专利名称：棉籽饼粕脱毒方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使棉籽饼粕脱毒的方法。
棉籽饼粕榨油后得到的产物，主要分为机榨饼和浸出粕。棉籽饼粕中含有丰富的蛋白质，是良好的饲用蛋白资源，但是，由于它含有棉酚(又称棉籽醇)毒素，不能直接用作饲料，为了充分利用这一饲用蛋白资源，必须尽可能彻底去除其中的棉酚毒素(即脱毒)。现有的棉籽饼粕脱毒方法主要有溶剂萃取法、旋液分离法、空气分级法和添加剂法，前三种方法由于工艺及所需设备复杂，生产过程耗能大，未能得到广泛使用;添加剂法是目前最简便的脱毒方法，所采用的添加剂包括氨水、双氧水、硫酸亚铁溶液和混合溶液(碳酸氢铵、氨水和尿素的混合溶液)，用这些添加剂进行脱毒，可将棉籽饼粕中有害的游离棉酚含量降低到0.01-0.05%，脱毒效率大致在50-80%之间。不过，即使游离棉酚含量降低至0.01-0.05%，将这种棉籽饼粕用作饲料仍对牲畜的生长造成了较严重的危害，对试验用牲畜进行解剖发现，在牲畜肝脏中仍含有较高的游离棉酚，并且对雄性牲畜的生殖系统造成损害。
本发明的目的是要提供一种棉籽饼粕的脱毒方法，采用此方法能进一步提高棉籽饼粕的脱毒效率，降低游离棉酚含量，并提高蛋白质含量。
在棉籽饼粕中，棉酚通常以两种形式存在，一种是对生物生理活性较高且毒性较大的游离棉酚，另一种是在加工过程中由游离棉酚与蛋白质和糖类化合生成的生理活性较低且毒性较小的结合棉酚。因此，对棉籽饼粕进行脱毒的实质是使其中的毒性大的游离棉酚转化为毒性小的结合棉酚或变性。根据这种机理用于实现上述目的的本发明的棉籽饼粕脱毒方法包括下列步骤原料预处理、尿素溶液脱毒、调整PH值、灭菌、接种、培养和干燥。
在原料预处理步骤中，将棉籽饼粕(即机榨饼和/或浸出粕)粉碎，并过筛，使粉料粒度≤3mm，尔后与碳原料(即碳水化合物，如淀粉、纤维类物质，优选麸粉或玉米蛋白粉)均匀混合，碳原料的重量与棉籽饼粕粉重量之比为2∶8至3∶7，碳原料的作用是提供后面的培养步骤中所需的碳源。在菌种的培养过程中需要的营养成分包括氮源、碳源、钙源和磷源等，由于棉籽饼粕中含蛋白质较高，再加上脱毒步骤中添加尿素，因此氮源充足;在调整PH值步骤中添加磷酸二氢钾，使磷源充足;另外，棉籽饼粕中含有足够的钙;因此，适当补充碳源对培养过程是有利的，否则会影响培养效果，并最终影响脱毒效果。不过，应当指出，即使不在原料中添加碳原料(即碳源)以及磷酸二氢钾(即磷源)，本发明最终的脱毒效率仍优于现有技术中实现的80%的脱毒率果。
在尿素溶液脱毒步骤中，取尿素溶液的浓度为1-3%，并将尿素溶液与预处理后的粉料按重量比1∶1至1∶2均匀混合(若尿素溶液用量太少，难以均匀混合;若溶液用量太多，会影响后面的干燥速度)，此时将发生加成反应，使游离棉酚转化为棉酚脲(席夫硷)。在此步骤中，对上述反应的时间和温度无特别要求，因为在以后的步骤中，游离棉酚转化为结合棉酚的反应过程一直在进行。但是，若无后面的步骤，在此步骤中，无论反应时间和温度如何，只能获得50-80%的脱毒效率。
