CN103892033A

CN103892033A - 一种饲料的制备方法

Info

Publication number: CN103892033A
Application number: CN201410058135.3A
Authority: CN
Inventors: 王岚; 马力通; 陈洪章
Original assignee: SUZHOU CHENGTAINENG BIOMASS ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU CHENGTAINENG BIOMASS ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: CN103892033B

Abstract

本发明提供一种饲料的制备方法，包括以下步骤：a）将粉碎的农作物秸秆与禽畜羽毛混合，得到混合料；b）将所述混合料进行蒸汽爆破处理，得到汽爆物料；c）将步骤b）得到的汽爆物料与麸皮、营养液混合得到培养基；在所述培养基上依次接种丝状真菌、产朊假丝酵母和乳酸菌并进行发酵；d）将步骤c）发酵后的培养基干燥，得到饲料。本发明公开的饲料的制备方法，生产效率高、营养物质丰富，牲畜易消化。

Description

一种饲料的制备方法

技术领域

本发明涉及生物发酵领域，更具体地说，涉及一种饲料的制备方法。

背景技术

随着人口和收入的增加，中国居民食物结构得到很大改善，对食用畜产品的需求量增长很快,因此，肉、蛋、奶等动物食品的消费量的快速增长必然带动饲料需求量上升。而与此同时，我国的耕地资源不断减少，天然草场不断消失，如何更加合理、有效的利用现有的宝贵资源显得格外重要。

我国用秸秆做饲料有非常悠久的历史，农作物秸秆主要包括麦秸、稻草、玉米秸、高梁秸和豆秸等。用于家畜饲料的秸秆，不同类型其营养成分有很大的差别，但所有的秸秆均有以下共同特点：秸秆的粗蛋白含量很低，仅为2%～5%左右；粗纤维含量高，为20%～45%左右；秸秆的矿物质，如钙、磷的含量很低，且不平衡；适口性差，牲畜采食量极低。但秸秆经过青贮、微贮和氨化等物理、化学和微生物发酵法技术处理合理加工后，可提高采食量、营养价值和消化率，饲喂草食家畜或作为配制全价饲料的基础日粮，对草食家畜的生长和增重、提高饲料报酬和经济效益具有显著的作用。

秸秆生产饲料的研究已有许多报导，但因秸秆中纤维素、半纤维素和木质素相互交织的结构形成稳定的高分子化合物，不能被畜禽类胃肠道消化分解并且单靠微生物的代谢，营养价值的改善也十分有限。目前多侧重于小规模生产的青贮、微贮、氨化等方式处理秸秆，不能有效实现农作物秸秆这一丰富资源的转化为优质高营养秸秆饲料，而对适于产业化的蒸汽爆碎处理的秸秆饲料化研究非常少。专利（99122346.2）公开了一种混合固态发酵汽爆秸秆制备蛋白饲料的方法，包括以下步骤：秸秆蒸汽爆碎处理、汽爆料按配方制成发酵用培养基、灭菌接入发酵菌种、浅盘固态发酵、烘干得到蛋白饲料，其中：发酵用培养基是汽爆秸秆和麸皮与无机盐溶液的混合物，发酵采用的菌种为斜卧青霉菌、黄孢原毛平革菌、和热带假丝酵母的混合物。该方法发酵时间短，秸秆转化为蛋白饲料潜力未充分发挥。专利（99122346.2）公开了基于汽爆技术的利用农作物秸秆制备高营养价值饲料的方法，先将农作物秸秆进行粉碎，再对粉碎后的农作物秸秆进行化学预处理，然后将化学预处理后的秸秆装入蒸汽爆破装置中，通入饱和蒸汽，维压一定时间后将秸秆爆出，以达到破坏其木质纤维素结构，提高农作物秸秆饲料营养价值和实现安全无毒副作用的目的。该方法需要添加化学试剂尿素和Ca(OH)₂进行氨化处理，秸秆的脲酶含量极低，难以将尿素分解为氨，因此用尿素氨化时对氨的利用率较低，其余的氨在打开氨化设施后放入空气，造成了一定的污染，对家畜和人体的健康有一定的危害。

