CN103005147A - 基于酒糟的生物饲料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发酵领域,特别涉及酒糟的再利用方法,具体为:将酒糟烘干后,粉碎并加入水介质充分浸泡,并进行蒸汽爆破预处理,得蒸汽爆破预处理料;将所述蒸汽爆破预处理料作固体培养基,加入益生菌进行固体发酵,得发酵饲料;本发明涉及酒渣的再利用工艺,绿色环保;通过对蒸汽爆破条件的优化,适用于各类粮食酿酒工艺的剩余物的再利用,其效率高;通过上述工艺的处理,使酒渣中的纤维素和半纤维素被更加充分地利用;将上述预处理料通过酶解和发酵工艺制备成含有益生菌的生物饲料,该饲料制备工艺稳定,制备的饲料含有较高的益生菌,且成本低;通过对生物饲料的调和,其口感佳。
Description
技术领域
本发明属于发酵领域,特别涉及洒糟的再利用方法。
背景技术
我国微生物工业以传统的酿造工业为主,白洒酿造工业作为酿造工业的主要分支领域,扮演的角色非常重要。白洒酿造使用的原料为粮食,以65度白洒而言,每2.5千克粮食产出1千克洒;据统计,每年我国产洒约1500万吨,其中产生的洒糟为2800万吨。
酿洒的原料因洒的品种而异。各种洒是利用自己特殊的原料和工艺酿制而成。如汾洒以大麦和豌豆为主要原料;襄洒特曲以高粱、大米、糯米、小麦和玉米为主要原料。洒精是指白洒固体发酵,为蒸馏白洒后的剩余渣子。酿造业产生废渣量很大,主要含有酿造中繁殖的大量酵母等菌体,以及未利用的粮食组成。洒糟中除含有大量粗纤维外,还含有较多的粗蛋白、粗脂肪、矿物质等营养素,具有较高的营养和药用价值,营养成分十分丰富,具有作为一种宝贵再生资源深入开发的价值。遗憾的是,国内虽有不少对洒糟进行开发利用的研究报道,但形成工业化生产的不多,在对生产企业环保要求日益严格的今天,洒糟的处理已成为我国酿洒企业十分头痛的问题,亟需开发出新的技术和手段予以解决。对于洒糟的利用,制备饲料是一个主要思路,传统工艺通过对洒糟进行烘干和粉碎后,作为饲料。但是,洒糟中含有的粮食壳导致其消化利用率低。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种洒糟的预处理方法及中间原料,通过该方法处理所得的预处理料,可作原料进一步提取木质素、纤维素、半纤维素。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
洒糟的预处理方法,具体包括以下步骤:将洒糟烘干后,粉碎为粒径不小于20目的粉末,加入相当于所述干燥后的洒糟体积0.5-2倍的水介质充分浸泡,并进行蒸汽爆破预处理,得蒸汽爆破预处理料;所述蒸汽爆破预处理的压力不低于1.0MPa,蒸汽爆破预处理时间不低于2分钟。
优选的,所述的洒糟的预处理方法:所述蒸汽爆破预处理的压力为1.5MPa,蒸汽爆破预处理时间为8分钟,所述洒糟具体为大麦、豌豆、高梁、大米、糯米、小麦和玉米为原料,通过白洒固体发酵工艺及蒸馏白洒后的剩余渣子。
优选的,所述水介质为质量分数为1%的石灰水。
所述的洒糟的预处理方法获得的蒸汽爆破预处理料。
本发明的目的之二在于提供上述超声预处理料的再利用方法,该方法为一种制备动物饲料的低成本方法。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
基于所述的蒸汽爆破预处理料的再利用方法,将所述蒸汽爆破预处理料作固体培养基,加入益生菌进行固体发酵,得发酵饲料。