在调整PH步骤中，将硫酸(H2SO4)或盐酸(HCL)加入上述脱毒步骤中得到的产物中，使PH值为3.8-6，再添加磷酸二氢钾(KH2PO4)配成磷源营养液，KH2PO4的用量为预处理后的粉料重量的0.2-0.5%。由于酵母菌适应酸性生长条件，而细菌类适应PH值为6.5-7.5的碱性生长条件，因此该步骤能达到有效控制细菌类生长的目的。
在灭菌步骤中，可采用例如旋转式蒸料锅对上一步骤的产物进行封闭增温灭菌，这样也可以减少杂菌感染。灭菌时温度为80-95℃，压力为1.5-2.0kg/cm2，保温时间为5-15分钟。
在接种步骤中，将灭菌后的产物冷却至40℃以下，用例如接种器进行接种，接种所使用的菌种为下列菌种组中选出的至少一种，此菌种组包括假丝酵母(candida)、啤酒酵母(scerevisiae)、糖化菌(aspergillnsorgfde)、乳酸菌(streptoeensiaetis)、白地霉(无骧酵母、人造肉)(cryptocscca)、以及脂肪酵母(lipomgces)。菌种用量为粉料重量的2-5%，用量超过5%，对于脱毒而言是不必要的，用量少于2%，既会加长培养时间，又会影响脱毒效果。采用假丝酵母、啤酒酵母、糖化菌和乳酸菌构成的混和菌种，可得到最佳效果(包括最终脱毒效率和蛋白质含量增加率)。
在培养步骤中，可采用例如具有三个发酵室的发酸机，在第一发酵室中进行前期增温培养，最好在1-2小时内使发酵室内的室温和料温升至25-34℃之间;在第二发酵室中进行中期控温培养，这一阶段为微生物生长繁殖高峰期，料温相应地升高，因此可通过翻倒料或冷风降温等方法控制料温不超过34℃，最好在28-32℃之间;在第三发酵室中进行后期低温培养，此时酵母菌生长放慢，但活细胞含量较高。每一时期的培养时间控制在8-16小时的范围内。
在干燥步骤中，由于高温会破坏活性细胞，因此对培养步骤后的产物进行干燥处理时，应将烘晒温度控制为不超过60℃。当然，在连续生产中也可省去步骤，比如，将培养后的物料直接用于饲料生产。
由于本发明采用两种脱毒方式综合脱毒，即，在尿素与游离棉酚进行加成反应实现第一步脱毒之后，用微生物菌种进行培养发酵，在微生物作用下使游离棉酚进一步转化为结合棉酚，这就使脱毒效率进一步提高，最终的脱毒效率达到95%或更高，相应的游离棉酚含量降至0.003%或更低。
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1将棉籽饼粕和作为碳原料的麸皮分别粉碎，并过3mm筛，然后将80重量份的(以下所说的份均指重量份)的棉籽饼粕粉与20重量份的麸皮粉均匀混合成100份粉料。
将浓度为1%的尿素溶液100份与上述100份粉料混合，并充分搅拌，以进行脱毒。
在上述脱毒步骤的混合物中加入硫酸，使PH达到3.8，尔后加入0.2份KH2PO4，配成磷源营养液。
将上述营养液倒入蒸料锅中进行封闭增温灭菌，锅内压力为1.5kg/cm2，料温为80℃，保温时间为15分钟。
在灭菌后的产物冷却至30℃时，在接种器中接种，所用菌种为假丝酵母，用量为5份。
将接种后的产物在发酵机中培养，若此产物的温度低于25℃，应在1-2小时内加热升温至25℃以上例如28℃，此后由于微生物生长繁殖时放热，因此不但不要加热，反而适当降温，以使料温不超过34℃，整个培养过程时间设定为24小时。
培养结束后，在阳光下晒干。
对最终得到的干燥物料进行分析得到如下结果游离棉酚含量0.003%，脱毒效率98.5%，粗蛋白含量提高11%。
