CN107236677A - 一种富铁酵母产品及其生产方法 - Google Patents

一种富铁酵母产品及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富铁酵母产品及其生产方法。所述富铁酵母产品铁含量为每千克酵母1000～6000毫克。生产方法为首先制备耐高铁的酵母菌种，然后依次进行斜面菌种培养、一级液体种子培养、二级液体种子培养、发酵罐培养、分离干燥、粉碎、富铁酵母产品。本发明富铁酵母产品对生长肥育猪生长性能及组织中铁元素沉积没有影响，且可以显著降低生长肥育猪粪便中铁元素排泄量，从而证明富铁酵母产品对于猪只健康生长及保护环境的有效性。

Description

一种富铁酵母产品及其生产方法
技术领域
本发明属于饲料添加剂技术领域，具体涉及一种用于动物饲料的富铁酵母产品及其生产方法。
背景技术
铁是动物机体所必需的微量元素，它参与多种细胞酶的构成，是合成血红蛋白、肌红蛋白，转运营养成分和氧的重要物质，对机体的免疫机能也起到一定的促进作用。猪机体中的铁主要有三个生理功能：生理防御、预防机体感染疾病；参与体内物质代谢；参与载体的组成、转运和储存营养。猪补铁还可促进仔猪长，改善仔猪皮毛光亮度。目前动物饲养补充铁的主要途径是在饲料中额外添加所需的铁，大部分以无机铁为主。无机铁吸收利用率较低，在饲料中添加过量的铁，不仅增加了生产成本而且还会增加粪便中铁的沉积，给生态环境造成环境污染。在畜禽养殖生产中，铁等微量元素的排放已逐渐成为困扰农业可持续发展的亟待解决的问题之一。
目前，国内大多采用高剂量硫酸亚铁、三氧化铁等无机铁作为铁营养添加剂，但无机铁生物效价低、添加量大、易造成了严重的环境污染；而稳定性好、生物学效价较高的有机铁(如氨基酸螯合铁、苏氨酸螯合铁等)由于其生产工艺复杂、价格较高限制其应用。而富铁酵母不仅可以满足动物机体对于铁的需要，而且酵母中有很丰富的营养成分，可以发挥协同作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种富铁酵母产品及其生产方法，为动物提供安全、高效的补铁剂。
为达到上述目的，发明人必需解决两个关键性的问题，一是制备耐高铁的酵母菌种；二是高铁含量富铁酵母的生产工艺。
本发明富铁酵母产品的生产方法包括如下步骤：
1)制备耐高铁的酵母菌种
1.1)啤酒酵母菌种接种到含铁的麦芽糖培养基中培养，筛选出抗铁能力强的菌种，作为诱变菌种；
1.2)将抗铁能力强的酵母菌种接种到诱变培养基上进行诱变培养20～45h；
1.3)将诱变后的菌株进行分离筛选，接种到含铁的麦芽糖培养基中培养，筛选出抗铁能力强的菌种，即为耐高铁富铁酵母菌种；
2)高铁含量富铁酵母的生产工艺
2.1)斜面菌种培养：耐高铁富铁酵母菌种接种于糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁固体培养基上，培养温度25～36℃，培养25～50h，得到斜面酵母菌种；
2.2)一级液体种子培养：将斜面酵母菌种稀释至菌株数496万/ml，取2ml稀释液接种于装有250ml糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的三角瓶中，培养温度25～36℃，培养25～50h，得到一级液体种子培养液；
2.3)二级液体种子培养：将100ml一级液体种子培养液接种于装有50～100L糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，培养25～50h，得到二级液体种子培养液；
2.4)发酵罐培养：将1000ml二级液体种子培养液接种于装有1000～2000L糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，培养25～50h，得到富铁酵母培养液；
2.5)分离干燥：分离机分离，60～90℃烘干；
2.6)粉碎：粉碎机粉碎后既得到富铁酵母产品，铁含量为每千克酵母1000～6000毫克。
所述的步骤1.1)和步骤1.3)中的含铁的麦芽糖培养基的总糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0，培养温度25～36℃，培养25～50h。
所述的步骤1.3)中的含铁的麦芽糖培养基的含铁量高于步骤1.1)中的含铁的麦芽糖培养基。
所述的步骤1.2)中的诱变培养基中的诱变剂为N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍，浓度1.8～3.2mg/mL，总糖含量5～20％，pH值4.0～7.0。
所述含铁的麦芽糖培养基所含铁为无机铁，所述的无机铁包括氧化铁、硫酸亚铁；所述麦芽糖培养基和诱变培养基的氮源为尿素、硝酸铵、硫酸铵和磷酸氢氨中的一种或几种；所述麦芽糖培养基和诱变培养基的磷源为植酸钙、磷酸氢氨、磷酸氢二氨、磷酸氢二钾中的一种或几种。
