微生物發(fā)酵植物蛋白獲取短鏈脂肪酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及微生物發(fā)酵植物蛋白獲取短鏈脂肪酸 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] SCFA(short-chain fatty acids,短鏈脂肪酸），也稱 VFA(volatile fatty acids，揮發(fā)性脂肪酸），根據(jù)碳鏈中碳原子的多少把碳原子數(shù)為1-6的有機(jī)脂肪酸稱為短 鏈脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸。短鏈脂肪酸被后腸迅速吸收 后，既儲(chǔ)存了能量又降低了滲透壓，并且短鏈脂肪酸對(duì)于維持大腸的正常功能和結(jié)腸上皮 細(xì)胞的形態(tài)和功能具有重要作用，同時(shí)，短鏈脂肪酸還可促進(jìn)鈉的吸收，丁酸在這方面的作 用比乙酸和丙酸更強(qiáng)并且丁酸可增加乳酸桿菌的產(chǎn)量而減少大腸桿菌的數(shù)量。
[0003]目前獲取短鏈脂肪酸是通過(guò)用厭氧微生物發(fā)酵污泥得到的，然而，這種方式存在 以下缺點(diǎn)：
[0004] (1)得到的短鏈脂肪酸雜質(zhì)多，不利于貯藏和規(guī)模應(yīng)用；
[0005] (2)厭氧微生物受污泥中的重金屬、化學(xué)有機(jī)物、環(huán)境因素（如溫度、PH、氧化還原 電位等）、運(yùn)行參數(shù)（如水力停留時(shí)間、固體停留時(shí)間等）的影響，此外，污泥的種類、污泥粒 徑、生產(chǎn)短鏈脂肪酸采用的工藝類型及反應(yīng)器構(gòu)造等也在一定程度上影響污泥酸化產(chǎn)物短 鏈脂肪酸的形成；
[0006] (3)在污泥厭氧發(fā)酵的三階段中，污泥中顆粒有機(jī)物質(zhì)水解為溶解性物質(zhì)的速率 較慢，而此步驟為整個(gè)厭氧發(fā)酵過(guò)程的速率控制步驟，目前提高污泥水解速率的方法有熱 處理、化學(xué)法、機(jī)械法、氧化法、生物法等，但是這些方法操作復(fù)雜、工程浩大且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決目前通過(guò)用厭氧微生物發(fā)酵污泥獲取短鏈脂 肪酸的方法效率較低、成本較高、容易受到外界因素的影響且獲取的短鏈脂肪酸純度較低 的問(wèn)題。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種微生物發(fā)酵植物蛋 白獲取短鏈脂肪酸的方法，包括以下步驟：
[0009] 將谷物豆類植物蛋白經(jīng)粉碎制漿機(jī)粉碎并高溫蒸煮消毒后，再將其降溫至 35-45。。；
[0010] 利用植物源培養(yǎng)液將動(dòng)物源微生物發(fā)酵馴化為植物源微生物；
[0011] 在無(wú)菌室內(nèi)，1〇〇份的純凈水中加入30-40份植物蛋白液，再加入1份植物源微生 物，攪拌均勻，恒溫35-45°C密封發(fā)酵8-24小時(shí)制得母菌液；
[0012] 在大規(guī)模生產(chǎn)間內(nèi)，10000份的純凈水中加入3000-4000份植物蛋白液，再加入 100份的母菌液，攪拌均勻，恒溫35-45°C密封發(fā)酵24-72小時(shí)；
[0013] 通過(guò)水解和酸化排出代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸，通過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾出短鏈脂肪酸后，將其 密封冷藏或者冷凍在容器中；
[0014] 其中，利用植物源培養(yǎng)液將動(dòng)物源微生物發(fā)酵馴化為植物源微生物的具體步驟如 下：
[0015] 在100份的純凈水中加入30-40份的植物源培養(yǎng)基，再加入3-10份的厭氧微生 物，攪拌均勻，恒溫35°C密封發(fā)酵24- 48小時(shí)；
