一種利用餐廚垃圾制備的飼用二十二碳六烯酸添加劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用餐廚垃圾發(fā)酵制備的飼用二十二碳六烯酸(DHA)添加劑及其制備方法，所述飼用DHA添加劑是由產(chǎn)DHA菌株的發(fā)酵液噴霧干燥獲得，所得飼用DHA添加劑的DHA含量較高。制備方法如下：將餐廚垃圾經(jīng)過預(yù)處理、分段酶解后，得到酶解復(fù)合物，其中酶解復(fù)合物離心后的沉淀物可以制成飼料蛋白粉，酶解復(fù)合物離心后的酶解上清液可制成發(fā)酵培養(yǎng)基，經(jīng)高壓滅菌后接種產(chǎn)DHA菌株進行發(fā)酵，得到發(fā)酵液，發(fā)酵液經(jīng)過添加抗氧化劑和或絮凝劑后，可得到飼用DHA添加劑。本發(fā)明所使用的餐廚垃圾酶解液能夠同時替代培養(yǎng)基中的碳源、氮源，降低了培養(yǎng)基的生產(chǎn)成本，進而極大降低了飼用DHA添加劑的生產(chǎn)成本，同時實現(xiàn)餐廚垃圾的資源最大化利用。
【專利說明】一種利用餐廚垃圾制備的飼用二十二碳六烯酸添加劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飼料加工領(lǐng)域和餐廚垃圾資源化利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用餐廚垃圾制備的飼用二十二碳六烯酸添加劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]二十二碳六烯酸(DHA)是一種重要的不飽和脂肪酸，可作為營養(yǎng)成分與飼料抗氧化劑混合作為飼用添加劑。飼料中DHA的添加對動物的生長發(fā)育、改善健康與防治疾病具有重要作用。
[0003]目前DHA的商業(yè)來源主要是深海魚油。但魚油中DHA含量較低，且日益匱乏的海洋資源難以滿足對DHA的市場需求。近年來，利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)DHA受到了廣泛關(guān)注。培養(yǎng)基是發(fā)酵的基礎(chǔ)，對微生物的生長和DHA積累具有重要影響，而發(fā)酵培養(yǎng)基成本約占DHA生產(chǎn)成本的30%左右，因此尋找來源廣泛、廉價的培養(yǎng)基原料，是降低飼用DHA添加劑生產(chǎn)成本的直接途徑之一。專利CN101824442B、CN103614427A所用的豆柏水解液、秸桿酶解液僅能部分替代發(fā)酵培養(yǎng)基中的氮源或碳源，降低培養(yǎng)基生產(chǎn)成本的效果不顯著。
[0004]因此，有必要提供一種低成本的飼用DHA添加劑及其制備方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種利用餐廚垃圾制備的飼用二十二碳六烯酸添加劑及其制備方法。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供了一種利用餐廚垃圾制備飼用二十二碳六烯酸(DHA)添加劑的方法，包括以下步驟:
[0007](I)預(yù)處理:取餐廚垃圾，去除其中不能作為飼料的雜物，得到除雜后的餐廚垃圾，將所述除雜后的餐廚垃圾粉碎處理后加水稀釋，再經(jīng)均質(zhì)處理得到勻漿液；
[0008](2)分段酶解:第一酶解階段:將步驟(I)中所述勻漿液加熱至70?100°C，力口入α -淀粉酶酶解，得到第一酶解產(chǎn)物；第二酶解階段:待所述第一酶解產(chǎn)物冷卻到50?60°C后，加入糖化酶、蛋白酶和纖維素酶進行復(fù)合酶解，得到酶解混合物；將所述酶解混合物進行離心，得到沉淀物和酶解上清液；
[0009](3)發(fā)酵培養(yǎng)基制備:取步驟⑵所述酶解上清液，添加葡萄糖、無機鹽和海水晶，得到發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)所述發(fā)酵培養(yǎng)基的糖濃度和PH值；
[0010](4)接種發(fā)酵:將步驟(3)所述發(fā)酵培養(yǎng)基進行高壓滅菌后，接種DHA菌株到發(fā)酵罐進行液態(tài)發(fā)酵，通氣、攪拌下發(fā)酵5?7天，收獲發(fā)酵液；
[0011](5)噴霧干燥:發(fā)酵結(jié)束后，在步驟(4)所述發(fā)酵液中添加抗氧化劑或在步驟(4)所述發(fā)酵液中添加抗氧化劑和絮凝劑，經(jīng)過噴霧干燥，制得所述利用餐廚垃圾制備的飼用二十二碳六烯酸添加劑。