实施例2将棉籽饼粕粉碎，并过1mm筛，尔后将75份的棉籽饼粕粉与过1mm筛的玉米蛋白粉25份均匀混合成100份粉料。
将浓度为2%的尿素溶液75份与上述100份粉料均匀搅拌进行脱毒。
在上述脱毒步骤的混合料中加入盐酸，使PH达到5，再加0.3份KH2PO4配成营养液。
将上述营养液在90℃和2.0kg/cm2的压力下灭菌处理10分钟。
在灭菌后的产物冷却至35℃左右时，用假丝酵母、啤酒酵母、糖化菌和乳酸菌组成的混合菌种4份进行接种。
对接种的产物在28-30℃范围内培养48小时。
培养结束后，在50℃温度下烘干。
对该实施例的最终产物进行分析得到如下结果游离棉酚含量0.000，脱毒效率约100%，粗蛋白含量提高16%。
实施例3将粉碎并过2mm筛后的70份棉籽饼粕与30份蛋白粉均匀混合成100份粉料。
将浓度为3%的尿素溶液50份与上述100份粉料混合，并充分搅拌。
将盐酸加入上一步骤的产物中，调整PH为6，尔后加入0.5份KH2PO4，配成磷源营养液。
将上述营养液在95℃和1.8kg/cm2的压力下灭菌处理5分钟。
在灭菌后的产物冷却至25℃时，用糖化菌和脂肪酵母组成的混合菌种2份进行接种。
对接种的产物在具有三个发酵室的发酵机中培养，条件是第一发酵室的温度为29℃，培养时间为15小时;第二发酵室的温度33℃，培养时间为15小时;第三发酵室的温度为28℃，培养时间为10小时。
培养结束后，将产物在40℃温度下烘干。
对本实施例的最终产物进行分析得到如下结果游离棉酚含量0.001%，脱毒效率99.3%，粗蛋白含量提高10%。
为了更清楚和更方便地理解本发明的良好效果，下面采用表1列出了根据本发明脱毒后的最终产物的常规分析结果，以及脱毒前原料的相应参数，为便于比较，还列出了现有的添加剂法的脱毒结果。
权利要求
1.一种棉籽饼粕脱毒方法，其特征在于包括下列步骤a)将棉籽饼粕粉碎并过筛，使其粒度≤3mm；b)将尿素溶液与上一步骤得到的粉料混合，尿素溶液的浓度为1-3%；c)在步骤b)中的混合物料中加入硫酸或盐酸，将混合物料的PH值调节为3.8-6，再加入少量磷酸二氢钾；d)对步骤c)得到的物料在80-95℃温度下在1.5-2.0Kg/cm2压力下灭菌处理；e)在灭菌后的物料冷却至40℃以下时，采用由假丝酵母、啤酒酵母、糖化菌、乳酸菌、白地霉和脂肪酵母组成的菌种组中的至少一种进行接种；f)对已接种的物料进行发酵培养，培养温度为25-34℃，培养时间为24-48小时；g)将培养后的物料在不高于60℃的温度下干燥。
全文摘要
本发明提供了一种对棉籽饼粕进行脱毒的方法，它包括原料预处理、尿素溶液脱毒、调整pH值、灭菌、接种、培养和干燥等步骤，在尿素与棉籽饼粕中的有毒成分游离棉酚反应生成低毒的结合棉酚后，利用微生物的作用使残留游离棉酚进一步转化为结合棉酚，从而将游离棉酚含量降至0.003％以下，同时使脱毒后的棉籽粕中的粗蛋白含量至少增加10％。
文档编号A23K1/00GK1083671SQ93117168
公开日1994年3月16日 申请日期1993年9月13日 优先权日1993年9月13日
发明者张景春, 张树义, 程荣祥, 张广华 申请人:山东省聊城地区粮食局, 冠县畜禽开发公司饲料厂