制备含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的方法与流程

文档序号:14481424阅读:2612来源:国知局
本发明涉及微生物于制备饲料原料的应用,尤其是在不外加丁酸及丁酸盐的情形下,制备含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料。特定言之,本发明方法通过微生物以及轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)的使用,在不外加丁酸及丁酸盐的情形下,提供可用以制备饲养动物的饲料的含有丁酸及/或丁酸盐的发酵液。
背景技术
:玉米粒的主要成分为淀粉、蛋白质、脂肪与玉米皮纤维,为制作饲料的常见原料。由玉米制作饲料的加工流程可大致分为湿法及干法两种。其中,所谓湿法,是指将玉米用温水浸泡,破碎后分离出胚芽、纤维及蛋白质,以获得高纯度的淀粉产品。图1显示典型的湿法玉米淀粉生产流程。如图1显示,于典型的湿法玉米淀粉生产流程中,在进行温水浸泡之前,先对玉米粒a进行一净化处理100,以水b洗涤玉米粒a而移除杂质与尘埃。其后,进行浸泡处理200,以通入二氧化硫c的温水(例如:温度为约46至52℃的温水)浸泡玉米粒(历时例如:40至80小时),得到轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)d以及软化的玉米粒。前述浸泡液包含粗蛋白、灰分、碳水化合物以及脂肪等成分,其经蒸发浓缩210,可得到固形物含量提升(例如达约45至55重量%)的浓缩玉米萃取液(condensedcornextractives)e,或称玉米浸泡液(cornsteepliquor或cornsteepwater)。可进一步干燥前述浓缩玉米萃取液e,以提供全固形物的玉米萃取粉(cornsteeppowder)。如图1所示,经软化的玉米粒经历破碎处理300以及胚芽分离处理400以移除胚芽之后,再经历细磨处理500以及纤维分离处理600以移除玉米皮纤维k,其后经蛋白分离处理700以移除蛋白质,得到淀粉;该淀粉再以水f进行淀粉洗涤800、脱水810、干燥820,即是玉米淀粉(cornstarch)g。其中,于胚芽分离处理400所分离得到的玉米胚芽经胚芽洗涤410、脱水420、干燥430而得到胚芽h,该胚芽h再经榨油处理440,可以提供粗玉米油i以及胚芽饼(粕)j;于纤维分离处理600所分离得到的玉米皮纤维k,再经洗涤脱水610、干燥630及造粒640等进一步处理,且在处理过程中混合620前述浓缩玉米萃取液e以及视需要的胚芽饼(粕)j,可以提供玉米蛋白饲料(cornglutenfeed)l,其可用于饲养动物;于蛋白分离处理700所分离得到的蛋白质再经蒸发浓缩710、脱水720、干燥730等进一步处理,则可提供蛋白粉(cornglutenmeal)m。在过去,为达到维持动物健康、促进动物生长及提升饲料利用率等效果,常于饲料中添加使用抗生素,然而,近年来抗生素所衍生的抗药性和药物残留问题日益受到重视,故各国政府纷纷采取相应的措施,以严格控管抗生素作为饲料添加剂的应用。因此,抗生素替代品的开发,已成为饲料添加剂研究的重点。已知,于动物饲料中添加丁酸或丁酸盐(例如丁酸钠)可对所饲养的动物提供许多益处,包括例如抗菌、抑制病原菌、改善胃肠道上皮细胞型态结构、改善肠道微生态平衡、促进消化吸收能力、抑制肠道炎症反应、增强免疫力等,进而可提升饲料利用率、增加所饲养的动物的成长速率与换肉率。然而,根据目前由玉米制作饲料的加工流程(如图1所示的玉米淀粉湿法生产流程),除非外加(externallyadding)丁酸及丁酸盐,否则所提供的饲料如玉米蛋白饲料等,都不含丁酸及丁酸盐。此外,在饲料中所添加的丁酸或丁酸盐必须为饲料级,不可为低价的化工级丁酸或丁酸盐,若于饲料中添加使用低价的化工级丁酸或丁酸盐(例如丁酸钠),将灼伤动物黏膜,致使动物的采食量下降、甚至拒食。本案发明人研究发现,在由玉米制作饲料的湿式加工流程中,通过微生物的使用,可在不改变传统加工流程顺序的情形下,直接在工艺上游提供含有符合饲料等级要求的丁酸及/或丁酸盐的轻质玉米浸泡液,其可用以制作动物饲料,不须外加丁酸及丁酸盐。技术实现要素:因此,本发明的一目的,在于提供一种含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的制备方法,其包含:于一轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)中添加一微生物以提供一混合物,其中该微生物包含第一菌株,该第一菌株可于发酵反应中代谢醣类及╱或有机化合物以生成丁酸;将该混合物置于厌氧氛围下以进行发酵反应,提供一发酵液;以及视需要浓缩该发酵液。视需要地,该微生物可更包含一第二菌株,该第二菌株可固定碳氧化物。其中,该第一菌株为以下的至少一种:梭菌属(clostridiumsp.)菌株、丁酸杆菌属(butyribacteriumsp.)菌株及丁酸弧菌属(butyrivibriosp.)菌株。其中,该第一菌株为以下的至少一种:酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)、酪酸梭菌(clostridiumbutyricum)、拜氏梭菌(clostridiumbeijerinckii)、丙酮丁醇梭菌(clostridiumacetobutylicum)、阿吉替南斯梭菌(clostridiumargentinense)、金黄丁酸梭菌(clostridiumaurantibutyricum)、肉毒芽孢梭菌(clostridiumbotulinum)、食氧化碳梭菌(clostridiumcarboxidivorans)、食纤维梭菌(clostridiumcellulovorans)、解醣cf.梭菌(clostridiumcf.saccharolyticum)、困难梭菌(clostridiumdifficile)、克氏梭菌(clostridiumkluyveri)、诺维氏梭菌(clostridiumnovyi)、类腐败梭菌(clostridiumparaputrificum)、帕斯库伊梭菌(clostridiumpascui)、巴斯德氏梭菌(clostridiumpasteurianum)、胜肽戈登氏梭菌(clostridiumpeptidivorans)、产气荚膜梭菌(clostridiumperfringens)、粪味梭菌(clostridiumscatologenes)、西玛克梭菌(clostridiumschirmacherense)、斯蒂克兰德氏梭菌(clostridiumsticklandii)、近端梭菌sb4(clostridiumsubterminalesb4)、共生梭菌(clostridiumsymbiosum)、破伤风梭菌(clostridiumtetani)、大洋温层梭菌(clostridiumtepidiprofundi)、第三梭菌(clostridiumtertium)、破伤风形梭芽孢杆菌(clostridiumtetanomorphum)及耐热梭菌(clostridiumthermopalmarium)。