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甘薯其他发酵类产品加工(六)甘薯渣益生菌饲料

   2023-04-08 397
核心提示:甘薯其他发酵类产品加工六、甘薯渣益生菌饲料目前,我国甘薯加工业主要集中于生产淀粉、粉丝、粉条等,生产过程中会产生大量废渣

                              甘薯其他发酵类产品加工

      六、甘薯渣益生菌饲料

        目前,我国甘薯加工业主要集中于生产淀粉、粉丝、粉条等,生产过程中会产生大量废渣。年产3000t甘薯淀粉的企业,每年所产生的湿甘薯渣就高达4000t以上。其含水量在75%以上,不易贮存和运输,且带有多种微生物,腐败变质后易造成严重的环境污染。仅2005年,我国就有4660万t甘薯废渣被作为废物丢弃,如何开发利用这些甘薯废渣已经成为当前我国甘薯淀粉加工行业迫切需要解决的难题。

        根据淀粉提取工艺水平不同,甘薯渣中残余淀粉含量一般为41.45%~67.53%,(如下图所示)。在未提取过淀粉的甘薯浆中,淀粉颗粒存在于纤维素、果胶等多糖形成的细胞壁中,而提取淀粉后的甘薯渣中仍残余大量淀粉颗粒,且基本都包埋于堆细胞壁中,很难再进一步提取出来。如直接丢弃将成为污染环境的主要物的原料,能为微生物提供充足碳源维持生长。

                             

                                                                          甘薯浆和甘薯渣扫描电镜照

        另外,我国是一个饲料蛋白资源严重短缺的大国,每年需从国外进口大量鱼粉等以填补国内市场的不足,2017年鱼粉进口量在 157 万t。甘薯淀粉加工废渣虽然蛋白质含量较低,但其充足的碳源可用于培养微生物单细胞蛋白,为快速发展的养殖业提供廉价的高蛋白饲料。

       利用甘薯渣生产益生菌蛋白饲料减少了废渣带来的环境污染,提升了甘薯淀粉加工业的附加值。与提取果胶等其他综合利用方式相比,还具有工艺和装置简单、利用彻底、无二次污染等优势。可进行工厂化规模加工,也可在农户作坊就地加工,就地饲喂家畜,节约集中运输的成本。

       (一)工艺流程

       利用薯渣生产益生菌的工艺流程如下:

                                                             甘薯渣→添加辅料→接种益生菌→发酵培养


       (二)技术要点

        1.原料选择

        随淀粉产生的甘薯渣因含水量高,易受微生物污染。如在有益微生物生长前致病微生物生长为优势菌、则会因食用不安全导致甘薯渣无法作为饲料饲喂动物。考虑到甘薯集中加工季节一般在冬季,气温比较低,可在甘薯渣产生后短暂存放,但不要超过1周。

        根据提取淀粉后甘薯渣是否经过压滤或者离心脱水,其含水率有所不同,一般为60%~90%,有条件的企业可以控制或调节甘薯渣含水率至75%左右。

        2.添加辅料

        元素分析结果显示,甘薯淀粉加工废渣是一种高碳、氢含量的生物质(见下图),碳、氮元素比约为126:1。碳元素含量丰富,能为微生物提供充足碳源维持生长,但氮元素相对匮乏,需要外加氮源方可进一步促进其生长代谢。

        考虑到生产成本,一般选用廉价、易得的无机氮--尿素为微生物生长提供氮源。同时,微生通过细胞增殖,将外加无机氮源转化为自身的菌体蛋白,并利用甘薯渣中的碳源转化为一些有益代谢产物。需要注意的是,无机氮源添加的量要适当,以足够菌体生长且无残留为宜。

                                  

        为了加速微生物生长,可加入液化酶、糖化酶、异淀粉酶、纤维素水解酶等促进甘薯渣分解。如无蒸煮工序,则酶水解效果将受较大影响;如增加蒸煮工序,则投入成本过高,无法创造废弃物的附加值。

        3.接种

        很多微生物可以利用甘薯渣生长,但作为益生菌饲料的生产菌种,需要是一般公认为安全的微生物且具有益生菌功能,如鼠李糖乳杆菌等乳酸菌、假丝酵母和酿酒酵母等。

        4.发酵培养

        根据选用菌种的不同,好氧菌可以装入盘、罐等开放体系培养,中途间歇翻料。厌氧菌可以装人塑料袋,装满并扎口。混合培养时也可以装入塑料袋,但装样量不宜过满,待好氧菌耗尽袋中氧气 第 即可提供厌氧环境。

        根据设备条件和投入成本等不同,发酵培养后甘薯渣中益生菌的数量及蛋白质含量也不同。如将甘薯渣置于28~35℃培养1~2周,即完成饲料制备。加入淀粉水解酶进行液化糖化的,培养结 薯 发束后,甘薯渣蛋白质含量可高达18%(以干基计)。未进行液化糖化的,甘薯渣蛋白质含量为7%~9%。如采用室温放置,在淀粉加工季节南方车间温度可低至10℃以下,微生物生长缓慢,培养时间长达数月,培养结束后,甘薯渣蛋白质含量也较低。

 
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