專利名稱：利用廢酵母泥制備的高蛋白飼料及方法
技術領域：
本發明涉及產品廢棄物回收利用技術領域，尤其涉及一種利用廢酵母泥制備的高蛋白飼料及方法。
背景技術：
酵母是一種單細胞真核微生物，酵母除了用作發酵用途外，本身營養物質的含量也極為豐富，酵母中蛋白質含量占自身干重的50%以上。近100多年來，酵母工業已形成了一個強大的生產體系，在食品工業中所占的比重日益增加。但是隨著酵母發酵時間和次數的增多，酵母的活性會逐漸下降，甚至開始死亡，因此發酵工業中會產生大量的“廢酵母”， 主要有啤酒酵母和一些產酶酵母，這些酵母沉積在發酵罐底部形成廢酵母泥。這些“廢酵母”的發酵功能已經衰弱，但是其內部營養成分變化不大，尤其是蛋白質含量并沒有減少。 如果將該酵母直接排放，不僅會對環境生態系統造成負面影響，也是一種資源浪費。如果將此類酵母回收利用，變廢為寶，發展循環經濟，使廢酵母破壁生產酵母蛋白，不但解決了環境問題，同時也能夠創造可觀的經濟利益。工業生產中這種廢酵母的開發前景十分廣闊。這些廢酵母在飼料行業、食品行業和生物制藥行業都可以作為重要的原料來使用。例如，在制藥方面，廢酵母提取物中含有多種氨基酸、核酸、維生素、酵母酶類和其他生物活性物質，可以運用適當的方式提取這些活性物質來進行工業生產；另外，廢酵母中的蛋白質、礦物質和多糖等營養成分比較豐富，因而在食品行業有廣泛的應用前景。酵母蛋白能顯著促進動物(豬、鴨、雞、鵝、魚蝦)新陳代謝，增強食欲，有利于動物的消化吸收，加速動物的生長發育及生產性能的發揮，還能提高動物的抗病防病能力，是配制畜、魚、蝦飼料的理想蛋白質原料。利用酵母蛋白部分替代魚粉及豆粕，可有效降低成本，使飼料廠和養殖戶獲得更佳經濟效益。目前，已有部分企業運用這些廢酵母直接作為動物蛋白飼料，但是由于酵母的細胞壁不易被直接消化，使得酵母蛋白利用率較低，工業產值不高。若能夠通過一定的方式， 使得酵母細胞破壁，增加溶出蛋白量，則可以大大增加酵母蛋白的生理利用率，產品價值也能得到明顯增加。使酵母細胞破壁的方法有多種，工業中常用的方式有超聲破碎、溫差破壁、外加酶類溶解、機械破壁法等。這些方法中，超聲破碎和溫差法能耗劇烈，并且溫差法操作繁瑣， 產生的附加值很高；外加酶法，需添加的酶數量較多，花費較大；而機械破壁的方式，其破壁率較低，效果不明顯。由于廢酵母自身價值很低，不宜采用附加值高的方式，因此，合適的破壁方式成為工業運用廢酵母亟待解決的問題。相對以上破壁方式，自溶法是破壁的最佳方式，自溶法通過控制適當條件，如溫度、PH、時間、加水量等，利用細胞自身的降解酶來破壁，能耗低，不需要添加其他物質，安全無毒，并且已經有研究表明，自溶后酵母的蛋白利用率會比自溶前酵母的蛋白利用率提高很多倍。另一方面，自溶后的酵母泥水分含量多，粘性較大，目前采用的方法主要為高溫干燥，干燥后的酵母容易結塊，質地堅硬，不易粉碎。工業廢酵母自身價值較低，若采用其他干燥方式進行干燥，則存在能耗大、干燥時間長、干燥效果不好等缺點。所以，自溶后的酵母泥也需要選擇合適的干燥方式。
發明內容
本發明提供了一種利用廢酵母泥制備高蛋白飼料的方法，采用自溶法實現酵母細胞的破壁，增加蛋白質的溶出；同時，以豆粕作為酵母泥干燥膨松劑，通過添加豆粕提高干燥效率。該方法不但操作簡單、能耗低，而且產品溶出蛋白含量較高、安全可靠。一種利用廢酵母泥制備高蛋白飼料的方法，包括將廢酵母泥加入水中混勻，于 30-600C自溶6_36h ；再加入豆粕，攪拌均勻，干燥制得高蛋白飼料。所述的廢酵母泥可以為生產β -甘露聚糖酶或啤酒中產生的廢酵母泥；優選為生產β-甘露聚糖酶中產生的廢酵母泥，即產β-甘露聚糖酶酵母發酵后剩下的廢酵母泥。 