專利名稱：棉粕的生物脫毒方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種棉粕的脫毒方法，具體涉及一種棉粕的生物脫毒方法。
背景技術：
我國是一個產(chǎn)棉大國，每年可提供棉籽600萬噸左右，棉籽餅粕(棉粕)總產(chǎn)量約 300萬噸，約占各類植物餅粕產(chǎn)量的30%。棉籽餅粕是提取棉籽油后的副產(chǎn)品，利用其作為 飼料，即具有蛋白飼料的特性又具有能量飼料的特性。棉籽餅粕粗蛋白含量較高，達34%以 上，棉仁餅粕粗蛋白質可達41%-60%。從棉籽餅粕的氨基酸含量來看，具備8種必需的氨基 酸，賴氨酸高達6%，胱氨酸和色氨酸的含量相對較豐富；精氨酸含量遠高于豆粕，是菜籽餅 粕的2倍，僅次于花生餅粕，精氨酸與賴氨酸比達2. 7以上。此外，棉籽餅粕中還含有豐富 的維生素E和B族維生素等。但因棉粕含有毒性物質棉酚，而使其利用受到限制，大部分游 離棉酚含量高的棉粕僅作為肥料使用，浪費了寶貴的蛋白質資源。對于棉粕的脫毒，國內(nèi)外已進行了大量的研究工作，概括起來主要有物理脫毒法、 化學鈍化法、溶劑浸出法和生物脫毒法等。物理脫毒法主要利用棉酚在高溫、高水分作 用下與氨基酸或蛋白質反應，使游離棉酚由游離態(tài)轉變?yōu)榻Y合態(tài)，以降低棉酚的毒性。由 于物理脫毒法存在營養(yǎng)物質的降低和結合棉酚在腸道微生物的作用下仍會分解出游離棉 酚，并且脫毒過程中能耗高、飼料適口性差，難以工業(yè)化生產(chǎn)?；瘜W鈍化法是在棉粕中添 加一定量的化學試劑，并在一定條件下使游離棉酚變性或轉化為結合態(tài)棉酚。該法包括添 加硫酸亞鐵、尿素、堿、石灰水、甚至氨水和硫酸銨等。蘇聯(lián)專利SU1221231公開了在棉粕 中2. 5%-3. 2%重量比的25%濃氨水，用105°C -110°C蒸汽水處理進行脫毒；UzbekChemica IJournal 1983 (6) 52-55文獻公開了在含有0. 18-0. 23%游離棉酚的棉籽餅中添加4_7Kg/ t的33%的H2O2，在1050C -110°C下處理30_60min，可使游離棉酚降至0. 009-0. 013%，但由 于成本、設備要求和技術方面的原因，在國內(nèi)還沒有進行商業(yè)化生產(chǎn)。溶劑浸出法主要 是利用棉酚易溶于極性溶劑的特點，對棉粕中的游離棉酚進行提取。美國專利US293442、 US2950198公開了利用輕汽油和丙酮兩種不同溶劑分別從棉籽中萃取棉油和棉酚，使棉粕 中棉酚含量減少，達到飼用標準。雖然該法能有效地去除棉酚，且棉籽蛋白質量較好，但一 般需要多次提取，設備投資大，溶劑價格高，操作過程中棉粕易形成粉末狀，具有與溶劑難 分離及溶劑殘留的問題。生物脫毒法該法是我國從事棉粕脫毒研究方面的獨特的方法，也 是棉粕脫毒最有效、最經(jīng)濟的方法。盡管采用生物脫毒法取得了較好的效果，但也存在脫毒 效果不穩(wěn)定、工藝較復雜和微生物適應性差等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種棉粕的生物 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(chǎn)、脫毒效果穩(wěn)定且效果好， 為微生物與化學方法相結合的棉粕脫毒方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是一種棉粕的生物脫毒方法，該方法包括以下幾個步驟
