一种合成生物发酵母料及其在以竹代粮中的应用的制作方法

1.本发明涉及合成生物定向发酵母料和以竹代粮产品制备技术领域，更具体地，涉及一种合成生物发酵母料及其在以竹代粮中的应用。


背景技术：

2.目前，全球能源供应日益紧张。从国家能源和战略安全考虑，以新型生物质能源替代部分石油尤为迫切，一直以来，乙醇作为一种洁净的燃料备受关注，无论是单独作为汽车的燃料，可部分替代燃油，都被认为是最合适的石化燃料替代物。而现有的生物质燃料的原料基本都是来自于粮食，而每年工业用粮在3亿多吨，占总粮食的45％，占比极其之大，正在与人争粮。我国每年仍需要大量进口粮食，如2021年我国的玉米进口量为2835万吨，同比增长152.2％。以玉米等粮食制造乙醇新能源会进一步增加用粮压力，因此，寻找低成本、高效率的替代品是减少工业用粮、缓解我国粮食压力的有效途径之一。
3.现有利用秸杆、竹子等非粮物替用粮食发酵技术，但是由于该类物质中最主要为纤维素等难以转化的物质，发酵的转化效率低，在工业上难以真正的取代粮食。
4.我国拥有丰富的且可再生、速生的竹资源，其利用率不到10％，90％以上的竹资源闲置，过了八、九年的生命周期后慢慢倒伏死亡，可代粮和固碳竹资源白白浪费。在竹资源的利用中，将竹子应用在食品上的更是少之又少，而且是集中应用在竹酒和饲料的辅料中。如专利2021114796740公开的一种两段发酵法制备竹酒的工艺，将竹料和糠壳分开用于发酵，最后利用竹酒基酒和白酒基酒调配得到竹酒，利用糠壳作为蓬松物和利用竹叶作为蓬松物的酿造过程分开进行，分别得到白酒基酒和特香功能性竹酒基酒，利用后期调配工艺，得到竹香浓郁、风味丰富、品质优良的系列竹酒。在竹料发酵中，竹料用量较低，其使用量为其中对应粮食的18-25％，占总体的粮食的9-12.5％，仅仅是作为少量添加的辅料。并且在发酵中，发酵菌种往往是针对饲料中的淀粉主体发酵，如该专利中采用单一的大曲对粮食和竹料进行发酵，由于竹纤维素是大分子物质，单菌种对竹料的分解、转化率低，难以在保证竹物质源营养物含量的提高，因此难以提高竹物质在各粮食生产中的使用含量，无法达到以竹代粮的作用。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是针对现有技术中竹生物质在发酵过程中发酵母料的针对性不强、厌氧与非厌氧分别不清，转化率低的不足，提供一种不添加任何化学药剂、以竹等生物质原料、用合成生物法制备的一种合成生物发酵母料。
6.本发明要解决的另一技术问题是提供合成生物发酵母料在以竹代粮产品生产中的应用。
7.本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
8.一种合成生物发酵母料，原料包括竹叶5-7.5wt.％、茶叶5-7.5wt.％、辣蓼草6-8wt.％、辣椒叶6-8wt.％、蘑菇1-2wt.％、竹粉10-20wt.％和淀粉基质52-62wt.％。
9.进一步地，所述竹粉包括竹叶、竹干和竹根的粉末料的一种或多种。所述淀粉基质包括大米、小麦的一种或多种。
10.进一步地，所述蘑菇种类为平菇。
11.进一步地，所述合成生物发酵母料的制备步骤包括：
12.s1.将竹叶和茶叶堆积半厌氧发酵一段时间后，然后粉碎得到发酵料；
13.s2.将上述发酵料与辣蓼草、辣椒叶、蘑菇的三种碎末以及竹粉和大米粉加水混合均匀，制成圆团；
14.s3.在其中部分圆团的表面粘附酵素渣粉、枯草芽孢杆菌粉和乳酸菌粉；另一部分圆团表面粘附热热纤梭菌粉和热硫化氢梭菌粉；
15.s4.将表面粘附酵素渣粉、枯草芽孢杆菌粉和乳酸菌粉的圆团半厌氧发酵后，干燥，透气保存，得到半厌氧发酵母料；
16.s5.将表面粘附热热纤梭菌粉和热硫化氢梭菌粉厌氧发酵后，密闭保存，得到厌氧发酵母料。
17.本发明通过竹叶和茶叶的发酵培养定向得到有益菌酶，包括丁酸梭菌、居瘤胃梭菌、芽孢杆菌、双歧杆菌，以及漆酶、纤维素酶、果胶分解酶、蛋白酶等，这些菌酶对有机物起“消化”代谢、分解、水解等作用，同时为培养多菌种提供营养物质。
