CN105961850B - 一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其制备方法如下；S1、菌种扩培：分别扩大培养植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌以及枯草芽孢杆菌；S2、乳酸菌发酵促进剂的制备：待S1中有效活菌数达到相应数量后，按体积比1:1:1:3‑5混合，制成乳酸菌发酵促进剂菌液；S3、发酵料制备：利用MRS‑S培养基调节风干甘蔗渣粉碎料水分含量为65‑75％，添加0.5％尿素，1％硫酸铵，占干重8％蔗糖，搅拌均匀，制成发酵料；S4、厌氧发酵：将S2中乳酸菌发酵促进剂菌液按10％浓度比例均匀喷洒到S3中的发酵料上，33‑37℃下固态厌氧发酵20‑25天即可制得所需饲料的发酵促进剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种反刍动物饲料，尤其涉及一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂。
背景技术
畜牧业作为农业的重要组成部分，加强畜牧业科技创新，促进科技成果转化应用，对农民增收、畜牧业可持续发展具有重要意义。我国是世界甘蔗生产大国，年产甘蔗7000万吨，仅次于巴西和印度，排名世界第3位。甘蔗渣是制糖工业的副产品，是甘蔗经过压榨取汁后留下的固体废渣，一般而言，1吨甘蔗可以产生25-300kg甘蔗渣。甘蔗渣主要包括纤维素、半纤维素和木质素等成分，还含有少量的蛋白质、灰分以及蜡质等。因此，甘蔗渣在反刍动物饲料应用方面具有很大的潜力。
目前，利用蔗渣制备饲料也得到了越来越广泛的关注。许多工作主要致力于混合菌固体发酵，实现高蛋白菌体词料的生物转化，国内外己报道了一些相关文献,同时也获得了许多研究成果。从混合菌种发酵的组合情况分析,混合的菌种中主要包括纤维分解菌、氮素转化菌以及能够增加牲口的适口性菌种,而且必须注意不同微生物之间的协同性、互补性,整体发挥出组合菌的最优效果。霉菌和酵母菌的组合发酵为多数,这是由于木霉、黑曲霉、根霉等霉菌同化淀粉、纤维素的能力强,可降解发酵基质中的结构性碳水化合物,将工业废渔中的淀粉和纤维素降解为酵母能利用的单糖、双糖等普通糖类物质,让酵母可以良好地生长繁殖。酵母种类中的热带假丝酵母、产阮假丝酵母等可以用来提高发酵饲料的蛋白含量。然而，由于木质纤维酶降解率较低，已经逐渐限制了木质纤维素类生物质转化饲料的发展，除此之外，单一的提高饲料产品蛋白质评价指标也存在许多的局限性，因此，如何从改善蔗渣饲料风味，提高动物采食量入手制备更有前景的饲料产品显得更为重要，同时，这一思路，也逐渐得到了人们的广泛接受。
目前市售的发酵剂主要针对青绿秸秆稻草类饲料的生产，并且相关研究已经比较成熟，然而，对于风干纤维素类生物质的制备饲料的发酵促进剂研究仍然较少，因此，利用风干纤维素生物质制备饲料，对其发酵促进剂的需求就显得极为迫切。
云南省是全国主要蔗糖产地之一，全省拥有80多家制糖企业，遍布全省14个地州,涉及40多个县,每年产生大量的蔗渣，目前的普遍做法是90％的甘蔗渣被用作燃料，用于糖厂锅炉发电和供应蒸汽，剩余10％的甘蔗渣主要被用于造纸以及生产动物饲料等，不仅污染环境，而且极大地浪费了资源。然而，利用发酵促进剂处理蔗渣制备饲料具有成本低、易推广、无污染等优势，不仅能够从根源上解决污染浪费问题，而且还能为云南畜牧业发展增注入新的活力，带来有前景的经济利益。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，所得饲料用于饲喂反刍动物，系一种具有乳酸香味、适口性较好的具有益生特性的微生物饲料。
本发明提出的一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其制备方法如下；