產甘露聚糖酶酵母為飼用可食酵母，自身價值較低，目前較少應用于氨基酸、多糖等活性物質的提取，為此，以產β -甘露聚糖酶酵母作為本發明的原料制備飼料，不但原料來源穩定，而且實現了對此類廢酵母的回收利用。所述的廢酵母泥中含有質量百分比濃度為65% -70%的水分。發酵工業生產獲得的含水分的廢酵母泥可以直接作為本發明的原料，不需經過去除水分等過程，節約了操作工序。所述的廢酵母泥干燥后的干物質中含有質量百分比濃度為62% -67%的蛋白質。所述的豆粕是大豆提取豆油后得到的副產品，呈不規則碎片狀，顏色為淺黃色至淺褐色，味道具有烤大豆香味，豆粕中蛋白質含量可以達到40% -48%，也是優質的蛋白飼料，而且干燥的豆粕是很好的膨松劑。針對自溶后酵母泥干燥難的問題，添加適量的豆粕作為酵母泥干燥膨松劑，可以使自溶后的酵母泥空隙增加，加快干燥速度，且得到的干燥物不需分離，可以直接作為動物高蛋白飼料使用。以每千克廢酵母泥計，所述水的用量為0_2kg ；優選為Ο-lkg，添加適量的水有利于加快酵母細胞的自溶。以每千克廢酵母泥計，所述豆粕的加入量為0. 5-2kg ；優選為0. 5-1. 5kgo該豆粕加量下，既能保證合適的干燥速度，又能獲得較好色澤、氣味的產品。所述的自溶溫度優選為45-55°C;更優選為48-50°C。該溫度范圍是酵母自溶酶類作用的最適溫度，可以加快廢酵母泥的自溶。所述的自溶時間優選為18_30h ；更優選為22_25h。該時間條件下酵母自溶酶可以最大限度地發揮作用，并且不會發生腐敗變味。所述的干燥可以通過如下方式廢酵母泥自溶并加入豆粕后，置于60-100°C烘箱中干燥8-14h ；優選地，置于60-70°C烘箱中干燥8-14h ；更優選地，置于60°C烘箱中干燥 12h。若采用在室溫下自然風干，不但干燥時間長、干燥效果差，而且容易滋生微生物，引起酵母泥腐敗變質，不適用于工業化生產。而采用在60-100°C烘箱中熱風干燥的方式，由于添加了豆粕作為膨松劑，可以有效提高酵母泥之間的空氣流通縫隙，干燥時間適宜，且干燥效率可以得到極大的提高，適合工業化生產。本發明還提供了一種利用上述方法制備得到的高蛋白飼料，該高蛋白飼料含有較高濃度的溶出蛋白，且安全無毒，可以直接作為動物飼料，或者可以添加飼料上常用的輔料后作為動物飼料使用。優選地，所述的高蛋白飼料還可以添加維生素、氨基酸或礦物質等組分，無含量禁忌，配合使用而不影響其性能。本發明方法采用自溶法，通過控制溫度、時間、加水量等條件，利用酵母細胞自身的降解酶作用實現細胞的破壁，廢酵母泥自溶后，溶出蛋白占廢酵母泥干物質的質量分數可以達到12% -15%。同時，本發明方法利用豆粕作為膨松劑促進自溶后廢酵母泥的干燥， 干燥效率高，干燥后的產品色澤、氣味較佳。具體地，本發明具有如下有益效果(1)本發明采用的廢酵母泥為發酵工業中生產剩下的酵母泥，即為酵母發酵完成后的剩余產品；所加入的豆粕，為大豆提取豆油之后剩下的殘留物。本發明方法的產品原料均為廢棄物，為廢酵母泥和豆粕的綜合利用提供了新思路和有效的參考。(2)本發明中采用的是利用酵母自溶來增加廢酵母溶出蛋白含量的方法。酵母自溶法相對于其他破壁方法不僅能較好地提高溶出蛋白含量，而且不需要添加新物質，耗能很少，獲得的產品安全可靠。(3)本發明中采用的是添加豆粕作為膨松劑來提高干燥效率。自溶后酵母泥含水量較多、粘性很大、容易結塊，若直接干燥，效率很低，并且不易粉碎，添加一定量豆粕作為膨松劑，增大空氣流通縫隙，不僅可以縮短干燥時間，并且由于豆粕本身即為高蛋白含量物質，因此，得到的最終干燥物不需分離可直接作為高蛋白飼料使用。
圖1為本發明方法的流程示意圖；圖2為實施例2中各因素交互項對廢酵母泥自溶產生的蛋白質濃度影響的響應曲面圖。