其中,该第二菌株为利用wood-ljungdahl(wl)路径以固定碳氧化物的菌株。其中,该第二菌株为以下的至少一种:高斯卡提梭菌(clostridiumcoskatii)、将达梭菌(clostridiumljungdahlii)、自产乙醇梭菌(clostridiumautoethanogenum)、拉氏梭菌(clostridiumragsdalei)、甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)及粪味梭菌(clostridiumscatologenes)。其中,该轻质玉米浸泡液包含以下成分:粗蛋白、灰分、碳水化合物及脂肪。其中,以酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)为第一菌株,且该发酵反应于32至42℃的温度下进行。其中,更包含于进行发酵反应之前,于该混合物中添加碳源、氮源及/或矿物质元素。其中,该碳源为乙酸、乙酸盐、及糖类的至少一种,该矿物质元素磷、硫、钾、镁、铁及锰的至少一种。本发明的详细技术内容及部分具体实施例,将描述于以下内容中,以供本领域技术人员据以明了本发明的特征。附图说明图1显示典型的湿法玉米淀粉生产流程的示意图;图2显示一应用本发明方法,以由玉米制作饲料的加工流程的示意图。附图标记说明a、a’:玉米粒b、b’:水c、c’:二氧化硫d、d’:轻质玉米浸泡液e:浓缩玉米萃取液e’:含有丁酸及/或丁酸盐的浓缩玉米萃取液f、f’:水g、g’:玉米淀粉h、h’:胚芽i、i’:粗玉米油j、j’:胚芽饼(粕)k、k’:玉米皮纤维l:玉米蛋白饲料l’:含有丁酸及/或丁酸盐的玉米蛋白饲料m、m’:蛋白粉n:含有丁酸及/或丁酸盐的轻质玉米浸泡液100:净化处理200:浸泡处理210:蒸发浓缩211:发酵反应212:调整ph值300:破碎处理400:胚芽分离处理410:胚芽洗涤420:脱水430:干燥440:榨油处理500:细磨处理600:纤维分离处理610:洗涤脱水620:混合630:干燥640:造粒700:蛋白分离处理710:蒸发浓缩720:脱水730:干燥800:淀粉洗涤810:脱水820:干燥具体实施方式以下将描述根据本发明的部分具体实施例;但在不背离本发明精神下,本发明尚可以多种不同形式的实施例来实践,不应将本发明保护范围解释为限于说明书所陈述的。此外,除非文中有另外说明,于本说明书中(尤其是在权利要求书中)所使用的“一”、“该”及类似用语应理解为包括单数及复数形式。另外,本说明书中所使用的数值范围(例如5至100)应理解为也包括在该范围中的所有有理数以及在该范围中的任何有理数所组成的范围,因此,本说明书中所使用的数值范围包括介于所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组合。另外,当本说明书于数值前使用“约”时,实质上代表与所述数值相差在20%以内的数值,较佳在10%以内的数值,且更佳在5%以内的数值。于本说明书中,所谓的“轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)”是指以通入二氧化硫的温水浸泡玉米所得的液体。其中,该玉米较佳是先经水洗涤以移除杂质与尘埃;该温水的温度较佳为至少40℃(例如约46至52℃);该浸泡较佳历时至少三天(例如:浸泡约40至80小时)。所谓的“浓缩玉米萃取液(condensedcornextractives)”是指以蒸发浓缩处理前述浸泡液后,所得到的固形物含量提升(例如达约45至55重量%)的液体。所谓的“粗蛋白”是指含氮物质的总称,包括真蛋白质与含氮物(氨化物)。所谓的“灰分”是指食品经过高温灼烧时所发生的一系列物理及化学变化,有机成分挥发逸散后所残留的无机成分(主要是无机盐及氧化物)。于本说明书中,所谓的“发酵反应”是指微生物于厌氧氛围下代谢一或多种物质以产生有机化合物的过程。所谓的“固定碳氧化物”是指通过生物化学反应将碳氧化物转化为有机化合物的过程。所谓的“微生物”是指肉眼无法看见的生物体(例如:细菌、真菌),且可包括于自然界中自然存在的野生型(wildtype),以及因任何因素(天然或人为)所产生的突变型(mutant)。于本说明书中,所谓的“醣类”,又称为碳水化合物,其例子包括,但不限于,单醣(例如:葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)、半乳糖(galactose)、甘露糖(mannose)、阿拉伯糖(arabinose)、来苏糖(lyxose)、核糖(ribose)、木糖(xylose)、核酮糖(ribulose)、木酮糖(xylulose)、阿洛糖(allose)、阿卓糖(altrose)、古洛糖(gulose)、艾杜糖(idose)、塔罗糖(talose)、阿洛酮糖(psicose)、山梨糖(sorbose)、塔格糖(tagatose));双醣(例如:蔗糖(sucrose)、麦芽糖(maltose)、乳糖(lactose)、乳酮糖(lactulose)、海藻糖(trehalose)、纤维二糖(cellobiose));寡糖(例如:水苏糖(stachyose)、麦芽三糖(maltotriose)、麦芽四糖(maltotetrose)、麦芽五糖(maltopentaose));以及多醣(例如:淀粉、纤维素、肝糖、环糊精(cyclodextrin)、阿拉伯聚糖(arabinoxylans)、关华豆胶(guargum)、阿拉伯胶(gumarabic)、几丁质(chitin)、树胶(gum)、海藻酸盐(alginate)、果胶(pectin)、结冷胶(gellan))。所谓的“有机化合物”,简称有机物,是指含碳化合物(一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、电石、氰化物、硫氰化物、氰酸盐、金属碳化物等除外)或碳氢化合物及其衍生物的总称。