CN104719628A

CN104719628A - 利用深红红螺菌转化多种含纤维素副产物制取饲料的方法

Info

Publication number: CN104719628A
Application number: CN201510174500.1A
Authority: CN
Inventors: 张健; 游玲; 尹礼国; 朱文优
Original assignee: Yibin University
Current assignee: Yibin University
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2035-04-14
Also published as: CN104719628B

Abstract

本发明涉及一种利用深红红螺菌转化多种含纤维素副产物制取饲料的方法，将原料与酸溶液混合均匀；升温、保温后加入CaCO₃进行第一次中和；再加入氨水溶液混合密闭保温、降温，用酸调PH至7；加入深红红螺菌发酵剂，纤维素酶混合均匀后开始发酵；发酵6-7d结束，干燥后得深红红螺菌发酵固态饲料；本发明的积极效果在于：1、本发明具有将纤维素原料温和降解与全利用原料来制取高蛋白低纤维饲料的优点，提高了纤维素原料价值，降低了生产成本，减少对设备要求与投资；2、将纤维素原料有限酸水解，并且糖化与发酵合并为一步骤，具有缩短制作周期，简化了工艺过程；3、对原料通用性强，为进一步扩大木质纤维的原料范畴提供借鉴。

Description

利用深红红螺菌转化多种含纤维素副产物制取饲料的方法

技术领域

本发明涉及一种对含纤维素副产物进行预处理后，用深红红螺菌发酵转化制成高蛋白低纤维素饲料的方法。其属于含纤维素废弃物回收利用生产生物饲料制品领域。

背景技术

很多工、农业副产物都富含纤维素，常见的有白酒丟糟、秸秆、酱渣与醋渣等等，纤维素副产物的回收再利用已是世界热点与难点研究课题之一。

纤维素副产物中有高含量的纤维素、半纤维素与木质素，它们相互之间存在复杂与强的缔合关系，对这些原料利用制成较高附加价值的产品（如饲料等），往往需要较严厉的预处理方法，这样势必增加工艺成本与应用难度。如1.。常温常压常压物红红螺菌转化几下浓酸水解工艺，需要70%重量以上的浓硫酸在常温下水解；2.高温高压下的稀酸水解工艺：将浓度降至1-5%重量，但确需要在高温与高压下进行（150 °C以上密闭）；3.氨纤维爆破需要在40 个大压以上进行；4.蒸汽爆破需要在180 °C以上进行爆破。这些条件较为苛刻，且制成的产品附加价值不足以克服成本，致使这些方法未有实际的大规模应用。

将含纤维素原料利用微生物发酵制成饲料，也有较多的研究报道。但现在基本多用酵母菌（单菌或混菌）进行转化，制成的饲料蛋白提升不高、粗纤维降的不多，因此这些饲料应用受到限制。也有研究者提出了沼泽红假单胞菌对含纤维素原料转化，得到了较高的蛋白质提升率与粗纤维下降率。但由于需要在绝对厌氧条件下发酵，且原料为特定的酒糟，以及整个制作周期较长（与绿色木霉分步联用），存在较多的不便因素。

深红红螺菌是光合细菌中的一种紫色非硫细菌，对其在制氢、污水处理等方面有大量的研究，未见其固态发酵进行饲料制作的报道。深红红螺菌富含蛋白质、脂肪、可溶性碳水化合物、胡萝卜素、维生素B、十六种氨基酸、抗菌因子、促生长因子等，因此将其大规模应用于饲料行业具有深远意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用深红红螺菌转化多种含纤维素副产物制取饲料的方法以弥补现有技术之不足。本方法能利用深红红螺菌对白酒丟糟、秸秆、酱渣与醋渣等含纤维素副产物进行发酵，以达到大幅提高原料饲用价值的目的。

本发明为实现目的采用的技术方案是：

利用深红红螺菌转化多种含纤维素副产物制取饲料的方法，其特征是：

a.将100份粉碎至40-60目原料（含水率9.8-10.2%）与100-150份的1%浓度的硫酸或磷酸溶液混合均匀；升温至90-100 °C，保温1-1.5 h；加入1.5-2份CaCO₃进行第一次中和；

b.再加入0.2-0.4%浓度的氨水溶液200-400份混合均匀，于90-95 °C密闭保温1.5-2.5 h；再将混合物降温至35-36 °C，用1%浓度的磷酸或硫酸溶液调PH至7；

c.加入40-60份的深红红螺菌发酵剂（菌数5×10⁶-4×10⁸个/ml）与纤维素酶混合均匀后开始发酵；其中，每克纤维素使用30-38 FPU的纤维素酶；发酵过程中维持发酵温度35-36 °C，搅拌转速160 r/min，通入空气维持溶氧量0-0.5%饱和度，发酵醪表面光照强度650-3400 Lux，发酵醪厚度15-16 cm，发酵醪PH下降至6时补充0.1 %浓度的氨水溶液调至PH至7.2；发酵6-7 d结束，将发酵醪干燥至含水量10-10.2%，得深红红螺菌发酵固态饲料。

