专利名称：一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的工艺，发酵后的饲料同时含有有益于畜禽消化吸收能力、提高免疫及抗寒应激力的多种益生菌、生物酶和生物活性物质，属于农业产品技术领域。
背景技术：
豆制品是以大豆、绿豆、豌豆、蚕豆等豆类为主要原料经加工而成的食品。大家最熟悉的每天食用的的豆浆、豆奶、豆腐都是其中的代表。豆制品加工中一般都要通过豆浸泡、磨碎、分离、洗渣、凝固等环节，每个环节中都要消耗或使用大量的水，因此有句古语“豆腐是水做的”，“三分大豆七分水”，我国是实践上最大的豆制品生产和消费国，每天大量的豆制品生产中产生大量的豆制品废水，豆制品废水的特点是废水的排放量大有机物浓度高，成分复杂。以豆腐生产为例，黄泔水(又称黄浆水)C0D高达20000到30000mg/L，泡豆水COD为4000到8000mg/L，各种废水有机成分非常复杂。泡豆水的主要含有水溶性非蛋白氮、税苏糖、棉籽糖等寡糖，柠檬酸等有机酸以及水溶性维生素、矿物质等，此外，还有异黄酮等色素类物质。黄泔水的组成更为复杂，除含泡豆水的所有成分以外，还含有蛋白质(大豆清蛋白、大豆凝血素、胰蛋白酶抑制因子等)、氨基酸、脂类等。豆腐生产清洗用水中含有大豆清蛋白、糖类、豆渣和清洁剂等。这些豆制品废水收集后，一般进入食品厂的污水处理厂进行处理，处理后环境得到了治理，但是废水中大量的水溶性蛋白、油脂、总糖、水溶性维生素也被白白浪费了。为了回收豆制品废水中的再生物质资源，目前多采用膜分离技术分离废水中的低聚糖和蛋白质.然而，膜的更换和清洗带来的高昂运行费用使其经济效益甚微，严重制约了其推广应用，豆制品废水中含有大量的蛋白质、多糖、油脂等生物质，是生产单细胞蛋白(SCP)的良好原料.利用大豆蛋白生产工艺排出的高浓度乳清废水进行SCP生产，在SCP产生良好经济效益的同时，可大幅度削减豆制品废水的COD质量浓度，降低后续废水的处理费用以及甲烷和C02的排放量。单细胞蛋白(SCP)也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。其中，蛋白质含量高达40% 80%，比大豆高10% 20%，比肉、鱼、奶酪高20%以上；氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸。单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富的酶类和生物活性物质，如辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等。单细胞蛋白既可以提高人食用满足人体氨基酸蛋白质的需要，更是一种优秀的饲料蛋白原料，细胞蛋白饲料[I] (Single Cell Protein)主要是指通过发酵方法生产的酵母菌、细菌、霉菌及藻类细胞生物体等。单细胞蛋白饲料营养丰富、蛋白质含量较高，且含有18 20种氨基酸，组份齐全，富含多种维生素。因为其营养配比齐全，可以直接作为全价饲料使用。除此之外，单细胞蛋白饲料的生产具有繁育速度快、生产效率高、占地面积小、不受气候影响等优点，因此，在当今世界蛋白质资源严重不足的情况下，发展单细胞蛋白饲料的生产越来越受到各国的重视。用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物，但在不同条件下，微生物生长受到培养基成分、酸碱度、温度等多方面因素的影响，同时，不同微生物由于代谢途径不同，相互会产生拮抗作用，因此，利用微生物技术生产单细胞蛋白饲料应该首要解决发酵菌种的组配。本发明的生产菌种由以下菌种配比而成:1)白地霉(Geotrichum candidum link),水解蛋白能力强,环境适应能力好菌体蛋白营养价值高，可供食用及饲料用，白地霉还能合成脂肪，能利用糖厂、酒厂及其他食品厂的有机废水生产饲料蛋白2);2)产朊假丝酵母(Candida utilis),可以利用纸衆、蜜糖、土豆淀粉和木材水解液，除了可以有效利用各种单糖和低聚糖之外，还可以分解纤维素类的大分子物，是目前世界上生产.SCP的主要菌种之一；3)光合细菌(PhotoSyntheticBacteria简称PSB，是一种能利用光能作为能量来源的细菌，光合细菌适应性强，能忍耐高浓度的有机废水，对酚、氰等毒物有一定有忍受和分解能力，具有较强的分解转化能力，光合细菌是一种营养丰富、营养价值高的细菌，菌体含有丰富的氨基酸、叶酸、b族维生素，尤其是维生素bl2和生物素含量较高，还有生理活性物质辅酶Q。光合细菌的体积为小球藻的二十分之一，也是一种优秀的细胞蛋白饲料。蛋白原料不足是当今饲料行业最棘手的一个问题，目前全球面临着蛋白质资源匮乏的现实，目前国内、国外资料蛋白的主要原料豆柏、鱼粉的价格居高不下，寻找和开发新的蛋白质资源成为饲料工业急需解决的问题，充分利用现有资源变废为宝、开发全新的蛋白饲料、无毒害性保护环境，成为将来研究的热点，如何借助于微生物技术，利用废弃的蛋白原料，开发高蛋白全价新型饲料，将植物性蛋白质及无机氮转化为动物能很好吸收的微生物蛋白。是今后饲料工业研究和发展的一个重要课题。
发明内容
