一种低聚果糖功能性浓缩饲料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种低聚果糖功能性浓缩饲料及其制备方法，其利用糖蜜和玉米浆为营养物质的微生物，直接转化蔗糖生产低聚果糖，发酵液经浓缩形成一种含功能性低聚果糖和菌体蛋白的浓缩物，按一定的比例将含功能性低聚糖和菌体蛋白的浓缩物与玉米皮纤维共同喷浆形成一种含功能性低聚糖、菌体蛋白、粗纤维的功能性蛋白饲料。该发明得到的低聚果糖功能性浓缩饲料，可与其它配合饲料按照2.5%-15%的添加量使用，在补充低聚糖的同时为畜禽提供蛋白、脂和纤维等营养成分，降低功能性低聚糖作为饲料添加剂饲喂畜禽的成本，使功能性低聚果糖在养殖行业广泛应用，成为确实可行的抗生素替代品。
【专利说明】一种低聚果糖功能性浓缩饲料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以农产品加工副产物为原料，利用微生物转化生产功能性低聚果糖，生产一种含功能性低聚果糖、菌体蛋白和粗纤维的功能性饲料。
【背景技术】
[0002]长期以来，抗生素在饲料中的滥用带来了严重的食品安全问题，抗生素替代品的研究日益受到重视。低聚糖具有无污染、无残留、在体内参与肠道代谢、维持宿主微生态平衡等特点，作为一种较理想的可替代抗生素的饲料添加剂，已普遍为欧美发达国家所采用，被誉为继抗生素时代后最具潜力的新一代饲料添加剂。但低聚糖的生产成本始终居高不下，虽在功能性食品领域有较广泛的应用，但在较廉价的饲料中添加低聚糖的成本仍相对较高，这种情况限制了低聚糖在饲料行业的应用。
[0003]低聚果糖在畜禽养殖中的作用主要表现在:
(I)选择性增殖双歧杆菌等有益菌等；低聚糖能被有益菌利用，益生菌大量增殖，并发酵生成酸性物质降低PH，抑制有害菌的生长，提高动物抗病能力，合成B族维生素、短链脂肪酸，促进肠道蠕动。
[0004](2)吸附肠道病原菌，对家禽起到保健作用。
[0005](3)充当免疫辅助因子，提高动物细胞水平和体液水平的免疫功能，提高家禽的抗病能力。
[0006]低聚果糖的生产有微生物转化、酶转化和天然产物中提取三种方法，其高昂的生产成本中，低聚果糖的分离纯化过程占较大部分。微生物利用农产品加工副产物发酵生产低聚果糖是一种较为成熟的低聚糖生产方法，但因菌体内酶利用率低，降低了该方法的实际经济性。目前常用固定化酶或固定化细胞生产低聚果糖，然后经分离纯化得到不同纯度的低聚果糖广品。
[0007]单细胞蛋白常用细菌、酵母和霉菌生产，所含营养物质极为丰富，其中蛋白质含量高达40%_80%，比大豆高10%_20% ;氨基酸组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖氨酸；还含有维生素、碳水化合物、脂类、矿物质及丰富的酶类和辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽及麦角固醇等生物活性物质。黑曲霉也是一种能形成优质菌体蛋白的微生物，因此可用作饲料，提高饲料的营养价值。
【发明内容】
[0008]为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种简单易行、生产成本低的以废糖蜜为原料制备低聚果糖的方法。
[0009]本发明是通过如下技术方案实现的:
