CN101283737B - 一种富含益生菌的发酵饲料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富含益生菌的发酵饲料及其制备方法，该产品以玉米蛋白粉、麸皮和豆粕为原料，以微生物纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)为菌种，采用浓醪培养方式，以发酵液中蛋白质含量为指标进行生产条件和工艺流程的优化；优点是首次将浓醪发酵技术应用于饲料生产行业，有效地克服了固、液态发酵方式各自难以避免的缺点，不仅有利于发酵过程中工艺条件的准确控制，保证了发酵过程的充分性，而且产品中的益生菌含量及活菌数量较固态发酵有显著的提高；与液态发酵甚至是通常的浓醪发酵工艺相比，本工艺具有很高的目标产物生成率和生产设备的利用率；本发明在减少生产废水，降低能源消耗，促进环境保护方面也具有显著的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种富含益生菌的发酵饲料的制备方法。
背景技术
我国饲料工业的年产量仅次于美国位居世界第二位，产值位居我国国民经济41个主要行业中的第20位，是国民经济的基础产业之一。尽管如此，国内现有的饲料工业水平及产品质量仍然跟不上养殖业快速发展的步伐，据专家测算，目前，我国饲料工业蛋白饲料短缺1000万吨，能量饲料短缺3000万吨。因此必须广泛开发新的蛋白源。我国植物蛋白资源丰富、价格低廉，是解决动物饲料蛋白源不足问题的最好选择。现在迫切需要解决的具体问题一是要充分利用现有资源，二是要科学设计生产工艺。目前，我国植物蛋白质资源浪费的现象比较严重，以玉米蛋白粉(Corn Gluten Meal缩写CGM)为例，它是玉米湿法生产淀粉过程的副产物之一，其内含约60％的蛋白质，是一种资源丰富、成本低廉的天然植物蛋白原料。但是长期以来该原料由于直接利用品质不高而一直没有得到有效的利用，甚至有不少地方还将其当作废料来予以抛弃，构成资源浪费的同时也造成了环境污染。这种现状必须应该尽快加以改变，但到目前为止还没有一个太好的解决办法。
另外，与酒精工业相比，我国现有的发酵饲料生产工艺还显得十分落后。众所周知，由于液态发酵工艺设备投资大，生产成本、尤其是能源消耗比较高，并且所带来的环境污染问题也不容易解决，因此国内的发酵饲料大都采用固态发酵方法。固态发酵虽然具有工艺简单、成本不高的优势，但也存在着以下不足：首先是占地面积较大，单位加工面积产量很小，因而其生产能力受限；其次，在固态发酵时如果原料层堆积过厚，不仅会影响到通风散热，造成PH值、温度、基质含水量、菌体增殖量等工艺条件失控，还会由于传质不均造成烧料，产氨味等质量问题，尽管加装了搅拌设备这种现象也往往是防不胜防。第三，劳动强度大，近年来国内劳动力成本在不断地上涨，也会造成产品成本的上升。浓醪发酵是一种高强度发酵方式，具有设备利用率高、能耗少、生产成本低等优点，但目前其在国内的应用还仅局限于酒精发酵工业，将其用于发酵饲料的加工应用尚未见报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种发酵饲料的制备方法，该饲料加工中所使用的主要原料是玉米蛋白粉，经本发明方法加工后其所含的蛋白质在品质和数量方面都有明显的提高。这不仅为玉米蛋白粉的充分利用提供了一种有效途径，同时还提供了一种富含益生菌的优质蛋白饲料，其所含的益生菌能替代饲料中的抗生素或减少抗生素的添加量。
本发明产品的培制方法：以微生物纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)为菌种，采用浓醪培养方式，以发酵液中蛋白质含量为指标进行生产条件和工艺流程的优化，具体制备步骤如下：
1、以纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)为发酵菌种，经过斜面培养、种子培养后进行浓醪发酵。
2、发酵培养基组成为：培养基干基玉米蛋白粉、豆粕和麸皮和按16∶3∶1比例混合；培养基干基与水的比例1∶3.5；CaHPO4与培养基干基的比例0.08％。
3、发酵条件为：接菌量：5.71±1.1％(V/V)，摇瓶转速180--200rpm/min，发酵液初始pH 7.0±0.5，发酵温度为32±2℃，发酵时间为18--22h。
在上述技术方案中所使用纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)可以采用现有品种，该类菌种目前已很容易得到，本发明中最优选的菌种是本课题组于日本传统食品纳豆中分离、筛选得到的，保藏号为CGMCC No.2236的菌株。该菌株最突出的特性就是其分泌蛋白酶的活力较现有菌株至少要高出2.66％。