[0012]如本發(fā)明所述的，步驟(I)中，所述餐廚垃圾是以糖類、蛋白質(zhì)和脂肪為主要營養(yǎng)成分的且未變質(zhì)的剩飯剩菜。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟(I)中，所述餐廚垃圾的含水率為60?90%。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟(I)中，所述餐廚垃圾的總固形物(TS)質(zhì)量分數(shù)為10?30%。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟(I)中，所述餐廚垃圾的揮發(fā)性固體(VS)的質(zhì)量分數(shù)(VS/TS)為70?95%，鹽分含量為0.5?2.5%。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟(I)中，所述餐廚垃圾的干基中各化學(xué)組成為:總糖20?70%，蛋白質(zhì)10%?30%，粗脂肪10?25%，粗纖維2?15%，灰分5?15%。
[0017]如本發(fā)明所述的，步驟(I)中所述不能作為飼料的雜物包括紙張、玻璃、陶瓷、塑料、金屬、骨頭和牙簽中的一種或多種。
[0018]如本發(fā)明所述的，加水稀釋除雜后的餐廚垃圾，所述除雜后的餐廚垃圾與所加水的體積比為1:1?2。
[0019]如本發(fā)明所述的，稀釋后的餐廚垃圾，再采用均質(zhì)機進行均質(zhì)處理得到勻漿液。所述勻衆(zhòng)液中物料的粒徑小于10mm。
[0020]優(yōu)選地，所述勻漿液中物料的粒徑小于等于5mm。
[0021]如本發(fā)明所述的，步驟(2)分段酶解中，優(yōu)選地，所述第一酶解階段，勻漿液中每克餐廚垃圾添加α -淀粉酶8?18U，所述第二酶解階段，勻漿液中每克餐廚垃圾添加糖化酶100?300U、蛋白酶15?35U、纖維素酶10?20U。
[0022]如本發(fā)明所述的，酶活力單位U的定義:lUa-淀粉酶的酶活力定義為在溫度70°C, pH為6.0條件下，Imin內(nèi)水解Img可溶性淀粉所需要的酶量;1U糖化酶的酶活力定義為Ig固體酶(或Iml液體酶)，在40°C，pH為4.6的條件下，Ih水解可溶性淀粉產(chǎn)生Img葡萄糖所需的酶量；1U蛋白酶的酶活力定義為40°C，pH為7.0條件下，Imin水解酪蛋白產(chǎn)生I μ g酪氨酸所需要的酶量；1U纖維素酶的酶活力定義為在50°C、pH為4.8的條件下，Ih水解羧甲基纖維素產(chǎn)生Img葡萄糖所需的酶量。
[0023]如本發(fā)明所述的，第一酶解階段是在較高溫度下進行，一方面高溫可以改變餐廚垃圾物料顆粒的微觀結(jié)構(gòu)，增加淀粉、多糖、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物的溶出與降解，以便對餐廚垃圾進行資源最大化利用；另一方面，淀粉在高溫下溶脹、分裂成均勻糊狀溶液(稱為糊化)，而α -淀粉酶對糊化后的淀粉更易于進行水解，而對未糊化的淀粉水解作用很低。
[0024]優(yōu)選地，所述步驟⑵中，所述第一酶解階段的酶解溫度為70?100°C，酶解時間為 50 ?10min0
[0025]在此條件下，α -淀粉酶在高溫下的活性及淀粉的糊化程度均較高，α -淀粉酶可使淀粉水解生成小分子糊精和其他低聚糖，糊精、低聚糖會在后續(xù)糖化酶的作用下生成葡萄糖。
[0026]第二酶解階段中，由于糖化酶的作用隨溫度升高而活力增大，超過65°C又隨溫度升高而活力急劇下降，同時纖維素酶的最適溫度也在45?55°C，為了使糖化酶、蛋白酶、纖維素酶等的酶活性都較高，優(yōu)選地，所述步驟(2)中，所述第二酶解階段的酶解溫度50?60°C，酶解時間為2?6h。
[0027]如本發(fā)明所述的，所述步驟(2)中，所述沉淀物經(jīng)過干燥、滅菌處理后，可制備得到飼料蛋白粉。
[0028]本發(fā)明所用的產(chǎn)DHA菌株為海洋真菌，適宜于生長在海洋環(huán)境里。海水晶是海水及鹽化工的產(chǎn)物，保留了海水的主要成分。在酶解上清液中選擇地加入含Mg、K等無機鹽及海水晶，所得培養(yǎng)基的鹽度、無機鹽、PH值與海洋相似，菌株的生長和DHA積累情況較好，生物量、油脂含量、DHA產(chǎn)量也會有較大提高。
[0029]如本發(fā)明所述的，所述步驟⑶中，所述無機鹽包括MgSO4.7Η20、ΚΗ2Ρ04。
[0030]更優(yōu)選地，所述無機鹽包括1.0 ?5.5g/L MgSO4.7H20、1.5 ?10.0g/L KH2PO4。
[0031]如本發(fā)明所述的，所述步驟(3)中，所述海水晶的濃度為0.5?2.5%。
[0032]如本發(fā)明所述的，所述步驟(3)中，調(diào)節(jié)pH值是采用HCl和NaOH溶液。
[0033]優(yōu)選地，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的pH值調(diào)節(jié)為5.0?8.0。
[0034]更優(yōu)選地，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的pH值調(diào)節(jié)為6.0。
[0035]如本發(fā)明所述的，產(chǎn)DHA菌株的菌體生長需要較高濃度的葡萄糖，而酶解上清液中的葡萄糖有可能無法完全滿足菌體生長需要，需要適當(dāng)添加葡萄糖。
