乙醇梭菌发酵的方法及其产物应用与流程

本发明属于发酵，具体涉及一种乙醇梭菌发酵的方法及其产物应用。

背景技术：

1、随着水产养殖业的发展，我国养殖业蛋白饲料资源短缺的现象越来越严重，每年需从国外进口大量豆粕和鱼粉等养殖用蛋白饲料，导致饲料成本大幅度增加，粮食安全受到影响。开发利用在鱼类体内无残留、不产生耐药性，同时可提高鱼类免疫力、增强鱼类对疾病的抵抗力的新型绿色蛋白添加剂成为水产养殖业发展的必然趋势，而乙醇梭菌蛋白就是其中之一。

2、乙醇梭菌蛋白，属于新型非谷物细胞蛋白质添加剂，是由乙醇梭菌微生物发酵产生的，乙醇梭菌蛋白与传统植物源性蛋白质相比，其不含抗营养因子，富含赖氨酸、蛋氨酸和支链氨基酸等必需氨基酸，而相对于动物源性蛋白质来说，其生产具有绿色、节能、环保的特性，没有致病性，因此具有广阔的开发前景。但是在大规模水产养殖模式下，势必增加乙醇梭菌蛋白需求量，因此：一方面乙醇梭菌蛋白需求量提高，如何提高乙醇梭菌规模化发酵生产将是重点；另一方面，乙醇梭菌蛋白的蛋白溶解度和吸水性较高，大规模水产养殖模式下，将大量投放含乙醇梭菌蛋白的饲料，容易造成饲料解体、蛋白自溶，导致水体中营养物质富集、造成水体恶化，产生一定的负面影响。

技术实现思路

1、本公开旨在至少解决上述现有技术中存在的一个技术问题。为此，本公开提出一种乙醇梭菌发酵的方法及其产物应用。

2、为了解决上述问题，本发明采取以下方案：

3、一种乙醇梭菌发酵的方法，包括以下步骤：

4、s1、向发酵罐中加入液态培养基和乙醇梭菌菌种液，通入净化气体，在25~45℃下进行发酵12h~72h，得到发酵液；

5、s2、取所述发酵液抽送至沉降罐中，加入氢氧化钠调节所述发酵液ph在为3.5~7.0，升温至70~95℃，乙醇梭菌蛋白变性沉降；

6、s3、将所述沉降罐的下半罐液体抽送至离心机，分离得到固体a和上清液，将所述上清液抽离至搅拌罐，并加入絮凝剂，得到絮凝液体，将所述絮凝液体抽离至板框压滤机进行压滤脱水，得到固体b；

7、s4、将所述固体a和所述固体b混合送至干燥机，干燥至水含量＜15wt%，即得到乙醇梭菌蛋白。

8、优选地，步骤s1中，所述液态培养基、乙醇梭菌菌种液、净化气体的液气比为20~100l：1~10l：800~5000m3。

9、优选地，步骤s1中，所述液态培养基包括：氨、去离子水、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸亚铁、维生素混合物。

10、优选地，步骤s1中，所述液态培养基包括：溶剂为去离子水、0.05~1wt%的磷酸二氢钾、0.001~0.01wt%的硫酸镁、0.01~0.08wt%的硫酸亚铁、0.001~0.05wt%的维生素混合物。

11、进一步优选地，所述液态培养基还包括氨水，所述氨水的质量百分数为0.3~12wt%。

12、进一步优选地，所述维生素混合物为维生素a、维生素b、维生素b1、维生素b2、维生素b12、维生素c、维生素e、维生素k、叶酸、烟酸。

13、更优选地，所述维生素混合物为28-30wt%维生素a、9.0wt%维生素b、6.5wt%维生素b1、7.2-8.0wt%维生素b2、0.10wt%维生素b12、3.0wt%维生素c、25.5wt%维生素e、0.5wt%维生素k、0.2wt%叶酸、20wt%烟酸。

14、优选地，步骤s1中，所述乙醇梭菌菌种液中乙醇梭菌活菌数在1×106~9.5×109cfu/ml。

15、优选地，步骤s1中，所述净化气体是由煤炉产的废气通过管道送至废气存储罐，存储，再将废气进行静电除尘处理，高温灭菌得到。

16、进一步优选地，所述静电除尘处理为：从存储罐泵送气流量为40~300m3/min的废气送至旋风锥中，打开高压开关，通入10~60kv的高压，使用喷雾器喷雾，将废气与喷雾混合，形成带电的含尘喷雾，收集，高温灭菌，送至压缩罐。

