CN103070287A - 副干酪乳杆菌发酵饲料及其制备方法、发酵设备和用途 - Google Patents

Abstract

一种副干酪乳杆菌发酵饲料及其制备方法、发酵设备和用途，制备方法包括副干酪乳杆菌液体发酵和副干酪乳杆菌固体发酵步骤，具有工艺简单、不易感染杂菌、投入成本低、生产效率高、能耗低等优点。发酵设备包括支承座、发酵罐和装设于发酵罐中的搅拌组件，发酵罐包括具有进出料口的罐体以及用于密封进出料口的密封盖，密封盖与罐体活动连接，罐体可摆动的安装于支承座上，支承座上装设有用于驱使罐体倾斜倒料的摆动驱动组件，具有结构紧凑、占地面积小、操作简单、外形美观、清理方便、混合效果好、可大大减轻劳动强度等优点。副干酪乳杆菌发酵饲料及用途具有能够大幅减少仔猪断奶后腹泻的发生率、提高猪生长速度、改善饲料转化利用效率等优点。

Description

副干酪乳杆菌发酵饲料及其制备方法、发酵设备和用途

技术领域

本发明涉及微生物发酵领域，具体涉及一种副干酪乳杆菌发酵饲料及其制备方法、发酵设备和用途。

背景技术

目前，大量使用和滥用抗生素已经给动物本身、畜产品和环境带来一系列的问题：动物病原菌产生抗药性、导致抗生素用量的增加；长期使用抗生素造成消化道内动物本身微生态失去平衡，引起感染；抗生素在畜产品中残留导致人类的免疫力发生变化和健康受到影响。人们逐渐认识到抗生素对人和动物存在的潜在危害，因此，在动物营养研究和动物养殖中，人们花费大量心血研究抗生素替代品及其应用推广。

绿色、安全且能有效替代抗生素和抗菌药物的饲料添加剂的研发成为人们的关注焦点。乳酸菌作为新型饲料添加剂，具有无毒、无药物残留、无耐药性、无污染等优点，且乳酸菌以其独特的生理活性和生物学功能，具有提高免疫力、维持胃肠道正常菌群平衡、产生黏附抗性等作用。

副干酪乳杆菌是乳酸菌中的一种，然而，现有的副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）发酵饲料的生产工艺过程相对复杂，需要多套工艺设备相互配合，操作繁冗，设备投入大，生产效率较低，制备得到的副干酪乳杆菌发酵饲料营养价值不高，容易污染杂菌，应用效果不好。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术存在的不足，提供一种工艺简单、操作简便、不易感染杂菌、投入成本低、生产效率高、能耗低的副干酪乳杆菌发酵饲料的制备方法，并相应提供一种可用于该制备方法的、结构简单、操作方便、成本低的发酵设备，还提供一种由该制备方法制备得到的营养价值较高、副作用小的副干酪乳杆菌发酵饲料以及该副干酪乳杆菌发酵饲料的用途。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种副干酪乳杆菌发酵饲料的制备方法，包括以下步骤，

（1）副干酪乳杆菌液体发酵：在一发酵设备的容腔中装入已灭菌的MRS液体培养基，然后进行副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）的接种，接种量为3%～10%（体积比），接种后将发酵设备密封，在温度为35℃～40℃的条件下静置培养36～60小时，得到副干酪乳杆菌发酵液；本发明的副干酪乳杆菌为常规可获得菌种，例如可选用中国工业微生物菌种保藏中心（CICC）保藏的编号为CICC 20296的菌株，但不限于此；

（2）副干酪乳杆菌固体发酵，向上述步骤（1）后的发酵设备的容腔中继续加入饲料原料，将饲料原料与其中的副干酪乳杆菌发酵液搅拌均匀，使容腔中混合料的含水量到达35%～50%，再次将容器密封，在温度为18℃～37℃的条件下培养72～168小时，得到副干酪乳杆菌发酵饲料。

上述制备方法中，优选的，所述已灭菌的MRS液体培养基的装液量为容腔容积的20%～30%；已灭菌的MRS液体培养基是在所述发酵设备的容腔中完成灭菌操作。该灭菌操作具体包括：将MRS液体培养基装入发酵设备的容腔中，向容腔中通入高温蒸汽，使其在115℃～120℃条件下灭菌15min～20min。

