阅读说明：本技术 一种植物油饼粕的利用方法 (Utilization method of vegetable oil cake meal ) 是由 邹学满 邹凌 邹远飞 于 2019-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种植物油饼粕的利用方法,包括以下步骤：步骤(1)：将饼粕研磨加水成浆状物,加入蛋白酶,得到酶解产物,过滤后得到滤液和滤渣；步骤(2)：将滤渣加入水、纤维素酶和/或半纤维素酶进行酶解,得到酶解液,再经灭菌处理得到灭菌处理液,再将灭菌处理液作为微生物发酵的有机碳源加入可分泌水解纤维素或半纤维素酶蛋白质的微生物菌种进行发酵,得到微生物发酵液。本发明能够完全的利用植物油饼粕,将含有毒素和抗营养因子的棉籽饼粕、菜籽饼粕、蓖麻饼粕、胡麻饼粕、油茶籽饼粕、枹桐籽饼粕等饼粕,经过一系列步骤,将植物油饼粕中的蛋白质以及纤维素转化、制备得到蛋白质产品或者氨基酸产品,可用作动物饲料。(The invention discloses a utilization method of vegetable oil cake meal, which comprises the following steps: step (1): grinding the cake, adding water to form slurry, adding protease to obtain an enzymolysis product, and filtering to obtain a filtrate and filter residue; step (2): adding water, cellulase and/or hemicellulase into filter residue for enzymolysis to obtain enzymolysis liquid, sterilizing to obtain sterilized liquid, and adding microorganism strain capable of secreting hydrolysis cellulose or hemicellulase protein into the sterilized liquid as organic carbon source for microorganism fermentation to obtain microorganism fermentation liquid. The invention can completely utilize the vegetable oil cake, and converts the protein and cellulose in the vegetable oil cake to prepare the protein product or amino acid product through a series of steps on the cakes such as cottonseed cake, rapeseed cake, castor cake, flax cake, camellia seed cake and oakenia seed cake containing toxin and anti-nutritional factors, and can be used as animal feed.)

一种植物油饼粕的利用方法

技术领域

本发明涉及微生物发酵、资源再生技术领域，特别是涉及一种植物油饼粕的利用方法。

背景技术

蛋白质饲料是指自然含水率低于45%，干物质中粗纤维又低于18%，而干物质中粗蛋白质含量达到或超过20%的豆类、植物油饼粕类等。按照来源不同，蛋白质饲料可分为植物性蛋白饲料、动物性蛋白饲料、单细胞蛋白饲料和非蛋白氨饲料四大类。植物性蛋白质饲料包括饼粕类、豆科籽类和淀粉工业副产品等，我国配合饲料中使用的主要是饼粕类饲料，植物性蛋白是我国蛋白饲料的主要来源，具备种类多、来源广、价格低等优点。如何加强对现有的植物蛋白饲料资源合理开发利用是一项重要的研究内容。除了大豆豆粕、花生饼粕、葵花饼粕之外，其他植物油饼粕均含有不同类型的毒素和抗营养因子，严重制约着蛋白饲料的使用，其干固物质总量达千万吨以上。

虽然现在也有较多的研究如何去除饼粕毒素，提高饼粕蛋白质利用率，但是都过程繁琐，并且无法实现利用率最大化，仍然存在较多的蛋白质无法利用。如公开号为CN101897383A的专利公开了一种发酵法去除棉菜粕毒物和提高营养价值的方法，其原理就是通过棉粕和菜粕混合，发挥二者的互补性，混合时的稀释效应能够使其有害成分含量降低。通过降低纤维素，来提高氨基酸消化率。但是其制备方法存在以下缺点：1.仅针对棉粕和菜粕混合才能有此互补性，对于其他有饼粕并不适用；2.该方法中微生物的发酵利用了饼粕本身的蛋白质，造成饼粕蛋白质的浪费较大。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种植物油饼粕的利用方法，能够有效的全面利用含有毒素和抗营养因子植物油饼粕，处理得到氨基酸或者蛋白质产品，其中纤维素、有毒物质和抗营养因子也被完全利用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种植物油饼粕的利用方法，包括以下步骤：

步骤（1）：将饼粕研磨加水成浆状物，加入蛋白酶，得到酶解产物，过滤后得到滤液和滤渣；

步骤（2）：将滤渣加入水、纤维素酶和/或半纤维素酶进行酶解，得到酶解液，再经灭菌处理得到灭菌处理液，再将灭菌处理液作为微生物发酵的有机碳源加入可分泌水解纤维素或半纤维素的酶蛋白质的微生物菌种进行发酵，得到微生物发酵液。

