛋白質(zhì)在動(dòng)物胃腸道消化酶作用下的水解產(chǎn)物大部分是低分子量的小 肽，它們以完整形式被吸收進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)從而被組織利用，參與各項(xiàng)生命活動(dòng)。小肽的 吸收機(jī)制優(yōu)于蛋白質(zhì)和氨基酸，吸收更容易更快，吸收率高，并具有低抗原性、低滲透壓性， 不會(huì)引起過(guò)敏、腹瀉等不良反應(yīng)。小肽營(yíng)養(yǎng)理論的另一重要認(rèn)識(shí)是蛋白質(zhì)在酶解過(guò)程中可 以產(chǎn)生一些具有特殊生理功能的生物活性肽，這些肽類(lèi)在調(diào)節(jié)胃腸道運(yùn)動(dòng)、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、 抗高血壓、抗菌、抗血栓、抗病毒、抗癌、清除自由基和促進(jìn)礦物元素吸收等方面發(fā)揮著重要 作用。
[0007] 將菌糠轉(zhuǎn)化成基于小肽營(yíng)養(yǎng)理論的高品種飼料替代品，國(guó)內(nèi)這方面的專(zhuān)利還很 少，目前僅CN102669409A報(bào)道將香菇菌渣與水混合，高壓均質(zhì)，再用纖維素酶和堿性蛋白 酶雙重酶解，獲得香菇渣促發(fā)酵肽；CN102199647A報(bào)道將食用菌副產(chǎn)物搗碎，用蛋白酶酶 解，再經(jīng)粗濾、超濾、濃縮、干燥，獲得分子量小于8000的食用菌活性肽；CN101396378A報(bào)道 了一種食用菌粉通過(guò)酶解、分離、濃縮、干燥等，制備納米粒徑基因肽產(chǎn)品的方法。這些專(zhuān)利 均不經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理，而是直接用菌糠制備蛋白肽，由于起始原料的蛋白含量低，最終肽產(chǎn)品 的收獲量偏少，并且用到了均質(zhì)、超濾等工序，生產(chǎn)成本偏高。
[0008] 另有專(zhuān)利CN104472859A報(bào)道了一種將菌糠加熱回流提取，提取液濃縮，接種復(fù)合 菌發(fā)酵、干燥，制備成蛋白飼料添加劑的方法。該方法同樣沒(méi)有對(duì)菌糠的原始營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行 充分利用，僅是對(duì)菌糠的提取物進(jìn)行發(fā)酵處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的主要目的是針對(duì)當(dāng)前我國(guó)飼料蛋白源緊缺，蛋白質(zhì)利用率低的現(xiàn)狀，以 及現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品的不足，提供一種能更有效地促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、提高飼料利用率的新型菌 糠蛋白肽產(chǎn)品。該產(chǎn)品富含大量低分子量小肽、多糖和其它生長(zhǎng)因子，并具有較高的清除 DPPH自由基的抗氧化能力，可部分替代魚(yú)粉使用。
[0010] 本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種新型菌糠蛋白肽的制備方法，該方法充分利用了 菌糠中的原始營(yíng)養(yǎng)成分，將菌糠發(fā)酵和蛋白肽制備相結(jié)合，采用先接種靈芝菌、后接種釀酒 酵母的混菌固體分步發(fā)酵技術(shù)和酶水解技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單實(shí)用，生產(chǎn)成本低廉，適合大面積推 廣。
[0011] 本發(fā)明的更進(jìn)一步目的是提供一種新型菌糠蛋白肽產(chǎn)品在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用方 法，包括添加方式、添加劑量、飼喂周期、養(yǎng)殖技術(shù)模式和養(yǎng)殖管理操作規(guī)程等。
[0012] 為了達(dá)到本發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種可替代魚(yú)粉的菌糠蛋白肽，是以食用菌菌糠廢料為基礎(chǔ)原料，接種靈芝菌和釀酒 酵母分步發(fā)酵，再經(jīng)溫和酶解、噴霧干燥后，制備成的粉末狀產(chǎn)品，其相對(duì)分子質(zhì)量< 2000 的肽段占干重的60%以上，并具有較高的清除DPPH自由基的抗氧化能力。
