液固法二级发酵酶解处理高淀粉原料的饲料生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种液固法二级发酵酶解处理高淀粉原料的饲料生产方法，将玉米、小麦、碎米等高淀粉原料粉碎，加水浸润后通过高温淀粉酶一级处理进行液化，然后用中温淀粉酶二级处理进行糖化，再通过粪肠球菌和地衣芽孢杆菌的发酵作用，分解为少量葡萄糖、大量麦芽低聚糖、糊精、极限糊精等，并产生丰富的代谢产物及有机酸。该饲料生产方法成本低廉，提高了物料的利用价值，利于消化吸收，并通过有益微生物和代谢产物等来抑制动物肠内有害菌的繁殖及有毒腐败物质的产生，具有净化肠道、促进肠蠕动、增进机体免疫力等效应。
【专利说明】液固法二级发酵酶解处理高淀粉原料的饲料生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于酶解与发酵复合技术，特别涉及到液固法二级酶解、发酵处理高淀粉原料如玉米、小麦、碎米等产生幼龄动物容易消化吸收的缓释型碳水化合物的工艺方法。
【背景技术】
[0002]玉米、小麦、碎米等高淀粉原料作为动物饲料中最重要的能量源，在畜禽料中的添加量(55-70%)是很大的，所以玉米、小麦、碎米等碳水化合物原料的品质及类型直接影响了饲料的利用效率。以玉米为例，玉米是我国种植面积最为广泛的农作物之一，产量高、适应性强，是重要的粮食作物和重要的饲料来源。玉米子粒成分含70%?75%的淀粉，由于生玉米内淀粉粒内存占相当比例抗酸抗酶的晶体结构而不利于动物的消化利用，必须让晶体结构解体才能被酶充分水解而提高消化率。幼龄动物特别是早期断奶子猪消化器官尚未发育成熟，消化酶活性很低，研究表明子猪在出生后一段时间内都存在淀粉酶分泌不足的问题，并且由于断奶应激使消化酶活性增长出现倒退，常常因淀粉消化不良导致腹泻，影响生产性能。另外，如果在乳猪配合料中加入过多葡萄糖(达3-5%以上时)，则会影响其采食量或造成肠道菌群过度繁殖而弓I起腹泻。
[0003]目前玉米的主要加工处理方法包括:粉碎、蒸汽压片、膨化等，以这些工艺处理过的玉米在畜禽饲料中都得到广泛应用，但未见有发酵玉米在饲料中应用的相关报道。在食品、医药和化工领域，则利用玉米生产玉米淀粉，进一步以玉米淀粉为原料生产淀粉糖。以玉米淀粉生产麦芽低聚糖、糊精技术的淀粉糖工艺比较成熟而且在生产上已大规模化投产应用，但该技术生产成本高、操作复杂，无法在饲料行业应用。
[0004]目前国内外工艺中利用玉米淀粉生产淀粉糖的很多，而且主要应用于食品工业，医药工业和化学工业。而直接酶解发酵高淀粉原料，应用于饲料中还没有确切的工艺。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是利用液固法二级发酵酶解处理高淀粉原料，提高饲料类产品中葡萄糖、麦芽低聚糖、糊精、极限糊精及微生物代谢产物如有机酸等含量的生物发酵方法。
[0006]本发明方法跳出现有工艺先用高淀粉原料生产淀粉，再利用淀粉生产糖的步骤，直接用高淀粉原料酶解发酵产生糖类。
[0007]本发明的技术方案是:一种饲料生产方法，包括如下步骤:
[0008]I)将高淀粉原料除去杂质，粉碎，然后投入水中搅拌，调成含水量为60?70%的料液；
[0009]2)调节步骤I)料液的pH为6.5?7.0，然后加入高温淀粉酶混合均匀，升温至70?100°C搅拌反应5?30min，使物料液化；
[0010]3)向液化后的物料中补充适量的原料粉末混合均匀，使物料含水量降为30?40%并降温，然后加入中温淀粉酶，在40?70°C糖化反应20?40h ；
[0011]4)糖化完成后，补充原料粉末使物料含水量降为20?30%，混合均匀，使物料温度降至30?40°C，加入粪肠球菌和地衣芽胞杆菌，充分混匀，发酵3?5d ;
[0012]5)发酵完成后，将物料烘干，粉碎，打包。
[0013]上述步骤I)所述高淀粉原料例如玉米、小麦、碎米等，将它们粉碎为粒径40?60目的粉末为宜。
[0014]上述步骤2)、3)和4)分别涉及生产反应过程中的液化、糖化、发酵三个阶段，共用了 2类淀粉酶和2种菌种，它们是高温淀粉酶、中温淀粉酶、粪肠球菌和地衣芽孢杆菌。反应温度和pH值对酶和菌种的活力影响较大,确定反应温度和pH值的最佳条件，能最大限度地提高酶和菌种的使用效率。
