CN102783561A

CN102783561A - 一种节粮型生物秸秆饲料的制备方法

Info

Publication number: CN102783561A
Application number: CN2012102668367A
Authority: CN
Inventors: 陆健; 王璐璐; 朱德伟; 蔡国林
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiaxing Yiling Biological Technology Co., Ltd.; Jiangnan University
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: CN102783561B

Abstract

本发明公开一种节粮型生物秸秆饲料的制备方法，将以重量百分数计的玉米秸秆35%～45%、麸皮8%～13%、玉米8%～12%、次粉8%～10%、豆粕10%～12%和菜籽粕16%～18%组成干料，与水混合并搅拌均匀，高压灭菌后按原料重量10～40%的接种量接种微生物，同时添加0.5～2FPU/g纤维素酶，于28～45℃进行固态发酵，发酵时间36～72h，制得秸秆饲料成品，其中，所述玉米秸秆经多级旋风磨粉碎至粒度200～300目，所述微生物最优选为枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌的混合物。本发明工艺简单，发酵周期短，由该法制备的活化玉米秸秆可替代猪饲料中高比例的玉米组分，所制饲料具有明显的酸香味、适口性好、乳酸含量高、有益活菌数多、纤维素酶活力高、纤维素和半纤维素降解率高、安全性好。

Description

一种节粮型生物秸秆饲料的制备方法

技术领域

本发明属于动物饲料技术领域，具体涉及以玉米秸秆为主要原料并利用微生物发酵来制备秸秆饲料的方法。

背景技术

我国是农业大国，农作物秸秆产量大、分布广、种类多，是一种重要的生物资源。据统计，2010年我国秸秆总产量约为7亿吨。但是，长期以来，这些秸秆资源却没有得到合理的开发利用。随着农业生产方式的转变和农村生活条件的改善，秸秆随意抛弃、焚烧现象严重，既浪费资源又污染环境。因此，加快推进秸秆综合利用，有利于缓解资源约束，减轻环境压力，对于解决秸秆违规焚烧问题，稳定农业生态平衡具有十分重要的意义。

秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，主要集中于细胞壁中。纤维素、半纤维素能被反刍动物的瘤胃微生物降解利用，但由于纤维素、半纤维素和木质素紧密地结合在一起，使秸秆的消化率受到影响。秸秆越成熟，木质化程度越高，秸秆的消化性就越差，如果未经处理，难以应用于猪和家禽饲料中。

目前处理用于制备饲料的秸秆的方法主要有青贮、氨化和生物发酵三种。青贮法需在农作物成熟前取其茎干，以减少甚至牺牲粮食产量为代价，前期投资大，其饲料中维生素D含量极低，应用范围一般仅限于反刍动物；氨化法可提高饲料的粗蛋白含量，但由于该法技术要求较高（尤其是需用液氮），而且由于氨化饲料中含有未被利用的氨，牲畜采食过多会引起氨中毒，因此本身存在潜在的毒性，在实际应用中有很大的局限性。

近年来，应用现代生物工程和仿生学原理，利用微生物对秸秆进行发酵来制备节粮型生物秸秆饲料的生产工艺得到了很好的发展。但是，由于缺乏对秸秆结构和高效微生物选育的足够认识，目前利用该技术生产的秸秆饲料仅限于反刍动物而难以推广生产，其存在的主要问题如下：

（1）秸秆在发酵前缺乏预处理或仅采用简单的物理处理如铡锻或粉碎，不能有效破除秸秆结构，纤维素和半纤维素的降解率低。专利CN03105080利用多菌种联合厌氧发酵生产秸秆蛋白饲料的方法，将秸秆铡锻成3～5cm或粉碎成20目，该粉碎粒度难以破除秸秆结构，不能使秸秆的营养成分得到较大提高。

（2）发酵中采用微生物的数量或种类过多，导致生产工艺繁琐，发酵周期长，产品质量控制难度大，生产效率低。专利CN98110370公开了一种秸秆饲料发酵工艺，该工艺涉及乳酸菌、酵母、仿生菌群（黑曲霉、米曲霉、木霉和假丝酵母）等多种发酵微生物，于30～40℃发酵10～15天获得发酵饲料，工艺复杂。

（3）发酵采用微生物不具备降解纤维素和半纤维素的能力，不能有效提高秸秆的代谢能，秸秆利用率低。专利CN200810016743将粉碎至2～3cm的秸秆浸泡至酵母培养液中发酵9h，但酵母不具备降解纤维素和半纤维素的酶系。

（4）发酵采用微生物安全性不确定，可能为有害细菌或霉菌。专利CN200510066003和专利CN201010561969公开的饲料发酵剂中涉及到的里氏木霉不属于农业部饲料添加剂目录，不能确定其安全性。