所述的筛选出抗铁能力强的菌种的方法为本领域的常规手段，可以采用如下方法：分别配置不同铁浓度的的麦芽糖培养基，将啤酒酵母菌种或诱变后的菌种分别接种到不同铁浓度的的麦芽糖培养基中培养；培养后选定菌种部分存活的含铁溶度最高的麦芽糖培养基；该麦芽糖培养基中存活菌种作为抗铁能力强的酵母菌种，作为诱变菌种。
具体实施方式
实施例1
1)依据不同生化特性的酵母菌种接种到不同铁浓度的培养基中培养，筛选出抗铁能力强的酵母菌种，作为诱变菌种。
2)将抗铁能力强的酵母菌种接种到不同剂量的亚硝基的培养基上进行诱变；
3)将诱变的菌株进行分离筛选，接种到不同铁浓度的培养基中培养，筛选出生物量较高和抗铁能力强的菌种，即为耐高铁富铁酵母菌种；
4)筛选培养基及培养条件
麦芽糖培养基，总糖含量5～20％，含铁(无机铁)量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0，培养温度25～36℃，培养25～50h。
实施例2
富铁酵母生产工艺：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐培养→分离干燥→粉碎→富铁酵母产品。
1)斜面菌种培养：富铁酵母菌种接种于糖含量5～20％，含铁(无机铁)量30μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁固体培养基上，培养温度25～36℃，培养25～50h。
2)一级液体种子培养：将斜面酵母菌种接种于50个装有250ml糖含量5～20％，含铁(无机铁)量30μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的三角瓶中，培养温度25～36℃，培养25～50h。
3)二级液体种子培养：将一级液体种子培养液接种于装有50～100L糖含量5～20％，含铁(无机铁)量30μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，培养25～50h。
4)发酵罐培养：将二级液体种子培养液接种于装有1000～2000L糖含量5～20％，含铁(无机铁)量30μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，铁分批次加入，培养25～50h。
5)分离干燥：分离机分离，60～90℃烘干。
6)粉碎：粉碎机粉碎后既得到高铁含量富铁酵母，铁含量为每千克酵母1350毫克。
实施例3
富铁酵母生产工艺：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐培养→分离干燥→粉碎→富铁酵母产品。
1)斜面菌种培养：富铁酵母菌种接种于糖含量5～20％，含铁(无机铁)量200μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁固体培养基上，培养温度25～36℃，培养25～50h。
2)一级液体种子培养：将斜面酵母菌种接种于50个装有250ml糖含量5～20％，含铁(无机铁)量200μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的三角瓶中，培养温度25～36℃，培养25～50h。
3)二级液体种子培养：将一级液体种子培养液接种于装有50～100L糖含量5～20％，含铁(无机铁)量200μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，培养20～45h。
4)发酵罐培养：将二级液体种子培养液接种于装有1000～2000L糖含量5～20％，含铁(无机铁)量200μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，铁分批次加入，培养20～45h。
5)分离干燥：分离机分离，60～90℃烘干。
6)粉碎：粉碎机粉碎后既得到高铁含量富铁酵母，铁含量为每千克酵母3000毫克。
实施例4
富铁酵母生产工艺：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐培养→分离干燥→粉碎→富铁酵母产品。
1)斜面菌种培养：富铁酵母菌种接种于糖含量5～20％，含铁(无机铁)量100μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁固体培养基上，培养温度25～36℃，培养25～50h。
2)一级液体种子培养：将斜面酵母菌种接种于50个装有250ml糖含量5～20％，含铁(无机铁)量100μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的三角瓶中，培养温度25～36℃，培养25～50h。