[0036]優(yōu)選地，添加葡萄糖，以調(diào)節(jié)所述發(fā)酵培養(yǎng)基的糖濃度為80?100g/L。
[0037]所述發(fā)酵培養(yǎng)基的糖濃度的檢測方法為DNS (3，5- 二硝基水楊酸)法。
[0038]如本發(fā)明所述的，步驟(4)中，優(yōu)選地，所述產(chǎn)DHA菌株為裂殖壺菌(Schizochytrium)和破囊壺菌(Thraustochytrium)中的一種或多種。
[0039]更優(yōu)選地，所述產(chǎn)DHA菌株為裂殖壺菌Schizochytrium SR21菌株。
[0040]優(yōu)選地，所述步驟(4)接種發(fā)酵過程，發(fā)酵溫度為20?30°C。
[0041]更優(yōu)選地，發(fā)酵溫度為25?27°C。
[0042]優(yōu)選地，所述步驟(4)接種發(fā)酵過程，發(fā)酵液的pH為5.0?8.0。
[0043]更優(yōu)選地，發(fā)酵液的pH為6.0?6.2。
[0044]優(yōu)選地，所述步驟(4)接種發(fā)酵過程，是采用分段液態(tài)發(fā)酵。第一發(fā)酵階段，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.5?2.0VVM，攪拌速度為200?400rpm。第二發(fā)酵階段，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.0?1.5VVM，攪拌速度為100?200rpm。
[0045]如本發(fā)明所述的，通氣比是指每分鐘通過單位體積發(fā)酵液的空氣體積，即VVM。充足的氧氣有助于DHA的合成和菌體的快速生長。機械攪拌和通氣比可以調(diào)控發(fā)酵液中的溶氧量，同時使菌體和營養(yǎng)物質(zhì)均勻分布，有利于不飽和脂肪酸的合成，提高菌體生長率。另有文獻報道，降低溶解氧有利于裂殖壺菌積累二十二碳六烯酸。因此，本發(fā)明發(fā)酵前期，攪拌速度和通氣比較大，溶氧充足使菌體生長更快；發(fā)酵后期，攪拌速度和通氣比減小，溶氧限制刺激菌體積累DHA。
[0046]優(yōu)選地，步驟(4)中所述接種發(fā)酵過程，還包括第一發(fā)酵階段結(jié)束后，往發(fā)酵罐中補加濃縮的步驟(2)中所述酶解上清液，補加濃縮的步驟(2)中所述的酶解上清液到發(fā)酵罐中，使所述發(fā)酵罐中糖濃度為30?50g/L，當(dāng)培養(yǎng)基中糖濃度低于5g/L時，發(fā)酵終止，收獲發(fā)酵液。
[0047]如本發(fā)明所述的，第一發(fā)酵階段結(jié)束后，產(chǎn)DHA菌株的菌體生長達到穩(wěn)定期，發(fā)酵罐中葡萄糖已經(jīng)被大大消耗，這將會限制菌體生長，而穩(wěn)定期也是DHA積累的重要時期，故可以向發(fā)酵罐中補加一定的營養(yǎng)物(即酶解上清液)以延長菌體的生長期及促進DHA的積累。同時為了維持發(fā)酵罐中的裝液量基本不變，添加的是濃縮的酶解上清液。
[0048]如本發(fā)明所述的，DHA、EPA( 二十碳五烯酸)、蝦青素等物質(zhì)易氧化變質(zhì)，因此在發(fā)酵液中添加抗氧化劑防止DHA等氧化變質(zhì)。
[0049]優(yōu)選地，步驟(5)中，所述抗氧化劑包括維生素E、乙氧基喹琳(EMQ)、丁基羥基茴香醚(BHA)和二丁基羥基甲苯(BHT)中的一種或多種，所述抗凝劑包括殼聚糖、聚丙烯酰胺(PAM)、三氯化鐵、硫酸鋁、聚合氯化鈣(PAC)和明礬中的一種或多種。
[0050]當(dāng)向所述發(fā)酵液同時添加抗氧化劑和絮凝劑，可使產(chǎn)DHA菌株的菌體絮凝，便于離心分離得到藻泥，而菌體內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)生有DHA等營養(yǎng)物質(zhì)，所得藻泥中含有DHA，再經(jīng)過洗滌重懸后，噴霧干燥得到飼用DHA添加劑。
[0051]而當(dāng)向所述發(fā)酵液只添加抗氧化劑時，菌體不會被絮凝，但發(fā)酵液中也含積累了DHA的菌體，經(jīng)均勻混合后直接噴霧干燥，可得到飼用DHA添加劑。
[0052]第二方面，本發(fā)明提供了一種飼用二十二碳六烯酸(DHA)添加劑，所述DHA添加齊U，是按本發(fā)明第一方面所述的方法制備得到。
[0053]所述DHA添加劑中DHA的含量為13%?28%。
[0054]優(yōu)選地，本發(fā)明所述飼用DHA添加劑為飼用DHA藻粉或飼用DHA蛋白質(zhì)營養(yǎng)復(fù)合物。
[0055]當(dāng)向所述發(fā)酵液同時添加抗氧化劑和絮凝劑，得到的飼用DHA添加劑為飼用DHA藻粉。
[0056]優(yōu)選地，所述飼用DHA藻粉中DHA的含量為24.1 %?27.6%。
[0057]如本發(fā)明所述的，當(dāng)向所述發(fā)酵液只添加抗氧化劑時，得到的飼用DHA添加劑為飼用DHA蛋白質(zhì)營養(yǎng)復(fù)合物。
