CN104286407A - 一种制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，包括下列步骤：1）将玉米酒精发酵尾液过滤得湿渣和清液，调节清液的pH值；2）向清液中加入益生菌菌种开始发酵；3）收集菌体或芽孢；4）将菌体或芽孢进行干燥，即得所述益生菌制剂；5）将发酵废液进行高温真空蒸发浓缩形成浓浆；6）将浓浆与湿渣混合并烘干即得玉米酒精糟蛋白饲料。本发明制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，利用玉米酒精发酵尾液同时生产玉米酒精糟蛋白饲料和益生菌制剂，最大限度地利用发酵尾液中的营养价值，解决了现有技术对酒精发酵尾液生产饲料原料烘干处理存在的成本高、饲料营养价值降低、环境污染等问题。

Description

一种制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法

技术领域

本发明属于发酵废液处理技术领域，具体涉及一种制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法。

背景技术

多年来，人们在饲料中添加抗生素等药物添加剂，在减少了动物发病率、促进了动物生长、降低饲养成本等方面取得了很大进展。但经过研究报道，抗生素等药物添加剂容易导致药物残留，从而影响人类健康。随着人们对食品安全、生态安全和环境保护的日益关注及对无公害、保健型肉蛋奶产品需求量的日益增加，不添加抗生素的“无抗饲料”将在动物生态养殖生产中起到越来越重要的作用。

用益生菌替代抗生菌是人们研究的热点之一。目前比较常用的方法是在饲料中添加0.05-0.1%益生菌饲料添加剂，来替代抗生素的使用，但保健促生长的效果往往不够理想，这主要是与益生菌制剂的来源和制备过程有关。

酒精发酵行业的微生物发酵液，在提取出酒精后，剩余的液体即为发酵尾液。发酵尾液有机物质含量高，不能排放，现多进行烘干处理，作为饲料原料而加以利用。酒精发酵尾液固形物含量低，多在10%左右，不能直接进入烘干工序，需要经过分离、浓缩，再进入烘干工序。现行的烘干工艺是先把湿渣烘干，然后再把浓浆喷入后，再次进行烘干。这种烘干工艺，不但成本高（每吨干燥烘干费用为600元），而且由于烘干时要经过高温蒸发处理，因此其营养价值损失、降低较多（约10%左右），一些易挥发成分进入大气，还会造成一定的空气污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，解决现有酒精发酵尾液处理成本高、营养价值损失较大的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，包括下列步骤：

1）预处理：将玉米酒精发酵尾液进行板框过滤，得湿渣和清液，取清液，调节清液的pH值为5.5～7.2；

2）益生菌接种发酵：向清液中加入益生菌菌种，益生菌菌种的加入量为清液质量的0.3%～0.6%，控制温度为37～39℃开始发酵，当发酵液的pH值为5～6或发酵液中菌体或芽孢的含量达到1×10¹⁰CFU/g时，停止发酵；