3)二级液体种子培养：将一级液体种子培养液接种于装有50～100L糖含量5～20％，含铁(无机铁)量100μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，培养25～50h。
4)发酵罐培养：将二级液体种子培养液接种于装有1000～2000L糖含量5～20％，含铁(无机铁)量100μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，铁分批次加入，培养25～50h。
5)分离干燥：分离机分离，60～90℃烘干。
6)粉碎：粉碎机粉碎后既得到高铁含量富铁酵母，铁含量为每千克酵母2000毫克。
实施例5
富铁酵母生产工艺：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐培养→分离干燥→粉碎→富铁酵母产品。
1)斜面菌种培养：富铁酵母菌种接种于糖含量5～20％，含铁(无机铁)量1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁固体培养基上，培养温度25～36℃，培养25～50h。
2)一级液体种子培养：将斜面酵母菌种接种于50个装有250ml糖含量5～20％，含铁(无机铁)量1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的三角瓶中，培养温度25～36℃，培养25～50h。
3)二级液体种子培养：将一级液体种子培养液接种于装有50～100L糖含量5～20％，含铁(无机铁)量1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，培养25～50h。
4)发酵罐培养：将二级液体种子培养液接种于装有1000～2000L糖含量5～20％，含铁(无机铁)量1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，铁分批次加入，培养25～50h。
5)分离干燥：分离机分离，60～90℃烘干。
6)粉碎：粉碎机粉碎后既得到高铁含量富铁酵母，铁含量为每千克酵母5000毫克。
实施例6
1试验动物
试验动物：选取体重约20Kg的“杜×长×大”三元杂交猪120头，按照遗传背景相同、体重相近、窝别相同的原则随机分为3组，每组4重复，每个重复10头。
2试验材料
2.1富铁酵母产品
由实施例5方法制备富铁酵母产品，铁含量为5000mg/Kg。
2.2试验日粮
试验组日粮按照本发明配方进行配制，其饲料配方具体为：玉米51.40％；大麦6％；小麦6％；膨化大豆6.75％；脱皮豆粕19.10％；次粉5％；棉粕5％；豆油0.50％；食盐0.25％；所述的预混料中还包含维生素类和微量元素，其中每千克日粮中铁元素的添加剂量分别为：100mg/Kg。试验组日粮中铁元素的添加形式为酵母铁，而对照组日粮中铁元素的添加形式为硫酸亚铁。
3试验方法
3.1动物饲养试验
选取体重约20Kg的“杜×长×大”三元杂交猪120头，随机分为2组，每组4重复，每个重复10头。对照组饲喂常规日粮，试验组按本配方配制日粮饲喂。试验按照猪的生长阶段分为前期(20～35kg)、中期(35～70kg)和后期(70～110kg)3个阶段。
在实验开始、第26天(20～35kg)、第72天(35～70kg)及实验结束(70～110kg)前1天20:00断料供水，次日08:00以重复为单位对所有试验猪进行空腹称体重，结算相应试验期的耗料情况，计算平均日增重(ADG)、日采食量(ADFI)和饲料利用率(F/G)。
试验期内提供适宜的温度湿度，地面饲养，通风，自由采食，饮水。免疫消毒程序按照猪场常规方法进行。
3.2屠宰试验
3.2.1组织中铁元素含量
屠宰后，取左肝内叶、左肾皮质、左心室心肌、左侧脾脏及背最长肌同一位置各约60g分装于样品袋中，-80℃保存。测定时准确称取0.5g左右组织样品，置于聚四氟乙烯消化罐中，加入5ml硝酸和2ml H202，于微波消解仪中消解，消解结束后赶酸冷却，用超纯水定容至50ml，同时做试剂空白测定。
3.2.2铁元素利用率
从试验开始，每隔10天，以重复为单位，均匀收集粪便，将其烘干(65℃)、回潮、制成风干样。同时对饲料进行取样，所采集的饲料和粪便都需粉碎、过孔径40目筛(0.45mm)，密封保存。用Agilient ICP-MS 7500a电感耦合等离子体光谱仪测定矿物元素含量。
3.3数据统计分析
试验数据采用SPSS 20.0统计分析软件处理数据，采用单因素方差分析One WayANOVA进行显著性检验，并采用Duncan氏法经行多重比较，以P<0.05作为差异显著判断标准，试验结果以“平均数±标准差”表示。
4结果与分析
4.1本发明富铁酵母产品对生长肥育猪生长性能的影响
本发明富铁酵母产品对生长肥育猪生长性能的影响如表1和2所示，对照组与试验组动物的体重、料重比等指标均无显著差异(P>0.05)，但日采食量提高了5.44％，日增重提高了6.94％，差异显著(P<0.05)。说明本发明富铁酵母产品可以提高育肥猪日采食量，降低日增重，从而提高生长育肥猪生长性能。