S1、菌种扩培：分别扩大培养植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌以及枯草芽孢杆菌，待其活菌数达到1010CFU/mL；
S2、乳酸菌发酵促进剂的制备：待S1中有效活菌数达到相应数量后，按体积比1:1:1:3-5混合，制成乳酸菌发酵促进剂菌液；
S3、发酵料制备：利用MRS-S培养基调节风干甘蔗渣粉碎料水分含量为65-75％，添加0.5％尿素，1％硫酸铵，占干重8％蔗糖，搅拌均匀，制成发酵料；
S4、厌氧发酵：将S2中乳酸菌发酵促进剂菌液按10％浓度比例均匀喷洒到S3中的发酵料上，搅拌均匀，严格压实，用三层塑料膜封口，33-37℃下固态厌氧发酵20-25天即可制得所需饲料的发酵促进剂。
优选地，其具体制备方法如下：
S1、菌种活化：将-80℃保存的植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌分别接种到100mL MRS-S培养基中，37℃厌氧培养24小时；将-4℃斜面保存枯草芽孢杆菌接种到100mLLB培养基，37℃摇瓶培养24小时；
S2、扩大培养：将经过活化的各菌种分别以10％接种比例进一步扩大培养，待其有效活菌数分别达到1010CFU/mL；
S3、发酵促进剂的制备：待各菌达到相应的有效活菌数后，按体积比1:1:1:3-5混合，制成发酵促进剂；
S4、发酵料制备：利用MRS-S培养基调节风干甘蔗渣粉碎料水分含量为65-75％，添加0.5％尿素，1％硫酸铵，占干重8％蔗糖，搅拌均匀，制成发酵料；
S5、厌氧发酵：将S3中发酵促进剂菌液按10％浓度比例均匀喷洒到S4中发酵料上，搅拌均匀，严格压实，用三层塑料膜封口，33-37℃下固态厌氧发酵20到25天即可制得所需饲料的发酵促进剂。
优选地，发酵料也可利用风干甘蔗渣和糖蜜酒精废醪液制备，以降低成本，具体取糖蜜酒精废醪液6份，0.3-0.5份蔗糖，水12份制成营养液，按甘蔗渣与营养液质量体积比1:5.5-6.5进行混合，搅拌均匀，制成发酵料。
优选地，所述的植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌，为实验室从自然界筛选，具体以自然青贮玉米秸秆为菌源加入甘蔗渣中密封发酵，3天后加入MRS培养基，通过连续限制培养方法进行筛选，筛选pH能够迅速降到4.0以下的处理进行分离筛选，分离到三株乳酸菌，分别为植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌；枯草芽孢杆菌为实验室保藏，产纤维素酶效率高。
优选地，所述MRS-S培养基为改良乳酸菌培养基，具体组成如下：蛋白胨10.0g；牛肉膏10.0g；酵母膏5.0g；柠檬酸氢二铵[(NH4)2HC6H5O7]2.0g；葡萄糖(C6H12O6·H2O)5.0g；蔗糖15g；吐温801.0mL；乙酸钠磷酸氢二钾2.0g；硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.58g；硫酸锰(MnSO4·H2O)0.25g；琼脂18.0g；蒸馏水1000mL；所述MRS-S培养基pH＝6.3-6.5。
优选地，所述甘蔗渣为甘蔗经压榨取汁后风干的残渣，含水量小于10％，对于已经滋生霉菌的蔗渣需要晾晒处理，减少霉菌。蔗渣经粉碎过40目筛，有利于降低甘蔗渣木质纤维交联结构，提高采食量和改善厌氧发酵特性。
优选地，所述糖蜜酒精废醪液含乳酸菌可利用糖含量小于2％，水分含量为30～40％，粗蛋白含量为15～20％，并且含有多种维生素矿物质成分，营养丰富，可利用价值高。
优选地，所述厌氧发酵过程必须保证乳酸菌发酵促进剂菌液喷洒后搅拌均匀，充分压实，严格厌氧。