[0058]優(yōu)選地，所述飼用DHA蛋白質(zhì)營養(yǎng)復(fù)合物中，DHA的含量為13.4%?17.4%。
[0059]本發(fā)明的有益效果包括以下幾個方面:
[0060]1.本發(fā)明以餐廚垃圾作為發(fā)酵制備飼用二十二碳六烯酸(DHA)添加劑的初始原料，能夠同時替代培養(yǎng)基中的絕大部分碳源和全部氮源，降低了培養(yǎng)基生產(chǎn)成本，進而極大降低了飼用DHA添加劑的生產(chǎn)成本。
[0061]2.對餐廚垃圾進行分段復(fù)合酶解處理，可以最大限度地將餐廚廢棄物中的營養(yǎng)成分降解成菌種能夠直接利用的成分。
[0062]3.采用分段液態(tài)發(fā)酵工藝，有利于產(chǎn)DHA菌株的生長和DHA的積累。所得發(fā)酵液中生物量含量為65.3?87.9g/L，油脂含量為36.4?51.4g/L,DHA含量為16.6?24.9g/L0
[0063]4.本發(fā)明將富含DHA的發(fā)酵液加工成飼用DHA添加劑，所得飼用DHA添加劑的DHA含量高。同時制備工藝簡單，所得產(chǎn)品附加值高，省去了傳統(tǒng)方法制備DHA油脂過程中的有機試劑提取、甲酯化等工藝流程，生產(chǎn)成本更低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0064]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0065]圖1是本發(fā)明生產(chǎn)方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0066]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0067]實施例1
[0068](I)預(yù)處理:從南方某科研單位食堂收集新鮮未變質(zhì)的餐廚垃圾，人工輔助機器剔除玻璃、陶瓷、塑料、金屬、骨頭、牙簽等無機或難生物降解的雜物，得到除雜后的餐廚垃圾；用食品組織粉碎機對餐廚垃圾進行粉碎處理，并按1:1的體積比加水稀釋，用均質(zhì)機進行均質(zhì)處理得到勻漿液，使勻漿液中物料的粒徑在5mm以下；
[0069]本次使用的餐廚垃圾的含水率為72.1 %，TS為13.8%, VS/TS為86.4%，鹽分為1.51%,餐廚垃圾的干基中各化學(xué)組成為總糖23.4%，蛋白質(zhì)27.7%，粗脂肪19.4%，粗纖維 7.5%，灰分 9.3%。
[0070](2)分段酶解:將步驟⑴中勻漿液加熱至80°C，加入α _淀粉酶15U/(g餐廚垃圾)，酶解lOOmin，得到第一酶解產(chǎn)物；待第一酶解產(chǎn)物冷卻至55°C時，加入糖化酶300U、蛋白酶30U、纖維素酶20U/ (g餐廚垃圾)，酶解3h，得到酶解混合物；將酶解混合物于4000rpm離心lOmin，得到沉淀物和酶解上清液，所得固體沉淀物可脫水干燥制備成飼用蛋白粉。
[0071](3)發(fā)酵培養(yǎng)基制備:往酶解上清液中加入葡萄糖，使培養(yǎng)基中糖濃度為100g/L，同時添加2.5g/L MgSO4.7H20、6.0g/L KH2PO4等無機鹽及1.0%的海水晶，調(diào)整發(fā)酵培養(yǎng)基的pH為6.0，在115°C下滅菌30min后待用；
[0072](4)接種發(fā)酵:將滅菌后培養(yǎng)基按活菌濃度為18?109cfu/ml的菌懸液、10% (v/
V)的接種量接種產(chǎn)DHA菌株-裂殖壺菌Schizochytrium SR21。分段液態(tài)發(fā)酵,發(fā)酵過程中控制發(fā)酵溫度為25?27°C，發(fā)酵液的pH為6.0?6.2，發(fā)酵時間為7天。其中，第一發(fā)酵階段(O?3天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.6VVM，攪拌漿轉(zhuǎn)速為200rpm ;第二發(fā)酵階段(4?7天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.2VVM，攪拌槳轉(zhuǎn)速為160rpm。當(dāng)發(fā)酵液中糖濃度降為50g/L時，開始流加濃縮酶解上清液，當(dāng)培養(yǎng)基中糖濃度為5g/L時，發(fā)酵終止，收獲發(fā)酵液。
[0073](5)噴霧干燥:往發(fā)酵液中添加5.0g/L維生素E、0.15g/L乙氧基喹琳(EMQ)作為抗氧化劑，添加0.3g/L殼聚糖作為絮凝劑，絮凝40min后，離心得藻泥，將藻泥先后用生理鹽水、蒸餾水洗滌干凈，懸浮后直接進行噴霧干燥，進風(fēng)溫度180?190°C，出風(fēng)溫度80°C。噴霧干燥所得的粉末即為飼用DHA添加劑，快速真空包裝，并避光存貯。
[0074]實施例1制備的飼用DHA添加劑為飼用DHA藻粉。
[0075]發(fā)酵結(jié)束后，測得發(fā)酵液中生物量、油脂含量及DHA占總脂含量分別為87.9g/L、
58.1% (51.lg/L)和 45.4% (23.2g/L)。
