CN101584378B

CN101584378B - 一种以甜高粱秸秆为原料生产高蛋白饲料的方法

Info

Publication number: CN101584378B
Application number: CN2008101122513A
Authority: CN
Inventors: 陈洪章; 代树华; 李军
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: CN101584378A

Abstract

本发明属于动物性蛋白饲料加工技术领域，涉及一种以甜高粱秸秆为原料利用假丝酵母(Candida tropicalis CGMCC 2.587)和鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosusCICC 6003)进行两次固态发酵生产蛋白饲料的方法。将甜高粱秸秆粉碎、调质、添加营养盐和灭菌后，首先利用假丝酵母一次好氧发酵，解决了高糖浓度对鼠李糖乳杆菌的抑制作用，而假丝酵母又成为鼠李糖乳杆菌的良好氮源。然后利用鼠李糖乳杆菌二次厌氧发酵，获得优质的多菌种、高蛋白饲料。二次发酵生成的乳酸可以作为饲料的酸味剂、防腐剂和消毒剂，饲料适口性好，既带有醇香又含有乳香的味道。

Description

一种以甜高粱秸秆为原料生产高蛋白饲料的方法

技术领域

本发明属于动物性蛋白饲料加工技术领域，特别涉及一种以甜高粱秸秆为原料用假丝酵母和鼠李糖乳杆菌进行两次固态发酵生产多菌种、高蛋白饲料的工艺方法。

技术背景

饲料是畜牧产业的必要物质基础，在很大程度上制约着畜禽的生产能力、畜产品质量以及经济效益。随着人们生活水平的提高和全球性粮食日渐趋紧的客观现实，畜牧产业发展过程中的饲、蓄矛盾必然上升到影响国家粮食安全的高度。随着畜牧科技和畜牧产业的发展，市场对蛋白饲料的需求逐年大幅增长，1980年全世界的畜牧业所需蛋白质为4.3亿吨，而到1990年这个数字超过5.24亿吨，到2000年这个数字已超过9亿吨。所以，本发明是在解决与国家粮食安全相关的饲、蓄矛盾背景下研发的高蛋白饲料生产新技术。

目前，国内外利用秸秆生产饲料主要有以下几种方法：

(1)物理法：主要包括切短、粉碎及蒸煮法等。

利用机械将粗饲料切短、粉碎或揉碎，不同的秸秆原料粉碎成不同长度，这是粗饲料利用最简便而常用的方法，加工后便于咀嚼，减少能耗，提高采食量，并减少饲喂过程中饲料浪费，提高了饲料利用率。实践表明，切短和粉碎的饲料可增加采食量，但缩短了饲料在瘤胃里停留的时间，会引起纤维物质消化率下降和瘤胃内挥发性脂肪酸生成速度和丙酸比例有所增加。引起反刍减少，导致瘤胃内pH值下降。物理法不能提高饲料的营养价值和消化率。

(2)化学法：主要包括酸碱处理法、氨化法、氧化剂SO₂法等。

利用酸碱等化学物质对秸秆饲料进行处理，能够使饲料纤维内部的氢键结合变弱，使纤维素分子膨胀和细胞壁中纤维素与木质素间的联系削弱，降解纤维素和木质素中部分营养物质，有利于反刍动物对饲料的消化，提高其饲用价值。利用氨化处理秸秆，可以降低纤维素含量，提高粗蛋白质含量和有机物消化率，是牛、羊反刍家畜良好的粗饲料。化学法可以提高饲料的消化率，但对于营养物质有一定损失，有的方法生产成本过高，而且会污染环境。

(3)生物处理法：主要包括自然发酵法和微生物发酵法。

青贮的方法有窖贮、袋贮、塑料薄膜覆盖法。即将原料切碎后使其处于密闭的厌氧状态下通过乳酸菌发酵使其pH值降到3.8，产生的酸性环境，能够抑制有害微生物的繁衍，从而达到保存饲料的目的，制作青贮料是一项时间性很强的工作，要求收割、运输、切短、装窖、踏实、封窖等操作连续、一次完成。

微生物发酵法主要是利用微生物将原料转化成营养丰富的微生物菌体蛋白饲料，目前，我国市场上出售的蛋白饲料多为酵母菌单细胞蛋白饲料，酵母菌体蛋白的营养价值很高，含有B族维生素、矿物质以及其他生理活性物质，是一种多维高蛋白活性酵母饲料，作为单细胞饲料蛋白被广泛使用。利用酵母生产单细胞蛋白饲料，生产速度快，周期短。酵母不但可大幅提高饲料原料的蛋白质水平，酵母菌还含有丰富的酶类，如胃蛋白酶、淀粉酶等，消化率高。酵母发酵饲料在动物体内可促进微生物繁殖，提高消化率，促进增重。随着微生物工程和发酵工程的发展，饲用多菌种、高蛋白饲料越来越受到许多国家的重视。因此，开发生产多菌种、优质高蛋白饲料是解决蛋白饲料不足、促进畜牧业发展的重要途径。众所周知，乳酸菌是对人体健康有益的一种菌，同样，它对畜禽健康也是有益的。因此，乳酸菌在饲料中的应用逐渐受到各国科学家的重视。

