CN107535671A - 提高瘤胃蛋白利用率的微生物发酵黄酒糟饲料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高瘤胃蛋白利用率的微生物发酵黄酒糟饲料及制备方法，饲料底物按重量百分比40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖粉碎混合后，经枯草芽孢杆菌KF‑2和产朊假丝酵母KF‑1混菌固态发酵后，烘干而成的微生物发酵饲料；其中，产朊假丝酵母KF‑1，保藏编号为CGMCC NO：7691；枯草芽孢杆菌KF‑2，保藏编号为CGMCC NO：7690。本发明提供了协同作用较好的菌种来发酵，既能显著提高黄酒糟中的小分子蛋白和氨基酸含量，又提高了酒糟的利用率和消化率；提高了动物饲料中必需氨基酸含量，特别是提高奶牛限制性氨基酸赖氨酸和蛋氨酸含量，在奶牛饲料中具有较强的应用前景；优化了混菌固态发酵黄酒糟的发酵条件，确定了生产的工艺参数，提高了规模生产的经济效益。

Description

提高瘤胃蛋白利用率的微生物发酵黄酒糟饲料及制备方法

技术领域

本发明涉及饲料科技领域，具体涉及一种微生物发酵黄酒糟配方及其制备工艺。

背景技术

黄酒糟是黄酒酿造中的主要副产物，其中的主要成分有乙醇、碳水化合物、蛋白质、粗纤维和挥发分（挥发酸和挥发酯等）（万吉志等，2016）。黄酒糟中含有40%左右的蛋白质（以干物质计），且氨基酸种类较为齐全（邵明等，2011）。近年来，我国的黄酒工业有了很大的发展，有700多家黄酒生产企业，2014年全国黄酒产量273万t，其中，浙江地区黄酒产量占全国一半以上（中国产业信息网，2015）。黄酒的出糟率约为20%～30%，数量较为可观（杨国军，2005）。人们试图通过各种方式来利用酒糟，但由于种种原因的限制，目前酒糟的利用率低下。如果将酒糟用来生产微生物发酵蛋白饲料，其成本和鱼粉、豆粕等饲料相比不仅有较大的价格竞争优势，而且由于微生物发酵后蛋白质饲料营养结构平衡，富含多种活性物质以及更高比例的氨基酸含量，因而有着很大的降本增效的潜力。

目前利用单菌发酵黄酒糟已有不少报道（赵建国等, 2002; 王素萍等，2005；潘丽娜等，2013）。同时，混菌发酵黄酒糟也有报道，郭维烈和郭庆华( 2003) 、王建军（2007）认为, 与单菌相比，混合菌种发酵能发挥菌种间协同作用，能进一步提高菌种蛋白转化效率和饲料的营养价值。王宝维（2014）认为微生物发酵饲料能提高蛋白利用率，并且减少畜牧业对环境的污染。但目前还未见多菌种联合发酵黄酒糟生产蛋白饲料方面的报道。

发明内容

本发明提供一种提高瘤胃蛋白利用率的微生物发酵黄酒糟饲料及制备方法，该饲料可显著提高小分子蛋白和氨基酸含量，并提高瘤胃蛋白消化率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高瘤胃蛋白利用率的微生物发酵黄酒糟饲料，饲料底物按重量百分比40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖粉碎混合后，经枯草芽孢杆菌KF-2和产朊假丝酵母KF-1混菌固态发酵后，烘干而成的微生物发酵饲料；

其中，所述的产朊假丝酵母（Candida utilis）KF-1，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心( 地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮编:100101)，保藏日期为2013年6月9号，保藏编号为CGMCC NO：7691；

所述的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）KF-2，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心( 地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮编:100101)，保藏日期为2013年6月9号，保藏编号为CGMCC NO：7690。

一种根据所述的发酵黄酒糟饲料的制备方法，包括如下步骤：用粉碎机分别将黄酒糟、麸皮、木薯渣、葡萄糖粉碎过1mm筛，混合均匀后，按固液质量比9：1，加入枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母的混合菌液，接着加入适量水，使固态发酵底物含水量控制在50-53%，混合均匀，混菌固态发酵44-48小时，烘干得到微生物发酵黄酒糟饲料。

