（发酵工程专业论文）活性肽饲用酵母提取物的研究与开发.pdf

浙江工业大学硕士论文 活性肽饲用酵母提取物的研究与开发 摘要 本文利用产朊假丝酵母( c a n d i d au t i l i s1 4 2 2 ) 和米曲箨 ( a s p e r g i l l u so r y z a e3 0 4 2 ) 迸彳亍深层液体复合发酵产高蛋白质，主要 是对产既假丝酵母培养，弱辩辅苏米麴霉复合发酵丰富内源酶系，掰 产酶系主要以产蛋白酶为主。到用内源酶系对产朊假丝酵母进行自 溶，即得富含活性肽和多种游离氨基酸的饲用酵母提取物。 通过单因素实验和正交试验，确定产朊假丝酵母和米曲霉的复合 发酵产蛋自质最佳的培养基组成必：麦芽汁( 2 0 0 8 6 ) 2 0 ，麸皮2 ， 牛舆膏2 ，k h 2 p 0 40 3 ，m g s 0 4 7 h 2 00 0 5 ；产蛋自质最适的 工艺条件为：先接入米曲霉孢予悬液2 0 ，摇床转速为1 2 0r m i n ， 3 0 下培养4 8 小时，群接入产朊假丝酵母种子扩培液1 0 ，摇床 转速为1 8 0r r a i n ，3 0 下僵温混合培养2 4 小时，菸7 2 小时，结束 培养，装液量1 0 0 m l 5 0 0 m l 三蓿瓶，初始p h 值6 。5 ；在此条传下 发酵，粗鬣自质禽量达到5 3 5 5 。 利用复合发酵内源酶系对产朊假丝酵母进行自溶，研究了影响 酵母自溶的因素与条件，试验结采表鹗，产飘假丝酵母懿最佳宣溶条 件必：自溶时阕3 2h ，蠡溶促进剂乙醇的浓度为1 ，p h 值为6 0 ， 温度为5 0 。加水量5 0 ( 折算成酵母泥的加水量是2 0 0 ) 。在 此条件下囱溶，上清液中游离氯基酸的含量为2 0 0 1m g 1 0 0m l ，豳种 浙江工业大学硕士论文 呈味核苷酸含量分别为：鸟苷酸( c 沪1 4 3 8i _ t g m l ，肌苷酸( i 产1 2 5 9 r t g m l ，腺嘌呤核苷酸( 胪o 3 5 6r i j g m l ，胞嘧啶核苷酸( c 即1 8 9 t t g m l ，并对其中肽分子量分布进行了检测，得出肽的组成主要是8 肽以下的肽，即为平常所说的生物活性肽。 为了提高饲用酵母的诱食性，利用美拉德反应改善了酵母提取物 的风味，以产朊假丝酵母自溶液为反应基液，添加一定量的虾粉，可 以产生水产风味的饲用酵母提取物，反应物配比及反应条件为：酵母 自溶液5 0m l ，d - ( + ) 一木糖_ 2 ，l 一谷氨酸= 1 0 ，v b l - 1 ， 虾粉= 1 0 ，p h 值在5 p 5 5 之间，反应温度1 2 0 ，反应时间6 0 r a i n 。浓缩，喷雾干燥即得含活性肽的饲用酵母提取物。 该酵母提取物作为饲用酵母不仅适口性好，而且由于含有活性肽 成分，食用易消化、吸收，还可以增强动物免疫能力，提高抵抗力。 该产品的出现将对目前我国及全世界所短缺的蛋白质资源有很好的 补充。 关键词：活性肽，饲用酵母，产朊假丝酵母，米曲霉，美拉德反应 浙江工业大学硕士论文 s t u d ya n de ) o l o i t a t i o no fc o n t a i n i n g a c t i v e p e p t ) ey e a s tf e e d a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , t h es t u d yw a sc o n d u c t e dt op r o d u c eh i g hp r o t e i no f t h e c o m p l e xf e r m e n t a t i o no nc a n d i d a u t i l i s l 4 2 2a n d a s p e r g i l l u so r y z a e 