上述制备方法中，优选的，所述副干酪乳杆菌为厌氧菌或兼性厌氧菌，优选为中国工业微生物菌种保藏中心（CICC）保藏的编号为CICC 20296的菌株。

上述制备方法中，所述副干酪乳杆菌发酵液中含菌数优选可达到18×10⁸cfu/mL～26×10⁸cfu/mL。

上述制备方法中，优选的，所述饲料原料为畜禽全价料、麦麸、玉米粉、豆饼粉等饲料原料中的一种或多种。

作为同一技术构思，本发明还提供一种结构简单、操作简便、设备成本低、能耗低、生产效率高的用于生产所述副干酪乳杆菌发酵饲料的发酵设备，所述发酵设备包括支承座、温控装置、发酵罐和装设于发酵罐中的搅拌组件，所述发酵罐包括具有进出料口的罐体以及用于密封所述进出料口的密封盖，所述密封盖与罐体活动连接，所述罐体可转动地安装于支承座上，所述支承座上装设有用于驱使罐体翻转的驱动组件。

上述发酵设备中，优选的，所述发酵设备还包括用于控制所述搅拌组件和驱动组件动作的控制装置。

上述发酵设备中，优选的，所述温控装置为设置在发酵罐上的水浴控温组件，所述水浴控温组件包括加热件、包覆于发酵罐外壁上的水浴腔和用于测量水浴腔内温度的温度探测器。

上述发酵设备中，优选的，所述发酵罐上设有用于通入高温蒸汽至发酵罐容腔的进气口。

作为同一技术构思，本发明还提供一种无毒、无药物残留、无耐药性、无污染、可提高畜禽免疫力、维持胃肠道正常菌群平衡、产生粘附抗性的副干酪乳杆菌发酵饲料，该副干酪乳杆菌发酵饲料是通过上述制备方法、发酵设备制得，所述副干酪乳杆菌发酵饲料中副干酪乳杆菌的含菌数为100×10⁸cfu/g～150×10⁸cfu/g。

作为同一技术构思，本发明还提供一种所述副干酪乳杆菌发酵饲料的应用，将所述副干酪乳杆菌发酵饲料添加到畜禽饲料中，添加浓度控制为5%～30%（质量分数，m/m）。

上述应用中，优选的，所述应用具体是指将所述副干酪乳杆菌发酵饲料用作提高断奶仔猪增重、预防断奶仔猪腹泻和替代抗生素的饲料添加剂。经过我们的试验后发现，本发明制备的副干酪乳杆菌发酵饲料可增强仔猪免疫力、提高猪生长性能、改善畜禽肉品质，在畜牧业中有着广泛的应用前景。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明副干酪乳杆菌发酵饲料的制备方法，副干酪乳杆菌液体发酵（液体发酵）和副干酪乳杆菌固体发酵（固态发酵）在同一容器中进行，该同容器液固两相连续发酵方法相比于传统液体发酵和固态发酵分别在不同设备中完成的液态固态两步法发酵工艺，具有工艺简单、操作简便、不易感染杂菌、投入成本低、生产效率高、能耗低等优点，该制备方法同时也适合其它厌氧和兼性厌氧菌的发酵；本发明发酵设备具有结构紧凑、占地面积小、操作简单、外形美观、清理方便、混合效果好、可大大减轻劳动强度等优点；本发明的副干酪乳杆菌发酵饲料能够大幅减少仔猪断奶后腹泻的发生率、提高仔猪生产速度、改善饲料转化利用效率，是一种可以替代抗生素并控制腹泻的理想、绿色、环保、安全的新型饲料。