[0076]其中，發(fā)酵液離心、洗滌后，105°C干燥至恒重稱量測定發(fā)酵液生物量；發(fā)酵液離心后得到濕菌體，加氯仿甲醇抽提后，干燥稱量測定發(fā)酵液油脂含量；而抽提后的油脂，經(jīng)甲酯化處理后，采用氣相色譜可分析測定油脂中DHA含量。
[0077]所得飼用DHA藻粉的營養(yǎng)組成為(g/100g):蛋白質(zhì)14.5%、粗脂肪56.6%、碳水化合物13.6%、灰分3.9%、水分6.3%，其中DHA含量為25.7%。
[0078]實施例2
[0079](I)預(yù)處理:從南方某科研單位食堂收集新鮮未變質(zhì)的餐廚垃圾，人工輔助機器剔除玻璃、陶瓷、塑料、金屬、骨頭、牙簽等無機或難生物降解的雜物，得到除雜后的餐廚垃圾；用食品組織粉碎機對餐廚垃圾進行粉碎處理，并按1:2的體積比加水稀釋，用均質(zhì)機進行均質(zhì)處理得到勻漿液，使勻漿液中物料的粒徑在1mm以下；
[0080]本次使用的餐廚垃圾的含水率為63.3%, TS為17.4%, VS/TS為92.6%，鹽分為1.21%,餐廚垃圾的干基中各化學(xué)組成為總糖44.3%，蛋白質(zhì)20.1 %，粗脂肪9.7%，粗纖維 5.9%，灰分 8.5%。
[0081](2)分段酶解:將勻漿液加熱至70°C，加入α-淀粉酶8U/(g餐廚垃圾)，酶解80min，得到第一酶解產(chǎn)物；待第一酶解產(chǎn)物冷卻至55°C時，加入糖化酶100U、蛋白酶15U、纖維素酶1U/(g餐廚垃圾)，酶解4h，得到酶解混合物；將酶解混合物于4000rpm離心lOmin，得到沉淀物和酶解上清液，所得固體沉淀物可脫水干燥制備成飼用蛋白粉。
[0082](3)發(fā)酵培養(yǎng)基制備:往酶解上清液中加入葡萄糖，使培養(yǎng)基中糖濃度為100g/L，同時添加5.5g/L MgSO4.7H20、10.0g/L KH2PO4等無機鹽及2%的海水晶，調(diào)整發(fā)酵培養(yǎng)基的pH為6.0，在115°C下滅菌30min后待用；
[0083](4)接種發(fā)酵:將滅菌后培養(yǎng)基按活菌濃度為18?109cfu/ml的菌懸液、15% (v/
V)的接種量接種產(chǎn)DHA菌株-裂殖壺菌Schizochytrium SR21。分段液態(tài)發(fā)酵,發(fā)酵過程中控制發(fā)酵溫度為25?27°C，發(fā)酵液的pH為6.0?6.2，發(fā)酵時間為7天。其中，第一發(fā)酵階段(O?3天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.8VVM，攪拌漿轉(zhuǎn)速為250rpm ;第二發(fā)酵階段(4?7天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.0VVM，攪拌槳轉(zhuǎn)速為lOOrpm。當(dāng)發(fā)酵液中還原糖濃度降為30g/L時，開始流加濃縮酶解上清液，當(dāng)培養(yǎng)基中還原糖濃度為5g/L時，發(fā)酵終止，收獲發(fā)酵液。
[0084](5)噴霧干燥:往發(fā)酵液中添加0.10g/L乙氧基喹琳(EMQ)、0.25g 二丁基羥基甲苯(BHT)作為抗氧化劑，添加1.2g/L三氯化鐵作為絮凝劑，絮凝30min后，離心得藻泥，將藻泥先后用生理鹽水、蒸餾水洗滌干凈，懸浮后直接進行噴霧干燥，進風(fēng)溫度180?190°C，出風(fēng)溫度80°C。噴霧干燥所得的粉末即為飼用DHA添加劑，快速真空包裝，并避光存貯。
[0085]實施例2制備的飼用DHA添加劑為飼用DHA藻粉。
[0086]發(fā)酵結(jié)束后，測得發(fā)酵液中生物量、油脂含量及DHA占總脂含量分別為65.3g/L、55.7% (36.4g/L)和 45.6% (16.6g/L)。
[0087]其中，發(fā)酵液離心、洗滌后，105°C干燥至恒重稱量測定發(fā)酵液生物量；發(fā)酵液離心后得到濕菌體，加氯仿甲醇抽提后，干燥稱量測定發(fā)酵液油脂含量；而抽提后的油脂，經(jīng)甲酯化處理后，采用氣相色譜可分析測定油脂中DHA含量。
[0088]所得飼用DHA藻粉的營養(yǎng)組成為(g/100g):蛋白質(zhì)13.2%、粗脂肪51.4%、總糖12.9%、灰分4.1 %、水分6.5%，其中DHA含量為24.1%。
[0089]實施例3
[0090](I)預(yù)處理:從南方某科研單位食堂收集新鮮未變質(zhì)的餐廚垃圾，人工輔助機器剔除玻璃、陶瓷、塑料、金屬、骨頭、牙簽等無機或難生物降解的雜物，得到除雜后的餐廚垃圾；用食品組織粉碎機對餐廚垃圾進行粉碎處理，并按1:1的體積比加水稀釋，用均質(zhì)機進行均質(zhì)處理得到勻漿液，使勻漿液中物料的粒徑在1mm以下；
[0091]本次使用的餐廚垃圾的含水率為63.3%, TS為17.4%, VS/TS為92.6%，鹽分為1.21%,餐廚垃圾的干基中各化學(xué)組成為總糖44.3%，蛋白質(zhì)20.1 %，粗脂肪9.7%，粗纖維 5.9%，灰分 8.5%。