[0016] 再加入30-40份的植物源培養(yǎng)基和3-10份的好氧微生物，攪拌均勻，恒溫30°C發(fā) 酵12-24小時(shí)，每15-30分鐘充氧曝氣一次；然后，恒溫25°C發(fā)酵8-12小時(shí)，每30-60分鐘 充氧曝氣一次；最后自然發(fā)酵12-24小時(shí)，每120-240分鐘充氧曝氣一次。
[0017] 在上述技術(shù)方案中，所述植物源培養(yǎng)基由以下重量份數(shù)的組分組成：
[0018] 植物源蛋白質(zhì)84. 9- 97. 6% ;
[0019] 植物源多糖類物質(zhì)0? 8-14. 5% ;
[0020] 植物提取物茶多酚0? 1-0. 4% ;
[0021] 氯化鈉粉末0? 5-3 % ;
[0022] 所述植物源多糖類物質(zhì)包括紅糖、葡萄糖、果糖、多種單糖和多糖、纖維素、半纖維 素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素和淀粉中的任一種或幾種的混合物，且混合比例任意。
[0023] 在上述技術(shù)方案中，所述動(dòng)物源微生物包括：微生物菌、蛋白質(zhì)分解菌、丁酸梭菌、 碳水化合物分解菌、酵母菌、脂肪分解菌、糞鏈球菌、乳酸菌、植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、纖維 素分解菌、EM菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和同型產(chǎn)乙酸菌。
[0024] 本發(fā)明，操作簡(jiǎn)單易用，利用植物源微生物對(duì)經(jīng)粉碎制漿機(jī)粉碎并高溫蒸煮消毒 后的谷物豆類植物蛋白進(jìn)行厭氧發(fā)酵，先在無(wú)菌室內(nèi)將少量的厭氧微生物激活，制得母菌 液，然后在大規(guī)模生產(chǎn)間內(nèi)利用母菌液進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，成本更低，可恒定溫度、PH、氧化 還原電位和發(fā)酵時(shí)間，避免外界因素的影響，低碳安全環(huán)保，無(wú)排放，零污染，可高效率獲取 高品質(zhì)、高純度、低成本的短鏈脂肪酸，并大規(guī)模的應(yīng)用于污水處理、生態(tài)養(yǎng)殖和生物制藥。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)的說(shuō)明。
[0026] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微生物發(fā)酵植物蛋白獲取短鏈脂肪酸的方法，包括以下 步驟：
[0027] 將谷物豆類植物蛋白經(jīng)粉碎制漿機(jī)粉碎并高溫蒸煮消毒后，再將其降溫至 35-45。。；
[0028] 利用植物源培養(yǎng)液將動(dòng)物源微生物發(fā)酵馴化為植物源微生物；
[0029] 在無(wú)菌室內(nèi)，100份的純凈水中加入30-40份植物蛋白液，再加入1份植物源微生 物，攪拌均勻，恒溫35-45°C密封發(fā)酵8-24小時(shí)制得母菌液；
[0030] 在大規(guī)模生產(chǎn)間內(nèi)，10000份的純凈水中加入3000-4000份植物蛋白液，再加入 100份的母菌液，攪拌均勻，恒溫35-45°C密封發(fā)酵24-72小時(shí)；
[0031] 通過(guò)水解和酸化排出代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸，通過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾出短鏈脂肪酸后，將其 密封冷藏或者冷凍在容器中。
[0032] 本方案先在無(wú)菌室內(nèi)將少量的厭氧微生物與純凈水按照1 :100(1份厭氧微生物 和100份純凈水）的比例進(jìn)行激活，制得母菌液；取100份的母菌液，然后在大規(guī)模生產(chǎn)間 內(nèi)將母菌液與純凈水按照1:100 (100份母菌液和10000份純凈水）的比例進(jìn)行大規(guī)模的生 產(chǎn)，成本更低。
[0033] 其中，動(dòng)物源微生物包括但不限于：
