CN107647086A - 一种采用多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，以马铃薯淀粉生产过程中的副产物马铃薯废渣以及农业废料玉米芯等为基质，通过对复合菌种的筛选与优化，确定了以固氮菌与康宁木霉混合菌种进行第一次发酵，然后继续接入产朊假丝酵母和啤酒酵母混合菌种进行第二次发酵，所得的发酵产物中同时含有较高含量的粗蛋白以及低聚木糖。

Description

一种采用多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法
技术领域
本发明属于饲料添加剂领域，具体涉及一种采用多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法。
背景技术
马铃薯在工业加工中通常用来生产马铃薯淀粉，由此产生废水和废渣。马铃薯废渣会污染环境，如果用其直接作为饲料，则需要解决马铃薯废渣的存放问题，并且，马铃薯废渣中含有大量的抗性淀粉，饲料的生物利用率较低。因此，如何解决马铃薯废渣的污染问题，提高废渣的利用效率，是一个比较重要的问题。
马铃薯废渣中含有纤维素、半纤维素、抗性淀粉以及少量的蛋白质，这些成分都是微生物能够利用的营养物质。因此，马铃薯废渣可用于生产微生物蛋白饲料添加剂。
现有技术中关于使用马铃薯废渣作为原料通过微生物发酵生产蛋白饲料添加剂的研究已经较多，这些研究主要集中在提高饲料添加剂的粗蛋白含量方面，然而，发酵饲料中的功能性低聚糖成分对动物的生长也具有重要的促进作用，本发明研究表明，在马铃薯废渣发酵过程中，通过使用合适的菌种组合与发酵基质，能够获得既含有高含量粗蛋白，同时含有较高含量功能性低聚木糖的微生物饲料添加剂，能够显著提高饲料的营养价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，通过菌种的优化组合，所得到的发酵产物中不仅含量高含量的粗蛋白，同时还含有较高含量的低聚木糖。
为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：
一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、按重量份取15-20份马铃薯废渣和5-10份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；
(2)、将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入8-12％康宁木霉和固氮菌种子液，进行第一次混合发酵，所述康宁木霉和固氮菌的比例为(1:9)-(9:1)，所述发酵温度条件为温度26-30℃；
(3)、在第一次发酵进行到48小时后，按重量份接入10-15％产朊假丝酵母和啤酒酵母种子液，进行第二次混合发酵，所述产朊假丝酵母和啤酒酵母的比例为(1:9)-(9:1)，在28-32℃继续发酵96小时，将得到的发酵产物干燥，即得所述微生物饲料添加剂。
优选地，接种固氮菌和康宁木霉时，接种在种子罐中生长48-72小时的菌种；接种酵母菌时，接种对数生长期的酵母菌。
所述步骤(2)中康宁木霉和固氮菌的比例优选为8:2；
所述步骤3中产朊假丝酵母和啤酒酵母的比例优选为7：3。
本发明所述的多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法具有如下有益效果：
1、以马铃薯淀粉生产过程中的副产物马铃薯废渣以及农业废料玉米芯等为基质，基质中含有纤维素、半纤维素、木聚糖等成分，利用霉菌发酵产生纤维素酶、木聚糖酶等酶类的特性，将基质中的成分分解为糖类物质，菌体蛋白提升发酵产物的粗蛋白含量，木聚糖酶分解木聚糖产生低聚木糖。在白地霉、米曲霉、黑曲霉、绿色木霉、康宁木霉、里氏木霉这几种霉菌中筛选出了康宁木霉和里氏木霉这两种能同时提高马铃薯废渣发酵产物中粗蛋白和低聚木糖含量的霉菌，并对这两种菌种之间的生长关系进行进一步研究，发现二者的生长对彼此没有促进作用。
2、研究发现固氮菌与里氏木霉之间的相互促进作用不太明显，固氮菌与康宁木霉之间存在较为显著的互相促进的作用，固氮菌固定的氮为康宁木霉提供了氮源，同时康宁木霉分解纤维素的产物被固氮菌用作碳源和能源，能够互相促进彼此的生长增殖。康宁木霉与固氮菌按照8:2比例接种时，对发酵产物中粗蛋白以及低聚木糖含量的提升较为明显，取得的效果令人满意。
3、待霉菌将马铃薯废渣分解为糖类之后，再接入酵母菌，使马铃薯废渣和发酵液中的糖类进一步被分解利用，酵母菌的蛋白含量较高，其增殖产生了大量的菌体蛋白，可以显著提高马铃薯废渣发酵产物的粗蛋白含量，接入产朊假丝酵母和啤酒酵母混合菌种对粗蛋白含量的提升效果更好，对发酵产物中低聚木糖的含量并无显著的影响，当产朊假丝酵母与啤酒酵母的比例为7:3时，效果较为理想。