蛋白原料不足是当今饲料行业最棘手的一个问题，目前全球面临着蛋白质资源匮乏的现实，目前国内、国外资料蛋白的主要原料豆柏、鱼粉的价格居高不下，寻找和开发新的蛋白质资源成为饲料工业急需解决的问题，充分利用现有资源变废为宝、开发全新的蛋白饲料、无毒害性保护环境，成为将来研究的热点，如何借助于微生物技术，利用废弃的蛋白原料，开发高蛋白全价新型饲料，将植物性蛋白质及无机氮转化为动物能很好吸收的微生物蛋白。是今后饲料工业研究和发展的一个重要课题。本发明的目的是采用现代微生物发酵技术，利用霉菌、真菌、细菌多个目标微生物对豆制品生产中产生的大量黄泔水(黄浆水)、泡豆水、大豆乳清废水等，采用深层液体发酵工艺，生产一种富含单细胞蛋白和各种生物代谢酶的蛋白饲料，以满足不断增长的蛋白饲料需要，是一种变废为宝，大幅减少食品加工废水对环境污染的一种环境治理新工艺。本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法。为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样的:一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法，包括以下步骤:第一步、生产制种将经过产菌试验筛选的白地霉、产朊丝假丝酵母、光合细菌分别转接入装有PDA琼脂培养基、麦芽汁培养基、光合细菌培养基的茄子瓶中，在30 - 35°C温度下培养45 - 50小时，待茄子瓶表面菌苔布满，并白中带黄时即可取出，然后放入2 - 6°C的冰箱中保存；第二步、菌种液体高速培养(I)、将步骤I培养的菌种按以下重量百分比称取:产朊丝假丝酵母30 - 36%、光合细菌20 - 27%、白地霉32-50% ；(2)菌种复合培养:将以上称取的菌种按1:6 — 10比例放入以下配比的培养基中:糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化钠0.5%、酵母膏0.5%、磷酸镁0.05%、硫酸二氢钾
0.05%、无菌水77.4%。放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min — 240r/min，培养温度为26-28°C，通气量1:0.6，发酵时间为18-20小时，当ph值达到4.5-6时发酵结束；第三步豆制品废水深层液体培养培养基配制和灭菌:培养基组成及百分比:黄浆水50-55%、洗豆水27-35%、糖蜜12-15%、淀粉3-5%，菌的液体培养基中；按以上比例配制液体发酵培养基加入密闭的发酵罐中，120 - 128°C、30 - 45min 高温灭菌；将以上第二步中称取的菌种按重量比3-5%放入液体培养基中培养，ph值调至
6.9-7.4 ;放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min — 240r/min,培养温度为28_30°C，通气量1:0.6，发酵时间为24-30小时，等到ph值下降到3.5-4.0，液体镜检中出现大量的酵母细胞，培养结束；第四步过滤提取及浓缩将添加辅料的发酵液静置18-20小时，通过碟式离心机进行过滤，收集过滤液，通过离子膜过滤，得到单细胞蛋白的过滤残渣，在烘箱中40-45°C烘干水分至20%以下，得到本发明单细胞蛋白产品，包装后储存。有益效果，本发明采用现代微生物发酵技术，利用霉菌、真菌、细菌多个目标微生物对豆制品生产中产生的大量黄泔水(黄浆水)、泡豆水、大豆乳清废水等，采用深层液体发酵工艺，生产一种富含单细胞蛋白和各种生物代谢酶的蛋白饲料，以满足不断增长的蛋白饲料需要，是一种变废为宝，大幅减少食品加工废水对环境污染的一种新农业技术。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步说明。实施例1第一步、生产制种将经过产菌试验筛选的白地霉、产朊丝假丝酵母、光合细菌分别转接入装有PDA琼脂培养基、麦芽汁培养基、光合细菌培养基的茄子瓶中，在30 — 35°C温度下培养45 — 50小时,待爺子瓶表面菌苔布满,并白中带黄时即可取出，然后放入2 — 6°C的冰箱中保存；第二步、菌种液体高速培养(I)、将步骤I培养的菌种按以下重量百分比称取:产朊丝假丝酵母35%、光合细菌25%、白地霉40%;(2)菌种复合培养:将以上称取的菌种按1:6比例放入以下配比的培养基中:糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化钠0.5%、酵母膏0.5%、磷酸镁0.05%、硫酸二氢钾0.05%、无菌水77.4%。放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min — 240r/min,培养温度为26_28°C，通气量1:0.6，发酵时间为18-20小时，当ph值达到4.5-6时发酵结束；第三步豆制品废水深层液体培养培养基配制和灭菌:培养基组成及百分比:黄浆水52%、洗豆水32%、糖蜜13%、淀粉3%，菌的液体培养基中；按以上比例配制液体发酵培养基加入密闭的发酵罐中，120 -128°C、35min高温灭菌；将以上第二步中称取的菌种按重量比3-5%放入液体培养基中培养，ph值调至