17、更优选地，所述静电除尘处理为：从存储罐泵送气流量为40~300m3/min的废气送至旋风锥中，打开高压开关，电极棒通15~60kv的高压放电，喷雾器喷雾，废气与喷雾混合，形成带电的含尘喷雾，带电的含尘喷雾在重力向旋风锥内表面散落，被旋风锥内表面上形成的湿润水流截留，最终捕获的含尘喷雾随着湿润面水流流至收集罐中，净化气体高温灭菌后从风机口送至压缩罐。

18、优选地，步骤s1中，所述净化气体中co含量为60~99vt%。

19、优选地，步骤s1中，所述净化气体在105~130℃下进行高温灭菌。

20、优选地，步骤s3中，所述絮凝剂为壳聚糖、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、瓜尔胶、羧甲基淀粉凝胶中的至少一种。

21、优选地，步骤s3中，所述上清液和絮凝剂的质量比为1：（0.001~0.008）。

22、优选地，步骤s3中，所述干燥的温度为65~95℃。

23、一种含乙醇梭菌蛋白的饲料，包括裸粒饲料层和包覆层；所述包覆层表面为孔隙层；所述裸粒饲料层是由n个裸粒饲料组成，其中n为1~10，取整数；所述裸粒饲料包括上述制备得到的乙醇梭菌蛋白、鱼粉、豆粕、动物血粉、小麦谷蛋白粉、发酵豆粕、玉米谷蛋白粉、鱿鱼内脏粉、啤酒酵母粉、大豆油、维生素混合物、矿物预混料、微晶纤维素、氯化胆碱、ca（h2po4）2。

24、优选地，所述维生素混合物为维生素a、维生素b、维生素b1、维生素b2、维生素b12、维生素c、维生素e、维生素k、叶酸、烟酸。

25、更优选地，所述维生素混合物为28-30wt%维生素a、9.0wt%维生素b、6.5wt%维生素b1、7.2-8.0wt%维生素b2、0.10wt%维生素b12、3.0wt%维生素c、25.5wt%维生素e、0.5wt%维生素k、0.2wt%叶酸、20wt%烟酸。

26、优选地，所述含乙醇梭菌蛋白的饲料粒径为0.5~36mm。

27、进一步优选地，包覆层包含内核，包覆层为致密层，包覆层表面的孔隙层为多孔，致密层与孔隙层紧密贴合。

28、更优选地，内核的粒径为0.3~24mm，包覆层厚度为0.1~6mm，孔隙层厚度为0.1~6mm。

29、一种含乙醇梭菌蛋白的饲料的制备方法，包括以下步骤：

30、（1）造粒：将上述的乙醇梭菌发酵的方法制得的乙醇梭菌蛋白、鱼粉、豆粕、动物血粉、小麦谷蛋白粉、发酵豆粕、玉米谷蛋白粉、鱿鱼内脏粉、啤酒酵母粉、大豆油、维生素混合物、矿物预混料、微晶纤维素、氯化胆碱、ca（h2po4）2送至混料机中，加入去离子水搅拌混合，得到混合料；

31、（2）将所述混合料送至造粒机，在40~90℃下进行造粒，得到裸粒饲料；

32、（3）将所述裸粒饲料送至流化床上浆机，进行第一次上浆，上浆结束从出料口出料，得到出料颗粒；

33、（4）将所述出料颗粒送至流化床上浆机，进行第二次上浆，上浆结束从出料口出料，即得到乙醇梭菌蛋白饲料。

34、优选地，步骤（1）中，所述乙醇梭菌蛋白、鱼粉、豆粕、动物血粉、小麦谷蛋白粉、发酵豆粕、玉米谷蛋白粉、鱿鱼内脏粉、啤酒酵母粉、大豆油、维生素混合物、矿物预混料、微晶纤维素、氯化胆碱、ca（h2po4）2按照质量比为10~30：10~50：5~15：1~8：1~6：0.2~3.0：1.0~9.0：2~12：0.1~2.0：0.1~2.0：0.02~0.5：0.1~1.0：0.1~1.0：0.1~1.0：0.1~1.0混合。

35、进一步优选地，所述动物血粉为家禽宰杀后血液凝成块、蒸煮、晾晒、烘干后粉碎而成。

36、优选地，步骤（3）中，所述第一次上浆的具体操作过程为：将所述裸粒饲料送至流化床上浆机，流化床上浆机的底部进气口上升的30~50℃气流吹散喷射的第一浆液，形成的雾状液滴通过过筛气孔板进入包覆腔区，雾状液滴包覆裸粒饲料形成包覆层，并继续吹入30~50℃气流过筛气孔板快速凝固包覆层，停止进料、喷射第一浆液以及吹入的气流。