羽毛是禽类表皮细胞角质化的衍生物, 占体重5% ~11%。羽毛杆及其下脚料是家禽屠宰加工或羽绒制品的副产品。据统计，我国每年可收集利用的羽毛杆下脚料约20~ 30 万吨, 加工后用于饲料的不足2 万吨，大部分羽毛及动物毛发未被合理利用。其主要原因是羽毛粉加工技术不过关, 产品消化吸收率低, 质量参差不齐, 导致饲养效果不佳。羽毛中蛋白质含量75%~ 90%, 含硫氨基酸( 胱氨酸Cys 等)达9%~ 11%。由于羽毛蛋白属角质蛋白, 必须对角蛋白处理, 破解角质蛋白的空间结构, 使其变成可消化吸收的状态。目前，我国的羽毛粉加工企业普遍采用的方法有高温高压水解法、酸（碱）水解法，酶解法，微生物发酵法和膨化法。高温高压水解法的缺点是加工能耗高，对热敏感的蛋白损失量大。酸（碱）水解法对环境污染严重，产品盐分较高，影响适口性。酶解法和微生物发酵法通常需要将预先羽毛粉碎，增加了机械能耗。膨化法由于投资大、成本高、生产效率低，在我国未能被推广应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种生产效率高、营养物质丰富，易消化的利用秸秆制备饲料的方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种饲料的制备方法，包括以下步骤：

a）将粉碎的农作物秸秆与禽畜羽毛混合，得到混合料；

b）将所述混合料进行蒸汽爆破处理，得到汽爆物料；

c）将步骤b）得到的汽爆物料与麸皮、营养液混合得到培养基；在所述培养基上依次接种丝状真菌、产朊假丝酵母和乳酸菌并进行发酵；

d）将步骤c）发酵后的培养基干燥，得到饲料。

优选的，所述农作物秸秆为玉米秸秆、麦秆、稻秆、高粱秆和大豆秸秆中的一种或多种。

优选的，所述禽畜羽毛为鸡毛和/或鸭毛。

优选的，步骤c）中在所述培养基上依次接种丝状真菌、产朊假丝酵母和乳酸菌并进行发酵具体为；

在所述培养基上接种丝状真菌，并在28-30℃下培养5-7天；

在接种有丝状真菌的培养基上再接种产朊假丝酵母并在28-32℃下培养3-5天；

最后接种乳酸菌并在28-32℃下培养3-5天。

优选的，所述丝状真菌、产朊假丝酵母、和乳酸菌的接种量与所述培养基的体积质量百分比为10~30%。

优选的，步骤d）具体为：将所述步骤c）发酵后的培养基在60℃下干燥至含水量小于12wt%，即得到饲料。

优选的，所述营养液中含有(NH₄)₂SO₄2-5wt%、葡萄糖1-2wt%、H₃PO₄0.5-1wt%。

优选的，所述农作物秸秆与废弃禽畜羽毛的重量比为（2~10）:1。

优选的，所述汽爆物料与所述麸皮的重量比为（7~9）:（1~2）。

优选的，所述培养基的含水量为40-65wt%，pH为4.0-6.0。

本发明利用蒸汽爆破处理秸秆和禽畜羽毛，可以破坏秸秆和禽畜羽毛组织结构，将秸秆中的半纤维素快速降解成可溶性糖类，促进秸秆分解转化速率，以便利用秸秆多菌混合固态发酵蛋白饲料。本发明利用具有较高纤维素酶和半纤维素酶活性的丝状真菌、能利用五碳糖和六碳糖产朊假丝酵母，以及乳酸菌进行细菌-真菌组合混合发酵，可以将难以消化的纤维素降解，增加可消化蛋白的含量，提高秸秆饲料的适口性。此外，将废弃禽畜羽毛作为氮源可以弥补秸秆饲料中蛋白质营养不足的缺点。本发明所提供的一种利用蒸汽爆破秸秆制备饲料的新方法将有利于实现养殖和农业生产废弃物的协同转化利用，为实现秸秆饲料生产的低成本、高营养奠定基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例饲料的制备流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种饲料的制备方法，生产效率高、营养物质丰富，牲畜易消化。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的是一种饲料的制备方法，利用蒸汽爆破方法将农作物秸秆和禽畜羽毛进行汽爆处理后制备成培养基，然后再接种菌种经过发酵得到饲料。如图1所示，其具体步骤包括：