a、制備液體菌種將枯草芽孢桿菌、側胞芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌 各1株分別接種一環(huán)斜面菌種細胞于液體擴大肉湯營養(yǎng)培養(yǎng)基中，在30°C -37°C,180r/ min-220r/min條件下，搖床振蕩培養(yǎng)24_36h，使該種子培養(yǎng)液中各菌體濃度分別達到 IO8-IO9CfuAiL;將1株酵母菌屬酵母接種一環(huán)斜面菌種細胞于酵母液體培養(yǎng)基中，在 28V -30°C,180r/min-220r/min條件下，搖床振蕩培養(yǎng)24_36h，使該種子培養(yǎng)液中菌體濃 度達到108-109cfu/mL，將該兩種種子培養(yǎng)液按1 :1混合即得液體菌種，作為固體菌種的生 產(chǎn)菌種； b、制備固體菌種按重量百分比取麥麩50%-60%、油糠30%-40%、葡萄糖2%-3%、硫酸銨 1. 5%-2. 0%、碳酸鈣0. 4%-0. 5%、及棉粕5. 0%-6. 5%混勻，調節(jié)含水重量為45%_50%制成固體 菌種培養(yǎng)基，120-130°C滅菌55-65min，冷卻至35_45°C，按1. 0%-1. 5%接種重量接種液體菌 種，于35-45°C恒溫堆積培養(yǎng)5-6天后于50°C干燥制得；
c、棉粕發(fā)酵脫毒按重量百分比取棉粕80%-85%、麥麩12%-18%、葡萄糖1.0%_2. 5%、 尿素0. 6%-1· 0%、七水硫酸亞鐵0. 1%-0. 15%、及濃度為40000-60000U/g的中性木聚糖 酶0. 125%-0. 15%混勻，調節(jié)含水重量為50%-55%制成棉粕發(fā)酵脫毒培養(yǎng)基；再將b步驟 的固體菌種以1%_3%的接種重量接種到該棉粕脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基中，混合均勻，堆積成高 0. 6-0. 8m，長度不限的條垛，上面覆蓋草簾，45°C _55°C下發(fā)酵4_5天，干燥后即得脫毒棉 粕。上述步驟a中的液體擴大肉湯營養(yǎng)培養(yǎng)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0. IMPa壓力下滅菌25min，冷卻至30°C而成。上述步驟a中的酵母液體培養(yǎng)基是按IOOOmL水加入20_40g葡萄糖、1. 5-2. Og酵 母浸膏、1. 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0. IMPa壓力下滅菌25min，冷卻至30°C而成。本發(fā)明中用到的菌種均為現(xiàn)有技術，保藏號分別為枯草芽孢桿 ^(Bacillussubtilis) :ACCC11062, CGMCC2548, ^ CGMCC1222 ； M Ifi $ 包 桿菌(Bacilluslateraporus) :CGMCC1755 或 CGMCC9701 ；納豆芽孢桿菌 (Bacillussubtilisnatto) :CCTCCM207147、CGMCC0724 或 ATCC6051 ；蠟狀芽孢桿菌 (Bacilluscereus) :CGMCC0759 或 CCTCCM209096 ；酵母屬酵母菌(Saccharomyces) CGMCCl147,CGMCC0702 或 CGMCC0133。本發(fā)明提及的斜面菌種細胞中的菌種分別是與本發(fā)明中用到的枯草芽孢桿菌、側 胞芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌和酵母菌相對應的，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。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(1)在本發(fā)明方法的處理過程中，選用芽孢桿菌作為主要發(fā)酵脫毒菌種。因為發(fā)酵脫 毒菌種的芽孢具有極強的抗逆性，選用的菌種在生長過程中不僅可以降低棉粕中的游離棉 酚，還可產(chǎn)生各種各樣的代謝產(chǎn)物和促生長物質，并可解決飼料在干燥過程中存在的一些 問題，達到良好的穩(wěn)定性和促進動物腸道有益微生物生長的作用。(2)本發(fā)明方法使用的化學物質七水硫酸亞鐵中的Fe2+能與雙醛式游離棉酚反應生成變性棉酚，從而使棉粕脫毒。在棉粕利用微生物發(fā)酵脫毒過程中，加入七水硫酸亞鐵，可利用微生物發(fā)酵產(chǎn)生的熱量，促進游離棉酚的轉化，同時，還可改善由于七水硫酸亞鐵的 加入導致棉粕適口性不好的問題。