一种低聚果糖功能性浓缩饲料，其特征在于:以农产品加工副产物为原料，利用微生物转化生产功能性低聚果糖，经蒸发浓缩制备含低聚果糖、菌体蛋白的浓缩物，与纤维类物质为载体共同喷浆、干燥，得到含有低聚果糖、粗蛋白、粗脂肪和粗纤维的功能性浓缩饲料；其中每IOOkg低聚果糖功能性浓缩饲料中含低聚果糖10-13kg、粗蛋白30-35kg、粗纤维15-18kg、粗脂肪 8-llkg、灰分 4_6kg、水分 10_12kg。
[0010]优选的，所述农产品加工副产物为蔗糖精炼副产物糖蜜和玉米淀粉加工副产物玉米浆；所述微生物为能转化蔗糖、葡萄糖和果糖生产低聚果糖的微生物；所述纤维类物质为玉米加工副产物玉米皮、小麦加工副产物麦麸、稻谷加工副产物麸皮。
[0011]更进一步的，所述微生物为黑曲霉、米曲霉或出芽短梗霉。
[0012]所述的低聚果糖功能性浓缩饲料的制备方法，其特征在于包括如下步骤:
1)微生物菌株在无菌PDA固体斜面培养基上，26-32°C培养12_24h，制备活化菌种；
2)将活化菌种接种至一级液体种子培养基中，26-32°C培养12-24h，制备一级种子液；一级种子培养基组成，单位g/L:蔗糖20-40、硫酸铵4-6、磷酸二氢钾1-2、磷酸氢二钾
1.5-3、硫酸镁1.5-3、酵母膏0.5-1、氯化钠1-3 ;121°C灭菌20min ；
3)按10%的接种量，将一级种子接入二级种子培养基中，28-30°C培养12-24h，得到二级种子液；二级种子培养基组成:锤度为50-60的糖蜜200mL/L、硫酸铵l_2g/L、玉米浆l-2g/L、酵母膏 0.1-0.5g/L、硫酸镁 1.5-2g/L、磷酸二氢钾 1-1.5g/L，121°C灭菌 20min ；
4)按10%的接种量，将二级种子液接入发酵培养基中，28°C培养120-150h，制得含低聚果糖、菌体蛋白的发酵液；发酵培养基组成:锤度为50-60的糖蜜350-400mL/L、玉米浆8-10g/L、酵母膏 0.1-0.3g/L、硫酸镁 1-1.5g/L、磷酸二氢钾 1-1.5g/L，121°C 灭菌 20min ；
5)发酵完成后，发酵液经5效蒸发浓缩制得含菌体蛋白、低聚果糖及其它营养物质的浓缩物，其中，浓缩物中低聚果糖含量大于13%，含水量小于20% ；
6)将玉米皮和上述浓缩物按照1:3-5的比例进行共同喷浆，喷浆产物经滚筒式干燥机干燥至水分含量在10-12%，制备出低聚果糖功能性浓缩饲料。
[0013]本发明的有益效果:本发明改变常规以生产低聚糖饲料添加剂的方式获得低聚糖，直接制备含低聚糖的功能饲料，用该功能饲料饲与其它配合饲料共同喂畜禽，可降低抗生素的摄入量，达到健康养殖的目的。农场品加工副产物本身富含糖类、纤维、金属离子，是良好的饲料配料。低聚糖功能饲料的生产，直接利用微生物深层发酵农产品加工副产物生产低聚糖，不经分离纯化，将发酵液直接浓缩并与载体共同进行喷浆、干燥，直接制备含低聚糖的功能性饲料。这种含低聚果糖的功能性蛋白饲料的生产技术，可以综合利用含微生物菌体蛋白和低聚糖的发酵液，免去了低聚糖生产过程中的纯化工序，大大降低功能性饲料的生产成本，使功能性低聚糖在畜牧养殖业中的应用确实可行。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0015]附图1为本发明的一种实施方式的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】，对本发明做进一步说明。
[0017]实施例1:低聚果糖功能性浓缩饲料的制备方法
O黑曲霉菌株在无菌PDA固体斜面培养基上，培养温度为29-32°C，培养时间均为12-24h，制备活化菌种；2)将活化菌种接种至一级液体种子培养基中，培养温度为29-32°C，培养时间均为12-24h，制备一级种子液；一级种子培养基组成，单位g/L:蔗糖20-40、硫酸铵4_6、磷酸二氢钾1-2、磷酸氢二钾1.5-3、硫酸镁1.5-3、酵母膏0.5_1、氯化钠1_3 ;121°C灭菌20min ；