3 0 4 2 ， c a n d i d au t i l i s l 4 2 2w e r ec u l t u r e dc o s m i c a l l y ，i n n o c u l a t i n ga s p e r g i l l u s o r y z a e 3 0 4 2 a tt h et i m et oe n r i c ht h ee n z y m e s ，w h i c hw e r em a i n l y p r o t e i n a s e s i no r d e rt og e tt h ey e a s tf e e do fa c t i v e - p e p t i d ea n da m i n o a c i d s ，c a n d i d au t i l i s l 4 2 2w e r ea u t o l y z e db yt h ep r o t e i n a s ea tt h ep r o p e r c o n d i t i o n s t h e s u b m e r g e dc o m p l e xf e r m e n t a t i o n c o n d i t i o n so fc a n d i d a u t i l i s l 4 2 2a n da s p e r g i l l u so r y z a e 3 0 4 2w e r ep r e l i m i n a r ys t u d i e dw i t h s i n g l e f a c t o r e x p e r i m e n t sa n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t t h e s u i t a b l e m e d i u m c o m p o s i t i o nw a s a sf o l l o w s ：m a l t j u i c e ( 2 0 0 8 6 ) 2 0 ，b r a n2 ， b e e fc r e e m2 k h 2 p 0 40 3 a n dm g s 0 4 7 h 2 00 0 5 t h es u i t a b l e c u l t u r ec o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w s ：t h ea s p e r g i l l u so r y z a e 3 0 4 2s p o r e a m o u n tw a s2 0 o fm e d i u mv o l u m e ，t h es h a k i n gs p e e dw a s1 2 0r r a i n , 塑垩三些查兰婴主堡苎 一 c u l t i l r 司f o r4 8 ha t3 0 ，a n dm e tc a n d i d au t i l i s l 4 2 21 0 o f m e d i u m v o l u m e ，t h es h a k i n gs p e e dw a s1 8 0r m i n ，t h et e m p e r a t u r ew a s3 0 ， c o m p l e xf e r m e n t a t e df o r2 4h i nt h i sc o n d i t i o n s ，t h em e d i u mv o l u m ew a q 1 0 0 m lp e r5 0 0m ls h a k i n gf l a s k , i n i t i a lp hv a l u eo f6 5 u n d e rt h e s e c o n d i t i o n s ，t h em a