如前述,现有技术的由玉米制作饲料的加工流程中,除非外加(externallyadding)丁酸及丁酸盐,否则最终所提供的饲料如玉米蛋白饲料等,都不含丁酸及丁酸盐,故必须通过外加丁酸及丁酸盐(例如丁酸钠)的方式,以提升饲料利用率、增加所饲养的动物的成长速率与换肉率。不同于现有技术,本案发明人研究发现,通过微生物的使用,可在不改变传统加工流程顺序的情形下,直接提供含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料,其可用以制备含有丁酸及╱或丁酸盐的玉米蛋白饲料。因此,本发明提供一种含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的制备方法,其包含:于一轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)中添加一微生物以提供一混合物,其中该微生物包含一第一菌株,该第一菌株可于发酵反应中代谢醣类及╱或有机化合物以生成丁酸;将该混合物置于厌氧氛围下以进行发酵反应,提供一发酵液;以及视需要浓缩该发酵液。视需要地,该微生物可更包含一第二菌株,该第二菌株可固定碳氧化物。于根据本发明的制备含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的方法中,所采用的第一菌株为可于发酵反应中代谢醣类及╱或有机化合物以生成丁酸的微生物,此可包括例如可以利用乙酰-辅酶a生合成(acetyl-coabiosynthesis)路径、丁酰-辅酶a生合成(butyryl-coabiosynthesis)路径、丙酮生合成(acetonebiosynthesis)路径、乙醇生合成(ethanolbiosynthesis)路径、丁醇生合成(butanolbiosynthesis)路径、乙酸生合成(acetatebiosynthesis)路径、或丙酮-丁醇-乙醇(acetone-butanol-ethanol,abe)路径进行发酵反应以生成丁酸的微生物,但不以此为限。举例言之,该第一菌株包括,但不限于,梭菌属(clostridiumsp.)菌株、丁酸杆菌属(butyribacteriumsp.)菌株、及丁酸弧菌属(butyrivibriosp.)菌株。适用于本发明方法以作为第一菌株的梭菌属(clostridiumsp.)菌株包括,但不限于,酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)、酪酸梭菌(clostridiumbutyricum)、拜氏梭菌(clostridiumbeijerinckii)、丙酮丁醇梭菌(clostridiumacetobutylicum)、阿吉替南斯梭菌(clostridiumargentinense)、金黄丁酸梭菌(clostridiumaurantibutyricum)、肉毒芽孢梭菌(clostridiumbotulinum)、食氧化碳梭菌(clostridiumcarboxidivorans)、食纤维梭菌(clostridiumcellulovorans)、解醣cf.梭菌(clostridiumcf.saccharolyticum)、困难梭菌(clostridiumdifficile)、克氏梭菌(clostridiumkluyveri)、诺维氏梭菌(clostridiumnovyi)、类腐败梭菌(clostridiumparaputrificum)、帕斯库伊梭菌(clostridiumpascui)、巴斯德氏梭菌(clostridiumpasteurianum)、胜肽戈登氏梭菌(clostridiumpeptidivorans)、产气荚膜梭菌(clostridiumperfringens)、粪味梭菌(clostridiumscatologenes)、西玛克梭菌(clostridiumschirmacherense)、斯蒂克兰德氏梭菌(clostridiumsticklandii)、近端梭菌sb4(clostridiumsubterminalesb4)、共生梭菌(clostridiumsymbiosum)、破伤风梭菌(clostridiumtetani)、大洋温层梭菌(clostridiumtepidiprofundi)、第三梭菌(clostridiumtertium)、破伤风形梭芽孢杆菌(clostridiumtetanomorphum)、以及耐热梭菌(clostridiumthermopalmarium)。适用于本发明方法以作为第一菌株的丁酸杆菌属(butyribacteriumsp.)菌株包括,但不限于,食甲基丁酸杆菌(butyribacteriummethylotrophicum)以及雷氏丁酸杆菌(butyribacteriumrettgeri)。适用于本发明方法以作为第一菌株的丁酸弧菌属(butyrivibriosp.)菌株包括,但不限于,穗状丁酸弧菌(butyrivibriocrossotus)、溶纤维丁酸弧菌(butyrivibriofibrisolvens)、亨氏丁酸弧菌(butyrivibriohungatei)、以及瘤胃溶纤维丁酸弧菌(butyrivibrioproteoclasticus)。也可于本发明方法中采用以下菌株的一或多种作为第一菌株,但不以此为限:安爱罗斯代普布替雷熙克菌(anaerostipesbutyraticus)、粪厌氧棒状菌(anaerostipescaccae)、安爱罗斯代普菌属(anaerostipessp.)、粪球菌art55/1(coprococcusart55/1)、灵巧粪球菌(coprococcuscatus)、陪伴粪球菌(coprococcuscomes)、一致粪球菌(coprococcuseutactus)、两形真杆菌(eubacteriumbiforme)、溶纤维真杆菌(eubacteriumcellulosolvens)、细长真杆菌(eubacteriumdolichum)、庞大真杆菌(eubacteriumhadrum)、霍氏真杆菌(eubacteriumhallii)、l2-7真杆菌(eubacteriuml2-7)、粘液真杆菌(eubacteriumlimosum)、氧化还原真杆菌(eubacteriumoxidoreducens)、细枝真杆菌(eubacteriumramulus)、直肠真杆菌(eubacteriumrectale)、口臭真杆菌(eubacteriumsaburreum)、a2-194真杆菌(eubacteriuma2-194)、凸腹真杆菌(eubacteriumventriosum)、毛螺科菌(lachnospiraceaebacterium)、毛螺科菌属(lachnospiraceaesp.)