3)按10%的接种量，将一级种子接入二级种子培养基中，培养温度为29-32°C，培养时间均为12-24h，得到二级种子液；二级种子培养基组成:锤度为50-60的糖蜜200mL/L、硫酸铵l_2g/L、玉米浆l-2g/L、酵母膏0.1-0.5g/L、硫酸镁1.5_2g/L、磷酸二氢钾1-1.5g/L，121°C 灭菌 20min ；
4)锤度为50-60的糖蜜350-400mL/L、玉米浆8-10g/L、酵母膏0.1-0.3g/L、硫酸镁1-1.5g/L、磷酸二氢钾1-1.5g/L、水，配制发酵培养基，121°C灭菌20min ;接种10%的黑曲霉二级种子液至上述发酵培养基，29-32°C发酵12(Tl50h，将培养基中40%以上的蔗糖转化为低聚果糖，发酵过程中通过补充酸碱调节发酵液的PH为5-7 ;发酵结束后，发酵液经5效蒸发浓缩，得到含有低聚果糖、黑曲霉菌体蛋白和无机盐等营养成分的浓缩物，将该浓缩物与玉米纤维按4:1 (w/w)混合，干燥使其水分含量小于12%，得到含有低聚果糖、菌体蛋白和粗纤维的功能性饲料。
[0018]经测定，每IOOkg低聚果糖功能性浓缩饲料中含低聚果糖ΙΟ-llkg、粗蛋白30-32kg、粗纤维 17-18kg、粗脂肪 8-9kg、灰分 4_6kg、水分 10_12kg。
[0019]实施例2:低聚果糖功能性浓缩饲料的制备方法
锤度为50-60的糖蜜350-400mL/L、玉米浆8-10g/L、酵母膏0.1-0.3g/L、硫酸镁l-1.5g/L、磷酸二氢钾l_1.5g/L、水，配制发酵培养基，121°C灭菌20min ; —级种子和二级种子的制备方法与实施例1中·所述方法一致，接种10%的米曲霉二级种子液至上述发酵培养基，26-29°C发酵12(Tl50h，将培养基中40%以上的蔗糖转化为低聚果糖，发酵过程中通过补充酸碱调节发酵液的PH为5-7 ;发酵结束后，发酵液经5效蒸发浓缩，得到含有低聚果糖、黑曲霉菌体蛋白和无机盐等营养成分的浓缩物，将该浓缩物与玉米淀粉加工副产物玉米衆按一定比例混合，使浓缩物中蛋白含量达到50%(w/w),而后与玉米皮纤维按5:1 (w/w)的比例混合，干燥使其水分含量小于12%，得到含有低聚果糖、菌体蛋白、玉米粗蛋白和粗纤维的低聚果糖功能性蛋白饲料。
[0020]经测定，每IOOkg低聚果糖功能性浓缩饲料中含低聚果糖12_13kg、粗蛋白33-35kg、粗纤维 15-16kg、粗脂肪 10-1 lkg、灰分 4_6kg、水分 10_12kg。
[0021]以55型低聚果糖为例，每吨售价约12000元，生产成本10000元，每吨含低聚果糖550kg，每千克低聚果糖约21.8元。每吨低聚糖功能性饲料需要消耗0.8吨糖蜜、0.2吨玉米纤维、0.15吨无机盐等原料，水、电、汽和人工费等，成本共计约为2700元，售价约为3800元，蛋白饲料每吨约2000元，每千克低聚果糖约13.8元。这使得在饲料中添加低聚果糖的成本至少降低37%。
[0022]该发明所述的低聚果糖功能性浓缩饲料需与其它配合饲料共用，为畜禽生长提供营养的同时，摄入低聚果糖以调高畜禽的免疫能力和抗病能力，减少饲喂过程中抗生素的使用量实现“绿色养殖”。大量试验数据显示，生猪养殖、肉鸡养殖、鱼类养殖中低聚果糖的适宜添加量分别为0.5%~?.5%、0.25%~0.5%、0.1%~?%。使用低聚果糖功能性饲料饲喂猪、肉鸡、鱼，添加量约分别为5%-15%、2.5%-5%、1%-10%。该技术生产的饲料为一种含粗蛋白、粗脂肪、低聚果糖和粗纤维的浓缩饲料。可根据不同的畜禽、生理阶段和生产水平按照2.5%-15%的日粮量与其它饲料共同使用。