(3)本發(fā)明方法使用的中性木聚糖酶，能有效地降低棉粕中游離棉酚和結合棉酚 的含量，從而協(xié)同微生物和七水硫酸亞鐵發(fā)酵棉粕，達到快速脫毒的目的。(4)本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡單、能耗低、無三廢、投資小、易于規(guī)?；a(chǎn)等特點。(5)以我國現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的未脫毒棉粕為原料棉粕，采用本發(fā)明方法進行脫毒，其 游離棉酚含量可降低95%以上，游離氨基酸總量提高15%以上，總蛋白質含量提高10%以 上，可作為畜禽和水產(chǎn)動物蛋白飼料使用。
具體實施例方式
以下實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
本實施例1所用的菌種為枯草芽孢桿菌1株、側胞芽孢桿菌1株、側胞芽孢桿菌1株、 納豆芽孢桿菌1株、蠟狀芽孢桿菌1株以及酵母屬酵母菌1株。其步驟為
(1)液體菌種制備取IOg葡萄糖、5g蛋白胨、3g牛肉膏、3g氯化鈉和IOOOmL自來水 (pH7. 2)攪勻，組成枯草芽孢桿菌、側胞芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌菌種的液 體擴大肉湯營養(yǎng)培養(yǎng)基，在0. IMPa壓力下滅菌25min，冷卻至30°C后接入培養(yǎng)成熟的斜面 菌種，分別于37°C、180r/min下，搖床培養(yǎng)24h ；取20g葡萄糖、1. 5g酵母浸膏、Ig氯化鉀、8g 醋酸鈉和自來水IOOOmL (pH5. 5)攪勻，組成酵母液體培養(yǎng)基，在0. IMPa壓力下滅菌25min， 冷卻至30°C后接入培養(yǎng)成熟的斜面菌種，分別于28°C、180r/min下，搖床培養(yǎng)24h ；取上述 兩種種子培養(yǎng)液按1 :1混合得液體菌種，作為固體菌種的生產(chǎn)菌種。(2)固體菌種制備取50kg麥麩、40kg油糠、2kg葡萄糖、1.5kg硫酸銨、0.4kg碳 酸鈣、6. Ikg棉粕混勻，用自來水調節(jié)含水重量為45%，制成棉粕發(fā)酵脫毒培養(yǎng)基，120°C滅 菌65min，冷卻至37°C后，按重量接入1%的液體菌種(各菌種的比例為1 :1)，37°C恒溫培養(yǎng) 5天，50°C條件下干燥，作為發(fā)酵脫毒固體菌種。(3)取棉粕80kg、麥麩17kg、葡萄糖1. 9kg、尿素0. 87kg、七水硫酸亞鐵0. 1kg、及中 性木聚糖酶(40000U/g)0. 13kg混勻，調節(jié)含水重量50%制成棉粕發(fā)酵脫毒培養(yǎng)基。于IOOkg 該培養(yǎng)基(培養(yǎng)基中含有0. 198%游離棉酚)中加入Ikg發(fā)酵脫毒固體菌種，混合均勻，堆成 高0.6m，長度不限的條垛，上面覆蓋草簾，45°C溫度下發(fā)酵4d，干燥后即得脫毒棉粕。取樣 分析棉粕中游離棉酚含量為0. 0081%，脫毒率為95. 9%，蛋白質含量42. 7% (提高11. 5%)，游 離氨基酸含量提高16. 2%。實施例2:
本實施例中所用菌種為枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis) 1株、側胞芽孢桿菌 (Bacilluslateraporus)I 株、納豆芽孢桿菌(Bacillussubtilisnatto) 1 株、蠟狀芽孢桿菌 (Bacilluscereus) 1株以及酵母屬酵母菌(Saccharomyces) 1株。其步驟為
