SBIR Phase II: A Microbially-Based Process to Produce a High-Quality Soy Protein Concentrate for Complete Fish-Meal Replacement in Aquaculture Diets

SBIR 第二阶段:基于微生物的工艺生产高质量大豆浓缩蛋白,用于水产养殖日粮中完全替代鱼粉

基本信息

  • 批准号:
    1256634
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-03-15 至 2015-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project will develop a process to produce high quality soy protein concentrate (HQSPC) as a fish meal replacer in aquaculture feeds, while providing a binding agent for extrusion and an immunoprophylactic for disease control. Increased demand for fish protein and reduced wild captured fish has facilitated rapid growth of aquaculture (9% per year). This has dramatically increased demand for fish meal (the primary component in aquaculture feeds), causing overexploitation of this resource and rapidly escalating prices. There is considerable market opportunity for a high quality, economical plant protein concentrate to completely replace fish meal in aquaculture feeds, thus providing broad impact. The proposed innovation is a microbially-based process to economically produce HQSPC by converting soybean carbohydrates into protein, yield an exopolysaccharide for pellet binding, and provide an immunoprophylactic. Phase II objectives include generating sufficient quantities of HQSPC for feeding trials with yellow perch to assess technical and economic feasibility. The HQSPC is anticipated to have 70% protein to replace fish meal, while providing desirable growth rates and conversion efficiencies. Bench-scale production costs should be less than current SPC ($0.30/lb), but with an intrinsic value closer to that of soy protein isolate ($1.50/lb). The broader impact/commercial potential of this project is to improve the nation?s second largest trade deficit for natural resources, fish protein, by providing a complete fish meal replacement. Soybean meal or soy protein concentrates (SPC) have been used to partially replace fish meal, however the solvent extraction process used to produce SPC is expensive, the separated oligosaccharides do not have a valuable use, and the quality of SPC (65% protein) is insufficient to permit complete replacement of fish meal. Soy protein isolate (90% protein) requires a more costly protein extraction method. The proposed microbial process converts soybean carbohydrates into additional protein, along with sufficient gum to serve as a binding agent, and a probiotic to induce an immunostimulant effect. Preliminary data shows the proposed microbe will metabolize the individual carbohydrates in soybeans, which will enhance scientific and technological understanding of this mechanism. To demonstrate technical and commercial feasibility, extrusion and enzymatic saccharification will be used to solubilize carbohydrates in soybean white flake, followed by incubation with the gum producing microbe, and recovery of solids for use in yellow perch feeding trials. International aquaculture feed manufacturers would be prospective customers for the HQSPC or the conversion process itself.
这个小企业创新研究(SBIR)第一阶段项目将开发一种生产高质量大豆浓缩蛋白(HQSPC)的工艺,作为水产养殖饲料中的鱼粉替代品,同时为挤压提供结合剂和疾病控制的免疫预防剂。对鱼类蛋白质需求的增加和野生捕捞鱼类的减少促进了水产养殖的快速增长(每年9%)。这大大增加了对鱼粉(水产养殖饲料的主要成分)的需求,造成对这一资源的过度开发和价格的迅速上涨。一种高质量、经济的植物蛋白浓缩物在水产养殖饲料中完全取代鱼粉具有相当大的市场机会,从而产生广泛的影响。提出的创新是一种基于微生物的工艺,通过将大豆碳水化合物转化为蛋白质,产生用于颗粒结合的外多糖,并提供免疫预防,从而经济地生产HQSPC。第二阶段的目标包括生产足够数量的HQSPC用于黄鲈饲养试验,以评估技术和经济可行性。预计HQSPC含有70%的蛋白质来替代鱼粉,同时提供理想的生长速度和转化效率。实验规模的生产成本应该低于目前的SPC(0.30美元/磅),但其内在价值更接近大豆分离蛋白(1.50美元/磅)。这个项目更广泛的影响/商业潜力是改善国家?美国第二大贸易逆差的自然资源,鱼蛋白,通过提供完整的鱼粉替代品。豆粕或大豆蛋白浓缩物(SPC)已被用于部分替代鱼粉,但用于生产SPC的溶剂萃取工艺价格昂贵,分离的低聚糖没有有价值的用途,而且SPC(65%的蛋白质)的质量不足以完全替代鱼粉。大豆分离蛋白(90%蛋白质)需要更昂贵的蛋白质提取方法。提出的微生物过程将大豆碳水化合物转化为额外的蛋白质,以及作为结合剂的足够的口香糖和诱导免疫刺激作用的益生菌。初步数据显示,所提出的微生物将代谢大豆中的单个碳水化合物,这将加强对这一机制的科学和技术理解。为了证明技术和商业可行性,将使用挤压和酶糖化来溶解大豆白片中的碳水化合物,然后与产胶微生物孵育,并回收固体用于黄鲈饲养试验。国际水产养殖饲料生产商将成为HQSPC或转化过程本身的潜在客户。

项目成果

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