附图说明

图1为本发明发酵设备的主视结构示意图。

图2为图1中A—A处的剖视图。

图3为本发明发酵设备去除密封盖的俯视结构示意图。

图例说明：

1、支承座；2、发酵罐；21、罐体；211、进出料口；212、水浴腔；213、进气口；22、密封盖；3、搅拌组件；4、驱动组件；5、控制装置；6、温度探测器。

具体实施方式

以下实施例1～3为本发明副干酪乳杆菌发酵饲料的制备方法的实施例，实施例4为本发明发酵设备的实施例，实施例5为本发明副干酪乳杆菌发酵饲料及用途的实施例。

实施例1：

一种本发明的副干酪乳杆菌发酵饲料的制备方法，包括以下步骤：

（1）副干酪乳杆菌液体发酵：将MRS液体培养基装入发酵设备的容腔（发酵设备可为发酵罐、发酵池或塑料容器，本实施例选用的是实施例4中的发酵设备）中，MRS液体培养基的装液量占容腔容积的20%，向容器中通入115℃的高温蒸汽并持续20min完成对MRS液体培养基的灭菌，灭菌完成后冷却，并对MRS液体培养基进行副干酪乳杆菌（菌种保藏编号：CICC 20296）的接种，接种量为3%，接种后将容器密封，在温度为35℃的条件下静置培养60小时后得到副干酪乳杆菌液体，得到副干酪乳杆菌发酵液，其含菌数为18×10⁸cfu/mL；

（2）副干酪乳杆菌固体发酵：向发酵设备的容腔中加入饲料原料，饲料原料为畜禽全价料，也可以为麦麸、玉米粉和豆饼粉等饲料原料中的一种或两种以上的组合物，将饲料原料和发酵设备中的副干酪乳杆菌发酵液搅拌均匀，最终使饲料原料的含水量到达35%，再次将容器密封，在温度为18℃的条件下培养168h，得到副干酪乳杆菌发酵饲料，得到的副干酪乳杆菌发酵饲料含菌数为125×10⁸cfu/g。

在其他实施例中，MRS液体培养基的灭菌也可不在容器内进行，例如直接将已灭菌的MRS液体培养基装入容器中，然后进行后续操作。

本发明副干酪乳杆菌发酵饲料的制备方法，副干酪乳杆菌的灭菌、液体发酵和副干酪乳杆菌固体发酵（固态发酵）全部在同一发酵设备的容腔中进行，本发明的同容器液固两相连续发酵方法相比于传统液体发酵和固态发酵分别在不同设备中完成的两步法发酵工艺，具有工艺简单、操作简便、不易感染杂菌、投入成本低、生产效率高、能耗低等优点。

本发明制备方法的工艺参数与传统制备方法的工艺参数对比可参见下表1：

表1：本发明与传统制备方法的工艺效果对比

参数内容	传统工艺	本发明
			成品得率（%）	75	95
单人产量（kg/日）	150	1000
			生产速度比	1∶1	7∶1
污染率（%）	≥8	≤1
			产品活菌含量（亿个/克）	≤50	≥100

可见，在成品得率、单人产量、生产速度比、污染率、产品活菌含量等方面，本发明制备方法都要明显优于传统的制备方法。

实施例2：

一种本发明的副干酪乳杆菌发酵饲料的制备方法，包括以下步骤：

（1）副干酪乳杆菌液体发酵：将MRS液体培养基装入一发酵设备的容腔（本实施例选用的是实施例4中的发酵设备）中，MRS液体培养基的装液量占容腔容积的25%，向容器中通入115℃的高温蒸汽并持续20min完成对MRS液体培养基的灭菌，灭菌完成后冷却，并对MRS液体培养基进行副干酪乳杆菌（菌种保藏编号：CICC 20296）的接种，接种量为6%，接种后将容器密封，在温度为37℃的条件下静置培养48小时后得到副干酪乳杆菌液体，得到副干酪乳杆菌发酵液，其含菌数为26×10⁸cfu/mL；

（2）副干酪乳杆菌固体发酵：向发酵设备的容腔中加入饲料原料，饲料原料为畜禽全价料，也可以为麦麸、玉米粉和豆饼粉等饲料原料中的一种或两种以上的组合物，将饲料原料和发酵设备中的副干酪乳杆菌发酵液搅拌均匀，最终使饲料原料的含水量到达40%，再次将容器密封，在温度为28℃的条件下培养120h，得到副干酪乳杆菌发酵饲料，得到的副干酪乳杆菌发酵饲料含菌数为150×10⁸cfu/g。

实施例3：

一种本发明的副干酪乳杆菌发酵饲料的制备方法，包括以下步骤：

（1）副干酪乳杆菌液体发酵：将MRS液体培养基装入一发酵设备的容腔（本实施例选用的是实施例4中的发酵设备）中，MRS液体培养基的装液量占容腔容积的30%，向容器中通入115℃的高温蒸汽并持续20min完成对MRS液体培养基的灭菌，灭菌完成后冷却，并对MRS液体培养基进行副干酪乳杆菌（菌种保藏编号：CICC 20296）的接种，接种量为10%，接种后将容器密封，在温度为40℃的条件下静置培养36小时后得到副干酪乳杆菌液体，得到副干酪乳杆菌发酵液，其含菌数为22×10⁸cfu/mL；

