柑桔皮渣发酵高蛋白饲料新工艺研究.docx

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：2006年3月重庆市科学技术委员会二OO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，表达应明确、完整、严谨、扼要（外文名词要同时用中文表达）。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。-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位真电传62769515项目负责人姓名殷钟意联系电话62769652手机13637997613E-mai1Cr_chem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2006.9-2007.12总投资6万元申请资助4万元主要研究内容（限IOO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，其他指标达到家禽配合饲料国标；申请国家发明专利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环境工程发薛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13072346095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、其他资金06、其他费用来源预算合计6.0支出预算合计6.04.0市科技计划预算拨款年度2007年2008年2009年合计经费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）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，我国柑桔总产量已连续三年稳定在IoOO万吨以上，并预计到2010年将达到1200万吨以上。随着我国经济的快速发展，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吨以上的橙汁加工生产线。但是,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-拓二烯、黄酮昔、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。我国柑桔生产基地产量大，目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置（需上交60元/吨的垃圾处置费），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，是一种解决大量柑桔皮渣利用的有效途径，既可以将废弃物资源化，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目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）、产肮假丝酵母（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狗酵母、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。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，约含镒8.67mgKg,铁67.57mgKg,铜2.43mgKg,胡萝卜素24.4mgKg,Ve61.7mgKgo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：款皮、秸秆、豆饼粕等作为辅助氮源，并通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，不仅影响微生物的自由生长、对发酵产生负面影响，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DTit喃半乳糖醛酸1,4-糖昔键连接成的高分子化合物，其分子由许多半乳糖醛酸的1C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：排毒作用一一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，麦款和稻草），柑桔皮渣胶糊状态明显减少，发酵产品的粗蛋白含量可接近30%o所以采用脱水-粉碎-外加含氮辅料的固态发酵方法不仅可以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一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），通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104mgg,其残渣中粗蛋白含量接近20队因此，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。此法不仅可得到粗蛋白含量较高的蛋白饲料，而且又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。所以，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（比如数皮、秸秆、豆饼粕等），通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窕，通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（入SPergiffUSOaJe）