申请日2013.01.16
公开(公告)日2013.05.15
IPC分类号A23K1/16; A23K1/00
摘要
本发明提供一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法，采用现代微生物发酵技术，通过菌种液体高速培养、豆制品废水深层液体培养等步骤，利用霉菌、真菌、细菌多个目标微生物对豆制品生产中产生的大量黄浆水、泡豆水、大豆乳清废水等，采用深层液体发酵工艺，生产一种富含单细胞蛋白和各种生物代谢酶的蛋白饲料，以满足不断增长的蛋白饲料需要，是一种变废为宝，大幅减少食品加工废水对环境污染的一种环境治理新工艺。
权利要求书
1.一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法，其特征在于，包括 以下步骤：
第一步、生产制种
将经过产菌试验筛选的白地霉、产朊丝假丝酵母、光合细菌分别转接入 装有PDA琼脂培养基、麦芽汁培养基、光合细菌培养基的茄子瓶中，在30- 35℃温度下培养45-50小时，待茄子瓶表面菌苔布满，并白中带黄时即可取 出，然后放入2-6℃的冰箱中保存;
第二步、菌种液体高速培养
(1)、将步骤1培养的菌种按以下重量百分比称取：产朊丝假丝酵母30 -36%、光合细菌20-27%、白地霉32-50%;
(2)菌种复合培养:将以上称取的菌种按1：6-10比例放入以下配比的 培养基中：糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化钠0.5%、酵母膏0.5%、磷 酸镁0.05%、硫酸二氢钾0.05%、无菌水77.4%。放入发酵罐中培养，搅拌转 速为200r/min-240r/min，培养温度为26-28℃，通气量1：0.6，发酵时间 为18-20小时，当ph值达到4.5-6时发酵结束;
第三步豆制品废水深层液体培养
将以上第二步中称取的菌种按重量比3-5%放入液体培养基中培养，ph值 调至6.9-7.4;放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min-240r/min，培养 温度为28-30℃，通气量1：0.6，发酵时间为24-30小时，等到ph值下降到 3.5-4.0，液体镜检中出现大量的酵母细胞，培养结束;
第四步过滤提取及浓缩
将添加辅料的发酵液静置18-20小时，通过碟式离心机进行过滤，收集 过滤液，通过离子膜过滤，得到单细胞蛋白的过滤残渣，在烘箱中40-45度 烘干水分至20%以下，得到本发明单细胞蛋白产品，包装后储存。
2.根据权利要求1所述的一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方 法，其特征在于，所述第三步中，培养基组成及百分比：黄浆水50-55%、洗 豆水27-35%、糖蜜12-15%、淀粉3-5%，菌的液体培养基中;按以上比例配制 液体发酵培养基加入密闭的发酵罐中，120-128℃、30-45min高温灭菌。
说明书
一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的工艺，发酵后的 饲料同时含有有益于畜禽消化吸收能力、提高免疫及抗寒应激力的多种益生 菌、生物酶和生物活性物质，属于农业产品技术领域。
背景技术
豆制品是以大豆、绿豆、豌豆、蚕豆等豆类为主要原料经加工而成的食 品。大家最熟悉的每天食用的的豆浆、豆奶、豆腐都是其中的代表。豆制品 加工中一般都要通过豆浸泡、磨碎、分离、洗渣、凝固等环节，每个环节中 都要消耗或使用大量的水，因此有句古语“豆腐是水做的”，“三分大豆七分 水”，我国是实践上最大的豆制品生产和消费国，每天大量的豆制品生产中产 生大量的豆制品废水，豆制品废水的特点是废水的排放量大有机物浓度高， 成分复杂。以豆腐生产为例，黄泔水(又称黄浆水)COD高达20000到 30000mg/L，泡豆水COD为4000到8000mg/L，各种废水有机成分非常复杂。 泡豆水的主要含有水溶性非蛋白氮、税苏糖、棉籽糖等寡糖，柠檬酸等有机 酸以及水溶性维生素、矿物质等，此外，还有异黄酮等色素类物质。黄泔水 的组成更为复杂，除含泡豆水的所有成分以外，还含有蛋白质(大豆清蛋白、 大豆凝血素、胰蛋白酶抑制因子等)、氨基酸、脂类等。豆腐生产清洗用水中 含有大豆清蛋白、糖类、豆渣和清洁剂等。