（2）副干酪乳杆菌固体发酵：向发酵设备的容腔中加入饲料原料，饲料原料为畜禽全价料，将饲料原料和发酵设备中的副干酪乳杆菌发酵液搅拌均匀，最终使饲料原料的含水量到达50%，再次将容器密封，在温度为37℃的条件下培养72h，得到副干酪乳杆菌发酵饲料，得到的副干酪乳杆菌发酵饲料含菌数为100×10⁸cfu/g。

实施例4：

如图1至图3所示，该发酵设备包括支承座1、温控装置、发酵罐2和装设于发酵罐2中的搅拌组件3，搅拌组件3包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌桨，搅拌桨通过搅拌轴装设在发酵罐2中，搅拌轴穿出发酵罐2的两端设有密封装置，能有效防止物料外泄，搅拌桨的桨叶与桶身之间的间隙设置得很小，这样在混合时无死角，发酵罐2包括具有进出料口211的罐体21以及用于密封进出料口211的密封盖22，密封盖22与罐体21活动连接（例如通过卡扣），罐体21可转动地安装于支承座1上（可旋转倾斜90°～110°），支承座1上装设有用于驱使罐体21倾斜翻转倒料的驱动组件4。驱动组件4可采用电机和转轴，转轴固接于发酵罐2的外侧壁上，发酵罐2通过转轴可转动的装设在支承座1上，电机的输出轴与转轴相连进而可驱动转轴带着发酵罐2绕转轴轴线正反摆动，正常状态时发酵罐2的进出料口211朝上，当需要倒料时，电机驱动发酵罐2转动至进出料口211朝下即可，可大大减轻操作者的劳动强度、提高生产效率，倒料过程中同时配合搅拌装置的动作还可实现快速彻底清料。发酵设备与物料接触处均采用不锈钢制造。本发明的发酵设备具有结构紧凑、占地面积小、操作简单、外形美观、清理方便、混合效果好等优点。

本实施例中，发酵设备还包括控制装置5，控制装置5装设在支承座1上，其可采用计算机或现有其它的控制模块，搅拌组件3的搅拌电机和驱动组件4的电机均与控制装置5相连，通过控制装置5可控制搅拌组件3的启闭和驱动组件4的启闭及正反向摆动，还可通过控制驱动组件4来驱动发酵罐2手动式点动倒料。

本实施例中，温控装置指的是罐体21上设置的水浴控温组件，水浴控温组件包括加热件、包覆于罐体21外壁上的水浴腔212和用于测量水浴腔212内温度的温度探测器6，水浴腔212采用在罐体21外部设置不锈钢夹套形成，温度探测器6为温度探头。在进行发酵时，利用一套现有的水浴控温组件来控制水浴腔212内水的温度，进而可实现罐体21内温度的快速升降，保证工艺需要的温度，进而保证生产质量。

本实施例中，罐体21上设有用于通入高温蒸汽的进气口213，该进气口213便于将高温蒸汽通入罐体21内部，实现对MRS液体培养基进行的灭菌。

实施例5：

上述实施例1～3中制得的副干酪乳杆菌发酵饲料中含有副干酪乳杆菌（CICC 20296），且含菌数为（100～150）×10⁸cfu/g。

将上述本发明的副干酪乳杆菌发酵饲料添加到饲料中喂饲畜禽，其中，副干酪乳杆菌发酵饲料在饲料中的添加浓度为5%～30%。通过我们的试验发现，该副干酪乳杆菌发酵饲料能够短期内大量补充乳酸菌，促进肠道菌群平衡，提高禽畜机体免疫力，促进大分子营养物质的分解和消化吸收，显著提高动物生长性能。

以下通过试验数据说明副干酪乳杆菌发酵饲料对仔猪生产性能的影响：

该试验在湖南新五丰浏阳永安猪场进行，试验设计选择健康断奶仔猪（28日龄到30日龄断奶后仔猪）120头，按体重相近原则随机分成4组，每组分为3个重复，每个重复10头仔猪，其中，第一组均喂以含抗生素日粮，第二组均喂以不含抗生素日粮+15%副干酪乳杆菌发酵饲料（本应用试验选取的实施例2的产品），第三组均喂以不含抗生素日粮+20%副干酪乳杆菌发酵饲料，第四组均喂以不含抗生素日粮+25%副干酪乳杆菌发酵饲料，试验期为35天，试验结果如表2所示：