a）将粉碎的农作物秸秆与禽畜羽毛混合，得到混合料；

b）将所述混合料进行蒸汽爆破处理，得到汽爆物料；

d）将步骤c）发酵后的培养基干燥，得到饲料。

按照本发明，蒸汽爆破法主要是利用高温、高压水蒸汽处理纤维原料，并通过瞬间释压过程实现原料的组分分离和结构变化。植物细胞中的纤维素为木质素所粘结，在高温、高压蒸汽作用下，纤维素结晶度提高，聚合度下降，半纤维素部分降解，木质素软化，横向连接强度下降，甚至软化可塑。当充满压力蒸汽的物料骤然释压时，孔隙中的水汽急剧膨胀，产生“爆破”效果，可部分剥离木质素，并将原料撕裂为细小纤维。在蒸汽爆破过程中，具有细胞结构的植物纤维原料在高压、高温介质下汽相蒸煮，半纤维素和木质素产生一些酸性物质，使半纤维素降解成可溶性糖；同时，复合胞间层的木质素软化并部分降解，从而削弱了纤维间的粘结。然后瞬间迅速减压，介质和物料共同完成物理的能量释放过程。物料内的汽相介质喷出，瞬间急速膨胀，同时物料内的高压液态水迅速暴沸形成闪蒸，对外做功，使物料从胞间层解离成单个纤维细胞。

蒸汽爆破过程可以分为2个阶段：一是汽相蒸煮阶段。具有细胞结构的植物纤维原料在高温、高压介质下汽相蒸煮，高压蒸汽渗入到物料内的空隙，半纤维素和木质素产生一些酸性物质，使半纤维素降解成可溶性糖；同时，复合胞间层的木质素软化并部分降解，降低了纤维的粘结强度，而产生纤维素链的类酸性降解、热降解和物理断裂。二是爆破阶段。在汽相饱和蒸汽和高温液态水2种介质共同作用下，通过骤然释压，介质和物料共同完成物理能量的释放，这一过程为瞬间的绝热过程，并对外做功。软化的物料在膨胀气体的冲击下产生剪切力变形运动，并发生分离。在这一过程中，已渗入纤维素内部微原纤晶体束间的蒸汽水分子以气流的方式高速瞬间释放出来，会使纤维素的微纤丝及晶胞间产生摩擦和碰撞，使晶区变小，可及的晶区表面增大，非晶区和晶区的氢键发生断裂和重排。

而目前蒸汽爆破多用于秸秆的处理，对于一些养殖场废弃的禽畜羽毛中含有丰富的营养物质，利用蒸汽爆破法处理农作物秸秆和禽畜的羽毛的混合料，加工能耗低，在高压蒸汽作用下，使羽毛中的蛋白质之间的间隙缩小，再瞬间迅速减压，加大蛋白质之间的间隙。不需要酸碱，降低污染，产品盐分少，不会影响适口性。不需要预先将羽毛粉碎，降低了机械能耗。生产效率高。

按照本发明，制备饲料首先将农作物秸秆粉碎。本发明提供的农作物秸秆优选为玉米秸秆、麦秆、稻秆、高粱秆和大豆秸秆中的一种或多种。粉碎的长度优选为5~8厘米，将所述粉碎后的农作物秸秆与禽畜的羽毛混合，得到混合料。按照本发明，所述禽畜羽毛优选为鸡毛或鸭毛。所述农作物秸秆与所述禽畜羽毛的重量比为（2~10）:1，