（5）所制秸秆饲料乳酸含量低，益生菌活菌数低，适口性差，饲喂效果不佳，节粮效果并不显著。

发明内容

本申请人针对现有技术中秸秆饲料制备方法存在的上述缺陷，提供一种节粮型生物饲料的制备方法，该法工艺简单，发酵周期短，由该法制备的活化玉米秸秆可替代猪饲料中高比例的玉米组分，所制生物秸秆饲料具有明显的酸香味、适口性好、乳酸含量高、有益活菌数多、纤维素酶活力高、纤维素和半纤维素降解率高、安全性好。

本发明的技术方案如下：

一种节粮型生物秸秆饲料的制备方法，将以重量百分数计的玉米秸秆35%～45%、麸皮8%～13%、玉米8%～12%、次粉8%～10%、豆粕10%～12%和菜籽粕16%～18%组成干料，按干料与水1：0.5～1：1.5的重量比将所述干料与水混合并搅拌均匀，于100～125℃进行高压灭菌，然后按灭菌后原料重量10～40%的接种量接种微生物，同时添加0.5～2 FPU/g纤维素酶，搅拌均匀后，于28～45℃进行固态发酵，发酵时间36～72h，制得秸秆饲料成品；所述玉米秸秆经多级旋风磨粉碎至粒度200～300目，所述微生物为能产纤维素酶和半纤维素酶、能利用五碳糖、能产乳酸并且属于农业部《饲料添加剂品种目录》批准使用的饲用微生物。

其进一步的技术方案为：

优选地，所述微生物为枯草芽孢杆菌、黑霉菌、米曲霉和戊糖片球菌中的一种或几种的混合物。

最优选地，所述微生物为枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌的混合物。

所述微生物的接种量为灭菌后原料重量的10%～30%。

本发明的有益技术效果在于：

本发明利用多级旋风磨对玉米秸秆进行超微粉碎活化预处理，使其粒度达到200～300目，并添加适量纤维素酶（0.5～2 FPU/g）以及多种安全有益的微生物（最优选为枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌等）通过在特定发酵工艺条件下对经活化预处理的玉米秸秆机进行联合发酵来制备生物秸秆饲料，其中，微生物发酵可分解玉米秸秆中的纤维素和半纤维素并同时产生乳酸，纤维素酶的添加可有效催化该分解反应；经本发明处理的活化玉米秸秆能替代猪饲料中高比例的玉米组分（35%～45%），可大幅减少猪饲料中的玉米用量，从而降低饲料成本；由本发明所制生物秸秆饲料具有明显的酸香味，适口性好，乳酸含量高（最优可达2.2%），有益活菌数多（最优可达4×10⁹ CFU/g），纤维素酶活力高（最优可达2.2 FPU/g），纤维素和半纤维素降解率高（最优可达28%），安全性好；本发明可进一步提高玉米秸秆的利用率，生产工艺简单，发酵时间短，实现了玉米秸秆的高效饲粮化，同时减少秸秆燃弃对环境的污染，符合节粮型养殖业的要求。

具体实施方式

下面结合实施例，说明本发明具体的实施方式。

以下实施例中所用枯草芽孢杆菌活化种子液采用如下方法培养：

将PDA保藏斜面上保存的枯草芽孢杆菌接种至新鲜的PDA培养基斜面，于35℃培养3d，转接至PDA培养基，于35℃在转速为150r/min的摇床上培养36h。

PDA培养基成分按克/升计为：新鲜马铃薯煎汁200g，蔗糖20g，琼脂17g，调节pH至7.0，于121℃高压灭菌20min。

马铃薯处理方法：马铃薯去皮，切成块状，加水，煮沸30min，用纱布过滤，补足水至1000mL，装入三角瓶，得到马铃薯煎汁。

以下实施例中所用戊糖片球菌活化种子液采用如下方法培养：

将MRS保藏斜面上保存的戊糖片球菌接种至新鲜的MRS培养基斜面，于37℃培养2d，转接至MRS培养基于35℃培养48h。

MRS培养基成分按克/升计为：蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，柠檬酸氢二铵2.0g，葡萄糖20g，磷酸氢二钾2g，硫酸铵1.63 g，乙酸钠5g，硫酸镁0.58 g，硫酸锰0.25 g，吐温80 1mL，琼脂 15g，蒸馏水1000mL，调节pH至6.4，于121℃高压灭菌20min。