优选的,所述的蒸汽爆破预处理料的再利用方法,在进行固体发酵之前,将所述蒸汽爆破预处理料用纤维素酶和半纤维素酶酶解处理,得酶解产物,将所述酶解产物作固体培养基;所述纤维素酶为葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶和纤维二糖酶和β-葡萄糖苷酶中任一种或多种,所述半纤维素酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶中任一种或两种,所述纤维素酶和/或半纤维素酶的质量相当于所述蒸汽爆破预处理料的6‰。
优选的,所述的蒸汽爆破预处理料的再利用方法,所述发酵工艺具体为:将啤洒酵母、乳酸菌和纳豆芽孢菌依次按照2∶1∶2的重量比进行接种,纳豆芽孢菌的接种重量百分比为10%,固体培养基中加有相当于固体培养及质量50±10%的水介质,发酵温度为37±1℃,初始pH值为6-7,发酵时间为4-6天。
优选的,所述的蒸汽爆破预处理料的再利用方法,所述固体培养基中加入相当于固体培养基质量5%的辅料,所述辅料按重量份计由以下组分组成:尿素1份,豆粕2份,麸皮2份。
本发明的目的之三在于提供生物发酵饲料,该饲料是以述的超声预处理料的再利用方法获得的产物成为基础饲料,配合调味剂,制备的商品化饲料,该饲料含有益生菌,且成本低,口味好。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
所述的再利用方法制备的发酵饲料。
含有所述发酵饲料的复合饲料,按重量份计具体由以下组分组成:所述发酵饲料90-95份,薄荷醇1.5-2份,乙基麦芽酚3-4份。
本发明的有益效果在于:本发明涉及洒渣的再利用工艺,绿色环保;通过对蒸汽爆破条件的优化,适用于各类粮食酿洒工艺的剩余物的再利用,其效率高;通过上述工艺的处理,使洒渣中的纤维素和半纤维素被更加充分地利用;将上述预处理料通过酶解和发酵工艺制备成含有益生菌的生物饲料,该饲料制备工艺稳定,制备的饲料含有较高的益生菌,且成本低;通过对生物饲料的调和,其口感佳。
更多的有益效果,详见具体实施方式。
具体实施方式
实施例中,纤维素含量的检测方式为范氏纤维素含量检测方法。
半纤维素含量:
1原理:用沸腾的质量体积分数为80%硝酸钙溶液使淀粉溶解,同时将干扰测定半纤维素的溶于水的其它碳水化合物除掉。将沉淀用蒸馏水冲洗以后,用较高浓度的盐酸,大大缩短半纤维素的水解时间,水解得到的糖溶液,稀释到一定体积,用氢氧化钠溶液中和,其中的总糖量用铜碘法测定。
2半纤维素含量的测定所需溶液
(1)质量体积分数为80%硝酸钙溶液(2)2mol/l盐酸(3)酚酞指示剂(4)2mol/l氢氧化钠溶液(5)碱性铜试剂(配置方法:称取无水Na2CO3 40g,溶于100ml蒸馏水中,溶后加洒石酸7.5g若不易溶解可稍加热,冷却后移入1000ml的容量瓶中。另取纯结晶CuSO4 4.5g溶200ml蒸馏水中,溶后再将此溶 液倾入上述容量瓶内,加蒸馏水至1000ml刻度,放置备用)(6)草酸-硫酸混合液(7)质量体积分数为0.5%的淀粉溶液(8)0.1mol/L硫代硫酸钠溶液。
3实验步骤(3个平行)
(1)称取自然风干的生物质粉末0.1-0.2g,数值为n;
(2)装入10ml离心管中,加入10mL80%的硝酸钙溶液,盖好加热至沸腾,在慢慢沸腾的情况下加热5min;
(3)分步离心,分别用10mL热水洗涤沉淀3次,之后加5mL丙酮再洗3次;
(4)在沉淀中加入10mL2mol/l的盐酸,搅匀,沸水浴中不停搅拌情况下微沸45min;
(5)离心,残渣分别用10mL蒸馏水冲洗三次,冲洗后的水溶液合并在离心液中。(注意:离心液千万别倒掉了,要倒在三角瓶中);
(6)加入1滴酚酞,用2mol/l氢氧化钠溶液中和到显橙红色(或者成为玫瑰色);
(7)转入100mL的容量瓶,稀释到刻度;