本发明的有益效果是：首次将浓醪发酵技术应用于饲料生产行业，这在本专业技术领域显然是一次较大的突破。从发酵方式看，浓醪发酵是介于液态和固态二者之间的一种新的发酵方式，其有效地克服了固、液态发酵方式各自难以避免的缺点。本设计虽属于浓醪发酵，但其工艺设计偏向和接近于固态发酵，甚至可以将其理解成为一种具有一定浓醪发酵技术特征的固态发酵，旨在最大程度地保留固态发酵工艺的优点，最大限度地降低其现存的缺点。首先，由于本设计采用了浓醪发酵技术，有利于发酵过程中物料PH值、温度、基质含水量、菌体增殖量等工艺条件的准确控制，保证了发酵过程的充分性，产品中的益生菌含量及活菌数量较固态发酵有显著的提高，这是本发明所取得的的最大成功。第二，与液态发酵甚至是通常的浓醪发酵工艺相比，本工艺具有很高的目标产物生成率，单位加工面积的生产能力得到了充分的发挥，在很大程度上提高了生产设备的利用率。试验证实，通过控制发酵条件，可缩短发酵周期，能提高设备利用率20％左右。第三，与现有的固态发酵工艺相比，生产过程中的物料通风散热条件及物料的传质条件都得到了实质性的改善，有助于保证产品质量的稳定性。第四，本发明工艺的发酵产品含水分不高，在不添加防腐剂的情况下可存放至少一周的时间，发酵后直接饲喂动物可保证饲料的新鲜度，也可省去产品干燥的步骤，减少部分能耗，从而降低了生产成本。第五，本发明工艺用水量不多，很少产生废水，即节约了能源，又有利于环保。第六，本发明方法工艺简捷，操作方便，一些小型业户甚至可以在养殖场就地加工。
由于本发明产品中的纳豆芽孢杆菌能够产生抗菌素，具有抑制肠道病菌和降低病菌肠毒素毒性的作用，将其作为绿色饲料添加剂可替代或减少饲料中抗生素的添加量；同时在不利的条件下产品中还能产生对化学药品和抗生素具有抗逆性、耐加工特性的芽孢，是一种很有发展前景的益生菌类绿色饲料添加剂。本发明饲料中可溶性蛋白含量可达29.05mg/mL，比发酵前提高13.00mg/mL，粗纤维及脂肪含量也有所降低，明显提高了玉米蛋白粉的营养品质。
本发明所使用的优选菌种纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)本申请人已于2007年10月30日向中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)提供了保藏，保藏号为CGMCC No.2236。
具体实施方式
实施例1：
1、菌种：纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)菌株，保藏号为CGMCC No.2236。
2、培养基及培养条件：
斜面培养基：牛肉膏0.5g，蛋白胨1g，NaCl0.5g，琼脂2g，水100mL，pH7.0-7.2，37℃培养12h。
实施例2：
1、菌种、斜面培养同实施例1
2、种子培养基及培养条件：
种子培养基：蛋白胨1g，葡萄糖2g，K2HPO40.1g，MgSO40.05g，水100mL，pH7.0-7.2，37℃、200r/min条件下振荡培养16h。
实施例3：
1、菌种、斜面培养同实施例1
2、种子培养同实施例2
3、主要检测方法
蛋白含量测定：Folin-酚法
4、浓醪发酵培养基的确定：利用单因素实验法，研究玉米黄粉、麸皮和豆粕的比例、培养基干基与水的比例和培养基干基与营养盐的比例对蛋白含量的影响，确定最佳发酵培养干基组成为：玉米蛋白粉、豆粕和麸皮按16∶3∶1比例混合；培养基干基与水的比例1∶3.5；CaHPO4与培养基干基的比例0.08％。
实施例4：
1、菌种、斜面培养同实施例1
2、种子培养同实施例2
3、发酵培养基同实施例3
4、发酵条件的确定
采用单因素实验法，研究发酵温度、时间、接种量、发酵液初始pH值和摇瓶转速对蛋白含量的影响。确定最佳发酵条件为：接菌量：5.71％(V/V)，摇瓶转速190rpm/min，发酵液初始pH 7.0，发酵温度为32℃，发酵时间为20h。
实施例5：
1、菌种、斜面培养同实施例1
2、种子培养同实施例2
3、发酵培养基同实施例3
4、发酵条件同实施例4
5、发酵产品及发酵原料营养成分分析
实施例6：
表1为实施例5中发酵原料及发酵产品营养成分分析对比，所示数据为占干物重的百分含量。由表可知，经纳豆芽孢杆菌发酵20h后，原料中的粗蛋白、灰分、钙和磷的含量增加，而粗纤维和粗脂肪的含量减少，基本达到改善玉米蛋白粉品质的目的。
Claims (4)
1.一种富含益生菌发酵饲料的制备方法，其特征是：该方法包括以下步骤：
(1)以纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)为发酵菌种，经过斜面培养和种子培养后进行浓醪发酵；
(2)发酵培养基组成为：玉米蛋白粉、豆粕和麸皮按16∶3∶1比例混合；培养基干基与水的比例1∶3.5；CaHPO4与培养基干基的比例0.08％，
(3)发酵条件为：接菌量5.71±1.1％V/V，摇瓶转速180-200rpm/min，发酵液初始pH 7.0±0.5，发酵温度为32±2℃，发酵时间为18--22h。
2.根据权利要求1所述富含益生菌发酵饲料的制备方法，其特征是：该饲料所使用的纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)菌种已于2007年10月30日向中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)提供保藏，保藏号为CGMCC No.2236。
3.根据权利要求1所述富含益生菌发酵饲料的制备方法，其特征是所述的斜面培养所采用的培养基为：牛肉膏0.5g，蛋白胨1g，NaCl0.5g，琼脂2g，水100mL；培养条件pH7.0-7.2，37℃培养12h。
4.根据权利要求1所述富含益生菌发酵饲料的制备方法，其特征是所述的种子培养所采用的培养基为：蛋白胨1g，葡萄糖2g，K2HPO40.1g，MgSO40.05g，水100mL；培养条件为pH7.0-7.2，37℃、200r/min条件下振荡培养16h。
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