18.本发明以辣蓼草、辣椒叶和发酵料等制备的圆团，既自带部分有益于分解、糖化竹纤维素的菌酶，又含有丰富白霉、梭菌菌群、担子菌菌群、根霉菌、酵母菌等多种微生物生长繁殖所需要的生长素，其中的萜类物质能有效抑制病原性微生物等杂菌的产生和生长，从而有效的保证了圆团发酵母料中有益微生物如热纤维梭菌、溶解梭菌、热硫化氢梭菌、奥氏梭菌、双歧杆菌、芽孢菌、乳酸菌，以及漆酶、白霉、毛霉、葡萄孢霉等多种菌酶的定向生长繁殖，并且其中又含有半纤维素菌酶及其他相关的菌酶，如淀粉菌酶、蛋白菌酶等复合菌酶，可保证母料定向生物发酵的顺利进行。
19.同时，还含有丰富的多酚、竹叶黄酮类的活性物质，既能起到抑制米粉中脂肪的氧化、从而保持发酵母料组合的营养成分不被破坏。另外它还能疏松米粉淀粉之间的结构，提高透气性，使其内部的微生物也能很好繁殖。
20.进一步地，s1中所述半厌氧发酵自然堆肥发酵，发酵时间为10-20天。
21.进一步地，s2中圆团的含水量为15-25％。
22.进一步地，s4中发酵为半厌氧发酵，控制35-85％体积的自然通风，发酵温度为23-37℃，发酵时间为24-48h。
23.进一步地，s5中发酵为厌氧发酵，发酵温度为51-75℃，发酵时间为24-48h。
24.进一步地，所述合成生物发酵母料应用于制备乙醇燃料、酒酿产品和竹饲料。
25.进一步地，所述合成生物发酵母料应用于制备乙醇的步骤包括：
26.t1.取的竹质料和营养基质磨成粉混合，蒸熟得到熟料；
27.t2.在熟料中加入厌氧发酵母料，厌氧发酵一定时间，然后再加入半厌氧发酵母料，半厌氧发酵一定时间，得到发酵初料；
28.t3.将发酵初料进行处理后得到竹酵产品。
29.进一步地，t2中的营养基质包括高粱、玉米、面粉等淀粉物质。
30.进一步地，t2中的厌氧发酵母料的添加量为熟料质量的0.05-0.2％。
31.进一步地，t2中的半厌氧发酵母料的添加量为熟料质量的0.1-0.35％。
32.进一步地，t2中所述厌氧发酵的温度为47-67℃，发酵时间为24-72h，ph至控制在6.5-7.5。
33.进一步地，t2中所述半厌氧发酵控制35-85％体积的自然通风，温度为25-38℃，发酵时间为36-72h，ph至控制在6.5-7。
34.进一步地，t2中所述半厌氧发酵过程中可以添加0.5-3％的弱酸性竹沥，不仅提供了菌酶的弱酸培养环境，而且补充了发酵的营养物质。
35.与现有技术相比，有益效果是：
36.本发明以竹等生物质为原料，通过对竹物质发酵原料的搭配，定向培养多菌种，得到厌氧分解竹纤维素母料和半厌氧糖化发酵母料，其含有的消化、分解、糖化竹纤维的多类别复合菌酶，能够提高竹物质中纤维素转化成小分子物质的转化率，得到丰富的氨基酸、可消化蛋白、葡萄糖等营养物质，从而提高竹纤维的分解转化效率，较低成本地提高了竹资源的应用范围。
具体实施方式
37.下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。若未特别指明，实施例中所用的方法和设备为本领域常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。
38.实施例1
39.本实施例提供合成生物发酵母料的制备步骤，原料包括新鲜嫩竹叶5-7.5wt.％、新鲜嫩茶叶5-7.5wt.％、辣蓼草6-8wt.％、辣椒叶6-8wt.％、平菇1-2wt.％、竹粉10-20wt.％和大米粉52-62wt.％。
40.具体制备步骤包括：
41.s1.将竹叶和茶叶堆积半厌氧发酵，然后粉碎得到发酵料；
42.s2.将上述发酵料与辣蓼草、辣椒叶、蘑菇的三种碎末，以及大米粉和竹粉加水混合均匀，制成水分含量为15-25％的圆团。
43.s3.取部分圆团的表面粘附酵素渣粉、枯草芽孢杆菌粉、乳酸菌粉等。另外部分圆团表面粘附热纤梭菌、热硫化氢梭菌等。
44.s4.将表面酵素渣粉、枯草芽孢杆菌粉、乳酸菌粉的圆团在温度为23-37℃，控制其60％厌氧环境发酵24-48h，干燥，透气保存，得到半厌氧发酵母料。
45.s5.将表面粘附热纤梭菌、热硫化氢梭菌的圆团在温度为35-41℃，控制其在密封厌氧环境发酵24-48h，密闭保存，得到厌氧发酵母料。
46.实施例2
47.本实施例基于实施例1中制备的合成生物发酵母料提供竹料发酵制备乙醇的方法。
