专利名称：一种利用啤酒麦糟制备多杀菌素和饲料添加剂的方法
技术领域：
本发明属于微生物发酵生产领域，特别涉及一种利用啤酒工业的废弃物一啤
酒麦糟为原料，利用纤维素酶和剌糖多孢菌糖化发酵制备多杀菌素和饲料添加剂的方 法。
背景技术：
啤酒麦糟是啤酒工业的主要副产物(占副产物的80%以上)，其蛋白质含量为 23% 30%(以干重计)，是一种很好的蛋白质资源。迄今为止主要作为饲料廉价出售。 但是由于啤酒麦糟中粗纤维含量较高，蛋白质中氨基酸平衡性差，其饲用价值很低。将 粗纤维糖化后发酵制备高蛋白饲料是啤酒麦糟综合利用的方向。啤酒麦糟中的纤维除纤 维素外，还含有大量的半纤维素，如何利用啤酒麦糟中的半纤维素或者其水解物(主要是 木糖)也是值得关注的问题。 剌糖多孢菌能够在好氧条件下发酵合成生物农药——多杀菌素。我们的研究发 现，剌糖多孢菌也能利用木糖合成多杀菌素。以啤酒麦糟为原材料，以剌糖多孢菌为菌 种，进行酶解发酵制备多杀菌素和饲料添加剂，不仅可以很好的利用啤酒麦糟中的纤维 素，而且可以利用其中的半纤维素。 以工业废弃物——啤酒麦糟为原料进行糖化发酵制备多杀菌素和饲料添加剂， 不仅可以发酵合成多杀菌素，而且可以提高饲料添加剂的质量，对提高啤酒麦糟的附加 值具有重要意义。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种利用啤酒 麦糟制备多杀菌素和饲料添加剂的方法。 本发明的另一 目的在于提供上述方法制备的多杀菌素和饲料添加剂。 本发明的再一目的在于提供上述多杀菌素和饲料添加剂的用途。 本发明的目的通过下述技术方案实现 一种利用啤酒麦糟制备多杀菌素和饲料
添加剂的方法，包括以下操作步骤 (l)啤酒麦糟的预处理将啤酒麦糟与水混合后湿磨，压榨，得到固体渣I和浆 液； (2)啤酒麦糟的酶解将步骤(1)所得固体渣I以干重计，与水按照固液质量体积 比l : 5 1 : IO混合，调节pH值至4.5 5.0 ;按照每克固形物(干)添加4 20FPU 的量加入纤维素酶，进行酶解反应；分离得到酶解液和固体渣II; (3)发酵培养基调配和灭菌向步骤(2)所得酶解液中加入占酶解液体积0.2 1.0%的玉米浆，调节pH值至7.2 7.4，然后加入占酶解液体积0.2 0.6%的碳酸钙， 高温灭菌，冷却至室温，得到发酵培养基；(4)剌糖多孢菌种子液的制备将低温保存的剌糖多孢菌(Saccharopolysporaspinosa)或者其变异株经试管斜面、摇瓶逐级放大，制得剌糖多孢菌种子液；(5)发酵培养将步骤(4)所得剌糖多孢菌种子液按照体积百分比5% 10%的接
种量接种到步骤(3)所得发酵培养基中，好氧发酵，得到发酵液； (6)多杀菌素的提取向步骤(5)所得发酵液中加入等体积的丙酮，搅拌，静置 过夜；过滤去除菌丝体，调节pH值至9.5 10.5，滤液过树脂吸附，用丙酮解吸，得到 多杀菌素提取液； (7)菌体及蛋白的干燥将步骤(6)所述菌丝体洗涤后与步骤(1)所得浆液以及步 骤(2)所得固体渣II混合，经干燥后得到饲料添加剂。 步骤(1)所述啤酒麦糟与水混合是将啤酒麦糟以湿重计，与水按照固液质量体积 比1 : 1 1 : 3混合。 步骤(2)所述酶解反应的温度控制在40 50°C，反应时间为12 96小时。
步骤(3)所述高温灭菌是在115 125t:下灭菌20 60分钟；步骤(4)所述低温 保存是在-196。C、 -80°C、 -201:或41:条件下保存。 步骤(4)所述剌糖多孢菌或者其突变株为DSM 44228(德国DSM菌种保藏中心) 或者其突变株。 步骤(5)所述好氧发酵的温度控制在28 32°C，发酵时间为7 8天。