本发明提出的一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，发酵促进剂所用乳酸菌种以自然青贮秸秆为菌源从风干蔗渣筛选，应用于风干蔗渣，适应性好；所得菌种具有厌氧、良好耐酸能力、生长能力强、产酸能力强、同型发酵，以及抑制腐败菌等优势，能够有效地降低青贮过程中的损失，提高发酵品质；；添加的枯草芽孢杆菌耐酸能力强，产纤维素酶效率高，能够快速的消耗体系中的氧气，利于乳酸菌厌氧发酵，快速降低pH值；同时枯草芽孢杆菌产生的纤维素酶能够有效降解甘蔗渣粗纤维，提高消化率。本发明发酵促进剂生长能力强，适应性好，单独应用于甘蔗渣、或者甘蔗渣和糖蜜酒精废醪液混合发酵饲料，效果良好。本发明市场潜力较大，有利于带动制糖地区经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
本发明提出的一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其具体制备方法如下：
S1、菌种活化：将-80℃保存的植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌分别接种到100mL MRS-S培养基中，37℃厌氧培养24小时；将-4℃斜面保存枯草芽孢杆菌接种到100mLLB培养基，37℃摇瓶培养24小时；
S2、扩大培养：将经过活化的各菌种分别以10％接种比例进一步扩大培养，待其有效活菌数分别达到1010CFU/mL；
S3、发酵促进剂的制备：待各菌达到相应的有效活菌数后，按体积比1:1:1:3-5混合，制成发酵促进剂；
S4、发酵料制备：利用MRS-S培养基调节风干甘蔗渣粉碎料水分含量为65-75％，添加0.5％尿素，1％硫酸铵，占干重8％蔗糖，搅拌均匀，制成发酵料；
S5、厌氧发酵：将S3中发酵促进剂菌液按10％浓度比例均匀喷洒到S4中发酵料上，搅拌均匀，严格压实，用三层塑料膜封口，33-37℃下固态厌氧发酵20到25天即可制得所需饲料的发酵促进剂。
本实施例中，发酵料也可利用风干甘蔗渣和糖蜜酒精废醪液制备，具体可取糖蜜酒精废醪液6份，0.3-0.5份蔗糖，水12份制成营养液，按甘蔗渣与营养液质量体积比1:5.5-6.5进行混合，搅拌均匀，制成发酵料。
实施例1，发酵促进剂制备如下：
1)将-80℃保存植物乳杆菌接种到100mL MRS-S培养基37℃厌氧培养24小时进行活化，再以10％接种量进行扩大培养；
2)将-80℃保存乳酸片球菌接种到100mL MRS-S培养基37℃厌氧培养24小时进行活化，再以10％接种量进行扩大培养；
3)将-80℃保存粪链球菌接种到100Ml MRS-S培养基37℃厌氧培养24小时进行活化，再以10％接种量进行扩大培养；
4)将-4℃斜面保存枯草芽孢杆菌接种到100mL LB培养基37℃摇瓶培养24小时活化，再以10％接种量进行扩大培养；
5)发酵促进剂制备：植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌、按体积比1:1:1混合制备，记为A；植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌、枯草芽孢杆菌按体积比1:1:1:1混合制备,记为B；植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌、枯草芽孢杆菌按体积比1:1:1:3混合制备，记为C；植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌、枯草芽孢杆菌按体积比1:1:1:5混合制备，记为D；植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、戊糖片球菌、粪链球菌、枯草芽孢杆菌按体积比1:1:1:7混合制备，记为E；
6)将某品牌市售青贮剂按照其使用方法扩大，记为F；
7)将某品牌市售青贮剂按照其使用方法扩大，记为G；
本实施例中，发酵促进剂的使用方法：
发酵促进剂按10％比例均匀喷洒到发酵料中，用塑料薄膜多次封口压实，保证厌氧环境，密封发酵20-25天。
实施例2不同乳酸菌发酵促进剂对风干蔗渣发酵效果的影响
(1)制备乳酸菌发酵促进剂A、B、C、D、E、F、G；
(2)将蔗渣晾晒粉碎过40目；