(1)液體菌種制備取15g葡萄糖、5g蛋白胨、5g牛肉膏、3g氯化鈉和IOOOmL自來水 (pH7. 5)攪勻，組成枯草芽孢桿菌、側胞芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌菌種的液 體擴大肉湯營養(yǎng)培養(yǎng)基，在0. IMPa壓力下滅菌25min，冷卻至30°C后接入培養(yǎng)成熟的斜面 菌種，分別于30°C、220r/min下，搖床培養(yǎng)36h ；取30g葡萄糖、1. 7g酵母浸膏、Ig氯化鉀、8. 5g醋酸鈉和自來水IOOOmL (pH5. 0)攪勻，組成酵母液體培養(yǎng)基，在0. IMPa壓力下滅菌 25min，冷卻至30°C后接入培養(yǎng)成熟的斜面菌種，分別于30°C、220r/min下，搖床培養(yǎng)36h ； 取上述兩種種子培養(yǎng)液按1 :1混合得液體菌種，作為固體菌種的生產(chǎn)菌種。(2)固體菌種制備取60kg麥麩、30kg油糠、3kg葡萄糖、1. 5kg硫酸銨、0. 4kg碳酸 鈣、5. Ikg棉粕混勻，按重量比用自來水調節(jié)其含水量為50%，125°C滅菌60min，冷卻至35°C 后，按重量接入1.2%的液體菌種(各菌種的比例為1 :1)，35°C恒溫培養(yǎng)6天，50°C條件下干 燥，作為發(fā)酵脫毒固體菌種。
(3)取棉粕85kg、麥麩12kg、葡萄糖2kg、尿素0. 75kg、七水硫酸亞鐵0. 1kg、及中 性木聚糖酶(50000U/g) 0. 15kg混勻，調節(jié)培養(yǎng)基含水重量55%制成棉粕發(fā)酵脫毒培養(yǎng)基。 于IOOkg該培養(yǎng)基(培養(yǎng)基中含有0. 198%游離棉酚)中加入2kg發(fā)酵脫毒固體菌種，混合 均勻，堆成高0. 6m，長度不限的條垛，上面覆蓋草簾，50°C溫度下發(fā)酵5d，干燥后即得脫毒 棉粕。取樣分析棉粕中游離棉酚含量為0. 0074%，脫毒率為96. 3%，蛋白質含量47. 3%(提高 13. 1%)，游離氨基酸含量提高18. 9%。。實施例3
本實施例所用菌種為枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis) 1株、側胞芽孢桿菌 (Bacilluslateraporus)I 株、納豆芽孢桿菌(Bacillussubtilisnatto) 1 株、蠟狀芽孢桿菌 (Bacilluscereus) 1株以及酵母屬酵母菌(Saccharomyces) 1株。其步驟為
(1)液體菌種制備由20g葡萄糖、IOg蛋白胨、4g牛肉膏、4g氯化鈉和IOOOmL自來水 (pH7. 4)組成枯草芽孢桿菌、側胞芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌菌種的液體培養(yǎng) 基；取40g葡萄糖、2. Og酵母浸膏、1. 5g氯化鉀、9g醋酸鈉、自來水IOOOmL (pH4. 5)組成酵 母菌液體培養(yǎng)基。在0. IMPa壓力下滅菌25min，冷卻至30°C后接入培養(yǎng)成熟的斜面菌種， 分別于28°C (酵母菌)、35°C (細菌)溫度下，200r/min，搖床培養(yǎng)28h，作為固體菌種的生產(chǎn) 菌種。(2)固體菌種制備取55kg麥麩、35kg油糠、2. 5kg葡萄糖、2. Okg硫酸銨、0.5kg 碳酸鈣、5. Okg棉粕混勻，按重量比用自來水調節(jié)其含水量為45%，130°C滅菌55min，冷卻至 45°C后，按重量接入1. 5%的液體菌種(各菌種的比例為1 :1)，45°C恒溫培養(yǎng)6天，50°C條件 下干燥，作為發(fā)酵脫毒固體菌種。(3)取棉粕84kg、麥麩13. 6kg、葡萄糖1. 5kg、尿素0. 6kg、七水硫酸亞鐵0. 15kg、 及中性木聚糖酶(60000U/g)0. 15kg混勻，調節(jié)培養(yǎng)基含水重量55%制成棉粕發(fā)酵脫毒培養(yǎng) 基。于IOOkg該培養(yǎng)基(培養(yǎng)基中含有0. 167%游離棉酚)中加入3kg發(fā)酵脫毒固體菌種，混 合均勻，堆成高0. 8m，長度不限的條垛，上面覆蓋草簾，55°C溫度下發(fā)酵5d，干燥后即得脫 毒棉粕。取樣分析棉粕中游離棉酚含量為0.007%，脫毒率為95.8%，蛋白質含量41. 7% (提 高10. 7%)，游離氨基酸含量提高15. 6%。