所述的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）将枯草芽孢杆菌KF-2和产朊假丝酵母KF-1接种至种子培养基摇床中培养24小时；

（2）将按质量百分比40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖粉碎过1毫米筛，混合后，放入高压锅灭菌121℃ 20分钟；

（3）冷却后，按固液质量比9：1，加入酵母：芽孢2：1混合菌液，加入适量水分，固态发酵底物含水量控制在50-53%；

（4）固态发酵饲料料层厚度为8-12cm, 在30-33℃通风条件下恒温培养44-48小时，期间翻料一至二次；

（5）固态发酵结束后，烘干粉碎，烘干后干物质含量保持在88-90%，得到最终产物。

本发明的有益效果：

找到了协同作用较好的菌种来发酵，这样的菌种配伍既能显著提高黄酒糟中的小分子蛋白和氨基酸含量，又提高了酒糟的利用率和消化率；通过芽孢和酵母的混菌固态发酵，提高了动物饲料中必需氨基酸含量，特别是提高奶牛限制性氨基酸赖氨酸和蛋氨酸含量，在奶牛饲料中具有较强的应用前景；

优化了混菌固态发酵黄酒糟的发酵条件，确定了生产的工艺参数，提高了规模生产的经济效益。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步的阐述。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例。

在本发明中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。

一种提高黄酒糟瘤胃蛋白利用率的微生物发酵饲料，饲料底物按质量百分比40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖粉碎混合后，经枯草芽孢杆菌KF-1和产朊假丝酵母KF-２混菌固态发酵后，烘干而成的微生物发酵饲料。产朊假丝酵母KF-1在固态发酵过程中能将饲料基质中的无机氮源转化为菌体蛋白，从而有可能提高发酵后蛋白的瘤胃消化率；枯草芽孢杆菌KF-２能在发酵过程中分解饲料中的大分子蛋白，变成可被酸溶解的小分子蛋白和游离氨基酸，从而提高饲料蛋白质的消化率。介于两种益生菌的共同作用，使得发酵黄酒糟能显著提高瘤胃的消化率。

所述的发酵黄酒糟饲料的制备方法，包括如下步骤：用粉碎机分别将黄酒糟、麸皮、木薯渣、葡萄糖粉碎后，过1mm筛，混合均匀后，加入适量的水和质量百分比10%的枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母，混合均匀，在30-33℃通风条件下，混菌固态发酵44-48小时，烘干粉碎得到微生物发酵黄酒糟饲料。

制备方法具体工艺条件通过正交试验确定。

选择对黄酒糟发酵影响较大的三个因素，进行三因素三水平的正交试验分析，分别以接种比例、含水量、发酵时间为优化变量，按表1的因素水平组合进行3次重复试验。

注：接种比例为产朊假丝酵母KF-1接种量比枯草芽孢杆菌KF-2接种量，总接种量为10%（接种量10%是接种菌液量和发酵固态底物质量之比）

作为优选，所述的制备方法具体包括如下步骤：

（1）将枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母接种至种子培养基摇床中培养24小时。

（2）用粉碎机分别将黄酒糟、麸皮、木薯渣、葡萄糖粉碎后，过1mm筛，按重量百分比是由40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖混合均匀。

（3）将灭菌的饲料冷却后，按固液质量比9：1加入的2：1（酵母：芽孢）混合菌液，同时加入适量水分，固态发酵底物含水量控制在50-53%。

（4）固态发酵饲料料层厚度为8-12cm, 在30-33℃恒温培养44小时，期间翻料1至2次。

（5）固态发酵结束后，烘干粉碎，以65℃烘干后，使干物质含量保持在88-90%，得到最终产物。

下面结合瘤胃体外发酵试验详细说明本发明微生物发酵黄酒糟饲料提高蛋白利用率的幅度：

实施例１

将枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母接种至种子培养基摇床中培养24小时。用粉碎机分别将黄酒糟、麸皮、木薯渣、葡萄糖粉碎后，过1mm筛，按重量百分比是由40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖混合均匀，共1.5kg发酵底物；将灭菌的饲料冷却后，加入10%的2：1（酵母：芽孢）混合菌液，同时加入适量水分，固态发酵底物含水量控制在53%；固态发酵饲料料层厚度为8cm, 在33℃恒温培养44小时，培养12小时，翻料一次；固态发酵结束后，烘干粉碎，以65℃烘干后，使干物质含量保持在88%，得到最终产物。