(3)将甘蔗渣粉碎料装入直径30cm高40cm的塑料桶中，利用MRS-S培养基调节风干甘蔗渣粉碎料水分含量为65-75％，添加占干重8％蔗糖，0.5％尿素，1％硫酸铵，搅拌均匀，准备8份，分别喷洒发酵促进剂A、B、C、D、E、F、G，搅拌均匀，用塑料薄膜多次封口压实，保证厌氧环境,密封发酵30天，打开封膜取样；未接菌组记为H；
(4)取该实例A、B、C、D、E、F、G、H中样品各200g用于感官评定，再各取50g溶于150mL灭菌蒸馏水，利用稀释平板涂布计数法统计活菌数，放置-4℃冰箱12小时后，用5层纱布过滤，测定滤液pH值、氨基态氮，利用高效液相色谱(HPLC)测定有机酸；再各取样品10g于60℃烘48小时，测定干物质；再各取样品10g于105℃烘24小时，利用凯氏定氮法测定粗蛋白。
(1)如表1所示：发酵促进剂处理组C、D、E、F组气味、色泽、质地、pH、干物质均符合发酵饲料要求，其中C、D组产品所含活菌数更高，接近104CFU/g。
(2)表2反映了不同发酵促进剂应用效果，参照我国1996年颁发的《青贮饲料质量评定标准》进行了评定，由评分结果表2可知,D组得分最高，效果最好,C组次之。因此，本发明一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，发酵促进剂最佳配方为植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌、枯草芽孢杆菌体积比1:1:1:3-5混合制备。
实施例3发酵促进剂应用于风干蔗渣和糖蜜酒精废醪液(替代MRS-S营养液)混合料发酵效果的影响
(1)制备乳酸菌发酵促进剂D、F、G；
(2)将蔗渣晾晒粉碎过40目；
(3)称取糖蜜酒精废醪液6份、0.3-0.5份蔗糖、加水12份混合制成营养液，搅拌均匀。按甘蔗渣与营养液质量体积比1:5.5-6.5全部加入直径30cm高40cm的塑料桶中混合搅拌均匀，准备4份，分别喷洒乳酸菌发酵促进剂D、F、G，搅拌均匀，用塑料薄膜多次封口压实，保证厌氧环境,密封发酵30天，打开封膜取样；未接菌组为对照H；
(4)取该实例D、F、G、H中样品各200g用于感官评定，再各取50g溶于150mL灭菌蒸馏水，利用稀释平板涂布计数法统计活菌数，放置-4℃冰箱12小时后，用5层纱布过滤，测定滤液pH值、氨基态氮，利用高效液相色谱(HPLC)测定有机酸；再各取样品10g于60℃烘48小时，测定干物质；再各取样品10g于105℃烘24小时，利用凯氏定氮法测定粗蛋白。
(5)结论：如表3所示，D组感官品质及pH、干物质、产品所含乳酸菌活菌数均符合发酵饲料要求。参照我国1996年颁发的《青贮饲料质量评定标准》评分标准，对该发明所涉及的发酵促进剂应用于风干蔗渣和糖蜜酒精废醪液(替代MRS-S营养液)混合物发酵效果进行评分，如表4，D组得分最高，发酵效果较好。因此，利用本发明所涉及发酵促进剂也可应用于风干蔗渣混合糖蜜酒精废醪液制备发酵饲料。
表1不同发酵促进剂发酵风干蔗渣指标测定
表2不同发酵促进剂发酵风干甘蔗渣指标测定及其发酵品质评分
表3实例3发酵饲料指标测定
表4实例3发酵产品指标测定及其发酵品质评分
通过以上实例验证本发明所涉及的发酵促进剂最佳配方为：植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌、枯草芽孢杆菌体积比1:1:1:3-5混合制备，应用于风干蔗渣(风干蔗渣混合糖蜜酒精废醪液)制备饲料，发酵品质好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其特征在于，其制备方法如下：
S1、菌种扩培:分别扩大培养植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌以及枯草芽孢杆菌，待其活菌数达到1010CFU/mL；
S2、乳酸菌发酵促进剂的制备：待S1中有效活菌数达到相应数量后，按体积比1:1:1:3-5混合，制成乳酸菌发酵促进剂菌液；