37、进一步优选地，控制裸粒饲料：第一浆液的质量比为100：1~15。

38、进一步优选地，所述第一浆液是在70~90℃下，将粘结剂、调节剂、去离子水按照质量比为80~100：5~30：10~75混合搅拌，制备得到。

39、进一步优选地，所述粘结剂为琼脂、卡拉胶、果胶、海藻酸钠、黄原胶、瓜儿豆胶、壳聚糖、刺槐豆胶、低酰结冷胶、高酰结冷胶、糊化淀粉中的至少一种。进一步优选地，所述调节剂为黄油、脂肪酸、甘油三酯中的至少一种。

40、进一步优选地，所述成孔剂为碳酸铵、碳酸、碳酸氢铵中的至少一种。

41、进一步优选地，所述益生菌粉为芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌中的至少一种。

42、优选地，步骤（4）中，所述第二次上浆的具体操作过程为：将所述出料颗粒送至流化床上浆机，所述流化床上浆机在底部上升的30~50℃气流下吹散喷射的第二浆液，形成的雾状液滴通过过筛气孔板进入包覆腔区，雾状液滴包覆在饲料上，再持续吹入40~80℃气流稳定10min~60min，在包覆层表面形成孔隙层。

43、优选地，所述持续吹入30~50℃气流下吹散喷射的第二浆液，形成的雾状液滴通过过筛气孔板进入包覆腔区，雾状液滴包覆在饲料上，再持续吹入40~80℃气流稳定10min~60min，气流下进液口进入的第二浆液的雾状液滴能快速凝固成层，防止在高温下第二浆液还没附着在饲料上，第二浆液的成孔剂高温产气。

44、进一步优选地，所述第二浆液为：在40~80℃下，将粘结剂、成孔剂、益生菌粉、去离子水按照质量比为80~100：1~15：0.2~5：0.01~0.4：10~80混合搅拌，得到第二浆液。

45、进一步优选地，控制裸粒饲料：第二浆液的质量比为100：1~12。

46、优选地，步骤（1）中，加入去离子水至混合料水含量为10~40wt%。

47、优选地，步骤（2）中，所述裸粒饲料水含量为1~30wt%，粒径为0.1~12mm。

48、一种乙醇梭菌发酵系统，包括：

49、发酵罐，所述发酵罐设有进气口、进液口一和进液口二；

50、沉降罐，所述沉降罐设有进液口和出液口，所述出液口通过泵与离心机连接；

51、离心机，所述离心机通过泵与沉降罐和搅拌罐连接；

52、搅拌罐，所述搅拌罐设有搅拌桨和出液口；

53、压滤机，所述搅拌罐的液体通过泵送至压滤机中进行压滤。

54、优选地，所述发酵罐的进气口与压缩罐连接，所述进液口一与液体培养基罐和进液口二与菌种液罐连接。

55、进一步优选地，所述压缩罐与静电除尘装置连接。

56、根据本发明的实施方式，至少具有以下有益效果：

57、（1）本发明的发酵方法中将液态培养基和乙醇梭菌菌种液在发酵罐发酵、并将发酵液转移至沉降罐沉降、在离心机分离、加入絮凝剂进行二次沉降、并在压滤机中进行二次分离蛋白，得到乙醇梭菌蛋白，该方法可以连续不间断进行乙醇梭菌发酵生产乙醇梭菌蛋白，非常适合规模化生产。

58、（2）本发明将静电除尘装置中废气与喷雾混合，形成带电的含尘喷雾，带电的含尘喷雾在重力向旋风锥内表面散落，被旋风锥内表面喷雾形成的湿润水流截留，最终捕获的含尘喷雾随着湿润面水流流至收集罐中，此过程可以连续通气、进行除尘作业，方便持续收集净化的气体用于后续发酵用。

59、（3）本发明在裸粒饲料中加入乙醇梭菌蛋白，乙醇梭菌蛋白能调节和改变细胞因子，激活动物的免疫系统和提高免疫力，有助于预防疾病；提高肠道氧气消耗率，从而促进活性厌氧菌的增殖，有益于动物的健康生长和增殖。

60、（4）本发明通过两次上浆，第一次上浆得到包覆层，包覆层包覆裸粒饲料也更加容易保存、降低水和气体侵蚀，第二次上浆得到孔隙层，孔隙层提供一定表层孔隙体积，提高饲料表层孔隙率，提高滞水时间，降低沉降，饲料解体减少情况得到降低，对水产养殖的水体污染较小，能够在很大程度上保持水体稳定性；此外，在水产饲料孔隙层中添加益生菌粉，通过孔隙层中的孔隙缓慢将益生菌粉释放到水中，益生菌粉能生长速度快，净化水体中的氮、磷等物质，避免出现藻类过度繁殖和有机质堆积，净化水质等作用，减少养殖户处理养殖废水的支出，有助于大规模水产养殖业的绿色、可持续发展。