專利名稱：一種利用豆制品廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用豆制品廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的工藝，發(fā)酵后的飼料同時含有有益于畜禽消化吸收能力、提高免疫及抗寒應(yīng)激力的多種益生菌、生物酶和生物活性物質(zhì)，屬于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
豆制品是以大豆、綠豆、豌豆、蠶豆等豆類為主要原料經(jīng)加工而成的食品。大家最熟悉的每天食用的的豆?jié){、豆奶、豆腐都是其中的代表。豆制品加工中一般都要通過豆浸泡、磨碎、分離、洗渣、凝固等環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)中都要消耗或使用大量的水，因此有句古語“豆腐是水做的”，“三分大豆七分水”，我國是實(shí)踐上最大的豆制品生產(chǎn)和消費(fèi)國，每天大量的豆制品生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的豆制品廢水，豆制品廢水的特點(diǎn)是廢水的排放量大有機(jī)物濃度高，成分復(fù)雜。以豆腐生產(chǎn)為例，黃泔水(又稱黃漿水)C0D高達(dá)20000到30000mg/L，泡豆水COD為4000到8000mg/L，各種廢水有機(jī)成分非常復(fù)雜。泡豆水的主要含有水溶性非蛋白氮、稅蘇糖、棉籽糖等寡糖，檸檬酸等有機(jī)酸以及水溶性維生素、礦物質(zhì)等，此外，還有異黃酮等色素類物質(zhì)。黃泔水的組成更為復(fù)雜，除含泡豆水的所有成分以外，還含有蛋白質(zhì)(大豆清蛋白、大豆凝血素、胰蛋白酶抑制因子等)、氨基酸、脂類等。豆腐生產(chǎn)清洗用水中含有大豆清蛋白、糖類、豆渣和清潔劑等。這些豆制品廢水收集后，一般進(jìn)入食品廠的污水處理廠進(jìn)行處理，處理后環(huán)境得到了治理，但是廢水中大量的水溶性蛋白、油脂、總糖、水溶性維生素也被白白浪費(fèi)了。為了回收豆制品廢水中的再生物質(zhì)資源，目前多采用膜分離技術(shù)分離廢水中的低聚糖和蛋白質(zhì).然而，膜的更換和清洗帶來的高昂運(yùn)行費(fèi)用使其經(jīng)濟(jì)效益甚微，嚴(yán)重制約了其推廣應(yīng)用，豆制品廢水中含有大量的蛋白質(zhì)、多糖、油脂等生物質(zhì)，是生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白(SCP)的良好原料.利用大豆蛋白生產(chǎn)工藝排出的高濃度乳清廢水進(jìn)行SCP生產(chǎn)，在SCP產(chǎn)生良好經(jīng)濟(jì)效益的同時，可大幅度削減豆制品廢水的COD質(zhì)量濃度，降低后續(xù)廢水的處理費(fèi)用以及甲烷和C02的排放量。單細(xì)胞蛋白(SCP)也叫微生物蛋白，它是用許多工農(nóng)業(yè)廢料及石油廢料人工培養(yǎng)的微生物菌體。因而，單細(xì)胞蛋白不是一種純蛋白質(zhì)，而是由蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白質(zhì)的含氮化合物、維生素和無機(jī)化合物等混合物組成的細(xì)胞質(zhì)團(tuán)。單細(xì)胞蛋白所含的營養(yǎng)物質(zhì)極為豐富。其中，蛋白質(zhì)含量高達(dá)40% 80%，比大豆高10% 20%，比肉、魚、奶酪高20%以上；氨基酸的組成較為齊全，含有人體必需的8種氨基酸。單細(xì)胞蛋白中還含有多種維生素、碳水化合物、脂類、礦物質(zhì)，以及豐富的酶類和生物活性物質(zhì)，如輔酶A、輔酶Q、谷胱甘肽、麥角固醇等。單細(xì)胞蛋白既可以提高人食用滿足人體氨基酸蛋白質(zhì)的需要，更是一種優(yōu)秀的飼料蛋白原料，細(xì)胞蛋白飼料[I] (Single Cell Protein)主要是指通過發(fā)酵方法生產(chǎn)的酵母菌、細(xì)菌、霉菌及藻類細(xì)胞生物體等。單細(xì)胞蛋白飼料營養(yǎng)豐富、蛋白質(zhì)含量較高，且含有18 20種氨基酸，組份齊全，富含多種維生素。因?yàn)槠錉I養(yǎng)配比齊全，可以直接作為全價飼料使用。除此之外，單細(xì)胞蛋白飼料的生產(chǎn)具有繁育速度快、生產(chǎn)效率高、占地面積小、不受氣候影響等優(yōu)點(diǎn)，因此，在當(dāng)今世界蛋白質(zhì)資源嚴(yán)重不足的情況下，發(fā)展單細(xì)胞蛋白飼料的生產(chǎn)越來越受到各國的重視。