柑桔皮渣发酵高蛋白饲料新工艺研究.doc
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1、H:精品资料建筑精品网原稿ok(删除公文)建筑精品网5未上传百度重庆市自然科学基金计划项目立 项 申 请 书项目名称: 柑桔皮渣发酵高蛋白饲料新工艺研究 所属专项: 其 它 申 请 者: 殷钟意 申报单位: 重庆工商大学( 签章) 联系电话: 62769652 申请日期: 3月 重庆市科学技术委员会二五年四月制填 写 说 明1、 凡申报重庆市自然科学基金计划的项目须填写此立项申请书。2、 立项申请书由项目的主承担者填写, 经项目主承担者工作单位审查同意后, 一般项目一式三份、 重点项目一式七份并附申报软盘一张报送重庆市科委。3、 填写申请书前, 请先查阅重庆市自然科学基金计划项目管理办法及有关
2、规定, 其中重点项目应围绕当年”项目指南”内容撰写。4、 立项申请书所列内容都要据实填写, 表示应明确、 完整、 严谨、 扼要( 外文名词要同时用中文表示) 。5、 项目组主要成员本人应在申请书上亲自签名以示同意合作。6、 立项申请书一律要求用A4纸张打印, 否则不予受理。7、 所有申报材料恕不退还, 请注意留底。一、 基本信息项目名称柑桔皮渣发酵高蛋白饲料新工艺研究所属专项其 它承担单位重庆工商大学组织部门科研处单位地址南岸区学府大道5公里邮编400067单位性质11.高等院校 2.科研院所 3.企业 4.其它工商注册登记类型11.国有 2.集体 3.股份合作 4.联营企业 5.有限责任公司
3、 6.股份有限公司7.私营企业 8.港澳台商投资企业 9.外资企业 10.其它企业单位法定代表姓名王崇举联系电话62769362手机66776681单位传真62769515项目负责人姓名殷钟意联系电话62769652手机E-mail项目主要合作单位计划类别11.自然科学基金 2.院士专项 项目主要服务行业11.农业 2.制造业 3.电子信息 4.医药化工 5.交通、 能源 6.建筑建材 7.冶金 8.轻工纺织 9.社会事业 10. 其它项目所属技术领域31.电子信息 2.生物医药 3.现代农业 4.环境保护 5.新材料 6.光机电 7.交通 8.能源资源 9.社会事业 10.其它项目研究所属主
4、要学科一级学科代码及名称二级学科代码及名称三级学科代码及名称代码: 180名称: 生物学代码: 180.71名称: 生物技术代码: 180.7150名称: 微生物工程起止时间 .9- .12总投资6万元申请资助4万元主要研究内容(限100字) 以柑桔皮渣为碳源, 以高氮农业副产品为氮源, 筛选高产蛋白质饲料的菌株, 构建高效复合菌群, 并确定最佳配比; 优化原料粉碎脱水、 发酵及其产物灭菌干燥工艺, 为推广应用打下基础。预期成果形式或达到的目标(限100字)开发一种既能高产蛋白质饲料及氨基酸, 又能缩短发酵时间的优势复合菌群及最优工艺, 使其蛋白质含量达30以上, 其它指标达到家禽配合饲料国标
5、; 申请国家创造专利1项, 发表核心期刊论文23篇。注: 此简表的选择项均为单选项。学科代码及名称按国家标准( 可在市科委网站上查询) 至少填至二级学科。二、 项目组主要成员( 含项目负责人) 编号姓 名出生年月学历专业技术职称工作单位联系电话从事专业项目中的分工每年工作时间(月)签 字1殷钟意1966.3本科高级实验师重庆工商大学62769652化学主持, 负责全部研究方案的试验102郑旭煦1964.10博士教授重庆工商大学62768012生物医学工程项目策划,研究方案和试验方案设计 53彭洪光1944.6本科副教授西南大学( 校外聘研究人员) 68252960微生物工程发酵菌株筛选与工艺优
6、化技术指导54王星敏1976.8研究生讲师重庆工商大学62769787应用化学辅料氮源的选定75彭 荣1978.10硕士讲师重庆工商大学62769785应用微生物高产蛋白质饲料的菌株筛选86崔 榕1968.9本科实验师重庆工商大学62769785化学菌株筛选与人工诱变87王 颖1978.11研究生重庆工商大学62763646环境工程发酵菌株筛选与工艺优化试验研究108吕 靖1980.04研究生重庆工商大学环境工程原料脱水、 产物灭菌干燥工艺试验研究10910三、 经费预算( 单位:万元) 经费来源预算经费支出预算科目预算数科目预算数其中市科技计划拨款部分1、 市科技计划拨款4.01、 小型仪器