48.其中，使用的发酵母料的原料成分为：新鲜嫩竹叶6wt.％、新鲜嫩茶叶6wt.％、辣蓼草6.25wt.％、辣椒叶6.25wt.％、蘑菇碎末1.5wt.％、大米粉59wt.％和竹粉15wt.％。
49.制备步骤包括：
50.s1.取75％的竹龄为0.5-1.5年的竹叶、竹枝、竹屑、竹片等竹料，10％的木薯粉，
15％的玉米，磨成200-300目的粉末，混合后高温蒸熟。
51.s2.在s1的熟料中加入0.15％的厌氧发酵母料，控制其在湿度为50％，温度为47-67℃，ph为中性环境下，密封发酵48h。
52.s3.待其检测到糖转化率在65％以上时，在s2的发酵料中加入0.25％的半厌氧发酵母料，加入弱酸性竹沥，调节ph至弱酸性，在温度为25-38℃下，控制其空气含量为50％，半厌氧发酵48h，得到发酵初料。
53.s4.通过蒸馏塔对发酵初料进行蒸馏、精馏，得到竹酵乙醇。
54.根据实施例2所述方法步骤，分别检测到竹粉原料发酵前和发酵后的营养成分变化，得到表1所示的营养成分对比表。
55.表1
[0056][0057]
实施例3
[0058]
本实施例基于实施例2中制备的基质母料提供竹料发酵制备竹酿酒的方法，制备步骤包括：
[0059]
s1.取65％的竹龄为0.5-1.5年的竹料，20％的高粱，25％的玉米，磨成50-100目的粉末，混合后高温蒸熟。
[0060]
s2.在s1的熟料中加入0.15％的厌氧发酵母料，控制其在湿度为45％，温度为47-67℃，ph为中性环境下，密封发酵36h。
[0061]
s3.待其检测到糖转化率在65％以上时，在s2的发酵料中加入0.25％的半厌氧发酵母料，加入弱酸性竹沥，调节ph至弱酸性，在温度为25-38℃下，半厌氧发酵36h，得到发酵初料。
[0062]
s4.通过蒸馏塔对发酵初料进行蒸馏，并进行酒勾兑工艺，得到竹酿酒。
[0063]
根据实施例3所述方法步骤，分别检测到竹粉原料发酵前和发酵后的营养成分变化，得到表2所示的营养成分对比表。
[0064]
表2
[0065][0066]
实施例4
[0067]
本实施例基于实施例1中制备的基质母料提供竹料定向生物发酵制备面包、馒头及饼干的方法，制备步骤包括：
[0068]
s1.取51％的竹龄为0.5-1.5年的竹料，磨成50-100目的粉末，高温蒸熟。
[0069]
s2.在s1的熟料中加入0.1％的厌氧发酵母料，控制其在湿度为20％，温度为47-67℃，ph为中性环境下，密封发酵36h。
[0070]
s3.待其检测到糖转化率在50％以上时，在s2的发酵料中加入49％的面粉混和，再加入0.2％的半厌氧发酵母料，加入0.2％弱酸性竹沥，调节ph至弱酸性，在温度为25-38℃下，半厌氧发酵24h，得到发酵初料。
[0071]
s4.将上述发酵初料，按照熟化、成形、烘干等各自制作工艺制成食用产品。
[0072]
根据实施例4所述方法步骤，分别检测到竹粉原料发酵前和发酵后的营养成分变化，得到表3所示的营养成分对比表。
[0073]
表3
[0074][0075]
本发明上述母料可以应用于制备乙醇燃料或者勾兑成酒酿、竹粉面包等产品。根据2-实施例4，分别检测其竹物质中粗纤维的转化率，结果如下表4所示：
[0076]
表4
[0077] 转化率(％)实施例281.75实施例377.51实施例483.18
[0078]
由上可见，本发明采用的厌氧发酵母料和半厌氧发酵母料结合，利用其含有定向培育的多菌种和多类型菌酶，可以将竹纤维转化为可溶性多糖等物质，提高竹物质在发酵
过程中的转化率，总的转化率达75％以上。
[0079]
实施例5
[0080]
本实施例基于实施例1中制备的合成生物发酵母料提供竹料发酵转化为多糖、再制成竹饲料的方法。
[0081]
其中，使用的发酵母料的原料成分为：新鲜嫩竹叶6wt.％、新鲜嫩茶叶6wt.％、辣蓼草6.25wt.％、辣椒叶6.25wt.％、蘑菇碎末1.5wt.％、大米粉59wt.％和竹粉15wt.％。
[0082]
制备步骤包括：
[0083]
s1.取75％的竹龄为0.5-1.5年的竹料，10％的木薯粉，15％的玉米，磨成200-300目的粉末，混合后高温蒸熟。
[0084]