、莫亚拉产吲哚菌(moryellaindoligenes)、少食八迭球菌(parasporobacteriumpaucivorans)、瘤胃假丁酸弧菌(pseudobutyrivibrioruminis)、伪丁酸撒拉尼罗拉菌(pseudobutyrivibrioxylanivorans)、盲肠罗斯氏菌(roseburiacecicola)、粪便罗斯拜瑞氏菌(roseburiafaecis)、罗斯拜瑞氏菌(roseburiahominis)、罗斯氏肠菌(roseburiaintestinalis)、罗斯氏尹琳妮佛伦菌(roseburiainulinivorans)、孢子细菌树紫苑菌(sporobacteriumolearium)、安黑罗克斯阿克踏利斯菌(anerococcusoctavius)、不解糖嗜胨菌(peptoniphilusasaccharolyticus)、蛋白胨菌(peptoniphilus)、杜尔丹尼菌(duerdenii)、蛋白胨哈雷菌(peptoniphilusharei)、蛋白胨泪菌(peptoniphiluslacrimalis)、吲哚嗜胨菌(peptoniphilusindolicus)、弗消化链球菌艾弗嗜胨菌(peptoniphilusivorii)、嗜胨菌属(peptoniphilussp.)、赛德门特巴克特海卓斯班卓依克菌(sedimentibacterhydroxybenzoicus)、优杆欧都例牡藤菌(anaerovoraxodorimutans)、产线龈沟菌(filifactoralocis)、巴克氏真杆菌(eubacteriumbarkeri)、骄弱真杆菌(eubacteriuminfirmum)、细小真杆菌(eubacteriumminutum)、缠结优杆菌(eubacteriumnodatum)、沟迹优杆菌(eubacteriumsulci)、念珠状真杆菌(eubacteriummoniliforme)、黄单胞菌科(llyobacterdelafieldii)、草酸杆菌属(oxobacterpfenningii)、最大八叠球菌(sarcinamaxima)、速生热分枝菌(thermobrachiumcelere)、布替利西柯普利卡柯伦菌(butyricicoccuspullicaecorum)、a2-207真杆菌(eubacteriuma2-207)、甲酸芽殖菌(gemmigerformicilis)、厌氧棒移动菌(anaerobaculummobile)、巴罗斯波拉咕鲁踏里咖菌(pelosporaglutarica)、噬热杨斯安斯菌(thermoanaerobacteryonseiensis)、圆柱状真杆菌(eubacteriumcylindroides)、隐藏真杆菌(eubacteriumsaphenum)、多曲真杆菌(eubacteriumtortuosum)、尤氏真杆菌舒蒂卡亚种(eubacteriumyuriimargaretiae)、厌氧消化球菌(peptococcusanaerobius)、黑色消化球菌(peptococcusniger)、芽孢肠状菌属(sporotomaculumhydroxybenzoicum)、胺基酸球肠菌(acidaminococcusintestini)、发酵氨基酸球菌(acidaminococcusfermentans)、氨基酸球菌属(acidaminococcussp.)、埃氏巨球形菌(megasphaeraelsdenii)、马加斯福利亚基摩斯菌(megasphaeragenomosp)、巨球形菌(megasphaeramicronuciformis)、哈拉阿罗比撒喀哩提克菌(halanaerobiumsaccharolyticum)、巴罗拉哈斯巴拉伊特米迪亚菌(brachyspiraintermedia)、雏禽短螺旋体(brachyspiraalvinipulli)、徐特沃斯压斯阿特里额斯菌(shuttleworthiasatelles)、产氢厌氧球菌(anaerococcushydrogenalis)、解乳厌氧球菌(anaerococcuslactolyticus)、普氏厌氧球菌(anaerococcusprevotii)、四联厌氧球菌(anaerococcustetradius)、阴道厌氧球菌(anaerococcusvaginalis)、嗜碱菌(alkaliphilusmetalliredigens)、阿克阿里福里额斯菌(alkaliphilusoremlandii)、黑罗福斯提斯斯特克里猴米尼斯菌(anaerofustisstercorihominis)、蒲斯瑞德拉米巴克德阿拉克特里克斯菌(pseudoramibacteralactolyticus)、黑罗特克斯欧里何米尼斯菌(anaerotruncuscolihominis)、法克里巴克替利亚cf.普阿斯奈特伊菌(faecalibacteriumcf.prausnitzii)、法克里巴克替利亚普阿斯奈特伊菌(faecalibacteriumprausnitzii)、鲁米弄克咖西贝克替李亚菌(ruminococcaceaebacterium)、斯伯特里居里恩法里阿伯菌(subdoligranulumvariabile)、斯模安罗阿罗贝特替里亚斯模萨哈罗莉替克菌(thermoanaerobacteriumthermosaccharolyticum)、卡巴斯基滴不拉清佩西福克菌(carboxydibrachiumpacificum)、卡巴斯基豆特门斯哈卓基弄福门斯菌(carboxydothermushydrogenoformans)、腾冲嗜热厌氧菌(thermoanaerobactertengcongensis)、利热厌氧杆菌(thermoanaerobacterwiegelii)、丹毒丝菌科(erysipelotrichaceaebacterium)、肉食杆菌属(carnobacteriumsp.)、迪门斯波拉菌属(desmosporasp.)、长醋丝菌(acetonemalongum)、斯模系尼额斯卡巴斯基黛福伦斯菌(thermosinuscarboxydivorans)、娜卓安罗碧娥斯安罗芙莉娥斯菌(natranaerobiusthermophiles)、哈仑安罗毕恩普昂福伦(halanaerobiumpraevalens)、斯拜尔贝特替里亚安罗芙莉伦菌(symbiobacteriumthermophilum)、斯达克福昂德替里亚那萨尔斯菌(stackebrandtianassauensis)、英特尔斯波郎吉因克福恩菌(intrasporangiumcalvum)、两面神菌菌属(janibactersp.)