3）收集菌体或芽孢：将发酵液进行离心分离，收集菌体或芽孢，离心分离后所得液相为发酵废液；

4）干燥：将菌体或芽孢进行干燥，即得所述益生菌制剂；

5）将步骤3）所得发酵废液进行高温真空蒸发浓缩，形成浓浆；

6）将步骤5）所得浓浆与步骤1）所述湿渣混合并烘干，即得所述玉米酒精糟蛋白饲料。

所述益生菌菌种为本领域常规益生菌，为5科10属80多种好氧的和／或厌氧的有益细菌菌种，包括乳酸菌群、酵母菌群、放线菌群和／或丝状菌群。

步骤1）中调节清液pH值的方法是向清液中加入小苏打与氢氧化钙的混合物；所述混合物中小苏打与氢氧化钙的质量比为3～4:1。

步骤3）中所述离心分离的转速为10000r/min。

步骤4）中所述干燥的温度为40～60℃。

当所述益生菌菌种为乳酸菌类和双歧杆菌类时，步骤3）中对收集的菌体进行微胶囊包被。

所述对收集的菌体进行微胶囊包被的方法为乳化法，具体操作步骤为：

a）按菌体与海藻酸钠的质量比为1：6的比例，将收集到的菌体加入到质量分数为1.5%～3%的海藻酸钠溶液中制成混合液；

b）将步骤a）所得混合液加入到含有质量分数为0.3%～0.6%的吐温的食用油中，搅拌进行乳化，得乳化液；

c）将步骤b）所得乳化液加入到质量分数为1%的CaCl₂溶液中，静置1h后进行离心分离，收集菌体，即得。

步骤b）中所述搅拌的转速为400r/min，搅拌时间为10min。

步骤5）中所得浓浆的固含量为30%以上。

步骤6）中，所述浓浆与湿渣按照质量比为3:7的比例进行混合。

所得益生菌制剂使用时在饲料中的添加重量百分比为0.03%～0.5%。

所述玉米酒精糟蛋白饲料使用时在饲料中的添加重量百分比为10%～20%。

本发明的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，所得益生菌制剂加载体混合后真空包装。所述载体为麸皮。

玉米酒精发酵尾液，指的是在玉米发酵生产酒精的过程中，在提取出酒精后，剩余的液体即为发酵尾液；发酵尾液进行板框过滤或离心分离后，形成湿渣和清液，除去湿渣后即为清液。此清液的固含量在2%左右，富含多种微生物所需要的各种营养物质，如蛋白质、维生素及其他营养物质含量高，并且是无菌的液体，因此很适合用作微生物的培养基质；可直接接种进行培养，免去常规培养基的灭菌过程。

本发明的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，将用玉米为原料生产酒精的发酵尾液经板框过滤，板框分离后的清液固体含量低且无菌，免去了灭菌的过程；将过滤所得清液在液体状态下直接用于益生菌发酵的培养基，省略了烘干工序，营养价值保存完好；在饲料中添加合适比例，不仅发挥其正常的营养性作用，同时也充分发挥其维生素及其他营养因子的促生长作用，从而最大限度地利用其营养价值，提高动物的保健和生产性能；同时将板框分离后的湿渣与发酵废液浓缩形成的浓浆混合后制成玉米酒精糟蛋白饲料，蛋白含量达到29%以上；离心分离收集菌体或芽孢后的发酵废液进入真空蒸发浓缩系统生成浓浆，在不改变原生产系统的情况下，可二次利用此尾液进行高效生产，避免了额外的废水排放。

本发明的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，利用玉米酒精发酵尾液同时生产玉米酒精糟蛋白饲料和益生菌制剂，最大限度地利用发酵尾液中的营养价值，与传统的益生菌生产方法相比，省去了培养基质的配制和高温灭菌过程，同时省去了菌体离心分离后所产生的废液处理过程，解决了现有技术对酒精发酵尾液生产饲料原料烘干处理存在的成本高、饲料营养价值降低、环境污染等问题；同时解决了现有人们在畜禽生产中添加抗生素造成药物残留、饲料利用率低、畜禽舍环境改善等问题，对生产无抗畜产切实可行，为现代社会的“食品安全”提供了新的方法。

附图说明

图1为实施例1的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法的工艺流程图；

图2为实施例1所得益生菌制剂对鸡舍氨气浓度的影响结果示意图；

图3为实验例中正试验期各组产蛋率对比示意图；

图4为实验例中正试验期各组蛋重变化示意图；

图5为实验例中各组日单产变化示意图；

图6为实验例中各组日单产变化幅度示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，如图1所示，包括下列步骤：

1）预处理：取某酒精厂玉米酒精发酵尾液，经板框过滤后得湿渣和清液；取清液装入带有搅拌、加热机温控装置的容器中，用小苏打和氢氧化钙的混合物（小苏打与氢氧化钙的质量比为3:1）调节清液的pH值为7.2；

2）益生菌接种发酵：向清液中加入复合益生菌菌种，复合益生菌菌种的加入量为清液质量的0.5%，控制温度为39℃开始发酵，当发酵液的pH值为5时，停止发酵；

3）收集菌体或芽孢：将发酵液用连续离心分离机进行离心分离，离心分离的转速为10000r/min，收集菌体或芽孢；离心分离后所得液相为发酵废液；

4）干燥：将菌体或芽孢进行在60℃条件下进行真空干燥，即得所述益生菌制剂。

5）将步骤3）所得发酵废液进行高温真空蒸发浓缩，形成浓浆；

6）将步骤5）所得浓浆与步骤1）所述湿渣按照质量比为3:7的比例混合并烘干，即得所述玉米酒精糟蛋白饲料。

本实施例所得益生菌制剂使用时在饲料中的添加重量百分比为0.03%；所得玉米酒精糟蛋白饲料使用时在饲料中的添加重量百分比为15%。

实施例2

本实施例的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，包括下列步骤：

1）预处理：取某酒精厂玉米酒精发酵尾液，经板框过滤后得湿渣和清液；取清液装入带有搅拌、加热机温控装置的容器中，用小苏打和氢氧化钙的混合物（小苏打与氢氧化钙的质量比为4:1）调节清液的pH值为6.5；

