使用谷物种子生产酶制品及饲料原料制造技术

本发明专利技术描述了用于生产酶的谷类和油料种子的发芽方法，还描述了从发芽种子生产各种高活性酶制品如植酸酶的方法。本发明专利技术提供了粉碎（或喷雾）后的发芽种子作为生产混合饲料的经济的原料的应用，还提供了酶制品作为各种家畜用药物的添加剂的应用。从种子生产酶制品的方法分为四个步骤，包括筛选种子、发芽、培养和干燥、粉碎和包装。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用各种种子生产高活性酶，更具体地，本专利技术涉及基于如下理念大量生产高活性酶的方法，所述的理念为当谷物和油料种子在合适的环境条件下发芽时，可以获得大量的高活性酶。酶是一种与底物结合并导致增加底物的利用性的蛋白质，其是维持并激活生物体的生物学机制所必须的一种重要物质。基于对酶的生物化学特征和其在生命中的重要性的理解，酶已被广泛用于食品工业、医药工业和生物工程领域。另外，许多研究工作已能有效地生产酶，但是达到酶生产的工业化尚有许多障碍。另一问题是开发一种在各种生长条件(pH、温度等)下均能保持酶活性的方法学。第三，需开发大量生产的技术。为了有效克服这些问题，已利用基因工程技术进行了大量尝试去生产酶，但是由于其不利于大规模生产以及经济上不合算，所以这一技术的实际应用受阻并且这一技术的成功率也不高。本专利技术的一个目的是提供一种大量生产高活性酶的方法。本专利技术的另一目的是利用来自发芽种子的饲料原料作为原料生产分类的(或混合的)饲料，从而增加家畜的产率。本专利技术的进一步目的在于通过用来自发芽种子的加酶饲料喂养家畜而降低家畜粪便中的有机磷酸盐量，由此降低由动物粪便导致的环境污染。附图说明图1为示出本专利技术方法的流程图。本专利技术的目的在于克服使用微生物生产酶所面临的各种困难，本专利技术是基于如下事实，即在各种种子发芽期观察到最高的酶活性。本专利技术人发现，在谷物和油料种子如大麦、小麦、玉米、大豆和canola的发芽期有淀粉酶、纤维素酶、果胶酶、CMC酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、蛋白酶的最高活性，在这些种子的发芽期也观察到增强的植酸酶活性。本专利技术提供了利用种子发芽并在最佳酶活阶段收获这些种子而生产酶的技术。作为动物饲料中淀粉来源的原料的谷类含有大量有机磷酸盐。单胃动物如鸡、猪和狗的消化道中缺少水解有机磷酸盐的酶，因此这些动物不能消化有机磷酸盐。为了补偿这一不利之处，在生产混合饲料时补加无机磷酸盐，过量使用无机磷酸盐会导致饲料成本增加及环境污染。由于这些动物不能利用有机磷酸盐，所以在混合饲料中使用水解有机磷酸盐的植酸酶能增加这些动物对饲料的利用率，并使产率最大，降低动物肉类生产成本，并降低由无机磷酸盐造成的环境污染。最近，基于这一逻辑，已有许多尝试不仅在单胃动物饲料而且在反刍动物如牛、鹿、绵羊和山羊的饲料中添加植酸酶和其它酶。美国、加拿大、日本、荷兰、德国、英国和芬兰各国在这一领域已进行了许多研究工作。在荷兰，在动物饲料中添加植酸酶是强制性的。在人口密度高、土地少并有较高比例家畜的国家，由于一些动物不能消化有机磷酸盐而使它们的粪便中含有有机磷酸盐，从而导致河流和绿地的严重环境污染。本专利技术通过使用来自发芽谷物种子的植酸酶和其它酶能增加动物饲料的利用率，降低环境污染，显著降低饲料成本并增加动物的生长率。另外，在本专利技术中，通过利用在各种植物种子发芽期的产酶机制，提供了经济有效的生产酶的方法。迄今为止，尚没有通过种子发芽过程利用植酸酶的报道。在本专利技术中，基于下述原则开发了通过谷物种子发芽而生产酶的技术。通常，植物为繁殖需要而产生种子，为有效促进特别是发芽早期阶段发芽种子的生长，在种子中积累的各种营养成分被水解和利用。种子所含的营养成分有作为能量来源的淀粉、油和蛋白质以及矿物质如磷酸盐，其是生长所必需的。有效利用种子中积累的营养成分必需酶，因此当满足了发芽的特定条件时即开始分泌酶。当种子在特定环境条件下开始发芽时，各种酶水解种子中积累的营养成分以提供生长所需的能量和必需的矿物质，同上在种子中产生更多量的酶。