、橙黄小单孢菌(micromonosporaaurantiaca)、小单孢菌属(micromonosporasp.)、海洋放线菌(salinisporaarenicola)、撒利尼斯波拉特皮卡菌(salinisporatropica)、福如克西波拉玛莉丝菌(verrucosisporamaris)、克里贝拉福拉替达菌(kribbellaflavida)、类诺卡氏菌科(nocardioidaceaebacterium)、类诺卡氏菌科属(nocardioidessp.)、弯曲热单孢菌(thermomonosporacurvata)、会缩嗜盐原体(haloplasmacontractile)、印度脱硫元螺菌(desulfurispirillumindicum)、脱铁杆菌属(deferribacterdesulfuricans)、铁还原红螺菌(rhodoferaxferrireducens)、以及橙色标桩菌(stigmatellaaurantiaca)。除了上述野生型菌种以外,也可通过遗传工程,以提供本发明方法所需的第一菌株,只要该菌株具有于发酵反应中代谢醣类及╱或有机化合物以生成丁酸的能力即可。举例言之,针对原先不具有abe路径相关基因、或仅具有部份abe路径相关基因的微生物,可以通过遗传工程而于该微生物中置入abe路径相关基因,使该微生物具备进行发酵反应以生成丁酸的能力,作为本发明方法所需的第一菌株。于本发明方法的部分具体实施例中,是使用酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)作为第一菌株,以于发酵反应中进行醣类及╱或有机化合物的代谢而产生丁酸。于根据本发明的制备含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的方法中,可采用任何具有固定碳氧化物的能力的微生物作为第二菌株。举例言之,但不以此为限,可采用可以利用wood-ljungdahl(wl)路径来固定生存环境中的碳氧化物的微生物作为第二菌株。可利用wood-ljungdahl(wl)路径以固定碳氧化物的微生物包括,但不限于,高斯卡提梭菌(clostridiumcoskatii)、将达梭菌(clostridiumljungdahlii)、自产乙醇梭菌(clostridiumautoethanogenum)、拉氏梭菌(clostridiumragsdalei)、甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)、粪味梭菌(clostridiumscatologenes)、食氧化碳梭菌(clostridiumcarboxidivorans)、困难梭菌(clostridiumdifficile)、醋酸梭菌(clostridiumaceticum)、热乙酸莫尔氏菌(moorellathermoacetica,原为热乙酸梭菌(clostridiumthermoaceticum))、嗜热自营甲烷杆菌(methanobacteriumthermoautotrophicum)、自营脱硫杆菌(desulfobacteriumautotrophicum)、斯蒂克兰德氏梭菌(clostridiumsticklandii)、嗜热自营梭菌(clostridiumthermoautotrophicum)、蚁酸醋酸梭菌(clostridiumformicoaceticum)、大梭菌(clostridiummagnum)、甲醇醋酸杆菌(acetobacteriumcarbinolicum)、凯伍醋酸杆菌(acetobacteriumkivui)、伍氏醋酸杆菌(acetobacteriumwoodii)、瘤胃聚乙酸菌(acetitomaculumruminis)、潮湿厌氧醋菌(acetoanaerobiumnoterae)、以及拜氏醋酸杆菌(acetobacteriumbakii)。同样地,除了野生型菌种以外,也可通过遗传工程以提供本发明方法所需的第二菌株。举例言之,可针对原先不具有wood-ljungdahl(wl)路径相关基因、或仅具有部份wood-ljungdahl(wl)路径相关基因的微生物,通过遗传工程而于该微生物中置入wood-ljungdahl(wl)路径相关基因,使该微生物具备固定碳氧化物的能力,作为本发明方法所需的第二菌株。于根据本发明的制备含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的方法中,较佳地,是采用以下可利用wood-ljungdahl(wl)路径以固定碳氧化物的微生物的至少一种作为第二菌株:高斯卡提梭菌(clostridiumcoskatii)、将达梭菌(clostridiumljungdahlii)、自产乙醇梭菌(clostridiumautoethanogenum)、拉氏梭菌(clostridiumragsdalei)、甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)、及粪味梭菌(clostridiumscatologenes)。于本发明方法的部分具体实施例中,是以甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)及将达梭菌(clostridiumljungdahli)的至少一种作为第二菌株以固定碳氧化物。于根据本发明的制备含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的方法中,所涉发酵反应的条件是依所选用的第一菌株(以及第二菌株)而定,且为本发明本领域技术人员可视需要而选用的。举例言之,当以酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)为第一菌株,且以甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)及将达梭菌(clostridiumljungdahli)的至少一种为第二菌株时,较佳是于32至42℃的温度(更佳于34至40℃的温度)进行该发酵反应,且较佳是维持发酵环境的ph值为4至8。如本发明本领域技术人员所知,发酵反应是于厌氧氛围下进行。根据本发明的方法,所述厌氧氛围是指氧气含量低于5ppm,较佳低于0.5ppm,更佳低于0.1ppm的氛围。可采用任何合宜的手段以提供所欲的厌氧氛围。