[0013] 1、一種可替代魚(yú)粉的菌糠蛋白肽的制備方法，以食用菌菌糠廢料為基礎(chǔ)原料，首 先采用先靈芝菌、后釀酒酵母的分步固體發(fā)酵技術(shù)，將食用菌菌糠的原始營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分轉(zhuǎn) 化為高品質(zhì)的菌體蛋白和多糖類(lèi)；然后采用纖維素酶、食用菌水解酶A02和酵母抽提酶相結(jié) 合的酶解技術(shù)，使蛋白質(zhì)充分釋放并水解為短分子量的小肽；最后經(jīng)濃縮、干燥，獲得富含 易消化小肽，即可替代魚(yú)粉的菌糠蛋白肽；其制備步驟如下： (1)菌糠的預(yù)處理 將塊狀食用菌菌糠打碎，并除去肉眼可見(jiàn)的雜質(zhì)后，轉(zhuǎn)移至烘箱，50°C干燥至含水量低 于5%，粉碎，過(guò)40目篩，備用； (2) 菌糠的發(fā)酵 所采用的菌糠發(fā)酵工藝是以食用菌菌糠廢料為基礎(chǔ)原料，先接種靈芝菌，發(fā)酵長(zhǎng)滿菌 絲后再接種釀酒酵母的混菌固體分步發(fā)酵技術(shù)； ① 菌體活化 靈芝菌種劃線接種于PDA斜面培養(yǎng)基，PDA斜面培養(yǎng)基組成以g/L計(jì)為：葡萄糖20、瓊 脂20,用土豆汁配制，pH自然。28°C培養(yǎng)7天后，觀察其生長(zhǎng)情況，若長(zhǎng)勢(shì)良好即為成熟，準(zhǔn) 備移種； 土豆汁制備方法為：土豆200g，去皮，切成小塊，加入1L左右的去離子水煮沸30min，過(guò) 濾，所得濾液用去離子水定容至1L; 釀酒酵母劃線接種于麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基，28°C培養(yǎng)2天后，觀察其生長(zhǎng)情況，若長(zhǎng)勢(shì)良 好即為成熟，準(zhǔn)備移種； 所使用的靈芝菌和釀酒酵母，均為農(nóng)業(yè)和食品領(lǐng)域常用的生產(chǎn)菌種，可通過(guò)商業(yè)途徑 或國(guó)家指定機(jī)構(gòu)購(gòu)買(mǎi)； 所使用的麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基可從市售途徑購(gòu)買(mǎi)； ② 種子培養(yǎng)液制備 用接種鏟從斜面上挑取大約lcmXlcm的靈芝菌塊，接入經(jīng)滅菌的靈芝菌液體培養(yǎng)基 中，140r/min旋轉(zhuǎn)式搖床，28°C培養(yǎng)7天； 靈芝菌液體培養(yǎng)基組成以g/L計(jì)為：豆餅粉20、玉米粉20、葡萄糖20、K2HP04 1、MgS04 0. 5、VB 0. 12,用自來(lái)水配制，pH自然； 用接種環(huán)從斜面上挑取一環(huán)成熟的釀酒酵母菌體，接入經(jīng)滅菌的麥芽汁液體培養(yǎng)基 中，150r/min旋轉(zhuǎn)式搖床，28°C培養(yǎng)2天； 所使用的麥芽汁液體培養(yǎng)基可從市售途徑購(gòu)買(mǎi)麥芽汁培養(yǎng)基粉末后，用自來(lái)水配制，pH自然； ③ 分步發(fā)酵 將靈芝菌種子培養(yǎng)液以體積比5%的接種量接入已滅菌的菌糠固體發(fā)酵培養(yǎng)基中， 28°C靜置培養(yǎng)7天；然后，以10s個(gè)/g的接種量接入釀酒酵母種子培養(yǎng)液，28°C培養(yǎng)4天； 菌糠固體發(fā)酵培養(yǎng)基組成以g/kg計(jì)為：菌糠880,麩皮100,尿素20,料水重量比1 : 1.8,pH自然； (3) 菌糠的酶水解 將發(fā)酵結(jié)束后的固體培養(yǎng)物置于烘箱中50°C烘干，粉碎，水洗除雜。按料水重量比1 : 5加水，調(diào)節(jié)pH至4. 8,以烘干固體培養(yǎng)物的重量百分比，加入纖維素酶0. 7%，50°C酶解lh; 接著調(diào)節(jié)pH至6. 5,以烘干固體培養(yǎng)物的重量百分比，加入食用菌水解酶A02 0. 5%和酵母 抽提酶1%，55°C酶解4h;酶水解結(jié)束后，升溫至85°C，滅酶10min; (4) 菌糖蛋白妝的提取 將滅酶后的水解液，4000r/min離心15min，收集上清液減壓濃縮至1/4體積，噴霧干 燥得到菌糠蛋白肽粉。
[0014] 2 ?成品指標(biāo) 所述的菌糠，包括香菇、猴頭菇、雞腿菇、茶樹(shù)菇、杏鮑菇、木耳、靈芝、姬松茸、或灰樹(shù)花 食藥用菌，采摘完子實(shí)體后剩余的固體廢料。
[0015] 所述菌糠蛋白肽是以食用菌菌糠廢料為基礎(chǔ)原料，接種靈芝菌和釀酒酵母分步發(fā) 酵，再經(jīng)溫和酶解、噴霧干燥后，制成的粉末狀產(chǎn)品。