[0015]步骤2)液化时的各种参数如温度、pH值、加酶量要掌握准确，适宜的液化DE值是糖化的关键。液化过程是高温淀粉酶的作用过程，高温淀粉酶作用的最佳温度为100°c，最适PH值为6.5-7.0，加酶量以0.1 %。?0.5%。(占原料质量百分比，以后皆是)为宜，作用时间为5?30min。在步骤2)通常用NaOH调节物料的pH值，NaOH的加入量通常在0.1%0?0.5%。左右。此外，钙离子可作为淀粉酶的保护剂和激活剂，其含量对高温淀粉酶也有一定影响，因此，在加入高温淀粉酶前先向料液中加入2%。?5%。的氯化钙搅拌均匀。
[0016]步骤3)糖化时要弄清酶适宜的温度、pH值以及加量与作用时间、糖含量之间的关系，保证糖化结束后，料液中的糖量符合要求。糖化过程是中温淀粉酶作用，中温淀粉酶作用温度为40?70°C，pH值为5.5?7.0，加酶量以0.1%。?1%。为宜，作用时间为20?40h。
[0017]步骤4)需要控制发酵阶段的温度和时间，此阶段是粪肠球菌和地衣芽胞杆菌作用，粪肠球菌的添加量以高淀粉原料质量的0.1%。?1%。为宜，地衣芽孢杆菌的添加量以高淀粉原料质量的1%。?3.5%。为宜，作用温度优选为32?37°C，作用时间为3?5d。
[0018]本发明液固法二级发酵酶解处理高淀粉原料的工艺，以玉米、小麦、碎米等淀粉较高物料为原料，采用酶解和微生物固体发酵技术对其进行处理，通过酶解加微生物法使其液化、糖化，分解为少量葡萄糖、大量麦芽低聚糖、糊精、极限糊精等并产生丰富的代谢产物及有机酸，而且成本低廉。虽然动物的肠道中缺乏水解生淀粉的酶解系统，导致它们不易被消化吸收，但是麦芽低聚糖、糊精、极限糊精等直接进入肠道后，可以缓慢降解释放为葡萄糖，而且低聚糖可优先为后肠的乳酸菌及双歧杆菌所利用，通过有益微生物和代谢产物等来抑制肠内有害菌的繁殖及有毒腐败物质的产生，具有净化肠道、促进肠蠕动、增进机体免疫力等效应。
[0019]相比于原淀粉糖工艺，本发明的液固法二级发酵酶解处理高淀粉原料工艺的特征在于:
[0020]1、本发明以玉米、小麦、碎米等淀粉含量较高的物料为原料；
[0021]2、本发明采用微生物发酵技术直接对物料进行糊化、液化、糖化等处理，简化了现有的先生产淀粉再生产糖的淀粉糖工艺；
[0022]3、本发明所用的酶和菌种都是对动物无害的，可以放心使用；
[0023]4、本发明产品中富含低聚糖、多糖和有益微生物代谢产物，提高物料利用价值；
[0024]5、本发明产品中所富含的糖以麦芽低聚糖、糊精、极限糊精为主；
[0025]6、本发明最后阶段是固体发酵，可降低烘干成本，并且无废水排放。
[0026]对于平常饲料中所加的生玉米，其中含有许多的脂肪酸，所以磨碎后的玉米粉很容易变酸、变质，不宜长期保存，而新上市的玉米水分含量比较高，贮藏过程中又很容易发生霉变，霉变后的玉米会产生大量的黄曲霉毒素，如果用这种玉米来制作猪饲料，生猪吃了就会中毒。因此本发明产品对比生玉米，其优点在于:
[0027]1、玉米酶解发酵后，可以使部分细胞壁和纤维结构破坏和软化，蛋白质变性，脂肪稳定，从而利于消化吸收，提高饲料的消化率和利用率；
[0028]2、玉米经过酶解发酵后，产生麦芽低聚糖和有机酸，使饲料具有特殊的香味，有利于增加动物的食欲；
[0029]3、玉米经高温酶解后，可以杀死多种有害病菌，使饲料满足有关卫生要求，有效预防动物消化道疾病；
[0030]4、玉米经酶解发酵，可控制烘干的水份，便于储藏，亦可抑制黄曲霉生长。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明液固法二级发酵酵解处理高淀粉原料的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图，通过实施例进一步详细描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
[0033]实施例1
[0034]本实施例中所用高温淀粉酶(耐高温α -淀粉酶)购自山东隆科特酶制剂有限公司；所用中温淀粉酶(中温α-淀粉酶)购自邢台思倍特生物科技有限公司；所用粪肠球菌和地衣芽胞杆菌购自湖北绿天地生物科技有限公司。
[0035]参见图1，以玉米为原料进行饲料加工:
[0036]1、原料的准备:选择干净、无霉变、无结块、含水量为10?14%的的玉米为原料，将其除杂后干法脱皮或未脱皮，然后入粉碎机粉碎，使其达到40?60目粒度的玉米粉料，备用。
[0037]2、调浆过程:先将一定量的水加入调浆罐中，开动搅拌器，逐渐加入玉米粉料，投料完毕，继续加入水，将料液调成含水量为60%?70%的浆液，保证料液浓度在规定范围内，然后充分搅拌均匀，防止结团或死角。待料液完全调匀后，加入占原料质量0.1%。?