先通过蛋白酶对饼粕进行酶解，氨基酸和肽类物质混合物是可溶于水的物质，因而过滤后氨基酸和肽类物质混合物存在滤液中。此步骤可实现提取饼粕中95%以上的蛋白含量。剩余的蛋白、纤维素、半纤维素及有毒物质或者抗营养因子存在于滤渣中，将滤渣用水浸泡后，加入纤维素酶和/或半纤维素酶进行酶解，然后处理液作为微生物发酵的有机碳源加入微生物菌种进行发酵。将饼粕中的有毒物质和抗营养因子作为微生物培养的有机碳源，全部被微生物吸收利用，进而将微生物的细胞蛋白质直接作为蛋白质的供给源，大大丰富了蛋白质的来源，也让后续制备的饲料产品能够有效的被动物吸收。

优选的，步骤（2）中，先加入纤维素酶进行酶解得到纤维素酶酶解液，再加入半纤维素酶进行酶解，得到纤维素酶酶解液和半纤维素酶酶解液混合酶解液。纤维素酶和半纤维素酶的重量比为（1-5）：（1-5）；酶解所需温度为40-50℃、时间为1-3小时。

步骤（1）中，酶解的温度范围是38-43℃，时间为1-6小时；

通过另一途径，能够利用步骤（1）中的滤液，具体是：步骤（1）中，所述的滤液通过阳离子树脂交换柱，再将阳离子树脂交换柱用氨水洗脱，再将洗脱液减压浓缩，得到含氨基酸的浓缩液；或者，步骤（1）中，所述的滤液通过喷雾干燥，得到氨基酸产品。通过这个步骤，能够完成植物油饼粕的全面利用：饼粕中的蛋白质被酶解后分离、纯化得到氨基酸产品；饼粕中的纤维通过酶解后得到微生物菌种进行发酵所需要的有机碳源，只需要再加入一定量的无机氮源即可完成微生物的发酵（氮源可以是发酵前加入，也可以是发酵过程加入，也可以是两个时间段分批加入），得到微生物发酵液（微生物发酵液中存在大量蛋白质，可以直接作为蛋白质供给源）。这样，相对于传统饼粕的处理方法，能够深度、全面的利用饼粕，高效、环保。

步骤（2）中，所述的微生物发酵液微生物发酵液加入蛋白酶，微生物菌丝体中的蛋白质水解，再通过阳离子树脂交换柱，再将阳离子树脂交换柱用氨水洗脱，再将洗脱液减压浓缩，得到含氨基酸的浓缩液；或者，步骤（2）中，所述的微生物发酵液通过喷雾干燥，得到蛋白质产品。

上述阳离子树脂交换柱洗脱的氨水的浓度，所述的氨水为0.5-1.2mol/L。

所述的饼粕包括棉籽饼粕、菜籽饼粕、蓖麻饼粕、胡麻饼粕、油茶籽饼粕、枹桐籽饼粕中的一种或几种。也可以是其他用于压榨植物油的饼粕。这些饼粕中，含有大量的蛋白质、纤维素以及有毒物质，不能被动物直接食用，可以作为微生物生长需求的有机碳源提供微生物发酵。

所述的微生物菌种包括但不限于白地霉菌、假丝酵母菌、木霉菌、香菇菌和蘑菇菌中的一种或几种；可分泌水解纤维素、半纤维素的酶蛋白质的菌种，均可以。

优选的，所述的微生物菌种包括白地霉菌、假丝酵母菌中的一种或两种。

步骤（2）中，所述发酵温度为30-35℃，发酵时间为20-40小时；

优选地，发酵时间为25-32小时。

步骤（2）中，灭菌处理液在发酵前加入氮源；所述的氮源包括无机铵盐；所述无机铵盐包括碳酸氢铵和/或尿素。

通过本发明植物油饼粕的利用方法得到的含氨基酸的浓缩液应用，用于制备含氨基酸动物饲料。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过一套工艺的两种途径，全面利用了含有毒素的植物油饼粕中的蛋白质与纤维素，能够制备得到氨基酸产品或者蛋白质产品（这些产品中不含有毒素），可以进一步生产动物饲料。本发明的工艺简洁、工艺条件宽松、几乎没有废料排放，适合现阶段微生物发酵工厂的设备，可以很快推广。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明的技术方案，但是，本发明的方案不受以下实施例所限制。

蛋白质含量测试方法采用GB5009.5-2010中的凯氏定氮法。

以下实验为实验室小试，所用的蛋白酶、纤维素酶等，用量较高，但是，实际生产使用的比例会降低。但是， 其他温度、时间可以在范围内调整，放大至实际生产条件。

实施例1：将10g菜籽饼粕用适量水浸泡后研磨成浆状物，然后加入1g蛋白酶，40℃下酶解4小时得到酶解产物，用固液分离技术过滤后得到滤液和滤渣；将滤液通过阳离子树脂交换柱，然后用0.8mol/L氨水解脱得到氨基酸解脱液，氨基酸解脱液减压浓缩后得到氨基酸的浓缩液产品；将滤渣加入水和0.5g纤维素酶酶解，再加入0.5g半纤维素酶酶解，一共在40℃调节下酶解2小时，得到纤维素酶解液和半纤维素酶解液混合液。然后通过蒸汽灭菌处理后，加入0.2g尿素后得到培养液，再加入白地霉菌，发酵温度为30-35℃，发酵时间为28小时，得到微生物发酵液，经蒸汽喷雾干燥后得到蛋白质产品。