權利要求
一種棉粕的生物脫毒方法，其特征在于該方法包括以下幾個步驟a、制備液體菌種將枯草芽孢桿菌、側胞芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌各1株分別接種一環(huán)斜面菌種細胞于液體擴大肉湯營養(yǎng)培養(yǎng)基中，在30℃-37℃，180r/min-220r/min條件下，搖床振蕩培養(yǎng)24-36h，使該種子培養(yǎng)液中各菌體濃度分別達到108-109cfu/mL；將1株酵母菌屬酵母接種一環(huán)斜面菌種細胞于酵母液體培養(yǎng)基中，在28℃-30℃，180r/min-220r/min條件下，搖床振蕩培養(yǎng)24-36h，使該種子培養(yǎng)液中菌體濃度達到108-109cfu/mL，將該兩種種子培養(yǎng)液按11混合即得液體菌種，作為固體菌種的生產(chǎn)菌種；b、制備固體菌種按重量百分比取麥麩50%-60%、油糠30%-40%、葡萄糖2%-3%、硫酸銨1.5%-2.0%、碳酸鈣0.4%-0.5%、及棉粕5.0%-6.5%混勻，調節(jié)含水重量為45%-50%，制成固體菌種培養(yǎng)基，120-130℃滅菌55-65min，冷卻至35-45℃，按1.0%-1.5%接種重量接入液體菌種，于35-45℃恒溫堆積培養(yǎng)5-6天后于50℃干燥制得；c、棉粕發(fā)酵脫毒按重量百分比取棉粕80%-85%、麥麩12%-18%、葡萄糖1.0%-2.5%、尿素0.6%-1.0%、七水硫酸亞鐵0.1%-0.15%、及濃度為40000-60000U/g的中性木聚糖酶0.125%-0.15%混勻，調節(jié)含水重量為50%-55%，制成棉粕脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基；再將步驟b制得的固體菌種以1%-3%的接種重量接種到該棉粕脫毒發(fā)酵培養(yǎng)基中，混合均勻，堆積成高0.6-0.8m，長度不限的條垛，上面覆蓋草簾，45℃-55℃下發(fā)酵4-5天，干燥后即得脫毒棉粕。
2.根據(jù)權利要求1所述的棉粕的生物脫毒方法，其特征在于所述步驟a中的液體擴 大肉湯營養(yǎng)培養(yǎng)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0. IMPa壓力下滅菌 25min，冷卻至30°C而成。
3.根據(jù)權利要求1所述的棉粕的生物脫毒方法，其特征在于所述步驟a中的酵母 液體培養(yǎng)基是按IOOOmL水加入20-40g葡萄糖、1.5-2. Og酵母浸膏、1. 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0. IMPa 壓力下滅菌25min，冷卻至30°C而成。
全文摘要
一種棉粕的生物脫毒方法，該方法是在粉碎的棉粕中加入七水硫酸亞鐵、40000-60000U/g的中性木聚糖酶、及微生物菌種等，攪拌均勻后，在45℃-55℃下利用微生物和中性木聚糖酶的共同作用4-5d，然后烘干粉碎即為產(chǎn)品。所得產(chǎn)品游離棉酚含量低于飼料規(guī)定的安全指標，其營養(yǎng)價值高于未經(jīng)發(fā)酵的棉粕，產(chǎn)品蛋白質含量達到45%-50%，游離氨基酸含量達到15%以上，可直接作為蛋白飼料使用。較好地解決了現(xiàn)有技術存在的棉籽中脫毒不完全及化學去毒法使蛋白質變性和飼料二次污染的問題，是一種脫毒效果好、工藝能耗低，能提供達到飼料標準要求的無毒棉粕的生產(chǎn)方法。
文檔編號A23K1/14GK101810244SQ20101015931
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權日2010年4月29日
發(fā)明者蘭時樂, 王紅權, 肖調義, 金紅春 申請人:湖南農(nóng)業(yè)大學