0.5%。左右的NaOH，将pH调至6.5?7.0，提高淀粉酶的活力；加入占原料质量2%。?5%0的氯化钙，作为淀粉酶的保护剂和激活剂，再次搅拌均匀。
[0038]3、液化过程:液化过程包括玉米中淀粉的糊化和液化，该过程中DE值的控制非常关键，应严格操作。淀粉乳受热膨胀，晶体结构消失，体积涨大，互相接触，变成半透明粘稠糊状液体的现象称为糊化。液化是淀粉糊化后，使其水解成小颗粒，降低粘度的过程。向调浆罐中的料液，加入占原料质量0.1%。?0.5%。的高温淀粉酶并混合均匀。通过蒸汽使料液迅速升温到100°c,在不断搅拌中反应5-30min,将玉米中淀粉链条打开,使玉米液化到葡萄糖占总物料的7?10%。
[0039]4、糖化过程:该过程是中温淀粉酶将液化过程中打开的淀粉链条切割成目标糖，使之达到预定的含量。物料液化完成，转移至混合机中，补充适当粒度玉米粉，使物料含水量降为30-40%，并使物料混合均匀，温度降低；加入占原料质量0.1%。?1%。中温淀粉酶并再次混合均匀，转移物料至发酵箱中，并移动发酵箱至发酵房进行糖化。发酵房温度为40-70°C，物料糖化时间为20-40h。
[0040]5、发酵过程:糖化完成后，再向发酵箱里补充适量的原料，使物料含水量降为20?30%，混合均匀，使物料温度降至35-40°C。向物料中加入原料质量0.1%。?1%。的粪肠球菌和1%。?3.5%。地衣芽胞杆菌，充分混匀，转至发酵池继续发酵3-5d，等待出料。
[0041]6、成品:发酵完成后，转移物料至烘干机进行烘干，烘干至所需水分，粉碎机粉碎，然后检验合格打包即为成品。
【权利要求】
1.一种饲料生产方法，包括如下步骤: 1)将高淀粉原料除去杂质，粉碎，将原料粉末加水搅拌，调成含水量为60?70%的料液； 2)调节步骤I)料液的pH为6.5?7.0,然后加入高温淀粉酶混合均匀，升温至70?100°C搅拌反应5?30min，使物料液化； 3)向液化后的物料中补充适量的原料粉末混合均匀，使物料含水量降为30?40%并降温，然后加入中温淀粉酶，在40?70°C糖化反应20?40h ； 4)糖化完成后，补充原料粉末使物料含水量降为20?30%，混合均匀，使物料温度降至30?40°C，加入粪肠球菌和地衣芽胞杆菌，充分混匀，发酵3?5d ; 5)发酵完成后，将物料烘干，粉碎，打包。
2.如权利要求1所述的饲料生产方法，其特征在于，步骤I)所述高淀粉原料为玉米、小麦和/或碎米。
3.如权利要求1所述的饲料生产方法，其特征在于，步骤I)将高淀粉原料粉碎为粒径40?60目的粉末。
4.如权利要求1所述的饲料生产方法，其特征在于，步骤2)用NaOH调节物料的pH值。
5.如权利要求1所述的饲料生产方法，其特征在于，步骤2)在加入高温淀粉酶前向料液中加入占原料质量2%。?5%。的氯化钙搅拌均匀。
6.如权利要求1所述的饲料生产方法，其特征在于，步骤2)高温淀粉酶的加入量为原料质量的0.1%。?0.5%。。
7.如权利要求1所述的饲料生产方法，其特征在于，步骤3)中温淀粉酶的加入量为原料质量0.1%。?1%。，其作用时控制物料的pH值为5.5?7.0。
8.如权利要求1所述的饲料生产方法，其特征在于，步骤4)粪肠球菌和地衣芽胞杆菌作用时控制物料的温度为32?37°C。
9.如权利要求1所述的饲料生产方法，其特征在于，步骤4)粪肠球菌的加入量为原料质量的0.1%。?1%。和地衣芽胞杆菌的加入量为原料质量的1%。?3.5%0。
【文档编号】A23K1/12GK104286377SQ201410569317
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】香红星, 陈婧, 程宗佳, 张玲 申请人:香红星, 乐山恒峰华邦生物科技有限公司