一種利用廢棄家畜毛發(fā)制備蛋白胨的方法及產(chǎn)品在酪酸菌發(fā)酵中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微生物培養(yǎng)基生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用廢棄豬、牛毛發(fā)為原料制備蛋白胨的方法，進一步涉及利用該方法所生產(chǎn)的蛋白胨產(chǎn)品及該產(chǎn)品在發(fā)酵生產(chǎn)酪酸菌的應(yīng)用。
技術(shù)背景
[0002]毛發(fā)的主要成分是沒有生命的硬質(zhì)蛋白質(zhì)，稱為角蛋白，約占整個毛發(fā)的95%左右。角蛋白是由約20種氨基酸形成的氨基酸鏈組成。包括胱氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、色氨酸、異亮氨酸等，其中胱氨酸的含量最高。毛發(fā)中還含有約20多種的微量元素，主要包括鋅、鈣、錳、鎘、汞、砸、銅、鈷、鐵、鈦、鉬、鎳等。豬、牛毛發(fā)是屠宰的副產(chǎn)品，它們大部分被直接丟棄，或是廉價出售給農(nóng)民作肥料，由于毛發(fā)極不容易被微生物分解腐爛。因此，這不僅造成了資源的浪費，而且在一定程度上造成了經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。
[0003]蛋白胨是發(fā)酵工業(yè)中最為重要的氮源之一。蛋白胨從制備原料來源上可分為動物性蛋白胨、植物性蛋白胨、微生物蛋白胨。胰胨、肉胨、骨胨等都是動物性蛋白胨，而大豆蛋白胨等是植物性蛋白胨、酵母蛋白胨屬于微生物蛋白胨。近些年來，以上述為原料制備蛋白胨的技術(shù)和產(chǎn)品相繼申請國家專利，如申請?zhí)枮?01410644041.4的中國專利申請公開了一種牛骨蛋白胨的生產(chǎn)工藝，申請?zhí)枮?01310034191.9的中國專利申請公開了酵母蛋白胨及其制備方法，申請?zhí)枮?01110217180.5的中國專利申請公開了一種利用大豆分離蛋白基料生產(chǎn)大豆蛋白胨的方法。但目前中國還沒有公開申請的專利是以豬、牛毛發(fā)為原料生產(chǎn)的蛋白胨產(chǎn)品，市場上也沒有相關(guān)產(chǎn)品進行銷售。
[0004]酪酸梭菌(Clostridium butyricum)又稱酪酸菌。酪酸菌能耐受胃酸進入腸道，分泌腸粘膜再生和修復(fù)的重要營養(yǎng)物質(zhì)酪酸(丁酸)并能促進雙歧桿菌等腸道有益菌生長，抑制痢疾志賀氏菌等腸道有害菌生長，恢復(fù)腸道菌群平衡，減少胺、氨、吲哚等腸道毒素的產(chǎn)生及對腸粘膜的毒害，恢復(fù)腸免疫功能和正常的生理功能。本品對大鼠免疫性潰瘍性結(jié)腸炎有顯著治療作用，能抑制IL-8、TNF-α等致炎癥因子的過度異常表達，抑制抗結(jié)腸抗體IgG的過度表達，降低B淋巴細胞轉(zhuǎn)化率，提高T淋巴細胞轉(zhuǎn)化率，糾正腸免疫紊亂，恢復(fù)腸免疫耐受力，消除炎癥、潰瘍，有效治療潰瘍性結(jié)腸炎。同時酪酸菌在腸道內(nèi)產(chǎn)生酶和維生素類有益物質(zhì)，促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。當前酪酸菌產(chǎn)品被人服用或添加到動物飼料中可作為一種調(diào)節(jié)腸道功能的微生態(tài)制劑，其國內(nèi)市場銷售額達到十幾億元。在酪酸菌的工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)中，常用蛋白胨作為氮源。
[0005]基于以上闡述，本發(fā)明提供一種以廢棄的豬、牛毛發(fā)為原料生產(chǎn)蛋白胨的方法，并利用該方法所生產(chǎn)的產(chǎn)品成功替代常用蛋白胨應(yīng)用到酪酸菌的發(fā)酵生產(chǎn)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種以廢棄的豬、牛毛發(fā)為原料生產(chǎn)蛋白胨的方法，并利用該方法所生產(chǎn)的產(chǎn)品在等同成本條件下，能替代發(fā)酵生產(chǎn)中常用的蛋白胨，并具有更高的活菌數(shù)和芽孢數(shù)。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007](I)將豬、牛毛發(fā)分別置于不同桶中，用重量比為1: 2-4，溫度為40-50°C的自來水水浸泡15-30分鐘，清洗和取出毛發(fā)。重復(fù)上述過程2-3次，直到污物基本干凈。