4、通过本发明所述方法制得的微生物饲料添加剂，富含蛋白质和功能性低聚木糖，不仅能够为禽畜提供充足的营养，其中含有的低聚木糖还具有调节动物肠道菌群，提高动物抗病能力的作用，可以做到以菌抑菌，以菌治病，具有促进禽畜生长、提高免疫力等功效。
具体实施方式
实施例1
一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，包括如下步骤：
(1)、按重量份取15份马铃薯废渣和10份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；
(2)、将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入8％康宁木霉和固氮菌种子液，进行第一次混合发酵，所述康宁木霉和固氮菌的比例为8:2，所述发酵温度条件为温度28℃；
(3)、在第一次发酵进行到48小时后，按重量份接入10％产朊假丝酵母和啤酒酵母种子液，进行第二次混合发酵，所述产朊假丝酵母和啤酒酵母的比例为7:3，在30℃继续发酵96小时，将得到的发酵产物干燥，即得所述微生物饲料添加剂。
接种固氮菌和康宁木霉时，接种在种子罐中生长48小时的菌种；接种酵母菌时，接种对数生长期的酵母菌。
实施例2
一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，包括如下步骤：
(1)、按重量份取18份马铃薯废渣和8份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；
(2)、将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入10％康宁木霉和固氮菌种子液，进行第一次混合发酵，所述康宁木霉和固氮菌的比例为8:2，所述发酵温度条件为温度26℃；
(3)、在第一次发酵进行到48小时后，按重量份接入12％产朊假丝酵母和啤酒酵母种子液，进行第二次混合发酵，所述产朊假丝酵母和啤酒酵母的比例为7:3，在28℃继续发酵96小时，将得到的发酵产物干燥，即得所述微生物饲料添加剂。
接种固氮菌和康宁木霉时，接种在种子罐中生长48小时的菌种；接种酵母菌时，接种对数生长期的酵母菌。
实施例3
一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，包括如下步骤：
(1)、按重量份取20份马铃薯废渣和5份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；
(2)、将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入12％康宁木霉和固氮菌种子液，进行第一次混合发酵，所述康宁木霉和固氮菌的比例为8:2，所述发酵温度条件为温度30℃；
(3)、在第一次发酵进行到48小时后，按重量份接入15％产朊假丝酵母和啤酒酵母种子液，进行第二次混合发酵，所述产朊假丝酵母和啤酒酵母的比例为7:3，在32℃继续发酵96小时，将得到的发酵产物干燥，即得所述微生物饲料添加剂。
接种固氮菌和康宁木霉时，接种在种子罐中生长48小时的菌种；接种酵母菌时，接种对数生长期的酵母菌。
试验方法
粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定，低聚木糖含量采用高效液相色谱法测定。
1、霉菌以及固氮菌单菌发酵试验
首先测定马铃薯废渣中的粗蛋白以及低聚木糖含量。然后按重量份取15份马铃薯废渣和10份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份分别接入8％表1中的各菌种进行单菌发酵，所述发酵温度条件为温度28℃，发酵时间为48小时，将得到的发酵产物干燥。
表1马铃薯废渣以及单菌发酵后发酵产物中的粗蛋白以及低聚木糖含量
样品 粗蛋白含量(％) 低聚木糖含量(％)
马铃薯废渣 4.12 0.25
白地霉 6.35 0.72
米曲霉 5.82 1.59
黑曲霉 5.96 1.03
绿色木霉 6.02 0.85
康宁木霉 5.13 3.89.
里氏木霉 7.25 3.23
固氮菌 5.26 0.36
实验发现，白地霉、米曲霉、黑曲霉、绿色木霉、康宁木霉、里氏木霉以及固氮菌均可在一定程度上提升马铃薯废渣的粗蛋白含量，康宁木霉和里氏木霉对低聚木糖含量的提升较为明显，其他霉菌发酵产低聚木糖的能力较弱，因此，本发明继续选择康宁木霉和里氏木霉进行下一步研究。
2、康宁木霉与里氏木霉混合培养试验
按重量份取15份马铃薯废渣和10份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入8％的康宁木糖与里氏木霉混合菌种种子液进行混合发酵，康宁木糖与里氏木霉的比例参见表2，所述发酵温度条件为温度28℃，发酵时间为48小时，将得到的发酵产物干燥。
表2康宁木霉与里氏木霉混合发酵后发酵产物中的粗蛋白以及低聚木糖含量
样品 粗蛋白含量(％) 低聚木糖含量(％)
康宁木霉 5.13 3.89.