【权利要求】
1.一种低聚果糖功能性浓缩饲料，其特征在于:以农产品加工副产物为原料，利用微生物转化生产功能性低聚果糖，经蒸发浓缩制备含低聚果糖、菌体蛋白的浓缩物，与纤维类物质为载体共同喷浆、干燥，得到含有低聚果糖、粗蛋白、粗脂肪和粗纤维的功能性浓缩饲料；其中每IOOkg低聚果糖功能性浓缩饲料中含低聚果糖10-13kg、粗蛋白30-35kg、粗纤维15-18kg、粗脂肪 8-llkg、灰分 4_6kg、水分 10_12kg。
2.根据权利要求1所述的低聚果糖功能性浓缩饲料，其特征在于:所述农产品加工副产物为蔗糖精炼副产物糖蜜和玉米淀粉加工副产物玉米浆；所述微生物为能转化蔗糖、葡萄糖和果糖生产低聚果糖的微生物；所述纤维类物质为玉米加工副产物玉米皮、小麦加工副产物麦麸、稻谷加工副产物麸皮。
3.根据权利要求2所述的低聚果糖功能性浓缩饲料，其特征在于:所述微生物为黑曲霉、米曲霉或出牙短梗霉。
4.根据权利要求1-3任一所述的低聚果糖功能性浓缩饲料的制备方法，其特征在于包括如下步骤: 1)微生物菌株在无菌PDA固体斜面培养基上，其中黑曲霉和出芽短梗霉的培养温度为29-32°C，米曲霉的培养温度为26-29°C，培养时间均为12_24h，制备活化菌种； 2)将活化菌种接种至一级液体种子培养基中，其中黑曲霉和出芽短梗霉的培养温度为29-32°C，米曲霉的培养温度为26-29°C，培养时间均为12_24h，制备一级种子液；一级种子培养基组成，单位g/L:蔗糖20-40、硫酸铵4-6、磷酸二氢钾1-2、磷酸氢二钾1.5_3、硫酸镁.1.5-3、酵母膏 0.5-1、氯化钠 1-3 ;121°C灭菌 20min ； 3)按10%的接种量，将一级种子接入二级种子培养基中，其中黑曲霉和出芽短梗霉的培养温度为29-32°C，米曲霉的培养温度为26-29°C，培养时间均为12_24h，得到二级种子液；二级种子培养基组成:锤度为50-60的糖蜜200mL/L、硫酸铵l_2g/L、玉米浆l_2g/L、酵母膏 0.1-0.5g/L、硫酸镁 1.5-2g/L、磷酸二氢钾 1-1.5g/L，121°C灭菌 20min ； 4)按10%的接种量，将二级种子液接入发酵培养基中，其中黑曲霉和出芽短梗霉的培养温度为29-32°C，米曲霉的培养温度为26-29°C，调节培养基的pH维持在5_7，培养时间均为120-150h，使得发酵液中蔗糖含量小于lg/L，制得含低聚果糖、菌体蛋白的发酵液；发酵培养基组成:锤度为50-60的糖蜜350-400mL/L、玉米浆8_10g/L、酵母膏0.1-0.3g/L、硫酸镁 1-1.5g/L、磷酸二氢钾 1-1.5g/L，121°C 灭菌 20min ； 5)发酵完成后，发酵液经5效蒸发浓缩制得含菌体蛋白、低聚果糖及其它营养物质的浓缩物，其中，浓缩物中低聚果糖含量大于13%，含水量小于20% ； 6)将纤维类物质和上述浓缩物按照重量比1:3-5的比例进行共同喷浆，喷浆产物经滚筒式干燥机干燥至水分含量在10-12%，制备出低聚果糖功能性浓缩饲料。
【文档编号】A23K1/16GK103704472SQ201310677505
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】宁占国, 李宁, 周焕霞, 张素丽, 潘永胜, 曹永兴 申请人:山东星光生物科技有限公司