将所述混合料送入汽爆罐中进行蒸汽爆破处理，在压力0.8-2.5MPa下维持5-20min，所述汽爆罐优选为本领域技术人员熟知的汽爆设备。处理后得到汽爆物料。将汽爆物料与麸皮按质量比为（7~9）:（1~2）的比例混合均后，再加入营养液，得到培养基，所述培养基的含水量优选为40~65wt%，pH为4.0~6.0。所述培养基的含水量和pH值通过营养液的加入量进行调整。所述营养液中优选含有(NH₄)₂SO₄2~5wt%、葡萄糖1~2wt%、H₃PO₄0.5~1wt%。

然后在所述培养基上依次接种丝状真菌、产朊假丝酵母和乳酸菌并进行发酵，具体为；在所述培养基上接种丝状真菌，并在28~30℃下培养5~7天；在接种有丝状真菌的培养基上再接种产朊假丝酵母并在28~32℃下培养3~5天；最后接种乳酸菌并在28~32℃下培养3~5天。所述丝状真菌、产朊假丝酵母、和乳酸菌的接种量与所述培养基的体积质量百分比为10~30%。

最后将发酵后的培养基在60℃下干燥至含水量小于12wt%，即得到饲料。

秸秆生产饲料因秸秆中纤维素、半纤维素和木质素相互交织的结构形成稳定的高分子化合物，不能被畜禽类胃肠道消化分解，并且单靠微生物的代谢营养价值的改善也十分有限。废弃禽畜羽毛家畜潜在的饲料蛋白来源。但由于其一系列功能结构导致了低的消化率和氨基酸含量。本发明利用蒸汽爆破处理秸秆和禽畜羽毛，可以破坏秸秆和禽畜羽毛组织结构，将秸秆中的半纤维素快速降解成可溶性糖类，促进秸秆分解转化速率，以便利用秸秆多菌混合固态发酵蛋白饲料。本发明利用具有较高纤维素酶和半纤维素酶活性的丝状真菌、能利用五碳糖和六碳糖产朊假丝酵母，以及乳酸菌进行细菌-真菌组合混合发酵，可以将难以消化的纤维素降解，增加可消化蛋白的含量，提高秸秆饲料的适口性。此外，将废弃禽畜羽毛作为氮源可以弥补秸秆饲料中蛋白质营养不足的缺点。本发明所提供的一种利用蒸汽爆破秸秆制备饲料的新方法将有利于实现养殖和农业生产废弃物的协同转化利用，为实现秸秆饲料生产的低成本、高营养奠定基础。

以下为本发明具体实施例，详细阐述本发明方案。

实施例1：

将农作物玉米秸秆粉碎，长度为5cm，将粉碎后的玉米秸秆中混入鸡毛，按照玉米秸秆与鸡毛的质量比为10:1，混合料送入汽爆罐中进行蒸汽爆破处理，在压力0.8MPa下维持20min，处理后得到汽爆物料。将汽爆物料与麸皮按质量比为7:1的比例混合均后，再加入(NH₄)₂SO₄5%、葡萄糖2%、H₃PO₄1%。，调节混合料的含水量至40%，PH为4.0，接种30%丝状真菌Trichoderma koningiiz在28℃培养7天，再接种30%产朊假丝酵母Candida utilis 在28℃培养5天，最后接种30%乳酸菌Lactobacillus plantarum 在28℃培养5天。

发酵结束后，将混合料在60℃下干燥至含水量小于12%即得到饲料产品。利用凯氏定氮法测定饲料中粗蛋白含量达到22.9%，按照GBT18246-2000饲料中氨基酸测定所述方法测得富含的16种氨基酸总计为138.52mg/g，按照GB/T 6434-2006饲料中粗纤维的含量测定所述方法测得粗纤维下降为17.6%。