举例言之,但不以此为限,可于发酵反应进行之前,先于发酵槽或发酵反应容器(例如发酵罐)中通入惰性的气体(例如:氮气或二氧化碳)且进行曝气,以排出存在于发酵槽或反应容器中的空气,提供所欲的厌氧氛围;或者,采用钯催化剂将发酵槽或反应容器内的氧气与厌氧混合气体中的氢气催化生成水,从而提供所欲的厌氧氛围。于根据本发明的制备含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的方法中,可于发酵反应开始之前,一次性地将微生物添加到轻质玉米浸泡液中;或者,可以视需要在进行发酵反应之前先将部分微生物添加到轻质玉米浸泡液中,其后于发酵反应进行过程中,一次性地或多次分批地将剩余的微生物添加到轻质玉米浸泡液中;此外,也可视需要于发酵反应进行过程中补充轻质玉米浸泡液。例如,可于发酵反应进行前,一次性地将轻质玉米浸泡液与菌株混合,也可将轻质玉米浸泡液分为等量或不等量的二或多批,于发酵反应开始之前先加入一批,其后于发酵反应进行过程中,再将剩余量分批加入发酵反应器中。视需要地,可于进行本发明的制备含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的方法之前,先对所采用的第一及/或第二菌株进行前培养,以使菌株生长直到对数生长期(logphase),再使用该经前培养的菌株以进行本发明方法。于根据本发明的制备含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的方法中,在进行发酵反应之前,可以视需要于该含有轻质玉米浸泡液与微生物的混合物中添加碳源、氮源、及/或矿物质元素。其中,视所采用的第一菌株及第二菌株,该碳源可以是乙酸、乙酸盐、及糖类(例如葡萄糖、蔗糖、糖蜜)的至少一种,该矿物质元素可以是磷、硫、钾、镁、铁、及锰的至少一种,但不以此为限。举例言之,可于该混合物中添加磷酸二氢钾(kh2po4)以提供磷、钾等元素,添加氯化镁或含水硫酸镁(mgso4.7h2o)以提供镁元素,及/或添加氯化铁或含水硫酸铁(feso4.7h2o)以提供铁元素。发酵反应完成之后,所获得的发酵液即可用以制作含有丁酸及/或丁酸盐的饲料。此外,可视需调整该发酵液的ph值及视需要对该发酵液进行一浓缩操作(例如蒸发浓缩),视所欲制备的饲料的用途而异。举例言之,可于发酵液中添加氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钙,以调整ph值为大于7,或者,可于发酵液中添加硫酸、盐酸、甲酸、乙酸、或乳酸,以调整ph值为小于7。参考图2,显示一应用本发明方法,以由玉米制作饲料的加工流程的示意图,其中,与图1相同的代号是表示相同的处理流程或物料。如图2显示,可以将本发明方法应用于如图1所示的典型湿法玉米淀粉生产流程中,其中,以该湿法生产流程中浸泡玉米所得的轻质玉米浸泡液d’作为本发明方法的轻质玉米浸泡液,通过本发明方法的发酵反应211以及视需要调整ph值212,从而提供含有丁酸及/或丁酸盐的轻质玉米浸泡液n或浓缩玉米萃取液e’,该轻质玉米浸泡液n或浓缩玉米萃取液e’可用以生产提供一含有丁酸及/或丁酸盐的玉米蛋白饲料l’。现以下列实施例进一步例示说明本发明。其中这些实施例仅提供作为说明,而非用以限制本发明的保护范围。实施例于以下实施例中,所使用的物料来源或物料组成如下:(a)cgm(clostridialgrowthmedium)培养基(ph6.0)的无机物成分硫酸铵((nh4)2so4):3克/升磷酸氢二钾(k2hpo4):1.5克/升含水硫酸镁(mgso4·7h2o):0.6克/升含水硫酸铁(feso4·7h2o):0.03克/升(b)rcm(reinforcedclostridialmedium)培养基(ph6.8)肉萃取物:10克/升蛋白胨:10克/升酵母萃取物:3克/升d(+)葡萄糖:5克/升淀粉:1克/升氯化钠:5克/升乙酸钠(ch3coona):3克/升l-半胱胺酸盐酸盐(l-cysteiniumchloride):0.5克/升琼脂:0.5克/升于以下实施例中,是以如下操作,于所使用的气密容器(例如气密瓶、发酵罐)中提供厌氧氛围。气密容器与橡胶塞以铝箔包覆,并以高温高压(121℃,1.2大气压)进行灭菌,确保不会受其他微生物的干扰。其后,以烘箱去除外部残余水气,防止残余水气于操作时造成微生物污染。将烘干的气密容器送入厌氧操作箱内,稍微松开封口的铝箔后,以钯催化剂催化氧气与厌氧混合气体中的氢气生成水,从而将气密容器中的氧气去除,以提供厌氧氛围。于以下实施例中,是以如下操作提供经除氧的培养基。将配置好的培养基,以高温高压(121℃,1.2大气压)灭菌20分钟,并于培养基冷却至室温之前,将其送入厌氧操作箱内,稍微松开盛装培养基的容器的上盖,让水蒸气释出,并以钯催化剂催化氧气与厌氧混合气体中的氢气生成水,以进行培养基的除氧。于培养基冷却至室温之后,进一步于其中加入l-半胱胺酸盐酸盐(0.5克/升),以降低培养基的氧化还原电位(redoxpotential)至微生物所适的范围,从而提供经除氧的培养基。实施例1:含有丁酸及/或丁酸盐的饲料原料的制备1-1.选取菌株选取可于发酵反应中代谢醣类或有机化合物以生成有机酸(例如:乙酸、丁酸)的酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535作为第一菌株,以及选取可固定碳氧化物的甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)菌株bcrc14553,或将达梭菌(clostridiumljungdahli)菌株bcrc17797作为第二菌株。1-2.前培养(a)酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535:取前述菌株的单一菌落,接种于10毫升的经除氧的rcm培养基中,并置于37℃的厌氧培养箱中培养历时约14至16小时,以使菌株生长至od600(波长为600纳米时的吸光度值)为约1.0至1.2。(b)甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)菌株bcrc14553:取前述菌株的单一菌落,接种于10毫升的经除氧的rcm培养基中,并置于37℃的厌氧培养箱中培养历时约16小时,以使菌株生长至od600(波长为600纳米时的吸光度值)为约1.0至1.2。