CN104256057A

CN104256057A - 一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法

Info

Publication number: CN104256057A
Application number: CN201410518207.8A
Authority: CN
Inventors: 董书阁; 侯文燕; 张术聪
Original assignee: Qingdao Jiarui Biological Technology Co Ltd
Current assignee: Heilongjiang fortune Food Group Co., Ltd.
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: CN104256057B

Abstract

本发明针对作物秸秆饲料化利用度不高、酒精废液污染严重的现状，公开了一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，以满足秸秆综合利用、畜牧业饲料蛋白需求、酒精废液无害化处理及利用的客观需求。本发明采用“氨化+复合酶解+多菌种三步固态发酵”工艺制得纤维素、木聚糖降解度高、饲料蛋白含量高的饲料蛋白产品，产品中富含益生菌、维生素、酶及氨基酸、短肽、优质蛋白质等营养成分，具有促进生长发育、提高饲料利用率、增强免疫力、改进肠道微生态、防止疾病等优点；本发明实现了作物秸秆的饲用资源化高值利用和酒精废液的无害化处理及资源化利用，具有广阔的应用前景。

Description

一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法

技术领域

本发明涉及一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，属于饲料加工领域。

背景技术

蛋白质原料是饲料工业发展的基础，我国蛋白质原料的紧缺和价格高涨已经成为制约畜牧业发展的瓶颈之一。目前随着人们生活水平的提高和对生活质量的重视，对肉、蛋、奶、水产品的需求日益增多，粮食和饲料生产面临严峻考验，饲料蛋白资源将日益匮乏，因此提高粮食向畜牧产品的转化效率和饲料的利用率，拓展饲料资源，开发非常规饲料已迫在眉睫。而缓解矛盾的重要策略就是针对现有蛋白源，提高其利用率，尽可能地挖掘饲料的可利用营养成分，从根本上缓解饲料原料供应紧张的局面。

我国每年在生产大量粮食的同时, 秸秆产量也非常的大，作物秸秆中大约有65%-80%的干物质能为动物提供所需的能量。但对于大部分的秸秆产区，通常是在农作物收割后将秸秆直接焚烧或用来作为生活燃料，秸秆用作饲料的占很少一部分,造成环境的污染和秸秆资源的大量浪费。近几年，随着我国畜牧业向规模化方向的快速发展，饲料资源日益紧张，出现了牲畜与人争夺粮食的严重现象。为了解决畜禽与人争粮，同时又大力发展畜牧业的问题，拓广饲料来源和提高饲料质量是首要解决的问题。秸秆是一种非常规性饲料资源，其质地粗糙坚硬、适口性较差、消化利用率低、营养价值不高，但经合理加工后，可提高采食量、消化率和营养价值，饲喂草食动物或作为配制全价饲料的基料，对动物生长、发育和增重、提高饲料报酬和经济效益有良好的作用。因此利用秸秆纤维素生产营养价值较高的饲料具有广阔前景。

酒精是重要的工业原料,我国年产900万吨以上,占世界第三位。随着国民经济的增长,酒精的需求量还会增加。但是在生产过程中每吨酒精要排出13～15m³蒸馏废液,全国排放量超过13500万吨,成为食品发醉行业中污染环境最严重的行业。由于酒精燕馏废液中含有大量未被利用的营养成分一一蛋白质、脂肪、搪类、矿物质等,因此设法将蒸馏废液回收用以制取蛋白饲料,就成为科技人员的努力方向。目前酒精废液转变为饲料多采用固液分离、浓缩干燥的工艺，产生大量的污水，能耗严重，利用酒精废液开发节能型饲料化全利用成为酒精行业发展最具应用价值的利用途径。

发明内容

本发明针对作物秸秆饲料化利用度不高、酒精废液污染严重的现状，提供一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，以满足秸秆综合利用、畜牧业饲料蛋白需求、酒精废液无害化处理及利用的客观需求。

本发明上述目的是通过以下技术方案予以实现的：

本发明提供一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

（1）秸秆粉碎：选取无霉变的秸秆，清除泥土等杂志，粉碎过40目筛；

（2）固液分离：酒精废液自然沉降固液分离，得上清液和发酵酒糟；

（3）秸秆氨化：加入秸秆3～5%的氨水，加入酒精废液上清液，调整含水率至60～70%，混合均匀，置于密闭环境下氨化3～5天；

（4）秸秆酶解：调整氨化后的秸秆pH4.0～5.0,加入纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶，加酶量为4～5%、2～3%、1～2%，混合均匀，酶解16～24h，酶解温度控制在40～50℃；

（5）配制固体培养基：将酶解后的秸秆与发酵酒糟混合，并添加玉米浆、麸皮、豆饼粉、尿素、硫酸铵等，用上清液调整培养基含水量120～150%，调整初始pH为7.0左右；