s2.在s1的熟料中加入0.2％的厌氧发酵母料，控制其在湿度为50％，温度为47-67℃，ph为中性环境下，密封发酵48h。
[0085]
s3.待其检测到糖转化率在65％以上时，在s2的发酵料中加入0.35％的半厌氧发酵母料，加入弱酸性竹沥，调节ph至弱酸性，在温度为25-38℃下，控制其空气含量为50％，半厌氧发酵48h，得到发酵初料。
[0086]
s4.将所得的发酵初料进行制粒，烘干得到竹饲料或者饲料添加剂。
[0087]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种合成生物发酵母料，其特征在于，原料包括竹叶5-7.5wt.％、茶叶5-7.5wt.％、辣蓼草6-8wt.％、辣椒叶6-8wt.％、蘑菇1-2wt.％、竹粉10-20wt.％和淀粉基质52-62wt.％；步骤包括：s1.将竹叶和茶叶堆积半厌氧发酵一段时间后，然后粉碎得到发酵料；s2.将上述发酵料与辣蓼草、辣椒叶、蘑菇、竹粉和大米粉的粉末料加水混合均匀，制成圆团；s3.在其中部分圆团的表面粘附酵素渣粉、枯草芽孢杆菌粉和乳酸菌粉；另一部分圆团表面粘附热纤梭菌粉和热硫化氢梭菌粉；s4.将表面粘附酵素渣粉、枯草芽孢杆菌粉和乳酸菌粉的圆团半厌氧发酵后，干燥，透气保存，得到半厌氧发酵母料；s5.将表面粘附热热纤梭菌粉和热硫化氢梭菌粉厌氧发酵后，密闭保存，得到厌氧发酵母料。2.根据权利要求1所述合成生物发酵母料，其特征在于，s1中所述半厌氧发酵为堆肥自然发酵，发酵时间为10-20天。3.根据权利要求1所述合成生物发酵母料，其特征在于，s2中竹粉包括竹叶、竹干和竹根的粉末料的一种或多种；所述淀粉基质包括大米、小麦的一种或多种。4.根据权利要求1所述合成生物发酵母料，其特征在于，s2中圆团的含水量为15-25％。5.根据权利要求1所述合成生物发酵母料，其特征在于，s4中发酵为半厌氧发酵，控制35-85％体积的自然通风，发酵温度为23-37℃，发酵时间为24-48h。6.根据权利要求1所述合成生物发酵母料，其特征在于，s5中发酵为厌氧发酵，发酵温度为51-75℃，发酵时间为24-48h。7.根据权利要求1所述合成生物发酵母料应用于制备乙醇燃料、酒酿产品和竹饲料。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，制备步骤：t1.取竹质料和营养基质磨成粉混合，蒸熟得到熟料；t2.在熟料中加入厌氧发酵母料，厌氧发酵一定时间，然后再加入半厌氧发酵母料，半厌氧发酵一定时间，得到发酵初料；t3.将发酵初料进行处理后得到竹发酵产品。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，t2中的厌氧发酵母料的添加量为熟料质量的0.05-0.2％；半厌氧发酵母料的添加量为熟料质量的0.1-0.35％。10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，t2中所述厌氧发酵的温度为47-67℃，发酵时间为24-72h，ph至控制在6.5-7.5；所述半厌氧发酵控制在35-85％体积的自然通风，温度为25-38℃，发酵时间为36-72h，ph至控制在6.5-7。

技术总结
本发明公开了一种合成生物发酵母料，该发酵母料可应用在以竹代粮产品的定向生物发酵中，提高转化率，实现以竹代粮。本发明以竹为主的生物质为原料，按照其有益微生物菌酶的特性，目的性定向设计、控制其组合母料的基底载体原料与定向菌酶的培育，以及定向生物发酵厌氧和半厌氧程度、温度、pH值、水分、时间等因素，得到主要分解竹纤维素的厌氧母料和主要起糖化作用的半厌氧发酵母料组合，含有消化、分解、糖化竹纤维的多类别复合菌酶，能够提高竹物质中纤维素转化成小分子物质的转化率，得到丰富的氨基酸、可消化蛋白、葡萄糖等营养物质，较低成本地解决了竹资源在现有以竹代粮技术中因转化率低而限制其应用的问题。转化率低而限制其应用的问题。


技术研发人员：戴武军 谭益民 费本华 梁自禄 梁何兴 王文志 付留春 李俊锋 谭英韬 戴妮 戴智扬 杨建国 戴子鑫
受保护的技术使用者：戴武军
技术研发日：2022.10.27
技术公布日：2023/1/6