2）益生菌接种发酵：向清液中加入复合益生菌菌种，复合益生菌菌种的加入量为清液质量的0.3%，控制温度为38℃开始发酵，当发酵液中菌体或芽孢的含量达到1×10¹⁰CFU/g时，停止发酵；

3）收集菌体或芽孢：将发酵液用连续离心分离机进行离心分离，离心分离的转速为10000r/min，收集菌体或芽孢；离心分离后所得液相为发酵废液；

4）干燥：将菌体或芽孢进行在60℃条件下进行真空干燥，即得所述益生菌制剂。

5）将步骤3）所得发酵废液进行高温真空蒸发浓缩，形成浓浆；

6）将步骤5）所得浓浆与步骤1）所述湿渣按照质量比为3:7的比例混合并烘干，即得所述玉米酒精糟蛋白饲料。

其中，当所述益生菌菌种为乳酸菌类和双歧杆菌类时，步骤3）中采用乳化法对收集的菌体进行微胶囊包被，具体操作步骤为：

a）按菌体与海藻酸钠的质量比为1：6的比例，将收集到的菌体加入到质量分数为2%的海藻酸钠溶液中制成混合液；

b）将步骤a）所得混合液加入到含有质量分数为0.5%的吐温的食用油中，以400r/min的转速搅拌10min进行乳化，得乳化液；

c）将步骤b）所得乳化液加入到质量分数为1%的CaCl₂溶液中，静置1h后进行离心分离，收集菌体，即得。

本实施例所得益生菌制剂使用时在饲料中的添加重量百分比为0.5%；所得玉米酒精糟蛋白饲料使用时在饲料中的添加重量百分比为10%。

实施例3

本实施例的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，包括下列步骤：

1）预处理：取某酒精厂玉米酒精发酵尾液，经板框过滤后得湿渣和清液；取清液装入带有搅拌、加热机温控装置的容器中，用小苏打和氢氧化钙的混合物（小苏打与氢氧化钙的质量比为3:1）调节清液的pH值为5.5；

2）益生菌接种发酵：向清液中加入复合益生菌菌种，复合益生菌菌种的加入量为清液质量的0.6%，控制温度为37℃开始发酵，当发酵液中菌体或芽孢的含量达到1×10¹⁰CFU/g时，停止发酵；

3）收集菌体或芽孢：将发酵液用连续离心分离机进行离心分离，离心分离的转速为10000r/min，收集菌体或芽孢；离心分离后所得液相为发酵废液；

4）干燥：将菌体或芽孢进行在60℃条件下进行真空干燥，即得所述益生菌制剂。

5）将步骤3）所得发酵废液进行高温真空蒸发浓缩，形成浓浆；

6）将步骤5）所得浓浆与步骤1）所述湿渣按照质量比为3:7的比例混合并烘干，即得所述玉米酒精糟蛋白饲料。

本实施例所得益生菌制剂使用时在饲料中的添加重量百分比为0.1%；所得玉米酒精糟蛋白饲料使用时在饲料中的添加重量百分比为20%。

实施例1-3所用复合益生菌菌种为市售商品，购自洛阳碧博牧业生物研究所。

实验例

本实验例在蛋鸡日粮的干粉料中，添加不同量的实施例1所得益生菌制剂，考察其对鸡舍内氨气浓度及蛋鸡生产性能的作用效果，从而选择最佳添加浓度。为了更科学、更严格地控制各种实验条件，在正式实验前分别在试验前期和预试验期开展了预试验。

1试验设计

1.1试验对象

选取产蛋高峰期蛋鸡800只，随机分为4组，每组200只，分别标记为：第一组、第二组、第三组和第四组，在这四组蛋鸡的常规日粮中添加实施例1所得益生菌制剂，添加量按0对照组（第一组）、0.1%（第二组）、0.2%（第三组）、0.5%（第四组），每天记录每组的总蛋重、产蛋数。