步骤(6)所述搅拌的时间为20 60分钟；所述树脂为大孔吸附树脂。
—种根据上述方法制备的多杀菌素。
—种根据上述方法制备的饲料添加剂。 上述多杀菌素可应用于制备杀虫剂，对鳞翅目(包括菜青虫、小菜蛾、棉铃虫、 斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、烟芽夜蛾、谷实夜蛾、苹果巻叶蛾、桃潜叶蛾、菜螟或粘虫等)和 缨翅目害虫(包括棕榈蓟马、温室蓟马、花蓟马或稻蓟马等)有较广的杀虫谱和较高的杀 虫活性。 上述饲料添加剂可应用于饲料加工领域，可以用作禽畜饲料加工的添加剂。
本发明相对现有技术，具有如下的优点及有益效果(l)发酵制备多杀菌素和饲 料添加剂的原料是啤酒工业废弃物——啤酒麦糟，除纤维素和半纤维素外，还含有较高 含量的蛋白质；但是由于其中的纤维素和半纤维素而影响了啤酒麦糟的饲用价值，利用 本发明所述的方法可以成功利用啤酒麦糟中的大部分纤维素和半纤维素成分，转化为多 杀菌素，同时保留啤酒麦糟中原有的蛋白质，不仅可以节省原材料成本，而且可以提高 啤酒麦糟的附加值；(2)剌糖多孢菌不仅能够利用纤维素水解产物——葡萄糖，而且能够 利用半纤维素水解产物——木糖。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于 此。 实施例1 (l)啤酒麦糟的预处理将1.0公斤啤酒湿麦糟将啤酒麦糟以湿重计，与水按照
固液质量体积比l : l混合后经磨浆机湿磨，压榨，得到固体渣I和浆液； (2)啤酒麦糟的酶解将步骤(1)所得固体渣I以干重计，与水按照固液质量体积比l : IO混合，调节pH值至5.0;按照每克固形物添加IOFPU的量加入纤维素酶 (Spezyme CP，购于丹尼斯克 杰能科Genencor-Danisco)，搅拌转速150rpm，控制温度 5(TC进行酶解反应，反应时间为12小时；分离得到酶解液和固体渣II ;
(3)发酵培养基调配和灭菌向步骤(2)所得酶解液中加入0.5%玉米浆，调节pH 值至7.3，然后加入0.5%碳酸钙，装入5L发酵罐中，12rC灭菌30分钟，冷却至室温， 得到发酵培养基； (4)剌糖多孢菌种子液的制备将-196 °C低温保存的剌糖多孢菌 (Saccharopolyspora spinosa)DSM44228(购于德国DSM菌种保藏中心)经试管斜面、摇瓶逐 级放大，制得剌糖多孢菌种子液； (5)发酵培养将步骤(4)所得剌糖多孢菌种子液按照10%接种量接种到步骤(3) 所得发酵培养基中，控制发酵温度为2『C，转速300rpm，通气量l.Ovvm，将温度控制在 2『C好氧发酵7天，终止发酵，得到发酵液； (6)多杀菌素的提取向步骤(5)所得发酵液中加入等体积的丙酮，搅拌30min， 静置过夜；过滤去除菌丝体，调节pH值至lO，滤液过大孔树脂DM11(购于天津南开大 学化工厂)吸附，用丙酮解吸，得到多杀菌素提取液； (7)菌体及蛋白的干燥将步骤(6)所述菌丝体洗涤后与步骤(1)所得浆液以及步 骤(2)所得固体渣II混合，经干燥后得到饲料添加剂185克，蛋白质含量为35.5%。