用于生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的微生物種類很多，包括細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物，但在不同條件下，微生物生長受到培養(yǎng)基成分、酸堿度、溫度等多方面因素的影響，同時，不同微生物由于代謝途徑不同，相互會產(chǎn)生拮抗作用，因此，利用微生物技術(shù)生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料應(yīng)該首要解決發(fā)酵菌種的組配。本發(fā)明的生產(chǎn)菌種由以下菌種配比而成:1)白地霉(Geotrichum candidum link),水解蛋白能力強(qiáng),環(huán)境適應(yīng)能力好菌體蛋白營養(yǎng)價值高，可供食用及飼料用，白地霉還能合成脂肪，能利用糖廠、酒廠及其他食品廠的有機(jī)廢水生產(chǎn)飼料蛋白2);2)產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis),可以利用紙衆(zhòng)、蜜糖、土豆淀粉和木材水解液，除了可以有效利用各種單糖和低聚糖之外，還可以分解纖維素類的大分子物，是目前世界上生產(chǎn).SCP的主要菌種之一；3)光合細(xì)菌(PhotoSyntheticBacteria簡稱PSB，是一種能利用光能作為能量來源的細(xì)菌，光合細(xì)菌適應(yīng)性強(qiáng)，能忍耐高濃度的有機(jī)廢水，對酚、氰等毒物有一定有忍受和分解能力，具有較強(qiáng)的分解轉(zhuǎn)化能力，光合細(xì)菌是一種營養(yǎng)豐富、營養(yǎng)價值高的細(xì)菌，菌體含有豐富的氨基酸、葉酸、b族維生素，尤其是維生素bl2和生物素含量較高，還有生理活性物質(zhì)輔酶Q。光合細(xì)菌的體積為小球藻的二十分之一，也是一種優(yōu)秀的細(xì)胞蛋白飼料。蛋白原料不足是當(dāng)今飼料行業(yè)最棘手的一個問題，目前全球面臨著蛋白質(zhì)資源匱乏的現(xiàn)實(shí)，目前國內(nèi)、國外資料蛋白的主要原料豆柏、魚粉的價格居高不下，尋找和開發(fā)新的蛋白質(zhì)資源成為飼料工業(yè)急需解決的問題，充分利用現(xiàn)有資源變廢為寶、開發(fā)全新的蛋白飼料、無毒害性保護(hù)環(huán)境，成為將來研究的熱點(diǎn)，如何借助于微生物技術(shù)，利用廢棄的蛋白原料，開發(fā)高蛋白全價新型飼料，將植物性蛋白質(zhì)及無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為動物能很好吸收的微生物蛋白。是今后飼料工業(yè)研究和發(fā)展的一個重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
蛋白原料不足是當(dāng)今飼料行業(yè)最棘手的一個問題，目前全球面臨著蛋白質(zhì)資源匱乏的現(xiàn)實(shí)，目前國內(nèi)、國外資料蛋白的主要原料豆柏、魚粉的價格居高不下，尋找和開發(fā)新的蛋白質(zhì)資源成為飼料工業(yè)急需解決的問題，充分利用現(xiàn)有資源變廢為寶、開發(fā)全新的蛋白飼料、無毒害性保護(hù)環(huán)境，成為將來研究的熱點(diǎn)，如何借助于微生物技術(shù)，利用廢棄的蛋白原料，開發(fā)高蛋白全價新型飼料，將植物性蛋白質(zhì)及無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為動物能很好吸收的微生物蛋白。是今后飼料工業(yè)研究和發(fā)展的一個重要課題。本發(fā)明的目的是采用現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)，利用霉菌、真菌、細(xì)菌多個目標(biāo)微生物對豆制品生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量黃泔水(黃漿水)、泡豆水、大豆乳清廢水等，采用深層液體發(fā)酵工藝，生產(chǎn)一種富含單細(xì)胞蛋白和各種生物代謝酶的蛋白飼料，以滿足不斷增長的蛋白飼料需要，是一種變廢為寶，大幅減少食品加工廢水對環(huán)境污染的一種環(huán)境治理新工藝。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種利用豆制品廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的方法。