6.9-7.4 ;放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min — 240r/min,培养温度为28_30°C，通气量1:0.6，发酵时间为24小时，等到ph值下降到3.5-4.0，液体镜检中出现大量的酵母细胞，培养结束；第四步过滤提取及浓缩将添加辅料的发酵液静置18-20小时，通过碟式离心机进行过滤，收集过滤液，通过离子膜过滤，得到单细胞蛋白的过滤残渣，在烘箱中40-45°C烘干水分至20%以下，得到本发明单细胞蛋白产品，包装后储存。实施例2第一步、生产制种同实施例1第二步、菌种液体高速培养(I)、将步骤I培养的菌种按以下重量百分比称取:产朊丝假丝酵母34%、光合细菌22%、白地霉34% ；(2)菌种复合培养:将以上称取的菌种按1:10比例放入以下配比的培养基中:糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化钠0.5%、酵母膏0.5%、磷酸镁0.05%、硫酸二氢钾0.05%、无菌水77.4%。放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min — 240r/min,培养温度为28°C，通气量1:0.6，发酵时间为18-20小时，当ph值达到4.5-6时发酵结束；第三步豆制品废水深层液体培养培养基配制和灭菌:培养基组成及百分比:黄浆水50-55%、洗豆水27-35%、糖蜜12-15%、淀粉3-5%，菌的液体培养基中；按以上比例配制液体发酵培养基加入密闭的发酵罐中，128°C、45min高温灭菌；将以上第二步中称取的菌种按重量比3-5%放入液体培养基中培养，ph值调至
7.0 ;放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min — 240r/min，培养温度为28_30°C，通气量1:0.6，发酵时间为24-30小时，等到ph值下降到3.5-4.0，液体镜检中出现大量的酵母细胞，培养结束；第四步过滤提取及浓缩将添加辅料的发酵液静置18-20小时，通过碟式离心机进行过滤，收集过滤液，通过离子膜过滤，得到单细胞蛋白的过滤残渣，在烘箱中40-45°C烘干水分至20%以下，得到本发明单细胞蛋白产品，包装后储存。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步、生产制种 将经过产菌试验筛选的白地霉、产朊丝假丝酵母、光合细菌分别转接入装有PDA琼脂培养基、麦芽汁培养基、光合细菌培养基的茄子瓶中，在30 - 35°C温度下培养45 - 50小时，待茄子瓶表面菌苔布满，并白中带黄时即可取出，然后放入2 — 6°C的冰箱中保存； 第二步、菌种液体高速培养 (1)、将步骤I培养的菌种按以下重量百分比称取:产朊丝假丝酵母30- 36%、光合细菌 20 — 27%、白地霉 32-50% ； (2)菌种复合培养:将以上称取的菌种按1:6 — 10比例放入以下配比的培养基中:糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化钠0.5%、酵母膏0.5%、磷酸镁0.05%、硫酸二氢钾0.05%、无菌水77.4%。放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min — 240r/min,培养温度为26_28°C，通气量1:0.6，发酵时间为18-20小时，当ph值达到4.5-6时发酵结束； 第三步豆制品废水深层液体培养 将以上第二步中称取的菌种按重量比3-5%放入液体培养基中培养，ph值调至6.9-7.4 ;放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min — 240r/min,培养温度为28_30°C，通气量1:0.6，发酵时间为24-30小时，等到ph值下降到3.5-4.0，液体镜检中出现大量的酵母细胞，培养结束； 第四步过滤提取及浓缩 将添加辅料的发酵液静置18-20小时，通过碟式离心机进行过滤，收集过滤液，通过离子膜过滤，得到单细胞蛋白的过滤残渣，在烘箱中40-45度烘干水分至20%以下，得到本发明单细胞蛋白产品，包装后储存。
2.根据权利要求1所述的一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法，其特征在于，所述第三步中，培养基组成及百分比:黄浆水50-55%、洗豆水27-35%、糖蜜12_15%、淀粉3-5%，菌的液体培养基中；按以上比例配制液体发酵培养基加入密闭的发酵罐中，120 -128°C、30 — 45min 高温灭菌。
全文摘要
本发明提供一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法，采用现代微生物发酵技术，通过菌种液体高速培养、豆制品废水深层液体培养等步骤，利用霉菌、真菌、细菌多个目标微生物对豆制品生产中产生的大量黄浆水、泡豆水、大豆乳清废水等，采用深层液体发酵工艺，生产一种富含单细胞蛋白和各种生物代谢酶的蛋白饲料，以满足不断增长的蛋白饲料需要，是一种变废为宝，大幅减少食品加工废水对环境污染的一种环境治理新工艺。
文档编号A23K1/00GK103098979SQ20131001636
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者沈建华, 李立, 袁辉 申请人:上海清美绿色食品有限公司