实施例2：

将农作物麦秆粉碎，长度为5cm，将粉碎后的麦秆中混入鸡毛，按照麦秆与鸡毛的质量比为5:1，混合料送入汽爆罐中进行蒸汽爆破处理，在压力1.5MPa下维持10min，处理后得到汽爆物料。将汽爆物料与麸皮按质量比为7:1的比例混合均后，再加入(NH₄)₂SO₄5%、葡萄糖2%、H₃PO₄1%。，调节混合料的含水量至40%，PH为4.0，接种30%丝状真菌Trichoderma koningiiz在28℃培养7天，再接种30%产朊假丝酵母Candida utilis 在28℃培养5天，最后接种30%乳酸菌Lactobacillus plantarum 在28℃培养5天。

发酵结束后，将混合料在60℃下干燥至含水量小于12%即得到饲料产品。利用凯氏定氮法测定饲料中粗蛋白含量达到23.2%，按照GBT18246-2000饲料中氨基酸测定所述方法测得富含的16种氨基酸总计为127.12mg/g，按照GB/T 6434-2006饲料中粗纤维的含量测定所述方法测得粗纤维下降为19.6%。

实施例3：

将农作物稻秆粉碎，长度为5cm，将粉碎后的稻秆中混入鸡毛，按照稻秆与鸡毛的质量比为1:1，混合料送入汽爆罐中进行蒸汽爆破处理，在压力2MPa下维持8min，处理后得到汽爆物料。将汽爆物料与麸皮按质量比为8:1的比例混合均后，再加入(NH₄)₂SO₄ 3 %、葡萄糖1%、H₃PO₄1%。，调节混合料的含水量至50%，PH为4.5，接种20%丝状真菌Trichoderma koningiiz在28℃培养7天，再接种20%产朊假丝酵母Candida utilis 在28℃培养5天，最后接种30%乳酸菌Lactobacillus plantarum 在28℃培养5天。

发酵结束后，将混合料在60℃下干燥至含水量小于12%即得到饲料产品。利用凯氏定氮法测定饲料中粗蛋白含量达到19.6%，按照GBT18246-2000饲料中氨基酸测定所述方法测得富含的16种氨基酸总计为130.17mg/g，按照GB/T 6434-2006饲料中粗纤维的含量测定所述方法测得粗纤维下降为18.6%。

实施例4：

将农作物高粱秆粉碎，长度为8cm，将粉碎后的高粱秆中混入鸡毛，按照高粱秆与鸡毛的质量比为1:2，混合料送入汽爆罐中进行蒸汽爆破处理，在压力2.5MPa下维持5min，处理后得到汽爆物料。将汽爆物料与麸皮按质量比为9:2的比例混合均后，再加入(NH₄)₂SO₄ 2%、葡萄糖1%， H₃PO₄0.5%，调节混合料的含水量至60%，PH为5.5，接种10%丝状真菌Trichoderma koningiiz在30℃培养5天，再接种10%产朊假丝酵母Candida utilis 在32℃培养3天，最后接种10%乳酸菌Lactobacillus plantarum 在32℃培养3天。

发酵结束后，将混合料在60℃下干燥至含水量小于12%即得到饲料产品。利用凯氏定氮法测定饲料中粗蛋白含量达到21.8%，按照GBT18246-2000饲料中氨基酸测定所述方法测得富含的16种氨基酸总计为128.32mg/g，按照GB/T 6434-2006饲料中粗纤维的含量测定所述方法测得粗纤维下降为17.6%。

实施例5：

将农作物高粱秆粉碎，长度为8cm，将粉碎后的高粱秆中混入鸭毛，按照高粱秆与鸭毛的质量比为1:2，混合料送入汽爆罐中进行蒸汽爆破处理，在压力1.5MPa下维持10min，处理后得到汽爆物料。将汽爆物料与麸皮按质量比为9:2的比例混合均后，再加入(NH₄)₂SO₄ 2%、葡萄糖1%， H₃PO₄0.5%，调节混合料的含水量至60%，pH为6.0，接种10%丝状真菌Trichoderma koningiiz在30℃培养5天，再接种10%产朊假丝酵母Candida utilis 在32℃培养3天，最后接种10%乳酸菌Lactobacillus plantarum 在32℃培养3天。