甜高粱也叫芦粟、甜秫秸、甜秆和糖高粱，为粒用高粱的一个变种。甜高粱生长快，产量高，其高度从2米到5米不等，它的茎秆富含糖份，糖度在15-21％之间，且产量极高，一般每亩产量在5吨左右，高产记录为11.2吨/亩。而且甜高粱具有适应性强、抗旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄、耐高温、耐干热风、对土壤、肥料要求不高、生长迅速、糖份积累快、生物学产量高等优点，其种植地域很广阔，对土地的选择性不强，尤其是在不利于植物生长的地区，如干旱、半干旱地区，低洼易涝和盐碱地区，土壤瘠薄的山区和半山区都可种植，而且都能有较好的收成，所以利用甜高粱秸秆发酵菌体蛋白饲料是在国家粮食安全重于一切的背景下，解决饲、蓄矛盾的有效途径。

鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus CICC 6003)是目前最受全球关注的益生菌之一。该菌能够耐受动物消化道环境，具有能够在人和动物肠道内定植，作为肠道中的有益菌群，具有很多作用：

1、能维持微生态平衡和肠管机能。乳酸菌在肠道中通过代谢产生乳酸，能抑制有害细菌的生长和繁殖，维持肠内生态平衡和肠道的正常机能，还能刺激肠道蠕动，增加粪便含水量，润肠通便，这一功能正符合清除肠中垃圾之所需，而且它对溃疡、下痢、腹泻、便秘也有显著治疗效果。

2、有抗菌作用，能抑制腐败菌。如可杀灭李斯特菌，葡萄球菌和明串珠菌，以抑制和消灭革兰氏阴性菌、过氧化氢酶阳性菌，大肠杆菌和沙门氏菌；减少肠原性毒素的产生和吸收的作用等。

3、能改善肝功能。其原因是乳酸菌克制了腐败菌，使肝脏减轻了解毒重荷，而且能降低PH值，以使氨变成不易吸收的离子状态。

4、乳酸菌能使肠道减少对胆固醇的吸收，并能将一部分胆固醇转变成胆酸盐排出体外。

5、能增强免疫功能和抗肿瘤病，刺激肠粘膜淋巴结，增强免疫细胞和巨噬细胞的活性，为致病细菌的侵入和繁殖设置一道屏障。

然而鼠李糖乳杆菌在高糖浓度下会受到抑制并且它对营养条件要求苛刻，在所有研究的复合氮源当中，酵母粉对于鼠李糖乳杆菌的生长是最理想的。然而，酵母粉成本较高，其费用达到总生产费用的30％以上。以至于制约了乳酸菌在发酵饲料上的应用。因而，减少酵母粉用量或寻找廉价的复合氮源替代酵母粉具有重要的经济价值。

发明内容

【本发明的目的】本发明的目的在于利用假丝酵母(Candida tropicalis CGMCC2.587)和鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus CICC 6003)进行甜高粱秸秆两次固态发酵生产多菌种、高蛋白饲料的工艺方法。特别是获得含有高营养价值的乳酸菌蛋白饲料。酵母粉是鼠李糖乳杆菌良好的氮源，而酵母粉成本太高，所以本发明是利用甜高粱秸秆为原料，首先使用假丝酵母进行一次好氧发酵，然后接入鼠李糖乳杆菌，利用一次发酵的酵母作为氮源，进行二次厌氧发酵，即克服了高糖浓度的抑制作用，又解决了氮源。从而找到了降低乳酸菌发酵成本的方法。获得了多菌种、高蛋白饲料。本发明的另一目的在于提供一种利用乳酸菌、低成本发酵饲料的方法。

【本发明的思路】通过该工艺流程可以获得多菌种、高蛋白饲料。利用微生物发酵饲料的研究已经很多，主要使用的微生物种类很多，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。这些微生物通常要具备下列条件：所生产的蛋白质等营养物质含量高，对人体无致病作用，味道好并且易消化吸收，对培养条件要求简单，生长繁殖迅速等。而乳酸菌由于其需要的生长条件比较苛刻，价格昂贵的酵母粉是其良好的氮源，一直制约着乳酸菌在饲料发酵上的应用，而乳酸菌是人体、动物需要的价值很高的有益菌。如果使用二次发酵，即首先使用酵母发酵，然后再使用乳酸菌二次发酵，这样通过第一次发酵就可获得乳酸菌所需要的酵母氮源。