在试验结束当天早上，在对照组和试验的3个组的鸡舍中，测定鸡舍中氨气浓度。

1.2饲养方式

在蛋鸡日粮中人工添加实施例1所得益生菌制剂并混合均匀。饲喂方式是蛋鸡自由采食；饮用水由饮水箱自动调节。

1.3饲养地点与时间

试验地点位于洛阳某蛋鸡养殖场。试验时间为31日，其中第1-13日为试验前期，第14-16日预试验期，第17-31日为正试验期。

1.4测定指标及方法

按照四个组别的益生菌制剂添加量比例配置的蛋鸡日粮进行饲喂，每天在同一时间点对1个对照组和3个试验组的产蛋量做好记录，计算产蛋率和平均蛋重，并对各组别在试验前期、预试验期、正试验期进行对比，做出效果分析。

在试验结束当天早上，在对照组和试验的3个组的鸡舍中，采用日本进口的GASTECH仪器测定氨气浓度。测定时，采样器距离鸡粪20厘米处，将气体抽入采样器中，待数据稳定后，记录下数据。

2.实验结果

2.1试验期鸡舍氨气浓度的变化

在试验结束当天早上，通过日本进口的GASTECH仪器对4个组进行氨气浓度检测，如图1所示。

从图1可以看出，益生菌制剂对控制鸡舍氨气浓度具有明显效果，试验期间试验组的平均氨气浓度比对照组平降低19个ppm，降幅达65.5%，差异极显著（p<0.01）。

在本试验中，我们检测到，试验组在饲用益生菌制剂后，在温度25℃，11级通风量时，氨气浓度能够降低到7-13ppm，试验组氨气浓度降幅达50%以上，效果极为显著。

2.2实验期间蛋鸡生产性能对比

经过对各组别在试验前期、预试验期、正试验期记录的每组的总蛋重、产蛋数进行综合数据分析，得出产蛋率、蛋重均值和产蛋量的对比数据如表1所示。

表1三个试验期的蛋鸡生产性能统计表

由表1可以看出：在正试验期，对于产蛋率，试验组除第三组（0.2%）产蛋率为82.55%，提高1.914%外，其余三组产蛋率比试验期前产蛋率均值均降低，以第四组（0.5%）下降最多，降幅达2.979%；对于蛋重变化，四个组别都有增加，以第二组（0.1%）蛋重增加1.95g较为明显。

在正试验期，3个试验组的产蛋率与对照第一组产蛋率的对比，以及3个试验组与对照第一组蛋重变化的对比见图3和图4。

对于蛋鸡生产性能重要指标日单产，与日常试验期相比，第二组和第三组日单产均提高，第二组日单产增加1.224g，提高2.521%，与对照组相比增幅0.99；其中以第三组日单产提高1.661g，日单产增高3.371%最为显著，而且与对照组第一组相比日单产增幅达1.84。然而第四组（0.5%）日单产由于益生菌制剂添加量过多而出现降低现象。因此，试验组第三组的添加0.2%益生菌制剂在蛋鸡的日粮干粉料中，是提高蛋鸡生产性能恰当比例（日单产变化效果见图5）。

日单产变化幅度对比见图6所示：第一组增高了1.527%；第二组增高了2.521%；第三组增高了3.371%；第四组：降低了1.270%。

实验结果表明：在蛋鸡日粮的干粉料中，添加恰当比例0.2%的益生菌制剂对控制鸡舍氨气浓度及提高蛋鸡生产性能均具有很显著的效果。

本发明的方法所得益生菌制剂中，含大量的益生菌、必需氨基酸、多种维生素。益生菌可产生消化酶、蛋白酶、脂肪酶和糖酶，他们能降解植物饲料中蛋白质、脂肪和较复杂的碳水化合物，促进动物肠道菌群生态平衡，保证动物健康生长，提高动物采饲量，进而动物生产性能增加；同时在肠道内由益生菌处理过的饲料大分子有机物被分解为小分子有机物，更有利于动物体的吸收利用，加之菌体本身及其合成分泌的活性酶等物质均大大提高饲料的营养价值。本实验表明，在蛋鸡日粮中添加恰当比例（0.2%）的益生菌制剂，在15天后蛋鸡日单产增加1.66g，增幅达3.37%。