发酵结束后，将混合料在60℃下干燥至含水量小于12%即得到饲料产品。利用凯氏定氮法测定饲料中粗蛋白含量达到22.5%，按照GBT18246-2000饲料中氨基酸测定所述方法测得富含的16种氨基酸总计为126.11mg/g，按照GB/T 6434-2006饲料中粗纤维的含量测定所述方法测得粗纤维下降为17.3%。

实施例6：

将农作物大豆秸秆粉碎，长度为5cm，将粉碎后的大豆秸秆中混入鸭毛，按照大豆秸秆与鸭毛的质量比为5:1，混合料送入汽爆罐中进行蒸汽爆破处理，在压力1.5MPa下维持10min，处理后得到汽爆物料。将汽爆物料与麸皮按质量比为7:1比例混合均后，再加入(NH₄)₂SO₄ 2%、葡萄糖1%， H₃PO₄0.5%，调节混合料的含水量至60%，PH为6.0，接种10%丝状真菌Trichoderma koningiiz在30℃培养5天，再接种10%产朊假丝酵母Candida utilis 在32℃培养3天，最后接种10%乳酸菌Lactobacillus plantarum 在32℃培养3天。

发酵结束后，将混合料在60℃下干燥至含水量小于12%即得到饲料产品。利用凯氏定氮法测定饲料粗蛋白含量达到20.9%，按照GBT18246-2000饲料中氨基酸测定所述方法测得富含的16种氨基酸总计为118.52mg/g，按照GB/T 6434-2006饲料中粗纤维的含量测定所述方法测得粗纤维下降为19.5%。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种饲料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）将粉碎的农作物秸秆与禽畜羽毛混合，得到混合料；

b）将所述混合料进行蒸汽爆破处理，得到汽爆物料；

d）将步骤c）发酵后的培养基干燥，得到饲料。

2.根据权利要求1所述的饲料的制备方法，其特征在于，所述农作物秸秆为玉米秸秆、麦秆、稻秆、高粱秆和大豆秸秆中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的饲料的制备方法，其特征在于，所述禽畜羽毛为鸡毛和/或鸭毛。

4.根据权利要求1所述的饲料的制备方法，其特征在于，步骤c）中在所述培养基上依次接种丝状真菌、产朊假丝酵母和乳酸菌并进行发酵具体为；

在所述培养基上接种丝状真菌，并在28~30℃下培养5~7天；

在接种有丝状真菌的培养基上再接种产朊假丝酵母并在28~32℃下培养3~5天；

最后接种乳酸菌并在28~32℃下培养3~5天。

5.根据权利要求4所述的饲料的制备方法，其特征在于，所述丝状真菌、产朊假丝酵母、和乳酸菌的接种量与所述培养基的体积质量百分比为10~30%。

6.根据权利要求1所述的饲料的制备方法，其特征在于，所述营养液中含有(NH₄)₂SO₄2~5wt%、葡萄糖1~2wt%、H₃PO₄0.5~1wt%。

7.根据权利要求1所述的饲料的制备方法，其特征在于，步骤d）具体为：将所述步骤c）发酵后的培养基在60℃下干燥至含水量小于12wt%，即得到饲料。

8.根据权利要求1所述的饲料的制备方法，其特征在于，所述农作物秸秆与废弃禽畜羽毛的重量比为（2~10）:1。

9.根据权利要求1所述的饲料的制备方法，其特征在于，所述汽爆物料与所述麸皮的重量比为（7~9）:（1~2）。

10.根据权利要求1所述的饲料的制备方法，其特征在于，所述培养基的含水量为40~65wt%，pH为4.0~6.0。