（6）曲霉活化：取新鲜麸皮，用60目筛子筛去细粉，按麸皮：水＝1：1.0～1.3比例加入水，拌匀至无干粉又无结团现象。拌匀后，分装入2000mL三角瓶中，每只2000mL三角瓶装湿麸皮约100g，在0.1MPa表压下灭菌40～60min，冷却至35℃，每一个三角瓶中接入1—2环已活化好的斜面米曲霉cv-8、黑曲霉sp-1孢子，培养基品温控制在(35±1)℃．每隔12—24h摇瓶一次，孢子长出后停止制备孢子悬浮液；

（7）一次固体发酵：将米曲霉、黑曲霉按2～3%、6～10%的比例接种到混合配料中，拌匀35～40℃培养，通风培养3～5天；

（8）产朊假丝酵母活化：将产朊假丝酵母接到YPD培养基中，30℃，180r/min转速下恒温摇瓶24小时；然后以1:100比例，将种子液接到YPD培养基中，得到酿酒酵母和产朊假丝酵母液体种子；

（9）枯草芽孢杆菌活化：采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体种子；

（10）二次固体发酵：将产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌按3～5%、2～3%接种比例接种至培养基，28℃左右培养2～3天；

（11）三次固体发酵：将固体乳酸菌粉按3～5%的接种比例接种至培养基，26～30℃厌氧培养24h左右；

（12）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（13）粉碎：将干燥后的发酵饲料粉碎即得成品。

上述秸秆可以是小麦秸秆、玉米秸秆、稻草秸秆中的一种或几种。

上述步骤（5）中固态发酵培养基组分为：秸秆降解产物36～44%、酒糟27～33%、玉米浆9～11%、麸皮3.5～4.5%、豆饼粉9～11%、尿素2.5～3.5%、硫酸铵2.5～3.5%，各组分之和为100%。

上述步骤（7）中固体培养基无需灭菌。

本发明提供一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，产品中真蛋白含量约为42～48%，蛋白含量提高12.85%以上，且发酵饲料中含有大量的有益活菌、多种维生素、酶及氨基酸、短肽、优质蛋白质等营养成分。发酵后秸秆纤维素降解为25.41%,降解率为52.6%；半纤维素降解为7.82%,降解率为58.6%；发酵产物氨基酸组成齐全,各项氨基酸数值总和占样品总重量的10.54%。

本发明提供一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，其优点在于：（1）通过秸秆的氨化处理和复合酶解，将微生物不易利用的纤维素、木聚糖等降解为还原糖，经测定复合酶解后作物秸秆中的还原糖含量超过40%，最高达到42.56%，比目前报道的单纯氨化处理或复合酶解处理法提高20%以上，还原糖含量提高为微生物的生长繁殖提供了充足的碳源；（2）黑曲霉和米曲霉是目前已知降解秸秆作用最显著的菌株，霉菌与酒糟中的酵母菌混合培养的互惠共生关系使秸秆蛋白含量有较大提高，酵母菌不仅可以起去阻遏作用，而且对真菌的生长有正效，分析原因米曲霉、黑曲霉等霉菌同化淀粉和纤维素的能力强，可将秸秆饲料的结构性碳水化合物降解为酵母可利用的单糖、双糖等单糖类物质，使酒糟中的酵母得以良好的生长；此外，在多菌混合发酵中,酶促作用生成的糖立即被发酵糖的微生物所利用，这样就维持了降解物的浓度，消除了酶合成作用受到的降解物的阻遏作用，也解除了反应终产物对酶的反馈抑制，缩短了发酵过程；（3）采用多菌混菌发酵，组合菌株发酵增加了发酵中的许多基因功能,通过不同代谢能力的组合,完成单个菌种难以完成的复杂代谢作用，通过微生物之间的互惠和偏利生提高生产效率，酿酒酵母和产朊假丝酵母的存在促进了霉菌的降解作用，酵母的大量繁殖增加了产品中的菌体蛋白，枯草芽孢杆菌提高了产品中益生菌含量，提高了产品的功效；乳酸菌产生乳酸等则可改善发酵饲料的适口性。协同发酵形式对各种原料的有效转化、蛋白饲料的品质提高起到了重要的积极作用；（4）采用分段发酵，发酵菌株对温度、pH、通氧等要求不同，不同的反应控制条件，提高了菌体的生长速率，缩短了发酵时间；（5）产品中富含益生菌、维生素、酶及氨基酸、短肽、优质蛋白质等营养成分，具有促进生长发育、提高饲料利用率、增强免疫力、改进肠道微生态、防止疾病、减少环境污染等优点；（6）采用固态发酵，生产工艺简单，无环境污染。