7、设备费1.01.02、 国家部委拨款02、 能源材料费2.02.03、 行业主管部门拨款03、 试验外协费2.00.54、 区县科委拨款04、 科研业务费1.00.55、 单位自筹2.05、 管理费6、 其它资金06、 其它费用来源预算合计6.0支出预算合计6.04.0市科技计划预算拨款年度 合计经费4.0004.0注: 1、 市科技计划资助强度为: 一般项目2-4万元, 重点项目20-40万元。 2、 一般项目不得提取管理费。四、 申请书正文参照以下提纲撰写, 要求内容翔实、 清晰, 层次分明, 主题突出。( 一) 立项依据与研究内容1、 项目的立项依据( 重点项目须附主要参考文献详细目录)
8、 1.1 目的意义柑桔是全球的第一大水果, 年产量达到1亿多吨。在柑桔生产方面, 中国柑桔类年产量世界第一, 据农业部统计, 中国柑桔总产量已连续三年稳定在1000万吨以上, 并预计到 将达到1200万吨以上。随着中国经济的快速发展, 人民生活水平也随之提高, 对高品质的柑桔加工产品的需求也将会迅速增加。一些柑桔加工公司在湖南、 江西、 重庆等地建立了大面积的种植基地, 例如, 在重庆市万州区就已建立了与年产柑桔浓缩汁5万吨相配套的原料基地, 预计在未来的几年中重庆市的忠县、 江津、 奉节、 巫山、 长寿等产业基地将不断扩大, 并建成20万亩柑桔现代化生产技术示范基地和年加工处理能力20吨以上
9、的橙汁加工生产线。可是, 随着柑桔原汁产量的不断增加, 柑桔加工的副产品柑桔皮渣的量也随之赠加, 柑桔鲜食和加工下脚料的桔皮数量约占柑桔产量的50%。国外对桔皮渣的处理主要采用先进设备提取其中的香精油、 -1-8-萜二烯、 黄酮苷、 果胶等物质, 剩余部分经烘干后作为饲料的添加成分或者加入工程菌发酵生产乙醇。中国柑桔生产基地产量大, 当前尚无配套的大型设备将柑桔皮渣综合利用, 基本上都作为废弃物处理( 需上交60元/吨的垃圾处理费) , 造成柑桔皮渣的大量堆积。这既是有效资源的极大浪费, 又对环境造成极大的污染, 影响生态平衡。采用微生物发酵方法将柑桔皮渣发酵成高蛋白动物饲料, 是一种解决大量
10、柑桔皮渣利用的有效途径, 既能够将废弃物资源化, 费用低, 无二次污染, 又能为生产商创造经济效益, 市场潜力大, 必将得到广泛的应用。1.2 柑桔皮渣发酵研究现状及存在的主要问题当前国内已有柑桔研究所对柑桔皮渣进行了微生物发酵生产高蛋白饲料研究, 建立了以黑曲霉(2281)、 康宁木霉(13016)、 产朊假丝酵母(1807)为出发菌株的复合菌系和相应的工艺, 但没有包括扣囊复膜孢酵母、 白地霉等一些产较高蛋白质的菌种, 其液态发酵的固体产品粗蛋白含量接近10; 而且发酵过程中呈现胶糊状状态, 影响微生物的自由生长, 不利于后期发酵产品的烘干。其它有关柑桔皮渣发酵菌株的筛选等方面的报道甚少。
11、柑桔皮含有丰富的营养物质, 其中糖类含量5565%,粗蛋白含量6.48.1%, 粗脂肪的含量为2.32.6%, 粗纤维的含量为9.510.6%, 钙0.670.74%, 磷0.270.29%, 赖氨酸0.26%,精氨酸0.63%, 亮氨酸0.37%; 桔皮的微量元素和维生素含量也很丰富, 约含锰8.67 mg/Kg, 铁67.57 mg/Kg, 铜2.43 mg/Kg, 胡萝卜素24.4 mg/Kg, VE61.7 mg/Kg。即柑桔皮渣可提供微生物生长所需要的各种碳源, 但其蛋白质和氨氮量都很低, 在以往的研究中虽可用发酵方法将蛋白质含量提高510倍, 但其蛋白总含量仍不能超过18%。若要大
12、幅度提高发酵饲料的蛋白质含量, 就必须在柑桔皮渣中加入一些含氮量较高的物质, 比如: 麸皮、 秸秆、 豆饼粕等作为辅助氮源, 并经过微生物的转化从根本上提高其蛋白质的含量。1.3 柑桔皮渣发酵的前期试验研究针对柑桔皮渣发酵实际运行中存在的问题, 课题组进行了以下实验研究: ( 1) 在采用果汁厂产生的柑桔皮渣作原料时, 由于柑桔皮渣中的水分只是部分榨出, 尚有小部分水分与柑桔皮渣一同排出, 致使柑桔皮渣呈现胶糊状状态, 本课题组初步实验研究表明, 这种胶糊状物是柑桔皮渣中的水分混溶柑桔皮中含量为2030%的果胶造成的。若用这种胶糊状的柑桔皮渣发酵, 不但影响微生物的自由生长、 对发酵产生负面影