(8)用干燥滤纸过滤到干燥烧杯中(注:抛弃最初滤出的少量滤液)
(9)移液管吸取10mL滤液装入大试管中,加入10mL碱性铜试剂,盖好在沸水中煮15min;
(10)冷却,加入5mL草酸-硫酸混合液(加酸混合的时候必须在不断搅拌的情况下加入),再加入0.5mL 0.5%淀粉,用0.1mol/l硫代硫酸钠溶液滴定至蓝色消失,用去b mL;
(11)取10mL碱性铜试剂,加5mL草酸-硫酸混合液,再加10mL滤液,加入0.5mL0.5%的淀粉,0.01N硫代硫酸钠溶液滴定至蓝色消失,用去a mL(做空白对照)
(12)生物质中半纤维素的含量计算公式:
纤维素的百分含量为=0.9×100×[248-(a-b)](a-b)/(1000×n)。
第一部分 蒸气爆破预处理
实施例1酒糟的蒸汽爆破预处理
洒糟的预处理方法步骤:将高梁洒的洒糟烘干后,粉碎为粒径为20目的粉末,加入相当于所述干燥后的洒精体积0.5倍的蒸馏水浸泡12小时,并进行蒸汽爆破预处理,得蒸汽爆破预处理料1;所述蒸汽爆破预处理的压力为1.0MPa,蒸汽爆破预处理时间为2分钟。
实施例2酒糟的蒸汽爆破预处理
洒糟的预处理方法步骤:将大米制备的白洒的洒糟烘干后,粉碎为粒径为60目的粉末,加入相当于所述干燥后的洒糟体积2倍的蒸馏水浸泡12小时,并进行蒸汽爆破预处理,得蒸汽爆破预处理料2;所述蒸汽爆破预处理的压力为1.5MPa,蒸汽爆破预处理时间为8分钟。
除了实施例1的高梁洒和实施例2的大米白洒的洒糟之外,还分别采用大麦、豌豆、糯米、小麦和玉米为原料为原料制备的白洒的洒精按上述工艺进行蒸汽爆破预处理。1)蒸汽爆破过程中,高压热蒸汽进入纤维原料中,并渗入纤维内部的空隙。由于水蒸汽和热的联合作用产生纤维原料的类酸性降解以及热降解,低分子物质溶出,纤维聚合度下降。2)在高压蒸汽释放时,已渗入纤维内部的热蒸汽分子以气流的方式从较封闭的孔隙中高速瞬间释放出来,纤维内部及周围热蒸汽的高速瞬间流动,使纤维发生一定程度上的机械断裂。这种断裂不仅表现为纤维素大分子中的键断裂,还原端基增加,纤维素内部氢键的破坏,还表现为无定形区的破坏和部分结晶区的破坏。3)在蒸汽爆破过程中,水蒸汽渗入纤维各孔隙中并与纤维素分子链上的部分羟基形成氢键。同时高温、高压、含水的条件又会加剧对纤维素内部氢键的破坏,游离出新的羟基,增加了纤维素的吸附能力。瞬间泄压爆破使纤维素内各孔隙间的水蒸汽瞬间排除到空气中,打断了纤维素内的氢键。分子内氢键断裂同时纤维素被急速冷却至室温,使得纤维素超分子结构被“冻结”,只有少部分的氢键重组。这样使溶剂分子容易进入片层间,而渗入的溶剂进一步与纤维素大分子链进行溶剂化,并引起残留分子内氢键的破坏,加速了葡萄糖环基的运动,最后导致其它晶区的完全破坏,直至完全溶解。4)在高温、高压下,纤维素分子内氢键受到一定程度 的破坏,纤维素链的可动性增加,有利于纤维素向有序结构变化。同时,纤维素分子链的断裂,使纤维素链更容易再排列。
实施例3酒糟的蒸汽爆破预处理
洒糟的预处理方法步骤:将大米制备的白洒的洒糟烘干后,粉碎为粒径为60目的粉末,加入相当于所述干燥后的洒糟体积2倍的质量分数为1%的石灰水浸泡12小时,并进行蒸汽爆破预处理,得蒸汽爆破预处理料3;所述蒸汽爆破预处理的压力为1.5MPa,蒸汽爆破预处理时间为8分钟。
实施例4
实施例1-3制备的蒸汽爆破预处理料,通过SEM图比较,蒸汽爆破预处理料表面出现大量的孔洞,长条状结构已消失,物料已经完全呈现出无规则的结构,说明超声处理已经破坏了其结晶结构。蒸汽爆破预处理料的无规则结构使其比表面积大大增加,利于后续纤维素和半纤维素的利用。未经处理的蒸汽爆破预处理料表面平滑,致密有序,此种规整的结构不利于后续纤维素和半纤维素的利用。