為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:一種利用豆制品廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的方法，包括以下步驟:第一步、生產(chǎn)制種將經(jīng)過產(chǎn)菌試驗(yàn)篩選的白地霉、產(chǎn)朊絲假絲酵母、光合細(xì)菌分別轉(zhuǎn)接入裝有PDA瓊脂培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基、光合細(xì)菌培養(yǎng)基的茄子瓶中，在30 - 35°C溫度下培養(yǎng)45 - 50小時，待茄子瓶表面菌苔布滿，并白中帶黃時即可取出，然后放入2 - 6°C的冰箱中保存；第二步、菌種液體高速培養(yǎng)(I)、將步驟I培養(yǎng)的菌種按以下重量百分比稱取:產(chǎn)朊絲假絲酵母30 - 36%、光合細(xì)菌20 - 27%、白地霉32-50% ；(2)菌種復(fù)合培養(yǎng):將以上稱取的菌種按1:6 — 10比例放入以下配比的培養(yǎng)基中:糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化鈉0.5%、酵母膏0.5%、磷酸鎂0.05%、硫酸二氫鉀
0.05%、無菌水77.4%。放入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min — 240r/min，培養(yǎng)溫度為26-28°C，通氣量1:0.6，發(fā)酵時間為18-20小時，當(dāng)ph值達(dá)到4.5-6時發(fā)酵結(jié)束；第三步豆制品廢水深層液體培養(yǎng)培養(yǎng)基配制和滅菌:培養(yǎng)基組成及百分比:黃漿水50-55%、洗豆水27-35%、糖蜜12-15%、淀粉3-5%，菌的液體培養(yǎng)基中；按以上比例配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基加入密閉的發(fā)酵罐中，120 - 128°C、30 - 45min 高溫滅菌；將以上第二步中稱取的菌種按重量比3-5%放入液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，ph值調(diào)至
6.9-7.4 ;放入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min — 240r/min,培養(yǎng)溫度為28_30°C，通氣量1:0.6，發(fā)酵時間為24-30小時，等到ph值下降到3.5-4.0，液體鏡檢中出現(xiàn)大量的酵母細(xì)胞，培養(yǎng)結(jié)束；第四步過濾提取及濃縮將添加輔料的發(fā)酵液靜置18-20小時，通過碟式離心機(jī)進(jìn)行過濾，收集過濾液，通過離子膜過濾，得到單細(xì)胞蛋白的過濾殘渣，在烘箱中40-45°C烘干水分至20%以下，得到本發(fā)明單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品，包裝后儲存。有益效果，本發(fā)明采用現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)，利用霉菌、真菌、細(xì)菌多個目標(biāo)微生物對豆制品生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量黃泔水(黃漿水)、泡豆水、大豆乳清廢水等，采用深層液體發(fā)酵工藝，生產(chǎn)一種富含單細(xì)胞蛋白和各種生物代謝酶的蛋白飼料，以滿足不斷增長的蛋白飼料需要，是一種變廢為寶，大幅減少食品加工廢水對環(huán)境污染的一種新農(nóng)業(yè)技術(shù)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1第一步、生產(chǎn)制種將經(jīng)過產(chǎn)菌試驗(yàn)篩選的白地霉、產(chǎn)朊絲假絲酵母、光合細(xì)菌分別轉(zhuǎn)接入裝有PDA瓊脂培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基、光合細(xì)菌培養(yǎng)基的茄子瓶中，在30 — 35°C溫度下培養(yǎng)45 — 50小時,待爺子瓶表面菌苔布滿,并白中帶黃時即可取出，然后放入2 — 6°C的冰箱中保存；第二步、菌種液體高速培養(yǎng)(I)、將步驟I培養(yǎng)的菌種按以下重量百分比稱取:產(chǎn)朊絲假絲酵母35%、光合細(xì)菌25%、白地霉40%;(2)菌種復(fù)合培養(yǎng):將以上稱取的菌種按1:6比例放入以下配比的培養(yǎng)基中:糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化鈉0.5%、酵母膏0.5%、磷酸鎂0.05%、硫酸二氫鉀0.05%、無菌水77.4%。