(c)将达梭菌(clostridiumljungdahlii)菌株bcrc17797:取前述菌株的单一菌落,接种于10毫升的经除氧且额外添加10克/升的果糖的rcm培养基中,并置于37℃的厌氧培养箱中培养历时约48小时,以使菌株生长至od600(波长为600纳米时的吸光度值)为约1.0至1.2。1-3.发酵试验试验1-3-1取200毫升的浓缩玉米萃取液(condensedcornextractives;购自丰年丰和公司),加入800毫升的水,以提供一接近于轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)组成的培养基。接着,于前述培养基中加入2克的醋酸钠、以及cgm的无机物成分(即,3克的硫酸铵、1.5克的磷酸氢二钾、0.6克的含水硫酸镁、0.03克的含水硫酸铁),再取其中的100毫升,调整ph值至6.5后注入气密瓶中,并进行除氧。于上述气密瓶中,以约1%的接种率分别接种经前培养的酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535以及甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)菌株bcrc14553。接着,将该气密瓶置于37℃的厌氧培养箱中培养,分别于第0、26及71小时取样并以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析,并分别计算所取样的发酵液中的乙酸及丁酸的浓度。结果示于表1。如表1所示,发酵液中的有机酸浓度,可由发酵时间长短来控制。表1试验1-3-2取1000毫升购自丰年丰和公司的含醋酸的轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater),比照试验1-3-1添加cgm的无机物成分,使每升培养基溶液含3克的硫酸铵、1.5克的磷酸氢二钾、0.6克的含水硫酸镁、0.03克的含水硫酸铁与8.6克的醋酸,再取其中的100毫升,调整ph值至6.3后注入气密瓶中,并进行除氧。于上述气密瓶中,以约1.5%的接种率分别接种经前培养的酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535以及甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)菌株bcrc14553。接着,将该气密瓶置于37℃的厌氧培养箱中培养,分别于第0及104小时取样并以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析,并分别计算所取样的发酵液中的乙酸及丁酸的浓度。结果示于表2。如表2所示,发酵液中的有机酸浓度,可由发酵时间长短来控制。表2试验1-3-3取100克的玉米萃取粉(cornsteeppowder,简称csp;购自roquettefreres公司,产品名称:solulys095e),加水至总体积为1000毫升,以提供一接近于轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)组成的培养基。接着,于前述培养基中加入5克的醋酸钠、以及cgm的无机物成分(即,3克的硫酸铵、1.5克的磷酸氢二钾、0.6克的含水硫酸镁、0.03克的含水硫酸铁),再取其中的100毫升,调整ph值至6.4后注入气密瓶中,并进行除氧。于上述气密瓶中,以约2%的接种率接种经前培养的酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535,并以约5%的接种率接种经前培养的将达梭菌(clostridiumljungdahlii)菌株bcrc17797。接着,将该气密瓶置于37℃的厌氧培养箱中培养,分别于第0、24及72小时取样并以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析,并分别计算所取样的发酵液中的乙酸及丁酸的浓度。结果示于表3。如表3所示,发酵液中的有机酸浓度,可由发酵时间长短来控制。表3试验1-3-4取300克的玉米萃取粉(cornsteeppowder,简称csp;购自roquettefreres公司,产品名称:solulys095e),加水至总体积为2700毫升,以提供一接近于轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)组成的培养基。接着,于前述培养基中加入15克的醋酸钠、以及cgm的无机物成分(即,9克的硫酸铵、4.5克的磷酸氢二钾、1.8克的含水硫酸镁、0.09克的含水硫酸铁),调整ph值至6.0,并进行除氧,以提供一混合培养基,供后续的第一批次、第二批次及第三批次发酵使用。第一批次发酵:于上述搅拌发酵罐中注入900毫升上述的混合培养基,并以约10%的接种率接种经前培养的酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535以及甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)菌株bcrc14553。接着,将该搅拌发酵罐置于37℃的恒温水槽中培养,并将培养基的ph控制在6.0,分别于第0、15.5及22.5小时取样并以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析,并分别计算所取样的发酵液中的乙酸及丁酸的浓度。结果示于表4。如表4所示,发酵液中的有机酸浓度,可由发酵时间长短来控制。第二批次发酵:卸出上述发酵罐中的第一批次发酵液,仅留下10%(此即,接种率为10%)。接着,于发酵罐中注入900毫升上述的混合培养基后,置于37℃的恒温水槽中培养,并将培养基的ph控制在6.0,分别于第0、16.5及25小时取样并以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析,并分别计算所取样的发酵液中的乙酸及丁酸的浓度。结果也示于表4。第三批次发酵:卸出上述发酵罐中的第二批次发酵液,仅留下10%(此即,接种率为10%)。接着,于发酵罐中注入900毫升上述的混合培养基后,置于37℃的恒温水槽中培养,并将培养基的ph控制在6.0,分别于第0及48小时取样并以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析,并分别计算所取样的发酵液中的乙酸及丁酸的浓度。结果也示于表4。