这些豆制品废水收集后，一般进入食品厂的污水处理厂进行处理，处理 后环境得到了治理，但是废水中大量的水溶性蛋白、油脂、总糖、水溶性维 生素也被白白浪费了。为了回收豆制品废水中的再生物质资源，目前多采用 膜分离技术分离废水中的低聚糖和蛋白质.然而，膜的更换和清洗带来的高 昂运行费用使其经济效益甚微，严重制约了其推广应用，豆制品废水中含有 大量的蛋白质、多糖、油脂等生物质，是生产单细胞蛋白(SCP)的良好原料.利 用大豆蛋白生产工艺排出的高浓度乳清废水进行SCP生产，在SCP产生良好 经济效益的同时，可大幅度削减豆制品废水的COD质量浓度，降低后续废水 的处理费用以及甲烷和CO2的排放量。
单细胞蛋白(SCP)也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人 工培养的微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、 脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物 等混合物组成的细胞质团。单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。其中，蛋 白质含量高达40%～80%，比大豆高10%～20%，比肉、鱼、奶酪高20%以 上;氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸。单细胞蛋白中还 含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富的酶类和生物活性 物质，如辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等。单细胞蛋白既可以提高 人食用满足人体氨基酸蛋白质的需要，更是一种优秀的饲料蛋白原料，细胞 蛋白饲料[1](Single Cell Protein)主要是指通过发酵方法生产的酵母菌、细菌、 霉菌及藻类细胞生物体等。单细胞蛋白饲料营养丰富、蛋白质含量较高，且 含有18～20种氨基酸，组份齐全，富含多种维生素。因为其营养配比齐全， 可以直接作为全价饲料使用。除此之外，单细胞蛋白饲料的生产具有繁育速 度快、生产效率高、占地面积小、不受气候影响等优点，因此，在当今世界 蛋白质资源严重不足的情况下，发展单细胞蛋白饲料的生产越来越受到各国 的重视。
用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多，包括细菌、放线菌、酵母菌、 霉菌以及某些原生生物，但在不同条件下，微生物生长受到培养基成分、酸 碱度、温度等多方面因素的影响，同时，不同微生物由于代谢途径不同，相 互会产生拮抗作用，因此，利用微生物技术生产单细胞蛋白饲料应该首要解 决发酵菌种的组配。本发明的生产菌种由以下菌种配比而成：1)白地霉 (Geotrichum candidum link)，水解蛋白能力强，环境适应能力好菌体蛋白 营养价值高，可供食用及饲料用，白地霉还能合成脂肪，能利用糖厂、酒厂 及其他食品厂的有机废水生产饲料蛋白2);2)产朊假丝酵母(Candida utilis)， 可以利用纸浆、蜜糖、土豆淀粉和木材水解液，除了可以有效利用各种单糖 和低聚糖之外，还可以分解纤维素类的大分子物，是目前世界上生产.SCP 的主要菌种之--;3)光合细菌(PhotoSyntheticBacteria简称PSB，是一种能利 用光能作为能量来源的细菌，光合细菌适应性强，能忍耐高浓度的有机废水， 对酚、氰等毒物有一定有忍受和分解能力，具有较强的分解转化能力，光合 细菌是一种营养丰富、营养价值高的细菌，菌体含有丰富的氨基酸、叶酸、b 族维生素，尤其是维生素b12和生物素含量较高，还有生理活性物质辅酶Q。 光合细菌的体积为小球藻的二十分之一，也是一种优秀的细胞蛋白饲料。