放入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min — 240r/min,培養(yǎng)溫度為26_28°C，通氣量1:0.6，發(fā)酵時間為18-20小時，當(dāng)ph值達(dá)到4.5-6時發(fā)酵結(jié)束；第三步豆制品廢水深層液體培養(yǎng)培養(yǎng)基配制和滅菌:培養(yǎng)基組成及百分比:黃漿水52%、洗豆水32%、糖蜜13%、淀粉3%，菌的液體培養(yǎng)基中；按以上比例配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基加入密閉的發(fā)酵罐中，120 -128°C、35min高溫滅菌；將以上第二步中稱取的菌種按重量比3-5%放入液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，ph值調(diào)至
6.9-7.4 ;放入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min — 240r/min,培養(yǎng)溫度為28_30°C，通氣量1:0.6，發(fā)酵時間為24小時，等到ph值下降到3.5-4.0，液體鏡檢中出現(xiàn)大量的酵母細(xì)胞，培養(yǎng)結(jié)束；第四步過濾提取及濃縮將添加輔料的發(fā)酵液靜置18-20小時，通過碟式離心機(jī)進(jìn)行過濾，收集過濾液，通過離子膜過濾，得到單細(xì)胞蛋白的過濾殘渣，在烘箱中40-45°C烘干水分至20%以下，得到本發(fā)明單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品，包裝后儲存。實(shí)施例2第一步、生產(chǎn)制種同實(shí)施例1第二步、菌種液體高速培養(yǎng)(I)、將步驟I培養(yǎng)的菌種按以下重量百分比稱取:產(chǎn)朊絲假絲酵母34%、光合細(xì)菌22%、白地霉34% ；(2)菌種復(fù)合培養(yǎng):將以上稱取的菌種按1:10比例放入以下配比的培養(yǎng)基中:糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化鈉0.5%、酵母膏0.5%、磷酸鎂0.05%、硫酸二氫鉀0.05%、無菌水77.4%。放入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min — 240r/min,培養(yǎng)溫度為28°C，通氣量1:0.6，發(fā)酵時間為18-20小時，當(dāng)ph值達(dá)到4.5-6時發(fā)酵結(jié)束；第三步豆制品廢水深層液體培養(yǎng)培養(yǎng)基配制和滅菌:培養(yǎng)基組成及百分比:黃漿水50-55%、洗豆水27-35%、糖蜜12-15%、淀粉3-5%，菌的液體培養(yǎng)基中；按以上比例配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基加入密閉的發(fā)酵罐中，128°C、45min高溫滅菌；將以上第二步中稱取的菌種按重量比3-5%放入液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，ph值調(diào)至
7.0 ;放入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min — 240r/min，培養(yǎng)溫度為28_30°C，通氣量1:0.6，發(fā)酵時間為24-30小時，等到ph值下降到3.5-4.0，液體鏡檢中出現(xiàn)大量的酵母細(xì)胞，培養(yǎng)結(jié)束；第四步過濾提取及濃縮將添加輔料的發(fā)酵液靜置18-20小時，通過碟式離心機(jī)進(jìn)行過濾，收集過濾液，通過離子膜過濾，得到單細(xì)胞蛋白的過濾殘渣，在烘箱中40-45°C烘干水分至20%以下，得到本發(fā)明單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品，包裝后儲存。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)例的限制，上述實(shí)例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.