[发明专利]同步糖化发酵生产乳链菌肽和乳酸的方法及在饲料中应用

说明书

技术领域

本发明公开一种同步糖化发酵生产乳链菌肽和乳酸的方法及在饲料中应用，属于生物工程领域。

技术背景

对木质纤维素进行生物利用一般采用同步糖化发酵。同步糖化发酵是糖化和发酵同时进行的发酵方式，纤维素酶所释放的葡萄糖由微生物发酵得到最终产品，从而消除了还原糖对纤维素酶的产物抑制作用，减少纤维素酶的用量，降低了成本。因此，比起木质纤维素原料单独水解和发酵，同步糖化发酵具有许多优势，从而被广泛用于生产乙醇或者乳酸等化工产品。

乳链菌肽（Nisin）是A型羊毛硫细菌素，分子式为C₁₄₃H₂₅₈N₄₂O₃₇S₇，它是一种天然生物活性抗菌肽，对革兰氏阳性菌有较强的抑制作用。乳链菌肽对热稳定，能被消化道吸收消化转化氨基酸。1969年联合国粮食及农业组织/世界卫生组织（FAO/WHO）确认Nisin为安全、高效、可靠的食品防腐剂，并于1988年被美国食品及药品管理局（FDA）认证。1990年中国卫生部批准使用乳链菌肽。乳链菌肽作为一种无毒的食品防腐剂，在乳制品、肉制品、饮料、农业饲料、蔬菜水果、酿造酒、袋装食品、调味品以及医药方面中都有很广泛的应用。

尽管目前有利用纤维素同步糖化发酵生产乳酸方面的工作(CN101805759、CN101418272、CN102776248、CN102851331)，但这些工作都是生产乳酸这种单一产品。利用木质纤维素作为原料同时生产乳酸和乳链菌肽还未见报道。

乳酸乳球菌Lactococcus lactis subsp.lactis可以同时生产乳链菌肽和乳酸。在本发明中，我们利用乳酸乳球菌Lactococcus lactis subsp.lactis，采用木质纤维素同步糖化发酵生产乳链菌肽和乳酸两种产品。在对木质纤维素资源，如秸秆、稻草或者木片等，进行利用的同时，同时生产两种化工产品。而乳链菌肽和乳酸在工农业生产中有很大的应用前景。

随着饲料行业的蓬勃发展，饲料逐步向低药、低残留发展，因此，生物饲料的发展也是大势所趋。牛羊等复胃动物的新型健康饲料的开发更为急迫。目前牛羊养殖业面临的主要问题是饲料成本高，青贮饲料容易腐败，无法长期保存。另外，在牛羊的瘤胃中，产烷微生物能够利用氢、CO和甲酸盐作为底物发酵产生甲烷，该过程要消耗反刍动物约7 %的摄入能量。将乳链菌肽和乳酸混合物加入青贮饲料，可以抑制有害细菌的繁殖，从而保证饲料卫生低毒。将含乳链菌肽和乳酸的饲料饲喂牛羊，可以抑制产烷微生物生长，从而减少牛羊摄入的能量消耗，增加肉料比。

发明内容

本发明公开了一种同步糖化发酵生产乳链菌肽和乳酸的方法，以木质纤维素为原料，用纤维素酶和乳酸乳球菌Lactococcus lactis subsp.lactis同步糖化发酵，同时生产乳酸和乳链菌肽。

本发明进一步提供了上述方法制备的乳链菌肽和乳酸在饲料中用途。

本发明提供同步糖化发酵生产乳链菌肽和乳酸的方法，技术解决方案如下：

以木质纤维素为原料，纤维素酶将木质纤维素水解成单糖，产乳链菌肽和乳酸的乳酸乳球菌Lactococcus lactis subsp.lactis，将单糖同步转化生产乳酸和乳链菌肽。

本发明提供的一种同步糖化发酵生产乳链菌肽和乳酸的方法，包括以下具体步骤：

1、用液体培养基培养乳酸乳球菌Lactococcus lactis subsp.lactis。

将乳酸乳球菌Lactococcus lactis subsp.lactis接种到液体培养基中，37℃培养。

液体培养基成分为：葡萄糖 10 g/L，酵母浸粉10 g/L， KH₂PO₄ 10 g/L，NaCl 2 g/L，MgSO₄•7H₂O 0.2 g/L。121℃灭菌30 min。

2、用木质纤维素总体积12～14倍的水对预处理后的木质纤维素进行清洗，要求最终水洗液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，以降低葡萄糖对酶解反应的负反馈抑制，同时洗去有毒物质如糠醛等。所述的木质纤维素选自麦秸、玉米秸秆、高粱秸、芦苇、稻草、木屑或竹粉。