[0034] 微生物菌、蛋白質(zhì)分解菌、丁酸梭菌、碳水化合物分解菌、酵母菌、脂肪分解菌、糞 鏈球菌、乳酸菌、植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、纖維素分解菌、EM菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和同型產(chǎn)乙 酸菌。
[0035] 植物源培養(yǎng)液中的植物源培養(yǎng)基（粉末狀）包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：
[0036] 植物源蛋白質(zhì)84. 9- 97. 6% ;
[0037] 植物源多糖類物質(zhì)0? 8-14. 5% ;
[0038] 植物提取物茶多酚0? 1-0. 4% ;
[0039] 氯化鈉粉末0? 5-3 % ;
[0040] 幾種常用的配比如下表：
[0041 ] 實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3 植物源蛋白質(zhì) 84.9 97.6 91. 6 植物源高能量多糖類物質(zhì) 14.5 1 5 植物提取物茶多酚 0,1 0.B 0,4 氯化鈉粉末 0,5 1.2 3:
[0042] 其中，每100克植物源培養(yǎng)液含有：
[0043] 蛋白質(zhì)：1.8-18 克；
[0044] 碳水化合物：1. 10-11克；
[0045] 脂肪：0. 7-7 克；
[0046] 纖維素：1. 10-11 克；
[0047] 微量兀素：〇? 1 - 〇? 5克；
[0048] 其余為純水。
[0049] 微量元素的具體組成如下，每100克植物源培養(yǎng)液所含的微量元素包括：
[0050] 維生素A : 15-150微克；
[0051] 維生素E :0? 8-10毫克；
[0052] 胡蘿卜素：90-900微克；
[0053] 鎂：10-45 毫克；
[0054] 鈣：10-50 毫克；
[0055] 鐵：0? 5-2. 5 毫克；
[0056] 鋅：0? 24-1. 2 毫克；
[0057] 銅：0? 07-0. 35 毫克；
[0058] 錳：0? 09-0. 45 毫克；
[0059] 鉀：48-240 毫克；
[0060] 磷：3〇-15〇 毫克。
[0061] 植物源高能量多糖類物質(zhì)包括紅糖、葡萄糖、果糖，多種單糖和多糖纖維素、半纖 維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素和淀粉中的任一種或幾種的混合物，且混合比例任意。
[0062] 每100克植物源培養(yǎng)液的幾種典型成份組成實(shí)施例如下表：
[0063] 實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5 蛋白質(zhì)（克） L8 10 5 12 18 碳水化合物（兌） 5.6 8.6 11 1.1 2.5 脂肪（兌） 7 0. 7 6.2 3.8 1.5 纖維索（兌） 1.1. 6.7 3.5 9.6L1 維牛素A(微克） 80 150 50 15 120 維牛.索K(毫兌) 0.8 8.5 3.5 6.8 10 胡蘿卜素（微克:） 90 600 300 900 800 鎂(毫克:） 45 30 20 10 35 鈣（毫 #) 30 50 20 10 40 鐵(毫兌） 1.8 2. 5 1.2 0.5 2： 鋅（毫兌） 0.85 1.2 0.35 0.56 0.24 銅（毫克） 0.25 0.35 D, 15 0.07 0.2 錳（毫兌） 0. 1 0.45 0. 15 0.3 0.09 鉀（毫兌） 180 200 120 48 240 磷（毫兌） 1〇〇 150 50 30 80 純汀水（克） 74.2403 T3.556 74.0843 73.3929 76.4916
[0064] 本發(fā)明，首先利用植物源培養(yǎng)基把動(dòng)物源微生物發(fā)酵馴化為植物源微生物，具體 方法如下：
[0065] A、植物源微生物的馴化條件：
[0066] 1)純凈水100份，導(dǎo)電率必須為0 ;
[0067] 2)植物源培養(yǎng)基60-80份，提前30分鐘經(jīng)粉碎制漿機(jī)粉碎并高溫蒸煮消毒準(zhǔn)備 好；
[0068] 3)動(dòng)物源微生物6