特别是由磷酸盐组成的腺苷三磷酸(ATP)是能量代谢所需的，通过植酸酶水解有机磷酸盐而提供ATP。此外还产生β-葡聚糖酶、蛋白酶等以用于消化各种积累的营养成分。所产生的酶的量和活性取决于种子类别、发芽条件如温度、湿度、种子的含水量以及保温时间。即使来自同一物种的种子，例如水稻种子，酶的量和活性也根据种子的蛋白量、淀粉结构差异、品种和栽培品种的不同而不同。在本专利技术中，我们鉴定了各种种子的优化发芽条件并筛选了酶产生的最佳条件，从而家畜工业和饲料工业上可以有效利用这一技术。在本专利技术中主要说明了植酸酶的产生，其它酶是辅助性描述。以下参照图1描述了生产者可以容易采用的步骤，包括选择种子、培养、干燥、粉碎和包装。在本专利技术中，在阶段1中生产饲料原料，在阶段2中生产高纯度饲料材料，在阶段3中生产酶制品。第1步种子选择将储存在罐1中的种子输送到筛子11，在一级筛选中去除破碎的种子，在二级筛选中去除延迟发芽的种子和污染有真菌的种子。将通过第1个筛子的种子置入一种盐溶液中，并仅使用那些浸入溶液的种子。在用收集装置5收集漂浮种子后将其弃掉。将通过第1次筛选和第2次筛选的种子浸入含有非离子性亲水乳化剂的容器7中并转移至配有温度计9和湿度计10的发芽温箱8中。第2步发芽及保温将上述选择的种子均匀分布并在合适的湿度和温度下培养，当产生最大量的酶时停止培养并起动干燥步骤。第3步干燥在第2步结束时，收集发芽的种子(以下称为“酶制品”)并用热干燥空气发生器干燥。第4步粉碎和包装如图1所示，将来自第3步的干燥的酶制品加工成三种制品，第一种制品为高纯度酶制品，并通过脱壳机16脱壳，粉碎成0.1mm大小粉末并用真空包装机18包装(途径2)。第二种制品制成动物饲料添加剂，带壳的酶制品在粉碎机14中粉碎并包装(15)(途径1)。第三种制品是液体酶制品，将上述途径2的高纯度粉末制品浸入缓冲溶液20和21中并用酶提取器19提取酶，离心(20)后取上清(途径3)，制得该液体酶制品。将这三种制品储存于干燥的冷房间。下面我们详细描述酶和饲料生产步骤的实际操作。实际操作1筛选后，将大麦粒浸入1.5％氯化钠溶液中，然后转移至水中。当大麦的含水量为50％时，将大麦粒在培养箱中于25-30℃、90-95％湿度下培养30小时。当芽长2.0cm时，终止发芽过程并在40℃的热干36小时。发芽的干大麦种子的含水量为9％。实际操作2除了将大麦浸入作为非离子型亲水性乳化剂的0.05％聚山梨酸中12小时以加速发芽外，其余操作与上述操作1相同。其缩短发芽时间约12-24小时。发芽的干大麦种子的含水量为12％。实际操作3除了使用水稻种子，其余操作与上述操作1相同。发芽的干水稻种子的含水量为9％。实际操作4除了使用小麦，其余操作与上述操作1相同。发芽的干小麦种子的含水量为9％。实际操作5将筛选后的大豆浸入3.0％氯化钠溶液中，当大豆的含水量为60％时，将大豆在湿度为90-95％的培养箱内于30℃培养36小时。当芽长1cm时，终止培养并将大豆置于温度为80℃的热空气干燥器内24小时以热干燥。产品的含水量为12％。实际操作6除了使用canola，其余操作与上述操作5相同。发芽的干canola的含水量为9％。实际操作7除了将大豆浸入作为非离子型亲水性乳化剂的10％聚山梨酸80中4小时以加速发芽外，其余操作与上述操作5相同。其缩短发芽时间约24-36小时。终产物的含水量为12％。实际操作8除了使用玉米，其余操作与上述操作5相同。玉米芽长1.5cm，终产物的含水量为10％。为了稳定从粉碎的酶制品获得的酶提取物中的酶活，将MgCl2加入到液体酶提取物中至浓度为0.5-1.0M。通过在5000×g离心这些酶制品得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过发芽过程得到的用于生产酶的谷类和油料种子（水稻、大麦、小麦、玉米、大豆和ｃａｎｏｌａ）产物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴熙东，
申请(专利权)人：基酵生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]