[0092](2)分段酶解:將勻漿液加熱至90°C，加入α -淀粉酶18U/(g餐廚垃圾)，酶解60min，得到第一酶解產(chǎn)物；待第一酶解產(chǎn)物冷卻至60°C時，加入糖化酶200U、蛋白酶35U、纖維素酶15U/(g餐廚垃圾)，酶解2h，得到酶解混合物；將酶解混合物于4000rpm離心lOmin，得到沉淀物和酶解上清液，所得固體沉淀物可脫水干燥制備成飼用蛋白粉。
[0093](3)發(fā)酵培養(yǎng)基制備:往酶解上清液中加入葡萄糖，使培養(yǎng)基中糖濃度為90g/L，同時添加1.5g/L MgSO4.7Η20、7.0g/L KH2PO4等無機鹽及I %的海水晶，調(diào)整發(fā)酵培養(yǎng)基的pH為6.0，在115°C下滅菌30min后待用；
[0094](4)接種發(fā)酵:將滅菌后培養(yǎng)基按活菌濃度為18?109cfu/ml的菌懸液、8% (v/
V)的接種量接種產(chǎn)DHA菌株-裂殖壺菌Schizochytrium SR21。分段液態(tài)發(fā)酵,發(fā)酵過程中控制溫度為25?27°C，pH為6.0?6.2，發(fā)酵時間為7天。其中，第一發(fā)酵階段(O?3天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為2.0VVM,攪拌漿轉(zhuǎn)速為300rpm ;第二發(fā)酵階段(4?7天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.5VVM，攪拌槳轉(zhuǎn)速為lOOrpm。當(dāng)發(fā)酵液中還原糖濃度降為40g/L時，開始流加濃縮酶解上清液，當(dāng)培養(yǎng)基中還原糖濃度為5g/L時，發(fā)酵終止，收獲發(fā)酵液。
[0095](5)噴霧干燥:往發(fā)酵液中添加4.5g維生素E、0.12g/L乙氧基喹琳(EMQ)作為抗氧化劑，添加0.45g/L殼聚糖作為絮凝劑，絮凝30min后，離心得藻泥，將藻泥先后用生理鹽水、蒸餾水洗滌干凈，懸浮后直接進行噴霧干燥，進風(fēng)溫度180?190°C，出風(fēng)溫度80°C。噴霧干燥所得的粉末即為飼用DHA添加劑，快速真空包裝，并避光存貯。
[0096]實施例3制備的飼用DHA添加劑為飼用DHA藻粉。
[0097]發(fā)酵結(jié)束后，測得發(fā)酵液中生物量、油脂含量及DHA占總脂含量分別為85.3g/L、60.2% (51.4g/L)和 46.5% (23.9g/L)。
[0098]其中，發(fā)酵液離心、洗滌后，105°C干燥至恒重稱量測定發(fā)酵液生物量；發(fā)酵液離心后得到濕菌體，加氯仿甲醇抽提后，干燥稱量測定發(fā)酵液油脂含量；而抽提后的油脂，經(jīng)甲酯化處理后，采用氣相色譜可分析測定油脂中DHA含量。
[0099]所得飼用DHA藻粉的營養(yǎng)組成為(g/100g):蛋白質(zhì)13.5%、粗脂肪54.9%、總糖14.6%、灰分4.9%、水分5.9%，其中DHA含量為27.6%。
[0100]實施例4
[0101](I)預(yù)處理:從南方某科研單位食堂收集新鮮未變質(zhì)的餐廚垃圾，人工輔助機器剔除玻璃、陶瓷、塑料、金屬、骨頭、牙簽等無機或難生物降解的雜物，得到除雜后的餐廚垃圾；用食品組織粉碎機對餐廚垃圾進行粉碎處理，并按1:1的體積比加水稀釋，用均質(zhì)機進行均質(zhì)處理得到勻漿液，使勻漿液中物料的粒徑在1mm以下；
[0102]本次使用的餐廚垃圾的含水率為72.1 %，TS為13.8%, VS/TS為86.4%，鹽分為1.51%,餐廚垃圾的干基中各化學(xué)組成為總糖23.4%，蛋白質(zhì)27.7%，粗脂肪19.4%，粗纖維 7.5%，灰分 9.3%。
[0103](2)分段酶解:將勻漿液加熱至100°C，加入α-淀粉酶18U/(g餐廚垃圾)，酶解50min，得到第一酶解產(chǎn)物；待第一酶解產(chǎn)物冷卻至50°C時，加入糖化酶150U、蛋白酶25U、纖維素酶15U/(g餐廚垃圾)，酶解4h，得到酶解混合物；將酶解混合物于4000rpm離心lOmin，得到沉淀物和酶解上清液，所得固體沉淀物可脫水干燥制備成飼用蛋白粉。
[0104](3)發(fā)酵培養(yǎng)基制備:往酶解上清液中加入葡萄糖，使培養(yǎng)基中糖濃度為85g/L，同時添加2.5g/L MgSO4.7Η20、5.0g/L KH2PO4等無機鹽及1.5%的海水晶，調(diào)整發(fā)酵培養(yǎng)基的pH為6.0，在115°C下滅菌30min后待用；
[0105](4)接種發(fā)酵:將滅菌后培養(yǎng)基按活菌濃度為18?109cfu/ml的菌懸液、5% (v/