深红红螺菌（No. 1.5005）来源于中国普通微生物菌种保藏中心（CGMCC）；发酵剂菌种个数由稀释平板计数法确定。

纤维素酶的酶活测定方法如下：纤维素酶的滤纸酶活（FPU）采用国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的通用定义方法。

以上所用原料份数均为重量份数。

性能测试：真蛋白测定采用硫酸铜沉淀与凯氏定氮法联用方法；总磷、硫、钙、含硫氨基酸、盐(NaCl)分别采用中国标准GB/T 6737-2002, GB/T 17776-1999, GB/T 6436-2002, GB/T 15399-1994, 以及 GB/T 12457-2008；粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、粗纤维、淀粉与水分含量分别采用国际标准ISO 5897-1979, ISO 6492: 1999, ISO 5984: 2002, ISO 6865: 2000, ISO 6493: 2000 以及ISO 6496: 1999。纤维素、木质素、半纤维素测定采用美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory Biomass Analysis Technology，NREL）推荐方法进行。

本发明的积极效果在于：1、本发明具有将纤维素原料温和降解与全利用原料来制取高蛋白低纤维饲料的优点，提高了纤维素原料价值，降低了生产成本，减少对设备要求与投资；2、本发明将纤维素原料有限酸水解，并且糖化与发酵合并为一步骤，具有缩短制作周期，简化了工艺过程；3、本发明对原料通用性强，为进一步扩大木质纤维的原料范畴提供借鉴。

附图说明

图1为本发明实施例1得到的饲料主要成分表（单位为%重量；除水分外，表中含量均为干基成分）。

图2为本发明实施例2得到的饲料主要成分表（单位为%重量；除水分外，表中含量均为干基成分）。

图3为本发明实施例3得到的饲料主要成分表（单位为%重量；除水分外，表中含量均为干基成分）。

图4为本发明实施例4得到的饲料主要成分表（单位为%重量；除水分外，表中含量均为干基成分）。

图5为本发明各步骤的目的、机理和效果表。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1：

丟糟酸解、一次中和、氨化、二次中和、深红红螺菌发酵制取饲料方法包括以下步骤：

（1）原料处理。将干燥后含水率9.9%丟糟粉碎成40目的均匀颗粒；

（2）酸解。将100份粉碎后的丟糟与100份1%浓度的硫酸溶液混合均匀，升温至90 °C保温1 h，过程需要补水至原体积；

（3）一次中和。在上述酸解物中加入1.6份CaCO₃进行中和，并进行搅拌均匀；

（4）氨化。在上述中和物中加入0.2%氨水400份，并在90°C密闭保温1.5 h；

（5）二次中和。将氨化物降温至35 °C，用1%浓度的磷酸溶液调pH至7.0；

（6）发酵。加入60份深红红螺菌发酵剂（菌数5×10⁶个/ml）与纤维素酶30 FPU/(g纤维素)混合均匀后开始发酵。发酵控制：发酵温度35 °C，搅拌转速160 r/min，通入空气维持溶氧量0.3%饱和度，发酵醪表面光照强度1800 Lux，醪层厚度15 cm，发酵醪PH下降至6时补充0.1%浓度的氨水溶液调至PH至7.2，发酵6 d结束；

（7）干燥。将发酵醪于85 °C干燥至含水量10.2%，得深红红螺菌发酵固态饲料；

（8）指标检测。丟糟及其发酵后饲料主要成分对比见图1。

实施例2：

酱渣酸解、一次中和、氨化、二次中和、深红红螺菌发酵制取饲料方法包括以下步骤：

（1）原料处理。将含水率10.2%的干酱渣粉碎成60目的均匀颗粒；

（2）酸解。将100份粉碎后的酱渣与150份1%浓度的磷酸溶液混合均匀，升温至100 °C保温1.5 h，过程需要补水至原体积；

（3）一次中和。在上述酸解物中加入2 份CaCO₃，并进行搅拌均匀；

（4）氨化。在上述中和物中加入0.3%氨水250份，并在95°C密闭保温2 h；

（5）二次中和。将氨化物降温至36 °C，用1%浓度的硫酸溶液调pH至7.0；

（6）发酵。加入40份深红红螺菌发酵剂（菌数4×10⁸个/ml）与纤维素酶36 FPU/(g纤维素)混合均匀后开始发酵。发酵控制：发酵温度36 °C，搅拌转速160 r/min，通入空气维持溶氧量0.5%饱和度，发酵醪表面光照强度650 Lux，醪层厚度16 cm，发酵醪PH下降至6时补充0.1%浓度的氨水溶液调至PH至7.2，发酵6.5 d结束；