实施例２

将枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母接种至种子培养基摇床中培养24小时；用粉碎机分别将黄酒糟、麸皮、木薯渣、葡萄糖粉碎后，过1mm筛，按重量百分比是由40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖混合均匀，共1.5kg发酵底物；将灭菌的饲料冷却后，加入10%的2：1（酵母：芽孢）混合菌液，同时加入适量水分，固态发酵底物含水量控制在50%；固态发酵饲料料层厚度为12cm, 在30℃恒温培养44小时，培养12小时，翻料一次；固态发酵结束后，烘干粉碎，以65℃烘干后，使干物质含量保持在88%，得到最终产物。

实施例３

将枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母接种至种子培养基摇床中培养24小时；用粉碎机分别将黄酒糟、麸皮、木薯渣、葡萄糖粉碎后，过1mm筛，按重量百分比是由40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖混合均匀，共30kg发酵底物；不灭菌，加入10%的2：1（酵母：芽孢）混合菌液，同时加入适量水分，固态发酵底物含水量控制在50%；固态发酵饲料料层厚度为10cm,在30℃恒温培养44小时，培养12小时，翻料一次；固态发酵结束后，烘干粉碎，以65℃烘干后，使干物质含量保持在88%，得到最终产物，发酵饲料粗蛋白酸溶蛋白分别从26.3%、16.8%提高到30.2%，23.6%。

实施例４

将枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母接种至种子培养基摇床中培养24小时；用粉碎机分别将黄酒糟、麸皮、木薯渣、葡萄糖粉碎后，过1mm筛，按重量百分比是由40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖混合均匀，共30kg发酵底物；不灭菌，加入10%的1：1（酵母：芽孢）混合菌液，同时加入适量水分，固态发酵底物含水量控制在53%；固态发酵饲料料层厚度为10cm,在30℃恒温培养44小时，培养12小时，翻料一次；固态发酵结束后，烘干粉碎，以65℃烘干后，使干物质含量保持在88%，得到最终产物，发酵饲料粗蛋白酸溶蛋白分别从26.3%、16.8%提高到30.8%，23.9%。

实施例５

将枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母接种至种子培养基摇床中培养24小时；用粉碎机分别将黄酒糟、麸皮、木薯渣、葡萄糖粉碎后，过1mm筛，按重量百分比是由40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖混合均匀，共35kg发酵底物；不灭菌，加入10%的1：1（酵母：芽孢）混合菌液，同时加入适量水分，固态发酵底物含水量控制在53%；固态发酵饲料料层厚度为8cm, 在30℃恒温培养44小时，培养12小时，翻料一次；固态发酵结束后，烘干粉碎，以65℃烘干后，使干物质含量保持在88%，得到最终产物，发酵饲料粗蛋白酸溶蛋白分别从26.3%、16.8%提高到30.5%，24.0%。

根据实施例1，下面结合瘤胃体外发酵试验详细说明该微生物发酵饲料增加氨基酸含量和小分子蛋白以及提升瘤胃消化的幅度。

（1）单菌与混菌发酵黄酒糟产物的小分子蛋白和氨基酸含量

将产朊假丝酵母和枯草芽孢杆菌单独和组合混菌发酵固态黄酒糟饲料组合。三种菌种组合方式的发酵产物的粗蛋白和酸溶蛋白含量见表1。粗蛋白采用凯氏定氮法。小分子蛋白含量的测定方法：准确称取样品6克于100 mL烧杯中，加入15%三氯乙酸溶液50 mL，混合均匀，静置5 min，以中速定性滤纸干过滤，弃去少许初始滤液，将滤液转移至离心管，在4000r/min下离心10 min，准确移取其上清液10 mL于消化管中，按凯氏定氮法测定其酸溶蛋白含量。