x i m u m c o n t e n to f p r o t e i n sw a s5 3 5 5 i tw a st h ef k s tt i m et ou t i l i z ep r o t e i n a s e ，w h i c ha u t o l y z e dt h e c a n d i d au t i l i s l 4 2 2 ，w es t u d i e dw i t hs i n g l e f a c t o re x p e r i m e n t sa n d o r t h o g o n a le x p e r i m e n t t h eo p t i m i z e d c o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w s ： a u t o l y s i st i m ew a s3 2h ，a u t o l y s i sa c c e l e r a n t - e t h a n o lw a s1 o f t h e v o l u m e ，i n i t i a lp hv a l u eo f6 0 ，t e m p e r a t u r ew a s5 0 ，w a t e r 5 0 o f t h ev o l u m e a u t o l y z e di nt h i sc o n d i t i o n ，t h ec o n t e n to fa m i n oa c i d sw e r e 2 0 0 1m g 1 0 0m l ，t h ec o n t e n to fn u c l e o t i d ew e r ea sf o l l o w s ：g = - i 4 3 8 i t # m l ，i - - 1 2 5 9 _ t g m l ，a = 0 3 5 6 舭，c = 0 1 8 9i - w m l ；c o n s t i t u t e so f p e p t i d ew e r em o s t l ys u b t e r - e i g h tp e p t i d e ，t h a t w a sa c t i v e - - p e p t i d e m a i l l a r dr e a c t i o nc o u l da d j u s tt h ey e a s tf e e df l a v o r , t h eo p t i m u m o f m a i l l a r dr e a c t i o nm a d e0 1 1t h eb a s i so fa u t o l y s i sl i q u i d ，a p p e n d i n gs o m e s h r i m p m e a l ，i tc o u l dp r o d u c es e a f o o df l a v o r , t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t o p t i m a lc o n d i t i o n sa n dm a t e r i a l so f m a i l l a r dr e a c t i o nw e r e - 劬p 盯船 1 2 0 ，p h5 0 - 5 5 ，6 0m i n s ，v b l1 ，s h r i m p m e a l1 0 ，l g l u t a m i c1 ，d 一( + ) - x y l o s e2 ，c o n c e n t r a t i o n , s p r a ya n dd e s i c c a t i o n ，i t w a st h e y e a s tf