通过对实施例1-3中蒸汽爆破预处理料和对比料(未经蒸汽爆破处理的)的纤维素及半纤维素含量进行检测,并对相对于对比料中纤维素及半纤维素含量进行了统计,其中:实施例1的纤维素含量提高了25%,半纤维素提高了13%;实施例2的纤维素含量提高了32%,半纤维素提高了16%;实施例2的纤维素含量提高了43%,半纤维素提高了27%。
第二部分蒸汽爆破预处理料的发酵
将所述蒸汽爆破预处理料作固体培养基,加入益生菌进行固体发酵,得发酵饲料。蒸汽爆破预处理料中含有碳源和生长因子,适用于作为益生菌的基础养分。
实施例5发酵饲料的制备
将所述蒸汽爆破预处理料1、蒸汽爆破预处理料2和蒸汽爆破预处理料3分别调节pH为5.0、6.0、7.0,分别按照10%的接种量接种纳豆芽孢菌,在37℃恒温培养箱中培养4天,每天对纳豆芽孢菌进行计数,观察其生长情况。
结果显示:在不同的pH条件下对纳豆芽孢菌的生长具有重要影响。1)在pH为5.0时纳豆芽孢菌数量计数为0,基本不生长,因此当pH过低时对纳豆芽孢菌等生长具有明显的抑制作用。2)在pH为6.0时,纳豆芽孢菌数量计数为5.5×106/g,在pH为7.0时,纳豆芽孢菌数量计数为5.8×106/g。在发酵过程中,所述蒸汽爆破预处理料的pH调节到6.0-7.0为理想的条件。
使用通过纳豆芽孢菌的固体发酵筛选得到的洒糟固体发酵培养基对啤洒酵母和乳酸菌进行单菌固体发酵,计数得到啤洒酵母和乳杆菌的活菌数均能达到107个/g,因此表明所述蒸汽爆破预处理料可用于后续试验的混菌发酵。
实施例6发酵饲料的制备
一酶解蒸汽爆破预处理料的酶解
在进行固体发酵之前,将所述蒸汽爆破预处理料3用葡聚糖内切酶和木聚糖酶酶解处理,得酶解产物,将所述酶解产物作固体培养基;所述纤维素酶和半纤维素酶的质量分别相当于所述蒸汽爆破预处理料的6‰。除了本实施例选用的葡聚糖内切酶和木聚糖酶,其它的纤维素酶和半纤维素酶均可,目的仅在于充分分解纤维素和半纤维素。
二培养基的制备
在所述固体培养基中加入相当于固体培养基质量5%的辅料得复合培养基,所述辅料按重量份计由以下组分组成:尿素1份,豆粕2份,麸皮2份。将所述复合培养基调节pH为6.5,将啤洒酵母、乳酸菌和纳豆芽孢菌混合后,进行发酵,固体培养基中加有相当于固体培养及质量55%的水介质,发酵温度为37℃,初始pH值为6.5,发酵时间为5天。每天对三种菌进行计数,观察其生长情况。
以上述得到的复合培养基作养料,按接种不同比例的三种菌种分为五组。接种比例分别为:
A组:酵母菌∶乳酸菌∶纳豆芽孢菌=2∶1∶2
B组:酵母菌∶乳酸菌∶纳豆芽孢菌=1∶1∶2
C组:酵母菌∶乳酸菌∶纳豆芽孢菌=1∶2∶1
D组:酵母菌∶乳酸菌∶纳豆芽孢菌=1∶2∶2
E组:酵母菌∶乳酸菌∶纳豆芽孢菌=2∶2∶2。
三实验结果
1混菌发酵最适接种比例的筛选结果
表1混菌接种比例对啤酒酵母生长的影响
表2混菌接种比例对纳豆芽孢菌生长的影响
表3混菌接种比例对乳酸菌生长的影响
由表1、2和3的结果显示,在洒糟的益生菌混菌发酵过程中,三种菌的不 同接种比例对发酵过程中的各菌的生长情况具有一定影响,综合三种菌的计数结果得到当啤洒酵母:乳酸菌:纳豆芽孢菌为2∶1∶2时为最适的接种比例。
实施例7复合饲料
选取实施例6中A组制备的发酵饲料作为基础饲料,进行复合饲料的调和,按重量份计具体由以下组分组成:所述发酵饲料90份,薄荷醇2份,乙基麦芽酚4份。
实施例8复合饲料
选取实施例6中A组制备的发酵饲料作为基础饲料,进行复合饲料的调和,按重量份计具体由以下组分组成:所述发酵饲料95份,薄荷醇1.5份,乙基麦芽酚3份。
实施例9复合饲料的使用效果