实施例2 (l)啤酒麦糟的预处理将1.0公斤啤酒湿麦糟经磨浆机湿磨，压榨，得到固体 渣I和浆液； (2)啤酒麦糟的酶解将步骤(l)所得固体渣I按照固液比(干重)l : 8混合，调 节pH值至4.8 ;按照每克固形物添加4FPU的量加入纤维素酶(Accellerase 1000，购于 丹麦杰能科国际有限公司)，搅拌转速150rpm，控制温度4(TC进行酶解反应，反应时间 为96小时；分离得到酶解液和固体渣II ; (3)发酵培养基调配和灭菌向步骤(2)所得酶解液中加入0.2%玉米浆，调节pH 值至7.2，然后加入0.2%碳酸钙，装入5L发酵罐中，115t:灭菌20分钟，冷却至室温， 得到发酵培养基； (4)剌糖多孢菌种子液的制备将-80 °C低温保存的剌糖多孢菌 (Saccharopolyspora spinosa)DSM44228(购于德国DSM菌种保藏中心)经试管斜面、摇瓶逐 级放大，制得剌糖多孢菌种子液； (5)发酵培养将步骤(4)所得剌糖多孢菌种子液按照5%接种量接种到步骤(3) 所得发酵培养基中，控制发酵温度为3(TC，转速300rpm，通气量l.Ovvm，将温度控制在 32t:好氧发酵8天，终止发酵，得到发酵液； (6)多杀菌素的提取向步骤(5)所得发酵液中加入等体积的丙酮，搅拌20min， 静置过夜；过滤去除菌丝体，调节pH值至9.5，滤液过大孔树脂DM11(购于天津南开大 学化工厂)吸附，用丙酮解吸，得到多杀菌素提取液； (7)菌体及蛋白的干燥将步骤(6)所述菌丝体洗涤后与步骤(1)所得浆液以及步 骤(2)所得固体渣II混合，经干燥后得到饲料添加剂196克，蛋白质含量为33.2%。
实施例3
5
(l)啤酒麦糟的预处理将1.0公斤啤酒湿麦糟经磨浆机湿磨，压榨，得到固体 渣I和浆液； (2)啤酒麦糟的酶解将步骤(l)所得固体渣I按照固液比(干重)l : 5混合，调 节pH值至4.5 ;按照每克固形物添加20FPU的量加入纤维素酶(Genencor International, Inc，购于丹麦杰能科国际有限公司)，搅拌转速150rpm，控制温度45。C进行酶解反应， 反应时间为72小时；分离得到酶解液和固体渣II ; (3)发酵培养基调配和灭菌向步骤(2)所得酶解液中加入1.0%玉米浆，调节pH 值至7.4，然后加入0.6%碳酸钙，装入5L发酵罐中，125t:灭菌60分钟，冷却至室温， 得到发酵培养基； (4)剌糖多孢菌种子液的制备将-20 °C低温保存的剌糖多孢菌 (Saccharopolyspora spinosa)DSM44228(购于德国DSM菌种保藏中心)经试管斜面、摇瓶逐 级放大，制得剌糖多孢菌种子液； (5)发酵培养将步骤(4)所得剌糖多孢菌种子液按照8%接种量接种到步骤(3) 所得发酵培养基中，控制发酵温度为32t:，转速300rpm，通气量l.Ovvm，将温度控制在 32t:好氧发酵7天，终止发酵，得到发酵液； (6)多杀菌素的提取向步骤(5)所得发酵液中加入等体积的丙酮，搅拌60min， 静置过夜；过滤去除菌丝体，调节pH值至10.5，滤液过大孔树脂DM11(购于天津南开 大学化工厂)吸附，用丙酮解吸，得到多杀菌素提取液； (7)菌体及蛋白的干燥将步骤(6)所述菌丝体洗涤后与步骤(1)所得浆液以及步 骤(2)所得固体渣II混合，经干燥后得到饲料添加剂191克，蛋白质含量为36.8%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例 的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组 