e e de x t r a c t w h i c hc o n t a i n e da c t i v e - p e p t i d e t h ey e a s te x t r a c tc o u l db ey e a s tf e e d ，i th a dn o to n l yg o o df l a v o r , 浙江工业大学硕士论文 b u ta l s oa c t i v e - p e p t i d e ，i tw a se a s yt od i g e s ta n da s s i m i l a t e ，b o o s tu p a n i m a l si m m u n o c o p e t e n c e ，i m p r o v e dr e s i s t a n c e t h ep r o d u c t i o nw i l l e n r i c ht h ep r o t e i nr e s o u r c ew h i c hi sl a c k i n gi nt h ew o r l da n do u rc o u n t r y k e y w o r d s ：a c t i v e - p e p t i d e ，y e a s tf e e d ，c a n d i d au t i l i s l 4 2 2 ，a s p e r g i l l u s o r y z a e 3 0 4 2 ，m a i l l a r dr e a c t i o n 浙江工业大学硕士论文 符号说明 浙江工业大学硕士论文 1 1 活性饲游酵母麓介 第一章综述 随着我国及世界饲料工照的发展和蛋白质资源的醴益匮纛l ，“饲用酵母” 这个名词越_ 裘越受到广泛的荧注。饲瘸酵母即饲料用懿母，是种微生物蛋是葳 饲料，是通过对酵母进行大规模培养而得到的酵母菌，然后经过通风干燥得到的 产磊；键嚣黪母中不议蛋自爱含量褰，至少4 0 激上，氨基羧戎分会爨遣较莲， 还含有酵母菌分泌的骺白酶、消化酶、核苷酸、b 族维生素等生理活性物质，酵 母经紫终线照夔季还含霄维生繁d z 【2 h 既然镯焉酵母弱囊要蔽分是酵霉，酵母缀缝 壁是不能忽视的，经过大量研究发现，酵母细胞壁主爨成分是葡聚糖、甘露寡糖、 耱虽白和几了质，其中的活性成分葡聚糖和酋露寡糖其有刺激细胞免疫和体液免 疫、促进有蕊菌生长、抑制裔害菌生长的作腭明。 1 1 。1 活性饲嗣酵母特点 澄性甥露酵母一般为浅黄色至竭毡擞粒及粉末状，具有黪母特豫气味 4 1 ，同 时由平它的营养成分丰富和良好的易消化吸收等特点，其应用也越来越广泛，也 将逐澎取我惫粉嚣威必镶糕懋产鹣圭黉蛋鑫缓来源搿，其特纛大致兔 2 乏下六杰： 营养半富。活性饲用酵母为单细胞蛋白饲料资源，含有丰富的营养物质， 蛋白赁含量一般秀5 0 - 6 0 ；蜀涪诺率离，佟为蛋宣矮镭辩添嬲弱聚合镭糕审， 具有和国产叙粉相同的功效，但比秘鲁鱼粉稍差些。饲料酵母蛋白质中含有多达 3 5 种氨基酸，其中包括8 种生命活动所必需的氨基酸，氨基酸平衡毪好，褪纤维 含量低，维生素a 、d 、蹄b 族维生索以及鑫种微量元素含爨丰富，其中酵母缨 胞壁的活性成分葡聚糖和甘鼯寡糖具有刺激细胞免疫和体液免疫、促进有益菌生 长、糖裁有客莛生长豹终焉 6 1 。 高效的生物活性和易消化吸收。活性饲用酵母是经过多菌种复合发酵而 成，瓣兹富禽活缨藏、溃纯酶。除含蛋白酶羚，巍会羧获酶、氮获黪、器弦辩、 磷脂酶、淀粉酶，以及木糖酶等。这魑酶类能够在动物的消化系统中起着多种助 浙江工般大学硕士论文 消化作用，从而提商饲料转化率r ”。 稷蘸瓣逶蜀後。活毪饲瘸酵母在多蘩释复合发簿过纛孛，斧薅着产生多 种有益的代谢物，如有机酸类和芳香脂类，以及未知发酵因子等。在所产生的大 量有税物中除了醇类以外，述有己酸、乳酸、琥珀酸、苹栗酸、柠檬酸，戳及带 芳香昧豹脂类等。