本发明的方法所得益生菌制剂，能提高动物对饲料的消化吸收率，同时改善鸡舍环境、抑制粪尿的恶臭。根据竞争性排斥原理，蛋鸡干粉料中添加有益的益生菌能使胃肠道内的有益菌浓度增大，并进行有效的繁殖，必然会使另一些细菌如大肠杆菌，尤其是致病菌的生长受到明显的抑制。大长杆菌活动减少，脲酶的活性就降低，降低了蛋白质向胺及氨的转化，使肠内和血液中氨及胺含量下降，这样就减少了随粪便排出体外的氨等有害气体。同时，益生菌中的某些菌体如嗜胺菌可利用鸡消化道游离的氨、胺及吲哚等有害物质，降低粪便臭味；双歧杆菌能防止致病菌对氨基酸的脱羧作用，减少肠内容物胺和硫化氢的浓度，进而减少随粪便排出的恶臭物质。本试验结果表明，试验期间试验组的平均氨气浓度比对照组平降低19个ppm，降幅达65.5%。鸡舍内氨气除随粪便排出的一部分，另外一部分是由大肠杆菌使粪便蛋白质腐败分解所致，本试验中，添加益生菌制剂可提高饲料中蛋白质的消化吸收率，从而减少粪便中蛋白含量，使鸡舍内氨气浓度降低。

因此，在蛋鸡的日粮中，对干粉料添加恰当比例（0.2%）的益生菌制剂，在15天后蛋鸡产蛋率达到82.55%，日单产增加1.66g，平均增幅为3.37%；而且饲用益生菌制剂，显著改善舍内条件，鸡舍氨气浓度平均降低19ppm，改善了鸡子的肠道微生态平衡，使鸡子的粪便明显成型、粪便异味降低，总体上提高了鸡子的抗病能力，改善了蛋品质。

Claims (10)

1.一种制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：包括下列步骤：

1）预处理：将玉米酒精发酵尾液进行板框过滤，得湿渣和清液，取清液，调节清液的pH值为5.5～7.2；

2）益生菌接种发酵：向清液中加入益生菌菌种，益生菌菌种的加入量为清液质量的0.3%～0.6%，控制温度为37～39℃开始发酵，当发酵液的pH值为5～6或发酵液中菌体或芽孢的含量达到1×10¹⁰CFU/g时，停止发酵；

3）收集菌体或芽孢：将发酵液进行离心分离，收集菌体或芽孢，离心分离后所得液相为发酵废液；

4）干燥：将菌体或芽孢进行干燥，即得所述益生菌制剂；

5）将步骤3）所得发酵废液进行高温真空蒸发浓缩，形成浓浆；

6）将步骤5）所得浓浆与步骤1）所述湿渣混合并烘干，即得所述玉米酒精糟蛋白饲料。

2.根据权利要求1所述的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：步骤1）中调节清液pH值的方法是向清液中加入小苏打与氢氧化钙的混合物；所述混合物中小苏打与氢氧化钙的质量比为3～4:1。

3.根据权利要求1所述的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：步骤3）中所述离心分离的转速为10000r/min。

4.根据权利要求1所述的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：步骤4）中所述干燥的温度为40～60℃。

5.根据权利要求1所述的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：当所述益生菌菌种为乳酸菌类和双歧杆菌类时，步骤3）中对收集的菌体进行微胶囊包被。

6.根据权利要求5所述的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：所述对收集的菌体进行微胶囊包被的方法为乳化法，具体操作步骤为：

a）按菌体与海藻酸钠的质量比为1：6的比例，将收集到的菌体加入到质量分数为1.5%～3%的海藻酸钠溶液中制成混合液；

b）将步骤a）所得混合液加入到含有质量分数为0.3%～0.6%的吐温的食用油中，搅拌进行乳化，得乳化液；

c）将步骤b）所得乳化液加入到质量分数为1%的CaCl₂溶液中，静置1h后进行离心分离，收集菌体，即得。

7.根据权利要求6所述的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：步骤b）中所述搅拌的转速为400r/min，搅拌时间为10min。

8.根据权利要求1所述的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：步骤5）中所得浓浆的固含量为30%以上。

9.根据权利要求1所述的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：步骤6）中，所述浓浆与湿渣按照质量比为3:7的比例进行混合。

10.根据权利要求1所述的制备玉米酒精糟蛋白饲料联产益生菌制剂的方法，其特征在于：所得益生菌制剂使用时在饲料中的添加重量百分比为0.03%～0.5%；所述玉米酒精糟蛋白饲料使用时在饲料中的添加重量百分比为10%～20%。