（7）干燥。将发酵醪于85 °C干燥至含水量10.0%，得深红红螺菌发酵酱渣固态饲料。

（8）指标检测。酱渣及其发酵后饲料主要成分对比见图2。

实施例3：

稻米秸秆酸解、一次中和、氨化、二次中和、深红红螺菌发酵制取饲料方法包括以下步骤：

（1）原料处理。将含水率10.1%干秸秆粉碎成40目的均匀颗粒；

（2）酸解。将100份粉碎后的秸秆与150份1%浓度的硫酸溶液混合均匀，升温至95 °C保温1.5 h，过程需要补水至原体积；

（3）一次中和。在上述酸解物中加入1.8 份CaCO₃，并进行搅拌均匀；

（4）氨化。在上述中和物中加入0.3%浓度的氨水250份，并在90°C密闭保温2.5 h；

（5）二次中和。将氨化物降温至36 °C，用1%浓度的磷酸溶液调pH至7.0；

（6）发酵。加入50份深红红螺菌发酵剂（菌数7×10⁷个/ml）与纤维素酶36 FPU/(g纤维素)混合均匀后开始发酵。发酵控制：发酵温度36 °C，搅拌转速160 r/min，不通气维持溶氧量0%饱和度，发酵醪表面光照强度3400 Lux，醪层厚度15 cm，发酵醪PH下降至6时补充0.1%浓度的氨水溶液调至PH至7.2，发酵7 d结束；

（7）干燥。将发酵醪于85 °C干燥至含水量10.1%，得深红红螺菌发酵秸秆固态饲料；

（8）指标检测。稻米秸秆及其发酵后饲料主要成分对比见图3。

实施例4：

醋渣酸解、一次中和、氨化、二次中和、深红红螺菌发酵制取饲料方法包括以下步骤：

（1）原料处理。将含水率9.8%醋渣粉碎成40目的均匀颗粒；

（2）酸解。将100份粉碎后的醋渣与130份1%浓度的硫酸溶液混合均匀，升温至100 °C保温1.5 h，过程需要补水至原体积；

（3）一次中和。在上述酸解物中加入1.7 份CaCO₃，并进行搅拌均匀；

（4）氨化。在上述中和物中加入0.4%浓度的氨水200份，并在95°C密闭保温1.5 h；

（6）发酵。加入40份深红红螺菌发酵剂（菌数3×10⁸个/ml）与纤维素酶38 FPU/(g纤维素)混合均匀后开始发酵。发酵控制：发酵温度36 °C，搅拌转速160 r/min，通空气维持溶氧量0.2%饱和度，发酵醪表面光照强度2600 Lux，醪层厚度16 cm，发酵醪PH下降至6时补充0.1%浓度的氨水溶液调至PH至7.2，发酵6.5d结束；

（7）干燥。将发酵醪于85 °C干燥至含水量10.0%，得深红红螺菌发酵醋渣固态饲料；

（8）指标检测。醋渣及其深红红螺菌发酵后饲料主要成分对比见图4。

Claims

1.利用深红红螺菌转化多种含纤维素副产物制取饲料的方法，其特征是：

a.将100份粉碎至40-60目原料，保持含水率为9.8-10.2%，与100-150份的1%浓度的硫酸或磷酸溶液混合均匀；升温至90-100 °C，保温1-1.5 h；加入1.5-2份CaCO₃进行第一次中和；

c.加入40-60份的深红红螺菌发酵剂，其菌数5×10⁶-4×10⁸个/ml，与纤维素酶混合均匀后开始发酵；其中，每克纤维素使用30-38 FPU的纤维素酶；发酵过程中维持发酵温度35-36 °C，搅拌转速160 r/min，通入空气维持溶氧量0-0.5%饱和度，发酵醪表面光照强度650-3400 Lux，发酵醪厚度15-16 cm，发酵醪PH下降至6时补充0.1 %浓度的氨水溶液调至PH至7.2；发酵6-7 d结束，将发酵醪干燥至含水量10-10.2%，得深红红螺菌发酵固态饲料；

所述的深红红螺菌来源于中国普通微生物菌种保藏中心保藏编号为：No. 1.5005；发酵剂菌种个数由稀释平板计数法确定；

所述的纤维素酶的酶活测定方法如下：纤维素酶的FPU，即滤纸酶活，采用国际纯粹与应用化学联合会的通用定义方法；

以上步骤所用原料份数均为重量份数。