以下实施例中所用黑霉菌和米曲霉活化种子液采用如下方法培养：

将PDA保藏斜面上保存的黑霉菌/米曲霉接种至新鲜的PDA培养基斜面，于30℃培养6d，转接至PDA培养基，于30℃在转速为150r/min的摇床上培养36h。

实施例1

称取玉米秸秆45kg、麸皮11kg、玉米8kg、次粉8kg、豆粕12kg和菜籽粕16kg组成干料，其中，上述玉米秸秆经多级旋风磨粉碎至粒度300目；按照干料与水1：0.5的重量比将上述干料与水充分混合并搅拌均匀，于100℃进行高压灭菌，时间10min；接种入灭菌后原料重量15%的活化戊糖片球菌和5%的活化黑霉菌，同时添加0.5 FPU/g纤维素酶，搅拌均匀后，将其置入带有单向排气阀的微生物呼吸袋，于28℃进行固态发酵，发酵时间72h；发酵完毕，得到秸秆饲料成品。该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的1.3%，有益活菌数为10⁹CFU/g，纤维素酶活力为1.0 FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为12%。

实施例2

称取玉米秸秆40kg、麸皮10kg、玉米12kg、次粉10kg、豆粕10kg和菜籽粕18kg组成干料，其中，上述玉米秸秆经多级旋风磨粉碎至粒度300目；按照干料与水1：0.5的重量比将上述干料与水充分混合并搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，时间10min；接种入灭菌后原料重量30%的活化戊糖片球菌和10%的活化枯草芽孢杆菌，同时添加2FPU/g纤维素酶，搅拌均匀后，将其置入带有单向排气阀的微生物呼吸袋，于35℃进行固态发酵，发酵时间48h；发酵完毕，得到秸秆饲料成品。该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的2.2%，有益活菌数为4×10⁹CFU/g，纤维素酶活力为2.2FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为28%。

实施例3

称取玉米秸秆35kg、麸皮13kg、玉米12kg、次粉10kg、豆粕12kg和菜籽粕18kg组成干料，其中，上述玉米秸秆经多级旋风磨粉碎至粒度200目；按照干料与水1：1的重量比将上述干料与水充分混合并搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，时间10min；接种入灭菌后原料重量20%的活化戊糖片球菌和5%的活化米曲霉，同时添加1.5 FPU/g纤维素酶，搅拌均匀后，将其置入带有单向排气阀的微生物呼吸袋，于40℃进行固态发酵，发酵时间48h；发酵完毕，得到秸秆饲料成品。该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的2.1%，有益活菌数为3×10⁹CFU/g，纤维素酶活力为2.0FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为25%。

实施例4

称取玉米秸秆45kg、麸皮8kg、玉米10kg、次粉9kg、豆粕10kg和菜籽粕18kg组成干料，其中，上述玉米秸秆经多级旋风磨粉碎至粒度200目；按照干料与水1：1.5的重量比将上述干料与水充分混合并搅拌均匀，于125℃进行高压灭菌，时间10min；接种入灭菌后原料重量5%的活化戊糖片球菌和5%的活化枯草芽孢杆菌，同时添加1 FPU/g纤维素酶，搅拌均匀后，将其置入带有单向排气阀的微生物呼吸袋，于45℃进行固态发酵，发酵时间36h；发酵完毕，得到秸秆饲料成品。该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的2.0%，有益活菌数为2×10⁹CFU/g，纤维素酶活力为2.0FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为25%。

实施例1～实施例4所述试验方法如无特殊说明均为本领域常规方法，所述多级旋风磨和带有单向排气阀的微生物呼吸袋均采用市售产品。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种节粮型生物秸秆饲料的制备方法，其特征在于：将以重量百分数计的玉米秸秆35%～45%、麸皮8%～13%、玉米8%～12%、次粉8%～10%、豆粕10%～12%和菜籽粕16%～18%组成干料，按干料与水1：0.5～1：1.5的重量比将所述干料与水混合并搅拌均匀，于100～125℃进行高压灭菌，然后按灭菌后原料重量10～40%的接种量接种微生物，同时添加0.5～2 FPU/g纤维素酶，搅拌均匀后，于28～45℃进行固态发酵，发酵时间36～72h，制得秸秆饲料成品；所述玉米秸秆经多级旋风磨粉碎至粒度200～300目，所述微生物为能产纤维素酶和半纤维素酶、能利用五碳糖、能产乳酸并且属于农业部《饲料添加剂品种目录》批准使用的饲用微生物。

2.根据权利要求1所述节粮型生物秸秆饲料的制备方法，其特征在于：所述微生物为枯草芽孢杆菌、黑霉菌、米曲霉和戊糖片球菌中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1～2任一项所述节粮型生物秸秆饲料的制备方法，其特征在于：所述微生物为枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌的混合物。

4.根据权利要求1～3任一项所述节粮型生物秸秆饲料的制备方法，其特征在于：所述微生物的接种量为灭菌后原料重量的10%～30%。