S3、发酵料制备：利用MRS-S培养基调节风干甘蔗渣粉碎料水分含量为65-75％，添加0.5％尿素，1％硫酸铵，占干重8％蔗糖，搅拌均匀，制成发酵料；
S4、厌氧发酵：将S2中乳酸菌发酵促进剂菌液按10％浓度比例均匀喷洒到S3中的发酵料上，搅拌均匀，严格压实，用三层塑料膜封口，33-37℃下固态厌氧发酵20-25天即制得所需饲料的发酵促进剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其特征在于，其具体制备方法如下：
S1、菌种活化：将-80℃保存的植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌分别接种到100mLMRS-S培养基中，37℃厌氧培养24小时；将-4℃斜面保存枯草芽孢杆菌接种到100mLLB培养基，37℃摇瓶培养24小时；
S2、扩大培养：将经过活化的各菌种分别以10％接种比例进一步扩大培养，待其有效活菌数分别达到1010CFU/mL；
S3、发酵促进剂的制备：待各菌达到相应的有效活菌数后，按体积比1:1:1:3-5混合，制成发酵促进剂；
S4、发酵料制备：利用MRS-S培养基调节风干甘蔗渣粉碎料水分含量为65-75％，添加0.5％尿素，1％硫酸铵，占干重8％蔗糖，搅拌均匀，制成发酵料；
S5、厌氧发酵：将S3中发酵促进剂菌液按10％浓度比例均匀喷洒到S4中发酵料上，搅拌均匀，严格压实，用三层塑料膜封口，33-37℃下固态厌氧发酵20到25天即制得所需饲料的发酵促进剂。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其特征在于，发酵料利用风干甘蔗渣和糖蜜酒精废醪液制备，具体取糖蜜酒精废醪液6份，0.3-0.5份蔗糖，水12份制成营养液，按甘蔗渣与营养液质量体积比1:5.5-6.5进行混合，搅拌均匀，制成发酵料。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其特征在于，所述的植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌，为实验室从自然界筛选，具体以自然青贮玉米秸秆为菌源加入甘蔗渣中密封发酵，3天后加入MRS培养基，通过连续限制培养方法进行筛选，筛选pH能够迅速降到4.0以下的处理进行分离筛选，分离到三株乳酸菌，分别为植物乳杆菌、乳酸片球菌、粪链球菌；枯草芽孢杆菌为实验室保藏，产纤维素酶效率高。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其特征在于，所述MRS-S培养基为改良乳酸菌培养基，具体组成如下：蛋白胨10.0g；牛肉膏10.0g；酵母膏5.0g；柠檬酸氢二铵[(NH4)2HC6H5O7]2.0g；葡萄糖(C6H12O6·H2O)5.0g；蔗糖15g；吐温801.0mL；乙酸钠(CH3COONa·3H2O)5.0g；磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)2.0g；硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.58g；硫酸锰(MnSO4·H2O)0.25g；琼脂18.0g；蒸馏水1000mL；所述MRS-S培养基pH＝6.3-6.5。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其特征在于，所述甘蔗渣为甘蔗经压榨取汁后风干的残渣，含水量小于10％，蔗渣经粉碎过40目筛。
7.根据权利要求3所述的一种利用风干甘蔗渣制备饲料的发酵促进剂，其特征在于，所述糖蜜酒精废醪液含乳酸菌能够利用糖含量小于2％，水分含量为30-40％，粗蛋白含量为15-20％。
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