表1本发明富铁酵母对生长肥育猪体重的影响(n＝4)(kg)
表2本发明富铁酵母产品对生长肥育猪生长性能的影响(n＝4)
4.2本发明富铁酵母产品对生长肥育猪组织铁元素沉积的影响
本发明富铁酵母产品对生长肥育猪血清、组织中铁元素含量的影响如表3所示，血清及组织中铁元素含量基本趋于一致，其中试验组组织中铁元素含量略高于对照组，但两者无显著差异(P>0.05)。
表3本发明配方对生长肥育猪血清、组织铁元素含量的影响(n＝3)
4.3本发明富铁酵母产品对生长肥育猪粪便中铁元素排泄的影响
本发明富铁酵母产品对生长肥育猪铁元素排泄的影响如表4所示。各阶段铁元素排泄量组间差异显著(P<0.05)，试验组铁元素排泄量显著低于对照组。以20～35kg阶段铁的排泄量为例，试验组和对照组组组间差异显著(P<0.05)，试验组比对照组分别降低了34.63％。这说明本发明富铁酵母产品可显著降低了生长肥育猪的粪便中铁元素的排泄量。
表4本发明富铁酵母对生长肥育猪铁元素排泄的影响(n＝4)
5.结论
本发明富铁酵母产品对生长肥育猪组织中铁元素沉积没有影响，且可以提高生长肥育猪生长性能并显著降低其粪便中铁元素排泄量，从而证明富铁酵母产品对于猪只健康生长及保护环境的有效性。

Claims (7)

1.一种富铁酵母产品的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
1)制备耐高铁的酵母菌种
1.1)啤酒酵母菌种接种到含铁的麦芽糖培养基中培养，筛选出抗铁能力强的菌种，作为诱变菌种；
1.2)将抗铁能力强的酵母菌种接种到诱变培养基上进行诱变培养25～50h；
1.3)将诱变后的菌株进行分离筛选，接种到含铁的麦芽糖培养基中培养，筛选出抗铁能力强的菌种，即为耐高铁富铁酵母菌种；
2)高铁含量富铁酵母的生产工艺
2.1)斜面菌种培养：耐高铁富铁酵母菌种接种于糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁固体培养基上，培养温度25～36℃，培养25～50h，得到斜面酵母菌种；
2.2)一级液体种子培养：将斜面酵母菌种稀释至菌株数496万/ml，取2ml稀释液接种于装有250ml糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的三角瓶中，培养温度25～36℃，培养25～50h，得到一级液体种子培养液；
2.3)二级液体种子培养：将100ml一级液体种子培养液接种于装有50～100L糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，培养25～50h，得到二级液体种子培养液；
2.4)发酵罐培养：将1000ml二级液体种子培养液接种于装有1000～2000L糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0的麦芽汁培养基的发酵罐中，培养温度25～36℃，培养25～50h，得到富铁酵母培养液；
2.5)分离干燥：分离机分离，60～90℃烘干；
2.6)粉碎：粉碎机粉碎后既得到富铁酵母产品，铁含量为每千克酵母1000～6000毫克。
2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于所述的步骤1.1)和步骤1.3)中的含铁的麦芽糖培养基的总糖含量5～20％，含铁量30～1000μg/ml，pH值4.0～7.0，培养温度25～36℃，培养25～50h。
3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于所述的步骤1.3)中的含铁的麦芽糖培养基的含铁量高于步骤1.1)中的含铁的麦芽糖培养基。
4.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于所述的步骤1.2)中的诱变培养基中的诱变剂为N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍，浓度1.8～3.2mg/mL，总糖含量5～20％，pH值4.0～7.0。
5.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于所述含铁的麦芽糖培养基所含铁为无机铁，所述的无机铁包括氧化铁、硫酸盐、碳酸盐或氯化物盐；所述麦芽糖培养基和诱变培养基的氮源为尿素、硝酸铵、硫酸铵和磷酸氢氨中的一种或几种；所述麦芽糖培养基和诱变培养基的磷源为植酸钙、磷酸氢氨、磷酸氢二氨、磷酸氢二钾中的一种或几种。
6.一种如权利要求1所述方法制备得到的富铁酵母产品。
7.权利要求6所述富铁酵母产品在制备动物饲料中的应用。
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