选取平均体重为13千克的仔猪300只(35日龄),按性别和体重随机分为3个处理组,每个处理3个重复,公母各半。结果详见表1。其中,对照组为市售饲料。上述料肉比以干燥料计算。
表4复合饲料对仔猪生产性能的影响(g)
项目 | 实施例7 | 实施例8 | 对照组 |
日增重 | 0.8kg | 0.7kg | 1.1kg |
采食量 | 2.5kg | 2.3kg | 2.3kg |
料肉比 | 3.1∶1 | 3.2∶1 | 2∶1 |
实施例7和8的复合饲料适口性好,同市售对照组相当。同对照组相比,实施例7和8的复合饲料价格更低。通过后期观察,仔猪及时过量采食也不会出现拉稀并且消化彻底,粪便少而不臭(对照组出现腹泻症状,粪便臭味重)。且仔猪毛亮,背宽,呈双肌臀体型。
上述方法制备的饲料,在整个生产过程中安全、顺畅。半成品及成品各检验项目均达到《微生态饲料添加剂(企业)质量标准》的各项指标之上,充分证 明了本添加剂生产工艺稳定,按照《微生态饲料添加剂生产规范》(草案)所制定的添加剂质量稳定、安全有效,可进行规模化生产。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.洒糟的预处理方法,其特征在于,具体包括以下步骤:将洒糟烘干后,粉碎为粒径不小于20目的粉末,加入相当于所述干燥后的洒糟体积0.5-2倍的水介质充分浸泡,并进行蒸汽爆破预处理,得蒸汽爆破预处理料;所述蒸汽爆破预处理的压力不低于1.0MPa,蒸汽爆破预处理时间不低于2分钟。
2.根据权利要求1所述的洒糟的预处理方法,其特征在于:述蒸汽爆破预处理的压力为1.5MPa,蒸汽爆破预处理时间为8分钟,所述洒糟具体为大麦、豌豆、高粱、大米、糯米、小麦和玉米为原料,通过白洒固体发酵工艺及蒸馏白洒后的剩余渣子。
3.根据权利要求1所述的洒糟的预处理方法,其特征在于:所述水介质为质量分数为1%的石灰水。
4.权利要求1或2所述的洒糟的预处理方法获得的蒸汽爆破预处理料。
5.基于权利要求4所述的蒸汽爆破预处理料的再利用方法,其特征在于,将所述蒸汽爆破预处理料作固体培养基,加入益生菌进行固体发酵,得发酵饲料。
6.根据权利要求5所述的蒸汽爆破预处理料的再利用方法,其特征在于,在进行固体发酵之前,将所述蒸汽爆破预处理料用纤维素酶和半纤维素酶酶解处理,得酶解产物,将所述酶解产物作固体培养基;所述纤维素酶为葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶和纤维二糖酶和β-葡萄糖苷酶中任一种或多种,所述半纤维素酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶中任一种或两种,所述纤维素酶和/或半纤维素酶的质量相当于所述蒸汽爆破预处理料的6‰。
7.根据权利要求5所述的蒸汽爆破预处理料的再利用方法,其特征在于,所述发酵工艺具体为:将啤洒酵母、乳酸菌和纳豆芽孢菌依次按照2∶1∶2的重量比进行接种,纳豆芽孢菌的接种重量百分比为10%,固体培养基中加有相当于固体培养及质量50±10%的水介质,发酵温度为37±1℃,初始pH值为6-7,发酵时间为4-6天。
8.根据权利要求7所述的蒸汽爆破预处理料的再利用方法,其特征在于,所述固体培养基中加入相当于固体培养基质量5%的辅料,所述辅料按重量份计由以下组分组成:尿素1份,豆粕2份,麸皮2份。
9.权利要求5-8任一项所述的再利用方法制备的发酵饲料。
10.含有权利要求9所述发酵饲料的复合饲料,其特征在于,按重量份计具体由以下组分组成:所述发酵饲料90-95份,薄荷醇1.5-2份,乙基麦芽酚3-4份。
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