表2：本发明副干酪乳杆菌发酵饲料应用结果

组别	第一组	第二组	第三组	第四组
					初始均重（kg)	8.07	8.05	7.91	8.12
终末均重（kg)	24.65	25.63	26.14	25.35
					平均日增重（g)	0.473	0.502	0.521	0.492
日增重比较 %	100	106.1	110.1	104.0
					料重比	1.61	1.65	1.56	1.71
料重比比较	100	102.5	96.9	106.2
					腹泻率（%）	33.7	16.3	7.6	14.8
死淘率（%）	9.8	7.4	3.6	6.7

以上试验结果表明，使用副干酪乳杆菌发酵饲料后，能够有效大幅度减少仔猪断奶后腹泻的发生率，改善饲料转化利用效率，本发明的副干酪乳杆菌发酵饲料是一种可以替代抗生素并控制腹泻的理想、绿色、环保、安全的新型饲料，解决了饲料中全面禁止使用抗生素这一技术难题，提供无抗绿色安全猪肉。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该提出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种副干酪乳杆菌发酵饲料的制备方法，包括以下步骤：

（1）副干酪乳杆菌液体发酵：在一发酵设备的容腔中装入已灭菌的MRS液体培养基，然后进行副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）的接种，接种量为3%～10%，接种后将发酵设备密封，在温度为35℃～40℃的条件下静置培养36～60小时，得到副干酪乳杆菌发酵液；

（2）副干酪乳杆菌固体发酵，向上述步骤（1）后的发酵设备的容腔中继续加入饲料原料，将饲料原料与其中的副干酪乳杆菌发酵液搅拌均匀，使容腔中混合料的含水量到达35%～50%，再次将容器密封，在温度为18℃～37℃的条件下培养72～168小时，得到副干酪乳杆菌发酵饲料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述已灭菌的MRS液体培养基的装液量为容腔容积的20%～30%；已灭菌的MRS液体培养基是在所述发酵设备的容腔中完成灭菌操作，灭菌操作具体包括：将MRS液体培养基装入发酵设备的容腔中，向容腔中通入高温蒸汽，使其在115℃～120℃条件下灭菌15min～20min。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述副干酪乳杆菌为厌氧菌或兼性厌氧菌，所述副干酪乳杆菌发酵液中含菌数为18×10⁸cfu/mL～26×10⁸cfu/mL。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述饲料原料为畜禽全价料、麦麸、玉米粉、豆饼粉中的一种或多种。

5.一种可用于权利要求1～4中任一项所述制备方法的发酵设备，其特征在于：所述发酵设备包括支承座、温控装置、发酵罐和装设于发酵罐中的搅拌组件，所述发酵罐包括具有进出料口的罐体以及用于密封所述进出料口的密封盖，所述密封盖与罐体活动连接，所述罐体可转动地安装于支承座上，所述支承座上装设有用于驱使罐体翻转的驱动组件。

6.根据权利要求5所述的发酵设备，其特征在于：所述温控装置为设置在发酵罐上的水浴控温组件，所述水浴控温组件包括加热件、包覆于发酵罐外壁上的水浴腔和用于测量水浴腔内温度的温度探测器。

7.根据权利要求5或6所述的发酵设备，其特征在于：所述发酵罐上设有用于通入高温蒸汽至发酵罐容腔的进气口。

8.一种用权利要求1～4中任一项所述制备方法制得的副干酪乳杆菌发酵饲料，所述副干酪乳杆菌发酵饲料中副干酪乳杆菌的含菌数为100×10⁸cfu/g～150×10⁸cfu/g。

9.一种如权利要求8所述副干酪乳杆菌发酵饲料的应用，将所述副干酪乳杆菌发酵饲料添加到畜禽饲料中，添加浓度控制为5%～30%。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述应用具体是指将所述副干酪乳杆菌发酵饲料用作提高断奶仔猪增重、预防断奶仔猪腹泻和替代抗生素的饲料添加剂。

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