【本发明的技术路线】

本发明的技术路线如下：

(1)发酵原料的制备：将甜高粱去掉高粱穗、根以及叶子，用绞碎机绞碎至0.1cm左右，调含水量为60％-65％，pH4.5-5，按照发酵物料添加1％-2％的硫酸铵氮源和0.5％的氯化钙营养盐，灭菌。

(2)假丝酵母(Candida tropicalis CGMCC 2.587)菌种培养：假丝酵母活化后扩大培养，作为第一次发酵菌种。培养条件为：在30℃下，150转/分钟摇床好氧培养20小时。

(3)一次固态发酵：将培养好的假丝酵母菌种按5％接种量接入甜高粱发酵物料，在35℃下好氧发酵30-36小时。

(4)鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus CICC 6003)菌种培养：鼠李糖乳杆菌活化后扩大培养，作为第二次发酵菌种。培养条件为：在40℃下厌氧培养36小时。

(5)二次固态发酵：将一次发酵物料调pH6-7后灭菌，将培养好的鼠李糖乳杆菌菌种按5％-10％接种量接入甜高粱发酵物料，以一次发酵的假丝酵母为氮源，在38℃下厌氧发酵84-96小时。

(6)高蛋白饲料：获得发酵物料即为含粗蛋白35％-40％的饲料，经干燥水分降至20％以下，挤压成颗粒饲料。

【本发明的优点】

本发明的优点是：

(1)利用固态发酵技术，制备方法简单，设备投资少，饲料成本低，经济效益好。

(2)利用假丝酵母第一次发酵，既解决了对鼠李糖来说高浓度糖的抑制作用，又解决了鼠李糖乳杆菌所需要的有机氮源。

(3)获得了多菌种、高蛋白饲料，特别是获得了高营养价值的乳杆菌。

(4)本发明生产的蛋白饲料，无任何化学添加剂成分，具有天然发酵的酸、甜香味。

(5)发酵生成的乳酸可以作为饲料的酸味剂、防腐剂和消毒剂。

具体实施方式

实施例1

1、利用马铃薯葡萄糖液体培养基，接入假丝酵母(Candida tropicalis CGMCC 2.587)斜面菌种两环，在摇床培养箱中30℃，150转/分钟培养20小时。

2、利用MRS液体培养基，接入鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus CICC 6003)斜面菌种两环，在40℃下厌氧培养36小时。

3、取200g粉碎后的甜高粱秸秆，取含水量65％，pH4.5，按照发酵物料的1.5％添加硫酸铵，灭菌。按6％量接入假丝酵母活化液，35℃下好氧发酵24小时。灭菌，调pH6.5，取含水量70％，按10％量接入鼠李糖乳杆菌，38℃下进行厌氧发酵72小时。凯式定氮测得总蛋白含量为36％，总糖利用率为97.1％。

实施例2

3、取200g粉碎后的甜高粱秸秆，取含水量65％，pH4.5，按照发酵物料的1.5％添加硫酸铵，灭菌。按6％量接入假丝酵母活化液，35℃下好氧发酵28小时。灭菌，调pH6.5，取含水量70％，按10％量接入鼠李糖乳杆菌，38℃下进行厌氧发酵84小时。凯式定氮测得总蛋白含量为39％，总糖利用率为99.1％。

实施例3

3、取200g粉碎后的甜高粱秸秆，取含水量65％，pH4.5，按照发酵物料的1.5％添加硫酸铵，灭菌。按6％量接入假丝酵母活化液，35℃下好氧发酵28小时。灭菌，调pH6.5，取含水量70％，按10％量接入鼠李糖乳杆菌，40℃下进行厌氧发酵84小时。凯式定氮测得总蛋白含量为41％，总糖利用率为99.3％。

Claims

1.一种以甜高粱秸秆为原料生产高蛋白饲料的方法，步骤如下：

(1)将新鲜的或干燥后的甜高粱去掉高粱穗、根以及叶子，用绞碎机绞碎至0.1cm左右，调含水量为60％-65％，pH4.5-5，按照发酵物料添加1％-2％的硫酸铵氮源和0.5％的氯化钙营养盐，进行灭菌；

(2)将假丝酵母活化后扩大培养，作为第一次发酵菌种，培养条件为：在30℃下，150转/分钟摇床好氧培养20小时；

(3)将培养好的假丝酵母菌种按5％接种量接入甜高粱发酵物料，在35℃下好氧发酵30-36小时；

(4)将鼠李糖乳杆菌活化后扩大培养，作为第二次发酵菌种，培养条件为：在40℃下，厌氧培养36小时；

(5)将一次发酵物料调pH6-7值后，将培养好的鼠李糖乳杆菌菌种按5％-10％接种量接入甜高粱发酵物料，以一次发酵的假丝酵母为氮源，进行二次厌氧发酵，发酵条件为：在38℃下厌氧发酵84-96小时；

(6)获得发酵物料即为含蛋白35％-40％的饲料，经干燥水分降至20％以下，挤压成颗粒饲料。