表4试验1-3-5取100克的玉米萃取粉(cornsteeppowder,简称csp;购自roquettefreres公司,产品名称:solulys095e),加水至总体积为900毫升,以提供一接近于轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)组成的培养基。接着,于前述培养基中加入5克的醋酸钠、以及cgm的无机物成分(即,3克的硫酸铵、1.5克的磷酸氢二钾、0.6克的含水硫酸镁、0.03克的含水硫酸铁),调整ph值至5.8后注入搅拌发酵罐中,并进行除氧。于上述搅拌发酵罐中,以约10%的接种率接种经前培养的酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535以及甘油利用泰瑞孢子菌(terrisporobacterglycolicus)菌株bcrc14553。接着,将该发酵罐置于37℃的恒温水槽中培养,分别于第0、21.5及40.5小时取样并以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析,并分别计算所取样的发酵液中的葡萄糖、乙酸、粗蛋白及丁酸的浓度(注:发酵过程中不控制ph值;发酵结束后,发酵液的ph为7.24)。结果示于表5。其中粗蛋白的浓度是将simplifiedtkn(s-tkntm)分析方法所得的总氮量乘上6.25而获得。表5试验1-3-6取100克的玉米萃取粉(cornsteeppowder,简称csp;购自roquettefreres公司,产品名称:solulys095e),加水至总体积为900毫升,以提供一接近于轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)组成的培养基。接着,于前述培养基中加入5克的醋酸钠、以及cgm的无机物成分(即,3克的硫酸铵、1.5克的磷酸氢二钾、0.6克的含水硫酸镁、0.03克的含水硫酸铁),调整ph值至5.8后注入搅拌发酵罐中,并进行除氧。于上述搅拌发酵罐中,以约10%的接种率接种经前培养的酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535。接着,将该发酵罐置于37℃的恒温水槽中培养,分别于第0、22及40.5小时取样并以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析,并分别计算所取样的发酵液中的葡萄糖、乙酸、粗蛋白及丁酸的浓度(注:发酵过程中不控制ph值;发酵结束后,发酵液的ph为7.6)。结果示于表6。其中粗蛋白的浓度是将simplifiedtkn(s-tkntm)分析方法所得的总氮量乘上6.25而获得。表6试验1-3-7取100克的玉米萃取粉(cornsteeppowder,简称csp;购自roquettefreres公司,产品名称:solulys095e),加水至总体积为900毫升,以提供一接近于轻质玉米浸泡液(lightcornsteepwater)组成的培养基。接着,于前述培养基中加入以及cgm的无机物成分(即,3克的硫酸铵、1.5克的磷酸氢二钾、0.6克的含水硫酸镁、0.03克的含水硫酸铁),再取其中的50毫升,调整ph值至5.5后注入气密瓶中,并进行除氧。于上述气密瓶中,以约10%的接种率接种经前培养的酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535。接着,将该气密瓶置于37℃的厌氧培养箱中培养,分别于0、1、2、3、4及5小时取样并以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析,并分别计算所取样的发酵液(即,含有丁酸及/或丁酸盐的浸泡液)中的乙酸、丙酸及丁酸的浓度(注:发酵过程中不控制ph值)。结果示于表7。如表7所示,发酵液中的有机酸浓度,可由发酵时间长短来控制。于表7中,第0小时所取样的发酵液中所测得的丁酸并非轻质玉米浸泡液所原有的,而是以约10%的接种率接种经前培养的酪丁酸梭菌(clostridiumtyrobutyricum)菌株bcrc14535时所带入的。表7由上述试验1-3-1至试验1-3-7的结果可知,在由玉米制作饲料的加工流程中,通过本发明方法的使用,于所得的轻质玉米浸泡液中添加第一菌株,或添加第一菌株与第二菌株,其后进行发酵反应,都可在不改变传统加工流程顺序的情形下,直接提供含有符合饲料等级的丁酸及/或丁酸盐的轻质玉米浸泡液,其可用以制作动物饲料。实施例2:含丁酸及/或丁酸盐的浓缩玉米萃取液(condensedcornextractives)的制备试验2-1实施例1的试验1-3-5中,发酵反应进行40.5小时之后所提供的发酵液即为含丁酸及/或丁酸钠的轻质玉米浸泡液,取当中的706克置入一附有搅拌器的1公升-圆底烧瓶中,在-660毫米汞柱(mmhg)的压力下进行加热,蒸发去除当中的水分,使固形分达约50重量%,所得即为含丁酸及/或丁酸钠的浓缩玉米萃取液。冷却后,以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析其中所含葡萄糖、粗蛋白、乙酸、及丁酸的浓度。结果示于表8。表8葡萄糖(克/升)乙酸(克/升)粗蛋白(克/升)丁酸(克/升)020.7281.571.9试验2-2将实施例1的试验1-3-6中,发酵反应进行40.5小时之后所提供的发酵液即为含丁酸及/或丁酸钠的轻质玉米浸泡液,取当中701克置入一附有搅拌器的1公升-圆底烧瓶中,在-660毫米汞柱(mmhg)的压力下进行加热,蒸发去除当中的水分,使固形分达约50重量%,所得即为含丁酸及/或丁酸钠的浓缩玉米萃取液。冷却后,以agilent1100系列高效能液相层析仪搭配aminexhpx-87h(300mmx7.8mm)管柱分析其中所含葡萄糖、粗蛋白、乙酸、及丁酸的浓度。结果示于表9。表9葡萄糖(克/升)乙酸(克/升)粗蛋白(克/升)丁酸(克/升)03.5307.871.65由试验2-1及2-2的结果可知,对试验1-3-5或1-3-6所提供的含丁酸及/或丁酸钠的轻质玉米浸泡液进行蒸发浓缩,都可获得固形分达约50重量%的浓缩玉米萃取液,且使丁酸的浓度提升至5倍。因此,若比照试验2-1及2-2的方式,对试验1-3-7所提供的含丁酸及/或丁酸盐的轻质玉米浸泡液进行蒸发浓缩,则所获得的浓缩玉米萃取液(固形分达约50重量%)中的丁酸浓度将如表10所示。表10取样时间点(小时)浓缩玉米萃取液中的丁酸含量估计值(克/升)0112.123.435.246.558.0当前第1页12
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