[0008](2)將洗凈的豬、牛毛發(fā)分別置于溫度為50°C -60°C的鼓風烘箱中烘4-8小時，取出干燥的毛發(fā)。將豬毛和牛毛按照一定重量比例混合，具體比例為20-30%的豬毛，70-80%的牛毛。混合原料通過毛發(fā)粉碎機進行粉碎，粉碎后的毛發(fā)在0.2-0.5cm。
[0009](3)取10kg的豬、牛毛發(fā)和300-500kg含有8_15%檸檬酸溶液混合，加入到高壓蒸汽爐內(nèi)，將壓力升至0.1Mpa-0.2Mpa，保持壓力平衡，溫度為150_180°C，蒸煮3_6小時，進行酸水解；
[0010](4)將水解液溫度冷卻并控制在45-55°C，用NaOH調(diào)節(jié)pH到9.0-10.0后，添加水解液重量0.1-0.3%的地衣芽孢桿菌角蛋白酶干粉(20萬U/g)，進行酶解1-3小時；
[0011](5)酶解結(jié)束后，調(diào)pH值至6.0-7.0，在不斷攪拌下將料液升溫至75°C _85°C后，并煮開5-10分鐘，將酶滅活。然而加入活性炭脫色，用量為原料中蛋白總量的1-2%，時間是1-1.5小時；
[0012](6)將酶解液經(jīng)板框過濾，獲得濾液，經(jīng)過0.3 μπι?0.5 μπι超濾膜過濾，以除去致病菌；
[0013](7)將澄清酶解液經(jīng)雙效蒸發(fā)器，在60°C -80°C減壓濃縮，獲得濃縮液；
[0014](8)將濃縮液經(jīng)噴霧塔中進行噴霧干燥成粉狀，控制進風溫度160°C -175°C，出風溫度85 °C -95 °C，得到產(chǎn)品。
[0015]用上述方法所制備的蛋白胨產(chǎn)品的指標為:磷酸鹽、堿性檢測為無沉淀、澄清，2%水溶液為透明，酸堿度為6.2-6.8，氨基氮含量為2.7-2.8%，色氨酸含量為0.85-0.88%,胨含量為80.3-82.0 %，總氮含量為13.5-14.5 %，水份含量為3.6-4.0 %，灰份含量為3.5-3.9%，氯化鈉含量為0.16-0.19%，蛋白胨的分子量分布為700?2500Da。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點:一、本發(fā)明所用到的豬、牛毛發(fā)原料為屠宰中的廢料，因此本發(fā)明可以最大程度的對生物資源進行利用，減少生物資源的浪費和減少對環(huán)境的污染；二是本工藝原料經(jīng)過酸、酶兩步水解，較僅經(jīng)過一步酸水解不同，水解更為徹底，有利于提高蛋白胨的品質(zhì)和得率，另外本研究首次在毛發(fā)水解中應(yīng)用檸檬酸來進行酸水解，相對于酸水解常用20%左右的鹽酸降低了對人體操作可能帶來皮膚腐蝕性等傷害；三、發(fā)明所獲得的產(chǎn)品各指標優(yōu)良。經(jīng)公司在10噸規(guī)模發(fā)酵罐試驗驗證，本工藝所生產(chǎn)的蛋白胨相對于常用蛋白胨，在相等成本條件下，分別獲得更高的活菌數(shù)和產(chǎn)芽孢數(shù)。
【具體實施方式】
[0017]實例I
[0018]將豬、牛毛發(fā)分別置于不同桶中，用重量比為1: 2，溫度為40°C的自來水浸泡15分鐘，清洗和取出毛發(fā)。重復(fù)上述過程2次，直到污物基本干凈。將洗凈的豬、牛毛發(fā)分別置于溫度為50°C的鼓風烘箱中烘4小時，取出干燥的毛發(fā)。將豬毛和牛毛按照一定重量比例混合，具體比例為20%的豬毛和80%的牛毛?；旌显贤ㄟ^毛發(fā)粉碎機進行粉碎，粉碎后的毛發(fā)在0.2-0.5cm。取10kg的豬、牛毛發(fā)和300kg含有8%檸檬酸溶液混合，加入到高壓蒸汽爐內(nèi)，將壓力升至0.1Mpa,保持壓力平衡，溫度為150°C，蒸煮3小時，進行酸水解。將水解液溫度冷卻并控制在45°C，用NaOH調(diào)節(jié)pH到9.0后，添加水解液重量0.1 %的地衣芽孢桿菌角蛋白酶干粉(20萬U/g)，進行酶解I小時。酶解結(jié)束后，調(diào)pH值至6.0，在不斷攪拌下將料液升溫至75°C后，并煮開5分鐘，將酶滅活。然而加入活性炭脫色，用量為原料中蛋白總量的I %，時間是I小時。將酶解液經(jīng)板框過濾，獲得濾液，經(jīng)過0.3 μ m超濾膜過濾，以除去致病菌。將澄清酶解液經(jīng)雙效蒸發(fā)器，在60°C減壓濃縮，獲得濃縮液。將濃縮液經(jīng)噴霧塔中進行噴霧干燥成粉狀，控制進風溫度160°C，出風溫度85°C，得到產(chǎn)品53.3kg。
[0019]用上述方法所制備的蛋白