由表2可见，混菌发酵粗蛋白含量提高最大，同时与酵母单菌发酵相比，酸溶蛋白含量提高更大，数值上与酸溶蛋白持平。

粗蛋白酸溶蛋白分别从26.3%、16.8%提高到30.3%，23.6%。

发酵前后氨基酸含量变化（见表3）。总氨基酸提高25.7%, 其中作为奶牛限制性氨基酸的蛋氨酸和赖氨酸的含量分别有88.10%和65.28%的提升。

表3发酵前后氨基酸含量

氨基酸	底物	产物	SEM	P值
					Asp	2.10	2.52	0.16	<0.01
Thr	1.05	1.26	0.07	<0.01
					Ser	1.15	1.47	0.10	<0.01
Glu	4.07	5.00	0.26	<0.01
					Gly	1.17	1.30	0.04	<0.01
Ala	1.45	1.86	0.11	<0.01
					Cys	0.37	0.54	0.05	<0.01
Val	1.31	1.67	0.12	<0.01
					Met	0.42	0.79	0.11	<0.01
Ile	1.08	1.39	0.08	<0.01
					Leu	1.98	2.60	0.16	<0.01
Tyr	0.86	1.27	0.10	<0.01
					Phe	1.29	1.59	0.08	<0.01
Lys	0.72	1.19	0.13	<0.01
					His	0.59	0.65	0.02	<0.01
Arg	1.24	1.56	0.08	<0.01
					Pro	1.76	1.79	0.03	0.59
总和	22.60	28.40	0.40	<0.01

（2）发酵黄酒糟瘤胃体外发酵试验

采用压力读取式体外产气法开展减少甲烷生成效果试验。试验分别为黄酒糟对照组、发酵黄酒糟试验组，每组三个重复。称取干物质0.5g的底物，置入120mL产气瓶中，再将产气瓶置于厌氧培养箱中。晨饲前，从3头瘘管奶牛瘤胃的3个不同位点共抽取大约2 L左右的瘤胃液，经4层纱布过滤后，与9倍体积的厌氧人工唾液混合后，得到人工瘤胃液。取50mL人工瘤胃液于每个产气瓶，试验组为发酵黄酒糟底物。对照组为黄酒糟底物组，置于39±0.5 ℃的恒温箱中培养48后，测量发酵前后的蛋白消化率，处理组提高瘤胃蛋白消化率4.33%。

Claims (3)

1.一种提高瘤胃蛋白利用率的微生物发酵黄酒糟饲料，其特征在于：饲料底物按重量百分比40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖粉碎混合后，经枯草芽孢杆菌KF-2和产朊假丝酵母KF-1混菌固态发酵后，烘干而成的微生物发酵饲料；

其中，所述的产朊假丝酵母KF-1，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2013年6月9号，保藏编号为CGMCC NO：7691；

所述的枯草芽孢杆菌KF-2，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2013年6月9号，保藏编号为CGMCC NO：7690。

2.一种根据权利要求1所述的发酵黄酒糟饲料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：用粉碎机分别将黄酒糟、麸皮、木薯渣、葡萄糖粉碎过1mm筛，混合均匀后，按固液质量比9：1，加入枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母的混合菌液，接着加入适量水，使固态发酵底物含水量控制在50-53%，混合均匀，混菌固态发酵44-48小时，烘干得到微生物发酵黄酒糟饲料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）将枯草芽孢杆菌KF-2和产朊假丝酵母KF-1接种至种子培养基摇床中培养24小时；

（2）将按质量百分比40%黄酒糟、50%麸皮、5%木薯渣、5%葡萄糖粉碎过1毫米筛，混合后，放入高压锅灭菌121℃ 20分钟；

（3）冷却后，按固液质量比9：1，加入酵母：芽孢2：1混合菌液，加入适量水分，固态发酵底物含水量控制在50-53%；

（4）固态发酵饲料料层厚度为8-12cm, 在30-33℃通风条件下恒温培养44-48小时，期间翻料一至二次；

（5）固态发酵结束后，烘干粉碎，烘干后干物质含量保持在88-90%，得到最终产物。