13、响, 而且不利于后期发酵产品的烘干。果胶是一种亲水性植物胶, 基本化学结构是D-吡喃半乳糖醛酸1,4-糖苷键连接成的高分子化合物, 其分子由许多-半乳糖醛酸的1-C和4-C经由氧桥连而成链状。果胶分子量1040万u, 属直链多糖; 且植物果胶对生物体有较好的药用作用, 如: 排毒作用可排除生物体内的铅、 汞离子, 降糖、 降低胆固醇以及防癌的作用, 由此, 柑桔皮渣在发酵过程中还应保留果胶成分。经过一段时间的实验证明, 采用固态发酵前若将桔皮渣脱除水分并充分粉碎, 在发酵过程中再加入既具有吸水隔离作用、 又含氮量较高的干性农副产品作为添加辅料( 例如, 麦麸和稻草) , 柑桔皮渣胶糊状态明显减
14、少, 发酵产品的粗蛋白含量可接近30%。因此采用脱水-粉碎-外加含氮辅料的固态发酵方法不但能够解决柑桔皮渣胶糊状问题, 而且能为微生物提供可吸收的氮源。因此本项目解决柑桔皮渣脱水粉碎及辅料的筛选等工艺。( 2) 课题组同时试验了半液态发酵法( 即固态物质加水稀释成粘稠流质物体) , 经过对最终流质产物的溶解、 超声细胞破碎, 测定其上清液中可溶性蛋白含量约为1.04mg/g, 其残渣中粗蛋白含量接近20%。因此, 我们认为, 若发酵液中氨基酸含量较高并符合健康饮品的标准, 可进一步研究半液态发酵工艺及发酵液的分离与纯化, 为开发健康饮料打下基础。此法不但可得到粗蛋白含量较高的蛋白饲料, 而且又
15、可能开发出一种新型的健康饮料, 既循环利用了资源, 又创造了更高附加值更高的产品。因此, 本课题拟对已有的发酵工艺及菌种进行改进, 构建高效复合发酵菌群, 考察固液两种发酵方法, 优化整个发酵工艺。2、 项目的研究内容、 研究目标、 以及拟解决的关键问题2.1 研究内容本课题首先以柑桔皮渣作碳源, 其它含氮量较高的物质作氮源( 比如麸皮、 秸秆、 豆饼粕等) , 经过多个单一菌种对柑桔皮渣发酵, 筛选出优势固氮菌种, 并构建高效复合发酵菌群, 使粗蛋白产量增加; 同时, 考察固液两种发酵方法的产蛋白情况及液态发酵液中的氨基酸含量; 其次, 对整个发酵工艺进行研究, 确定最优工艺流程, 包括柑桔
16、皮渣的含水率、 接种量、 pH、 溶氧( DO) 、 C:N、 无机盐添加量、 温度、 发酵时间等; 最后, 对发酵液的分离提纯和发酵固体产品的灭菌干燥工艺进行研究, 经过对成品中霉菌含量及营养物质的测定, 确定一套最优灭菌干燥工艺。2.1.1 高效发酵菌群的构建( 1) 生产高蛋白饲料的菌株筛选。对米曲霉( Aspergillus oryzae) 、 黑曲霉( Aspergillus ficuun) 、 扣囊复膜孢酵母(Endomycopsis fibuligera)、 啤酒酵母、 酿酒酵母等进行单一菌株以及混合菌株的发酵试验, 分别确定适合液态和固态发酵的最佳菌群。( 2) 将已筛选出的菌
17、种以不同的比例混合, 得到最佳的混合比, 并以此比例培养发酵种子液。( 3) 经过使用固态及液态发酵两种方法, 比较此种子液的发酵产物的蛋白质及氨基酸含量, 同时测定各菌种的酶活力情况。2.1.2 柑桔皮渣发酵工艺研究( 1) 原料粉碎脱水。以柑桔果汁厂榨汁后的废料为原料, 拟采用螺旋式压榨机将原料粉碎并脱水, 得到适宜粒径和含水率的柑桔皮渣。( 2) 发酵辅料的筛选。由于柑桔皮渣本身含氮量很低, 需借助外加氮源。选择氮源辅料, 包括麸皮、 秸秆、 米糠、 豆饼粕、 玉米芯等农业副产品, 最终得到柑桔皮渣与辅料的最佳配比。( 3) 固态发酵工艺参数优化。将已培养好的种子液, 接种到配制好的原料
18、中, 在不灭菌的条件下发酵, 经过单因素试验及SAS软件的分析, 确定发酵最优工艺( 包括菌株接种量、 培养基含水率、 pH、 DO、 温度、 发酵时间、 发酵深度等参数) 。 ( 4) 液态发酵工艺优化。将已培养好的种子液, 接种到配制好的已稀释的原料中在不灭菌的条件下发酵, 主要考察发酵液中氨基酸的含量及固态残渣中的粗蛋白含量, 并经过SAS的RSREG( 响应面回归) 过程进行数据分析, 建立二次响应面回归模型, 进而寻求最优相应因子水平, 从而对发酵工艺进行优化。( 5) 发酵液的分离及纯化。借鉴酿酒加工的工艺流程, 使发酵液与固体残渣充分分离, 并对发酵液脱色、 纯化, 以达到饮用标
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