这魑物质使褥活性饲料酵鼹具有很好的适朋性1 8 】。 神奇的解毒功效。l i m i n k u n g 【9 l 认为，目前程生产中应用的“直接饲糟” 徽生物套缨藏、酵母秘真萤类，其对橇傣的纷用机制可能是( 1 ) 产嶷抗生豢纯 合物；( 2 ) 抑制有窖微生物的生长繁殖；( 3 ) 产生消化酶；( 4 ) 增强免疫功 能； 5 ) 鼹瘸源毪徽生鐾毒豢具有薅毒终麓。潺魏饲瓣酵母作为一耱多蓥溪会 的“直接饲用”微生物源，熙否具有解毒功能，仍需研究验诞。但酵母菌体内含 有静大量硫胺素，对碳永纯食物转纯l l 雩形成静丙酮裔解毒季# 耀，秀耱类健瀣掰不 可缺少早已被证实。 绝妙的制粒效果。因活性词料酵母粘结性好予鱼粉，因而在制粒过稷中 有利乎饲料筏型，弼囊颓粒硬度高于使用鱼粉的颗粒饲料，从薅节省部分牯结剡。 广阔的应用前景。饲料酵母采用现代生物技术和生产技术生产，原料可 裁趣毅誊| ，鬣产援期短，霹均鸳供货( 键辩嫩产金数不要长期贮存) 慧徐纛物美 而优子鱼粉n o l 。因此，已逐渐取代氢粉而广泛应用于各类动物饲料，前景非常广 阔。 1 1 2 活性饲糟簿母魏蠲备方法 凿内夕 镯甭酵舔的生产传统方法主要深落发酵浚，据统诗，1 9 9 1 年全鬻深 层发酵法生产饲料酵母6 0 0 0 吨左右【1 ”。深艨发酵法的特点【1 2 1 是机械化程度筒， 产品细胞多，杂菌少，产品质量较稳定。但由于投资规模大，能源消耗大，还有 三废污染。除了深屡发酵法嫩产饲用簿母，潮体发酵法生产镧用酵母是近来爨内 普遍采用的方法，8 0 年代以来，以壬厚德教授为首的一些微生物学专家，对以 农裂产磊下必辩是纛要嚣辩，采弱瓣薅发黪王艺生产键辩黪母进露了深入熬磅 究，并获得成功。固体发酵法的特点是设备投资小，技术简单，产晶具有较高的 生耨活往，笼三废淫染。餐鑫子垒产嚣孛阕长，各释条绎不努控裁产菇蒺量难 ；乏达 到标准。于是最近叉出现了液固两棚法生产饲用酵母的方法【1 3 1 。 浙江工业大学硕士论文 利用味精废水、啤酒糟、玉米渣皮等下脚料，采用生物技术如多菌株固体发 酵、液体深层发酵法或液固两相法等技术生产饲用酵母，菌种大多选用啤酒酵母、 假丝酵母、绿色木霉、米曲霉和黑曲霉等。在利用味精废水为原料生产饲料酵母 时f 堋，可不必过滤，只加少量氨水，用热带假丝酵母直接发酵，工艺简单，操作 方便。干酵母产率可达1 0g l ，成品具浓曲香味，蛋白质含量约6 0 左右，并 且富含b 族维生素及多种促生长因子【”l 。其生产参考工艺流程如图卜1 ： a 位= = = i泵 泵 广鼓风机_ 一过滤器一空气 栅卜i 酵母浓缩液储槽i i 酵母浓缩液储槽滚筒干燥桃 粉碎桃 酵母粉储箱包装过滤+ 缝哥城品 1 1 3 饲用酵母的应用 图l - i 工艺流程图 饲用酵母作为饲料添加剂的应用主要是在动物生产上面，因为酵母中含有丰 富的维生素、酶、各种营养成分和某些重要的协同因子，因此，一股都将其作为 瘤胃微生物的生长促进剂。近年来发现酵母菌能促进瘤胃中一些重要微生物的繁 殖，酵母细胞在体内消化道中可对某些病原菌产生竞争性抑制作用，使得其在动 物的应用上很广泛，包括奶牛、肉牛、绵羊、山羊、猪、马及鸡等。 1 1 3 1 在反刍动物生产上的应用及机理 饲用酵母可增加瘤胃细菌浓度，调控胃肠发酵，减少腹泻，并刺激胃肠发育， 因而可改善饲料利用效率，提高生产性能。奶牛日粮中添加活性酵母培养物，奶 牛产奶量，提高7 8 ，乳脂率提高0 2 9 。t e h 等报道，泌乳早期的奶山羊，平 衡日粮中添加2 5 的饲料酵母，产奶量提高2 2 ，饲料利用效率提高2 8 2 ， 乳脂率提高0 6 2 。饲料酵母可促进犊牛提早采食和增加犊牛体重6 1 9 ； 可提高成牛消化粗纤维的能力；在不同精粗饲料组成的肉牛日粮中添加饲料酶， 3 浙江工业大学硕士论文 霹增翔毽增鬟3 2 2 2 蟠1 镶翔。 