合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种利用啤酒麦糟制备多杀菌素和饲料添加剂的方法，其特征在于包括以下操作步骤(1)啤酒麦糟的预处理将啤酒麦糟与水混合后湿磨，压榨，得到固体渣I和浆液；(2)啤酒麦糟的酶解将步骤(1)所得固体渣I以干重计，与水按照固液质量体积比1∶5～1∶10混合，调节pH值至4.5～5.0；按照每克固形物(干)添加4～20FPU的量加入纤维素酶，进行酶解反应；分离得到酶解液和固体渣II；(3)发酵培养基调配和灭菌向步骤(2)所得酶解液中加入占酶解液体积0.2～1.0％的玉米浆，调节pH值至7.2～7.4，然后加入占酶解液体积0.2～0.6％的碳酸钙，高温灭菌，冷却至室温，得到发酵培养基；(4)刺糖多孢菌种子液的制备将低温保存的刺糖多孢菌(Saccharopolyspora spinosa)或者其变异株经试管斜面、摇瓶逐级放大，制得刺糖多孢菌种子液；(5)发酵培养将步骤(4)所得刺糖多孢菌种子液按照体积百分比5％～10％的接种量接种到步骤(3)所得发酵培养基中，好氧发酵，得到发酵液；(6)多杀菌素的提取向步骤(5)所得发酵液中加入等体积的丙酮，搅拌，静置过夜；过滤去除菌丝体，调节pH值至9.5～10.5，滤液过树脂吸附，用丙酮解吸，得到多杀菌素提取液；(7)菌体及蛋白的干燥将步骤(6)所述菌丝体洗涤后与步骤(1)所得浆液以及步骤(2)所得固体渣II混合，经干燥后得到饲料添加剂。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(l)所述啤酒麦糟与水混合是 将啤酒麦糟以湿重计，与水按照固液质量体积比l : 1 1 : 3混合。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)所述酶解反应的温度控制 在40 50。C，反应时间为12 96小时。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)所述高温灭菌是在115 125。C下灭菌20 60分钟；步骤(4)所述低温保存是在-196°C、 -80°C、 -20"或4。C条件 下保存。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(5)所述好氧发酵的温度控制 在28 32t:，发酵时间为7 8天。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(6)所述搅拌的时间为20 60min ;所述树脂为大孔吸附树脂。
7. —种根据权利要求1 6任一项所述方法制备的多杀菌素。
8. —种根据权利要求1 6任一项所述方法制备的饲料添加剂。
9. 根据权利要求7所述多杀菌素应用于制备杀虫剂。
10. 根据权利要求8所述饲料添加剂应用于制备禽畜饲料。
全文摘要
本发明公开了一种利用啤酒麦糟制备多杀菌素和饲料添加剂的方法。该方法包括下述步骤啤酒麦糟的预处理；啤酒麦糟的酶解；发酵培养基调配和灭菌；刺糖多孢菌种子液的制备；发酵培养；多杀菌素的提取；菌体及蛋白的干燥。该方法实现了从工业废弃物-啤酒麦糟生产出多杀菌素和饲料添加剂，达到了废弃物资源化和高值化的目的；利用本发明所述的方法可以成功利用啤酒麦糟中的大部分纤维素和半纤维素成分，转化为多杀菌素，同时保留啤酒麦糟中原有的蛋白质；刺糖多孢菌不仅能够利用纤维素水解产物——葡萄糖，而且能够利用半纤维素水解产物——木糖。
文档编号C12P19/00GK101691594SQ200910192898
公开日2010年4月7日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者朱明军, 浦跃武, 胡飞 申请人:华南理工大学