一種利用豆制品廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步、生產(chǎn)制種 將經(jīng)過產(chǎn)菌試驗(yàn)篩選的白地霉、產(chǎn)朊絲假絲酵母、光合細(xì)菌分別轉(zhuǎn)接入裝有PDA瓊脂培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基、光合細(xì)菌培養(yǎng)基的茄子瓶中，在30 - 35°C溫度下培養(yǎng)45 - 50小時，待茄子瓶表面菌苔布滿，并白中帶黃時即可取出，然后放入2 — 6°C的冰箱中保存； 第二步、菌種液體高速培養(yǎng) (1)、將步驟I培養(yǎng)的菌種按以下重量百分比稱取:產(chǎn)朊絲假絲酵母30- 36%、光合細(xì)菌 20 — 27%、白地霉 32-50% ； (2)菌種復(fù)合培養(yǎng):將以上稱取的菌種按1:6 — 10比例放入以下配比的培養(yǎng)基中:糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化鈉0.5%、酵母膏0.5%、磷酸鎂0.05%、硫酸二氫鉀0.05%、無菌水77.4%。放入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min — 240r/min,培養(yǎng)溫度為26_28°C，通氣量1:0.6，發(fā)酵時間為18-20小時，當(dāng)ph值達(dá)到4.5-6時發(fā)酵結(jié)束； 第三步豆制品廢水深層液體培養(yǎng) 將以上第二步中稱取的菌種按重量比3-5%放入液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，ph值調(diào)至6.9-7.4 ;放入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min — 240r/min,培養(yǎng)溫度為28_30°C，通氣量1:0.6，發(fā)酵時間為24-30小時，等到ph值下降到3.5-4.0，液體鏡檢中出現(xiàn)大量的酵母細(xì)胞，培養(yǎng)結(jié)束； 第四步過濾提取及濃縮 將添加輔料的發(fā)酵液靜置18-20小時，通過碟式離心機(jī)進(jìn)行過濾，收集過濾液，通過離子膜過濾，得到單細(xì)胞蛋白的過濾殘渣，在烘箱中40-45度烘干水分至20%以下，得到本發(fā)明單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品，包裝后儲存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用豆制品廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的方法，其特征在于，所述第三步中，培養(yǎng)基組成及百分比:黃漿水50-55%、洗豆水27-35%、糖蜜12_15%、淀粉3-5%，菌的液體培養(yǎng)基中；按以上比例配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基加入密閉的發(fā)酵罐中，120 -128°C、30 — 45min 高溫滅菌。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用豆制品廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的方法，采用現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)，通過菌種液體高速培養(yǎng)、豆制品廢水深層液體培養(yǎng)等步驟，利用霉菌、真菌、細(xì)菌多個目標(biāo)微生物對豆制品生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量黃漿水、泡豆水、大豆乳清廢水等，采用深層液體發(fā)酵工藝，生產(chǎn)一種富含單細(xì)胞蛋白和各種生物代謝酶的蛋白飼料，以滿足不斷增長的蛋白飼料需要，是一種變廢為寶，大幅減少食品加工廢水對環(huán)境污染的一種環(huán)境治理新工藝。
文檔編號A23K1/00GK103098979SQ20131001636
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者沈建華, 李立, 袁輝 申請人:上海清美綠色食品有限公司