V)的接種量接種產(chǎn)DHA菌株-裂殖壺菌Schizochytrium SR21。分段液態(tài)發(fā)酵,發(fā)酵過程中控制發(fā)酵溫度為25?27°C，發(fā)酵液的pH為6.0?6.2，發(fā)酵時間為7天。其中，第一發(fā)酵階段(O?3天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.5VVM，攪拌漿轉(zhuǎn)速為225rpm ;第二發(fā)酵階段(4?7天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.2VVM，攪拌槳轉(zhuǎn)速為135rpm。當(dāng)發(fā)酵液中還原糖濃度降為45g/L時，開始流加濃縮酶解上清液，當(dāng)培養(yǎng)基中還原糖濃度為5g/L時，發(fā)酵終止，收獲發(fā)酵液。
[0106](6)噴霧干燥:往發(fā)酵液中添加3.0g/L維生素E、0.10g/L乙氧基喹琳(EMQ)作為抗氧化劑，混勻后直接進行噴霧干燥，進風(fēng)溫度180?190°C,出風(fēng)溫度80°C。噴霧干燥得到的粉末即為飼用DHA添加劑，快速真空包裝，并避光存貯。
[0107]實施例4制備的飼用DHA添加劑為飼用DHA蛋白營養(yǎng)復(fù)合物。
[0108]發(fā)酵結(jié)束后，測得發(fā)酵液中的生物量、油脂含量及DHA占總脂含量分別為74.6g/L、61.3% (45.8g/L)和 49.7% (22.7g/L)。
[0109]其中，發(fā)酵液離心、洗滌后，105°C干燥至恒重稱量測定發(fā)酵液生物量；發(fā)酵液離心后得到濕菌體，加氯仿甲醇抽提后，干燥稱量測定發(fā)酵液油脂含量；而抽提后的油脂，經(jīng)甲酯化處理后，采用氣相色譜可分析測定油脂中DHA含量。
[0110]所得飼用DHA蛋白營養(yǎng)復(fù)合物的營養(yǎng)組成為(g/100g):蛋白質(zhì)12.8%、粗脂肪
59.9%、總糖11.9%、灰分5.0%、水分6.2%，其中DHA含量為13.4%0
[0111]實施例5
[0112](I)預(yù)處理:從南方某科研單位食堂收集新鮮未變質(zhì)的餐廚垃圾，人工輔助機器剔除玻璃、陶瓷、塑料、金屬、骨頭、牙簽等無機或難生物降解的雜物，得到除雜后的餐廚垃圾；用食品組織粉碎機對餐廚垃圾進行粉碎處理，并按1:1.5的體積比加水稀釋，用均質(zhì)機進行均質(zhì)處理得到勻漿液，使勻漿液中物料的粒徑在1mm以下；
[0113]本次使用的餐廚垃圾的含水率為63.3%, TS為17.4%, VS/TS為92.6%，鹽分為1.21%,餐廚垃圾的干基中各化學(xué)組成為總糖44.3%，蛋白質(zhì)20.1 %，粗脂肪9.7%，粗纖維 5.9%，灰分 8.5%。
[0114](2)分段酶解:將勻漿液加熱至90°C，加入α-淀粉酶18U/(g餐廚垃圾)酶解80min，得到第一酶解產(chǎn)物；待第一酶解產(chǎn)物冷卻至55°C時，加入糖化酶200U、蛋白酶20U、纖維素酶15U/(g餐廚垃圾)，酶解6h，得到酶解混合物；將酶解混合物于4000rpm離心lOmin，得到沉淀物和酶解上清液，所得固體沉淀物可脫水干燥制備成飼用蛋白粉。
[0115]3)發(fā)酵培養(yǎng)基制備:往酶解上清液中加入葡萄糖，使培養(yǎng)基中糖濃度為80g/L，同時添加2.5g/L MgSO4.7Η20、5.0g/L KH2PO4等無機鹽及I %的海水晶，調(diào)整發(fā)酵培養(yǎng)基的pH為6.0，在115°C下滅菌30min后待用；
[0116](4)接種發(fā)酵:將滅菌后培養(yǎng)基按活菌濃度為18?109cfu/ml的菌懸液、10% (v/V)的接種量接種產(chǎn)DHA菌株-裂殖壺菌Schizochytrium SR21。分段液態(tài)發(fā)酵,發(fā)酵過程中控制發(fā)酵溫度為25?27°C，發(fā)酵液的pH為6.0?6.2，發(fā)酵時間為7天。其中，第一發(fā)酵階段(O?3天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.8VVM，攪拌漿轉(zhuǎn)速為400rpm;第二發(fā)酵階段(4?7天)，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的通氣比為1.2VVM，攪拌槳轉(zhuǎn)速為200rpm。當(dāng)發(fā)酵液中還原糖濃度降為40g/L時，開始流加濃縮酶解上清液，當(dāng)培養(yǎng)基中還原糖濃度為5g/L時，發(fā)酵終止，收獲發(fā)酵液。
[0117](5)噴霧干燥:往發(fā)酵液中添加4.0g維生素E、0.10g/L乙氧基喹琳(EMQ)作為抗氧化劑，混勻后直接進行噴霧干燥，進風(fēng)溫度180?190°C，出風(fēng)溫度80°C。噴霧干燥得到的粉末即為飼用DHA添加劑，快速真空包裝，并避光存貯。
[0118]實施例5制備的飼用DHA添加劑為飼用DHA蛋白營養(yǎng)復(fù)合物。
[0119]發(fā)酵結(jié)束后，測得發(fā)酵液中的生物量、油脂含量及DHA占總脂含量分別為83.Sg/L、57.9% (48.5g/L)和 44.7% (21.7g/L)。