实施例2：将10g菜籽饼粕用适量水浸泡后研磨成浆状物，然后加入1g蛋白酶，40℃下酶解4小时得到酶解产物，用板框压滤机过滤后得到滤液和滤渣；将滤液通过阳离子树脂交换柱，然后用0.8mol/L氨水解脱得到氨基酸解脱液，氨基酸解脱液减压浓缩后得到氨基酸的浓缩液产品；将滤渣加入水和0.5g纤维素酶酶解，再加入0.5g半纤维素酶酶解，一共在40℃调节下酶解2小时，得到纤维素酶解液和半纤维素酶解液混合液。然后灭菌处理后，加入0.2g尿素后得到培养液，再加入假丝酵母菌，发酵温度为30-35℃，发酵时间为30小时，得到微生物发酵液，经蒸汽喷雾干燥后得到蛋白质产品。

实施例3：将10g菜籽饼粕用适量水浸泡后研磨成浆状物，然后加入1g蛋白酶，40℃下酶解4小时得到酶解产物，用固液分离技术过滤后得到滤液和滤渣；将滤液通过阳离子树脂交换柱，然后用0.8mol/L氨水解脱得到氨基酸解脱液，氨基酸解脱液减压浓缩后得到氨基酸的浓缩液产品；将滤渣水浸泡后加入0.5g纤维素酶酶解，再加入0.5g半纤维素酶酶解，一共在40℃调节下酶解2小时，得到纤维素酶解液和半纤维素酶解液混合液。然后用蒸汽灭菌处理后，得到处理液，将处理液加入0.2g尿素后得到微生物培养液，再加入木霉菌，发酵温度为31-35℃，发酵时间为28小时，得到微生物发酵液产物；微生物发酵液产物进行阳树脂离子交换，然后用氨水解脱得到氨基酸解脱液，氨基酸解脱液减压浓缩后得到氨基酸混合物浓缩产品。

实施例4：实施例4与实施例1的区别在于，将菜籽饼粕替换为油茶籽饼粕，其他参数条件不变。

实施例5：实施例5与实施例1的区别在于，不加入0.5g半纤维素酶酶解，酶解2小时，酶解结束后直接进行灭菌处理。

对比例1：与实施例1相比对比例1中的白地霉菌替换成酵母菌、乳酸杆菌和沼泽红假单胞菌，其余配方和制备方法与实施例1相同。

对比例2：将10g菜籽饼粕用适量水浸泡后研磨成浆状物，再加入0.5g纤维素酶酶解，再加入0.5g半纤维素酶酶解，一共在40℃调节下酶解2小时，然后灭菌处理后，加入0.2g尿素后得到培养液，再加入假丝酵母菌，发酵温度为30-35℃，发酵时间为30小时，得到微生物发酵液，经蒸汽喷雾干燥后得到蛋白质产品。

检测：通过凯氏定氮法检测实施例1-5的氨基酸的浓缩液产品和蛋白质产品、检测对比例1的氨基酸的浓缩液产品和蛋白质产品、检测对比例2的蛋白质产品中的蛋白质或氨基酸含量，再通过重量换算，得到产品中的氨基酸或者蛋白质重量。

结果列于下表：表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2
								氨基酸的浓缩液产品，氨基酸含量，%	38	40	38	37	35	平均39	-
蛋白质产品，蛋白质含量，%	92	91	93	91	87	平均34	81%
								氨基酸的浓缩液产品，氨基酸实际重量，g	3.0	3.1	3.0	2.8	2.9	平均3.0	-
蛋白质产品，蛋白质实际重量，g	3.8	3.8	3.9	4.0	3.6	平均1.3	5.4

凯氏定氮法，测试产品中的氮含量来计算氨基酸或蛋白质的含量，因此，如蛋白质产品中，也会有一部分的氨基酸，这会计算到蛋白质的含量中。

对比例2的蛋白质产品的检测结果中，虽然蛋白质单位重量的含量还算合适，但是，产量较低，相比于实施例减少20%以上，这是因为，原饼粕中的蛋白质会有一部分会在微生物发酵过程中消耗掉，降低了氨基酸和蛋白质的总产量。

从实施例5可以看出，虽然白地霉菌能分泌出一些半纤维素酶，但是在工艺的发酵时间下，没有能完全分解完全半纤维素，导致有机碳源利用不全，因此需要再增加发酵时间。

本发明优选的先加入纤维素酶酶解、再加入半纤维素酶水解，能够将全部纤维素都水解，加速后续微生物发酵的有机碳源的利用。但是，如果后续加入的微生物菌种可以分泌半纤维素酶，则可以不加入半纤维素酶，但是，这样发酵时间就需要适当的延长，或者调整其他工艺参数。