蛋白原料不足是当今饲料行业最棘手的一个问题,目前全球面临着蛋白质 资源匮乏的现实，目前国内、国外资料蛋白的主要原料豆粕、鱼粉的价格居 高不下，寻找和开发新的蛋白质资源成为饲料工业急需解决的问题，充分利 用现有资源变废为宝、开发全新的蛋白饲料、无毒害性保护环境,成为将来研 究的热点，如何借助于微生物技术，利用废弃的蛋白原料，开发高蛋白全价 新型饲料，将植物性蛋白质及无机氮转化为动物能很好吸收的微生物蛋白。 是今后饲料工业研究和发展的一个重要课题。
发明内容
蛋白原料不足是当今饲料行业最棘手的一个问题,目前全球面临着蛋白 质资源匮乏的现实，目前国内、国外资料蛋白的主要原料豆粕、鱼粉的价格 居高不下，寻找和开发新的蛋白质资源成为饲料工业急需解决的问题，充分 利用现有资源变废为宝、开发全新的蛋白饲料、无毒害性保护环境,成为将来 研究的热点，如何借助于微生物技术，利用废弃的蛋白原料，开发高蛋白全 价新型饲料，将植物性蛋白质及无机氮转化为动物能很好吸收的微生物蛋白。 是今后饲料工业研究和发展的一个重要课题。
本发明的目的是采用现代微生物发酵技术，利用霉菌、真菌、细菌多个 目标微生物对豆制品生产中产生的大量黄泔水(黄浆水)、泡豆水、大豆乳 清废水等，采用深层液体发酵工艺，生产一种富含单细胞蛋白和各种生物代 谢酶的蛋白饲料，以满足不断增长的蛋白饲料需要，是一种变废为宝，大幅 减少食品加工废水对环境污染的一种环境治理新工艺。
本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一 种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样的：
一种利用豆制品废水生产单细胞蛋白饲料的方法，包括以下步骤：
第一步、生产制种
将经过产菌试验筛选的白地霉、产朊丝假丝酵母、光合细菌分别转接入 装有PDA琼脂培养基、麦芽汁培养基、光合细菌培养基的茄子瓶中，在30- 35℃温度下培养45-50小时，待茄子瓶表面菌苔布满，并白中带黄时即可取 出，然后放入2-6℃的冰箱中保存;
第二步、菌种液体高速培养
(1)、将步骤1培养的菌种按以下重量百分比称取：产朊丝假丝酵母30 -36%、光合细菌20-27%、白地霉32-50%;
(2)菌种复合培养:将以上称取的菌种按1：6-10比例放入以下配比的 培养基中：糖蜜15%、蛋白胨3%、玉米粉4%、氯化钠0.5%、酵母膏0.5%、磷 酸镁0.05%、硫酸二氢钾0.05%、无菌水77.4%。放入发酵罐中培养，搅拌转 速为200r/min-240r/min，培养温度为26-28℃，通气量1：0.6，发酵时间 为18-20小时，当ph值达到4.5-6时发酵结束;
第三步豆制品废水深层液体培养
培养基配制和灭菌：培养基组成及百分比：黄浆水50-55%、洗豆水27-35%、 糖蜜12-15%、淀粉3-5%，菌的液体培养基中;按以上比例配制液体发酵培养 基加入密闭的发酵罐中，120-128℃、30-45min高温灭菌;
将以上第二步中称取的菌种按重量比3-5%放入液体培养基中培养，ph值 调至6.9-7.4;放入发酵罐中培养，搅拌转速为200r/min-240r/min，培养 温度为28-30℃，通气量1：0.6，发酵时间为24-30小时，等到ph值下降到 3.5-4.0，液体镜检中出现大量的酵母细胞，培养结束;
第四步过滤提取及浓缩
将添加辅料的发酵液静置18-20小时，通过碟式离心机进行过滤，收集 过滤液，通过离子膜过滤，得到单细胞蛋白的过滤残渣，在烘箱中40-45℃烘 干水分至20%以下，得到本发明单细胞蛋白产品，包装后储存。
有益效果，本发明采用现代微生物发酵技术，利用霉菌、真菌、细菌多 个目标微生物对豆制品生产中产生的大量黄泔水(黄浆水)、泡豆水、大豆乳 清废水等，采用深层液体发酵工艺，生产一种富含单细胞蛋白和各种生物代 谢酶的蛋白饲料，以满足不断增长的蛋白饲料需要，是一种变废为宝，大幅 减少食品加工废水对环境污染的一种新农业技术。