[0120]其中，發(fā)酵液離心、洗滌后，105°C干燥至恒重稱量測定發(fā)酵液生物量；發(fā)酵液離心后得到濕菌體，加氯仿甲醇抽提后，干燥稱量測定發(fā)酵液油脂含量；而抽提后的油脂，經(jīng)甲酯化處理后，采用氣相色譜可分析測定油脂中DHA含量。
[0121]所得飼用DHA蛋白營養(yǎng)復(fù)合物的營養(yǎng)組成為(g/100g):蛋白質(zhì)15.5%、粗脂肪52.2%、總糖13.5%、灰分4.8%、水分6.0%，其中DHA含量為16.9%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用餐廚垃圾制備飼用二十二碳六烯酸添加劑的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)預(yù)處理:取餐廚垃圾，去除其中不能作為飼料的雜物，得到除雜后的餐廚垃圾，將所述除雜后的餐廚垃圾粉碎處理后加水稀釋，再經(jīng)均質(zhì)處理得到勻漿液； (2)分段酶解:第一酶解階段:將步驟(1)中所述勻漿液加熱至70?100°C，加入α -淀粉酶酶解，得到第一酶解產(chǎn)物；第二酶解階段:待所述第一酶解產(chǎn)物冷卻到50?60°C后，加入糖化酶、蛋白酶和纖維素酶進行復(fù)合酶解，得到酶解混合物；將所述酶解混合物進行離心，得到沉淀物和酶解上清液； (3)發(fā)酵培養(yǎng)基制備:取步驟(2)所述酶解上清液，添加葡萄糖、無機鹽和海水晶，得到發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)所述發(fā)酵培養(yǎng)基的糖濃度和pH值； (4)接種發(fā)酵:將步驟(3)所述發(fā)酵培養(yǎng)基進行高壓滅菌后，接種產(chǎn)二十二碳六烯酸菌株到發(fā)酵罐進行液態(tài)發(fā)酵，通氣、攪拌下發(fā)酵5?7天，收獲發(fā)酵液； (5)噴霧干燥:發(fā)酵結(jié)束后，在步驟(4)所述發(fā)酵液中添加抗氧化劑或在步驟(4)所述發(fā)酵液中添加抗氧化劑和絮凝劑，經(jīng)過噴霧干燥，制得所述利用餐廚垃圾制備的飼用二十二碳六烯酸添加劑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述第一酶解階段，勻漿液中每克餐廚垃圾添加α -淀粉酶8?18U。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述第二酶解階段，勻漿液中每克餐廚垃圾添加糖化酶100?300U、蛋白酶15?35U、纖維素酶10?20U。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，添加葡萄糖調(diào)節(jié)所述發(fā)酵培養(yǎng)基的糖濃度為80?100g/L。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的pH值調(diào)節(jié)為5.0 ?8.0。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，所述產(chǎn)二十二碳六烯酸菌株為裂殖壺菌和破囊壺菌中的一種或多種。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，所述接種發(fā)酵是采用分段液態(tài)發(fā)酵，第一發(fā)酵階段，所述發(fā)酵罐中發(fā)酵液的攪拌速度為200?400rpm，通氣比為1.5?2.0VVM，第二發(fā)酵階段，所述發(fā)酵罐中發(fā)酵液的攪拌速度為100?200rpm，通氣比為1.0?1.5WM。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，所述接種發(fā)酵過程，還包括，所述第一發(fā)酵階段結(jié)束后，補加濃縮的步驟(3)中所述的酶解上清液到發(fā)酵罐中，使所述發(fā)酵罐中糖濃度為30?50g/L，當(dāng)培養(yǎng)基中糖濃度低于5g/L時，發(fā)酵終止，收獲發(fā)酵液。
9.一種飼用二十二碳六烯酸添加劑，其特征在于，所述飼用二十二碳六烯酸添加劑是如權(quán)利要求1?8中任意一項所述的方法制備得到。
10.如權(quán)利要求9所述的飼用二十二碳六烯酸添加劑，其特征在于，所述飼用二十二碳六烯酸添加劑為飼用二十二碳六烯酸藻粉或飼用二十二碳六烯酸蛋白質(zhì)營養(yǎng)復(fù)合物；其中，所述飼用二十二碳六烯酸藻粉中二十二碳六烯酸的含量為24.1%?27.6%，所述飼用二十二碳六烯酸蛋白質(zhì)營養(yǎng)復(fù)合物中二十二碳六烯酸的含量為13.4%?17.4%。
【文檔編號】C12R1/645GK104342462SQ201410567962
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】梁巖, 劉春花, 徐芳芳 申請人:中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院