[发明专利]一种纤维副产品同化无机氮的低水分生料固态发酵方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种纤维副产品同化无机氮的低水分生料固态发酵方法，特别是一种针对低水分条件下的食品加工纤维副产品，提高其蛋白质含量的生料固态发酵方法，本发明利用丝状真菌与细菌对固态发酵基质的水分活度和pH的敏感性差异，在低水分条件下对低pH的酸性纤维基质进行生料固态发酵，同时利用丝状真菌同化无机氮合成有机蛋白质，属于固态发酵技术领域。

背景技术

固态发酵是指在不含或几乎不含自由水的湿固体物料中培养微生物的过程，在酿造食品、生物饲料、生物肥料、生物农药、生物能源、食用菌栽培、农业废弃物腐熟等诸多领域广泛应用。

固态发酵根据通风与否又可分为好氧固态发酵和厌氧固态发酵，厌氧固态发酵一般利用微生物在厌氧状态下发酵产有机酸或产乙醇，有机酸和乙醇具有一定的杀菌抑菌效果，因此物料可以不灭菌从而可以实现生料发酵；好氧固态发酵微生物代谢旺盛、生长速度快，物料不灭菌极容易造成杂菌数量过多而导致发酵失败。

微生物的活性与物料的水分活度Aw有关，对于相同的物料而言水分含量越高则物料的水分活度越大，对微生物生长代谢更有利。好氧固态发酵系统中，物料水分含量高则微生物代谢旺盛、生长速度快，但水分过高则又容易造成物料发黏、不透气、热传质效果差，又反过来会降低微生物的活性，因此好氧固态发酵的物料水分一般为45～70%。

丝状真菌和细菌在生长环境要求上具有一定的区别，相对而言大部分丝状真菌喜酸性环境，物料pH 5.0～6.5时生长良好，而细菌除产酸细菌外多适合在中性至碱性环境中生存，物料pH 7.0～9.0时生长良好。另外，大部分丝状真菌较细菌更耐受干燥环境，细菌生长要求环境水分活度0.95～1.0，而丝状真菌则要求水分活度0.9 ～1.0，甚至有丝状真菌在水分活度0.8～0.85时仍能生长。

食品加工副产物中有一大类是纤维副产品，一般把蛋白质含量小于20%而纤维素含量大于10%的副产品如麸皮、酒糟、胚芽粕、玉米皮等列为纤维副产品。纤维副产品由于蛋白质含量不足20%，作为饲料原料使用时营养价值低、产品价格低。采用好氧固态发酵方式进行加工处理，可以提高其蛋白质含量，但这是微生物的呼吸代谢排出CO₂，是以发酵物料干物质的损失为代价的，在经济上不具有可行性，只有通过同化无机氮提高蛋白质含量才能真正提高产品质量、提高经济效益。

目前常规固态发酵过程需要对物料进行高温灭菌以消灭杂菌、减少发酵失败风险，固态发酵结束后物料需要经过干燥以保证产品质量稳定和再粉碎加工、包装运输及使用方便，固态发酵过程中物料的灭菌和干燥是主要成本，发明一种低水分和不灭菌的生料固态发酵方式就非常必要，可以大幅度降低加工成本、提高经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维副产品同化无机氮的低水分生料固态发酵方法，利用丝状真菌与细菌对固态发酵物料水分活度Aw和pH的敏感性差异实现生料固态发酵，发酵物料中含有重量比为20～100%的pH呈酸性的纤维副产品物料玉米胚芽粕，也可用喷浆玉米胚芽粕或喷浆玉米皮替代玉米胚芽粕，再加入发酵物料重量比100：2～6的无机氮化合物硫酸铵，并控制固态发酵物料初始水分含量在30～40%，使之满足丝状真菌的生长要求、而抑制细菌的生长，可以减少因细菌大量繁殖而造成的发酵失败，而且丝状真菌可利用无机氮进行生长代谢并将其同化为有机的蛋白质组分，从而实现低水分纤维物料同化无机氮的生料好氧固态发酵，该方式可以降低固态发酵成本、提高纤维副产品物料的蛋白质含量，满足工厂副产物高值化综合加工的要求。

本发明是以如下技术方案实现的：

一种纤维副产品同化无机氮的低水分生料固态发酵方法，其特征在于：将纤维副产品加入玉米胚芽粕并混合均匀，物料中玉米胚芽粕所占重量比为20～100%，也可用喷浆玉米胚芽粕或喷浆玉米皮全部或部分替代玉米胚芽粕，物料混合均匀后加入混合物料重量比100：2～6的硫酸铵，加水并使物料含水量30～40%，混合均匀后不灭菌，直接接入丝状真菌，丝状真菌可以米曲霉、黑曲霉中至少一种，按照丝状真菌发酵条件控制温度和通风，控制料温在25～45℃之间，生料发酵24～48小时结束，最后将物料干燥至水分8～12%即完成固态发酵过程。