具体实施方式

实施例1：

一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，具体制备步骤如下：

（1）稻草秸秆粉碎：选取无霉变的秸秆，清除泥土等杂志，粉碎过40目筛；

（3）秸秆氨化：加入秸秆4%的氨水，加入酒精废液上清液，调整含水率至60～70%，混合均匀，置于密闭环境下氨化3～5天；

（4）秸秆酶解：调整氨化后的秸秆pH4.0～5.0,加入纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶，加酶量为4%、3%、1%，混合均匀，酶解16～24h，酶解温度控制在40～50℃；

（5）配制固体培养基：按酶解后的秸秆41%、酒糟27%、玉米浆11%、麸皮5%、豆饼粉9%、尿素3.5%、硫酸铵3.5%混合，用上清液调整培养基含水量120～150%，调整初始pH为7.0左右；

（7）一次固体发酵：将米曲霉、黑曲霉按2.5%、8%的比例接种到混合配料中，拌匀35～40℃培养，通风培养3～5天；

（10）二次固体发酵：将产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌按4%、2.5%接种比例接种至培养基，28℃左右培养2～3天；

（11）三次固体发酵：将固体乳酸菌粉按4%的接种比例接种至培养基，26～30℃厌氧培养24h左右；

（12）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（13）粉碎：将干燥后的发酵饲料粉碎即得成品。

实施例2：

（1）小麦秸秆粉碎：选取无霉变的秸秆，清除泥土等杂志，粉碎过40目筛；

（3）秸秆氨化：加入秸秆5%的氨水，加入酒精废液上清液，调整含水率至60～70%，混合均匀，置于密闭环境下氨化3～5天；

（4）秸秆酶解：调整氨化后的秸秆pH4.0～5.0,加入纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶，加酶量为5%、3%、2%，混合均匀，酶解16～24h，酶解温度控制在40～50℃；

（5）配制固体培养基：按酶解后的秸秆38%、酒糟33%、玉米浆9%、麸皮4.5%、豆饼粉9%、尿素3.5%、硫酸铵3%混合，用上清液调整培养基含水量120～150%，调整初始pH为7.0左右；

（10）二次固体发酵：将产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌按5%、3%接种比例接种至培养基，28℃左右培养2～3天；

（11）三次固体发酵：将固体乳酸菌粉按5%的接种比例接种至培养基，26～30℃厌氧培养24h左右；

（12）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（13）粉碎：将干燥后的发酵饲料粉碎即得成品。

实施例3：

（1）玉米秸秆粉碎：选取无霉变的秸秆，清除泥土等杂志，粉碎过40目筛；

（3）秸秆氨化：加入秸秆3%的氨水，加入酒精废液上清液，调整含水率至60～70%，混合均匀，置于密闭环境下氨化3～5天；

（4）秸秆酶解：调整氨化后的秸秆pH4.0～5.0,加入纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶，加酶量为4%、2%、1%，混合均匀，酶解16～24h，酶解温度控制在40～50℃；

（5）配制固体培养基：按酶解后的秸秆40%、酒糟30%、玉米浆10%、麸皮4%、豆饼粉10%、尿素3%、硫酸铵3%混合，用上清液调整培养基含水量120～150%，调整初始pH为7.0左右；

（7）一次固体发酵：将米曲霉、黑曲霉按2%、6%的比例接种到混合配料中，拌匀35～40℃培养，通风培养3～5天；

（10）二次固体发酵：将产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌按3%、2%接种比例接种至培养基，28℃左右培养2～3天；

（12）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（13）粉碎：将干燥后的发酵饲料粉碎即得成品。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

（6）曲霉活化：取新鲜麸皮，用60目筛子筛去细粉，按麸皮：水＝1：1.0～1.3比例加入水，拌匀至无干粉又无结团现象；拌匀后，分装入2000mL三角瓶中，每只2000mL三角瓶装湿麸皮约100g，在0.1MPa表压下灭菌40～60min，冷却至35℃，每一个三角瓶中接入1—2环已活化好的斜面米曲霉cv-8、黑曲霉sp-1孢子，培养基品温控制在(35±1)℃．每隔12—24h摇瓶一次，孢子长出后停止制备孢子悬浮液；

（12）干燥：发酵结束后低温通风干燥；

（13）粉碎：将干燥后的发酵饲料粉碎即得成品。

2.根据权利要求1所述的一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，其特征在于所述作物秸秆是小麦秸秆、玉米秸秆、稻草秸秆中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，其特征在于所述步骤（5）中固态发酵培养基组分为：秸秆降解产物36～44%、酒糟27～33%、玉米浆9～11%、麸皮3.5～4.5%、豆饼粉9～11%、尿素2.5～3.5%、硫酸铵2.5～3.5%，各组分之和为100%。

4.根据权利要求1所述的一种利用酒精废液和作物秸秆制备饲料蛋白的方法，其特征在于所述步骤（7）中固体培养基无需灭菌。