镯攘獒蹲孛黪簿母并 家枣疆有瓣微生物嚣系， 楚不熊糕黪在肠糙貘上，蕊 是以存涟状态沿攀霪动妨消化道运行，月踺释放部分瀵化戆促逃葵分的消化。 1 1 。3 2 在单胃动物生产上媳应用及机理 饲用酵母在生长猪日粮中的使用，主要是额外添加( s 友右) 或替代不同 比例( 5 0 1 0 0 ) 的鱼粉，可降低饲料成本，提高日增重5 7 1 1 9 0 3 ， 提高饲料利用效率2 1 2 9 3 。母猪日粮中添加5 饲料酶，初生仔猪窝麓、 泌乳量和断奶存滔率分别提高1 4 6 、8 3 和8 3 。活性饲料酵母代替日粮 中部分鱼粉，对岗鸡成活率、日增重、出稷体薰、饲料莉糟率、屠宰率和蛋鸡产 虽薰无髭著彩响【1 8 l # 9 1 。 体舞培养霰给奶串安装瘘管魏试验表臻，添翔活簿母使挥发毪疆菸酸产爨增 热，且发棼搴提蔫，麸嚣捷褪镪瓣豹攘霉酸性洗涤终维降解率上舞。酵母及其培 养物改变发黪方式豹魃力，主要随嚣凝类型不感两异。当反刍动物以青贮或低质 牧草为基础妇粮时，酵母及其培券物熊增加丙酸的棚对含量。丽高耪料补充料日 粮中大量易发酵碳水化合物引起的高浓度乳酸和低p h 值，会导致瘤胃的机能障 碍，添加酵母及其培养物的一个重要作用，是降低瘤胃乳酸浓度，从而缓冲瘸胃 p h 值，它具有控俸5 快速生长牛瘸胃发酵的作用。 活性酵母至少可以刺激两种瘤霄菌( 乳酸和纤维素乖j 用菌) 的活动。当舀粮 含高浓度易发酵谈水化合物时添加酵母及萁培养物，可稻斑调节瘤霄p h 谴，对巍 酸利用菌兵辅激作用，丽逶中的瘩雷p 翻壹，又可麓辩一黧对酸性敏感静其德痞 餮藩群有影糖。瘸霉孛厌羲荤兰氏辨链萤数量妻孽增麓及嚣簿霉缨蕤孛熬敏露予豹 存在，琴毙是导致癯髯徽生物增多豹派困。对微生物豹刺激，会提寒微擞物数消 识戆力，这擞解释了在俸羚培养癯霉藏戆过程孛，挥发性月鬟肪酸产量增加豹原因。 另乡 微生物生长的如快，馒微生物蛋白合成增加，并提麓氨的剥用搴。 1 1 3 3 作用机制 饲用酵母作为动物饲料作用于动物机体的确切机制逐不是很清楚，但根据以 往大量的研究结果以及人们对酵母菌所了解的程度，酵母菌在瘤胃中的作用模式 可大概归纳如图l 屯： 目前对子饲用酵母作用于动物杭体的视伟普遍两种说法：是通过改善胃肠 4 浙江工业大学硕士论文 环境和蔼群结构，从面调控囊肠发酵，减少乳酸盐的产生，稳定p h 假，促进整个 肠道酵母菌、乳酸菌、纤维豢菌铸有菔菌的繁殖，提高其浓度及活力，从而促进 动物对营养物质的消化、吸收和利用，增加采食量，改善饲料利用率，提高生产 性能；二是酵母可作为活的细菌前体，进入胃肠道后本身的繁殖和活力增强，抑 制了病原微生物的繁殖，或参与病原微生物菌群的生存竞争，藏排除病舔菌在肠 道粘膜袭面的附着，或协作机体摊除毒素及其代谢产物，获而辩动物祝俸超傈健 律用或增强免疫和抗瘸力。 1 2 酵母掇取物 1 2 1 酵母提取物概况 露l - 2 簿母在瘗霹孛熬传熙模式 黪母提取魏楚逶；建将黪母纲照内蛋鑫蔟降蝣成氮基酸和多默，核酸黪解成核 蕊酸，劳将它们瓢其它有效成分，如b 族维生素、谷舰甘默、微嶷元素等起从酵 母缨胞中抽提出来，所制锝的人体可逡接吸收利用、可溶性营券及风味物质的浓 缩物【2 0 】 酵母提取物含有2 0 种氨基酸和多肽，还含有核瞥酸、维生素、有机酸和矿物 5 浙江工业大学硕士论文 质等多种有效成分，游添加到食品中，不仅可使鲜味增加，而且能够获得更加温 彝事潍粒日黪。簿母箍取穆较睾是在毽本发裁戆，在掰本掰虫产鑫垂鬓姆疆取物一 般是高核酸含量的，其中核酸含量可达到1 4 ，日本兰菱兴人株式会社的酵母提 取物中霆蘧营黢和鸟瞢羧薤静禽量遮到2 8 ，爨体缢分魏表l l 掰示强l ； 表i - 1 具传组分 项圈 指标 色泽 水份， 氦燃 食盐 胍营酸、鸟瞥酸脯 重金属p p m 砷l p p m 擞生镌，( 令穗 大肠葡群 囊蘸 浚黄 6 6 1 0 2 0 2 0 龆 = n * ( v -