具體實施例方式實施例1-4使用的廢酵母泥原料為飼用產β -甘露聚糖酶發酵后剩下的廢酵母泥，經測定，該廢酵母泥中含有質量百分比濃度為68. 5%的水分，且該廢酵母泥干燥后的干物質中含有質量百分比濃度為65. 6%的蛋白質。實施例1不同加水量、自溶溫度、自溶時間對廢酵母泥自溶的細胞破壁率影響取飼用產β-甘露聚糖酶廢酵母，加入適量蒸餾水，混合均勻后，在一定溫度下自溶一段時間；取出后稀釋一定倍數，在顯微鏡下用血細胞計數板觀察，計算酵母細胞的個數，并計算細胞破壁率。其中，細胞破壁率(％)=自溶后酵母細胞數/自溶前酵母細胞數X 100% ；實驗數據均為每組樣品三個平行試驗的平均值。設計不同的加水量、自溶溫度、自溶時間，通過單因素試驗尋找廢酵母泥自溶最佳條件區間，試驗設計和試驗結果見表1-3。其中，自溶前，通過血細胞計數法得到酵母細胞數為83士3個。表1加水量對廢酵母泥自溶的影響
權利要求
1.一種利用廢酵母泥制備高蛋白飼料的方法，包括將廢酵母泥加入水中混勻，于 30-600C自溶6-36h ；再加入豆粕，攪拌均勻，干燥制得高蛋白飼料；其中，所述的廢酵母泥為生產β-甘露聚糖酶或啤酒中產生的廢酵母泥； 以每千克廢酵母泥計，所述水的用量為04kg，所述豆粕的加入量為0. 5-2kgo
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的廢酵母泥中含有質量百分比濃度為65% -70%的水分。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的廢酵母泥干燥后的干物質中含有質量百分比濃度為62% -67%的蛋白質。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，以每千克廢酵母泥計，所述水的用量為 O-Ikg0
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，以每千克廢酵母泥計，所述豆粕的加入量為 0. 5-1. 5kg。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的自溶溫度為45-55°C。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的自溶時間為18-30h。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的干燥為于60-100°C烘箱中干燥 8-14h。
9.一種利用如權利要求1-8任一所述的方法制備得到的高蛋白飼料。
10.根據權利要求9所述的高蛋白飼料，其特征在于，還添加有維生素、氨基酸或礦物質。
全文摘要
本發明公開了一種利用廢酵母泥制備的高蛋白飼料及方法。該制備方法為將廢酵母泥加入水中混勻，于30-60℃自溶6-36h；再加入豆粕，攪拌均勻，干燥制得高蛋白飼料；其中，廢酵母泥為生產β-甘露聚糖酶或啤酒中產生的廢酵母泥；以每千克廢酵母泥計，水的用量為0-2kg，豆粕的加入量為0.5-2kg。利用該方法制得的高蛋白飼料含有較高濃度的溶出蛋白，且安全無毒。本發明采用自溶法對酵母細胞進行破壁，不引入其它物質，操作簡單、能耗低；在干燥時加入豆粕作為膨松劑可有效提高干燥效率，節約成本，且豆粕本身即為高蛋白物質，所得產品不需分離可直接作為高蛋白飼料，也可添加常用飼料輔料后制成高蛋白飼料。
文檔編號A23K1/175GK102488090SQ20111038546
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者何國慶, 阮暉, 陳啟和, 高世陽 申請人:浙江大學