里氏木霉 7.25 3.23
康宁木霉+里氏木霉(5:5) 5.96 3.17
康宁木霉+里氏木霉(4:6) 5.02 3.38
康宁木霉+里氏木霉(3:7) 5.73 3.16
康宁木霉+里氏木霉(2:8) 6.27 2.89
康宁木霉+里氏木霉(1:9) 7.01 3.65
康宁木霉+里氏木霉(6:4) 6.04 3.62
康宁木霉+里氏木霉(7:3) 5.92 3.04
康宁木霉+里氏木霉(8:2) 5.85 3.72
康宁木霉+里氏木霉(9:1) 5.63 3.74
将康宁木霉与里氏木霉混合培养发现，二者配合之后相对单菌发酵而言，粗蛋白含量和低聚木糖含量并没有产生显著提升，效果并不理想，推断康宁木霉与里氏木霉两菌株之间存在底物竞争或者生长抑制关系。
3、固氮菌与霉菌混合培养试验
按重量份取15份马铃薯废渣和10份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入8％的康宁木糖与固氮菌混合菌种种子液进行混合发酵，康宁木糖与固氮菌的比例参见表3，所述发酵温度条件为温度28℃，发酵时间为48小时，将得到的发酵产物干燥。
表3康宁木霉与固氮菌混合发酵后发酵产物中的粗蛋白以及低聚木糖含量
经过固氮菌与霉菌混合发酵培养试验发现，固氮菌与里氏木霉的相互促进作用并不明显，固氮菌与康宁木霉具有较为显著的相互促进作用，其中康宁木霉与固氮菌的比例为8:2时，发酵产物中的粗蛋白含量以及低聚木糖含量较为满意。
4、加入酵母菌进行多菌发酵试验
按重量份取15份马铃薯废渣和10份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入8％康宁木霉和固氮菌种子液，进行第一次混合发酵，所述康宁木霉和固氮菌的比例为8:2，所述发酵温度条件为温度28℃；在第一次发酵进行到48小时后，按重量份接入10％酵母菌种子液，酵母菌的组成参见表4，进行第二次混合发酵，在30℃继续发酵96小时，将得到的发酵产物干燥。
表4酵母菌的组成对粗蛋白以及低聚木糖含量的影响
经过试验发现，接入康宁木霉、固氮菌发酵48小时后，再接入酵母菌，可以显著提高马铃薯废渣发酵产物的蛋白含量，接入产朊假丝酵母和啤酒酵母混合菌种对粗蛋白含量的提升效果更好，对低聚木糖的含量并无显著的影响，当产朊假丝酵母与啤酒酵母的比例为7:3时，效果最为理想。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、按重量份取15-20份马铃薯废渣和5-10份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；
(2)、将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入8-12％康宁木霉和固氮菌种子液，进行第一次混合发酵，所述康宁木霉和固氮菌的比例为(1:9)-(9:1)，所述发酵温度条件为温度26-30℃；
(3)、在第一次发酵进行到48小时后，按重量份接入10-15％产朊假丝酵母和啤酒酵母种子液，进行第二次混合发酵，所述产朊假丝酵母和啤酒酵母的比例为(1:9)-(9:1)，在28-32℃继续发酵96小时，将得到的发酵产物干燥，即得所述微生物饲料添加剂。
2.一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，包括如下步骤：
(1)、按重量份取15份马铃薯废渣和10份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；
(2)、将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入8％康宁木霉和固氮菌种子液，进行第一次混合发酵，所述康宁木霉和固氮菌的比例为8:2，所述发酵温度条件为温度28℃；
(3)、在第一次发酵进行到48小时后，按重量份接入10％产朊假丝酵母和啤酒酵母种子液，进行第二次混合发酵，所述产朊假丝酵母和啤酒酵母的比例为7:3，在30℃继续发酵96小时，将得到的发酵产物干燥，即得所述微生物饲料添加剂。
3.一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，包括如下步骤：
(1)、按重量份取18份马铃薯废渣和8份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；
(2)、将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入10％康宁木霉和固氮菌种子液，进行第一次混合发酵，所述康宁木霉和固氮菌的比例为8:2，所述发酵温度条件为温度26℃；
(3)、在第一次发酵进行到48小时后，按重量份接入12％产朊假丝酵母和啤酒酵母种子液，进行第二次混合发酵，所述产朊假丝酵母和啤酒酵母的比例为7:3，在28℃继续发酵96小时，将得到的发酵产物干燥，即得所述微生物饲料添加剂。
4.一种多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，包括如下步骤：
(1)、按重量份取20份马铃薯废渣和5份玉米芯粉，加入纯净水定容至100份，搅拌均匀后，送入灭菌罐中灭菌；
(2)、将灭菌后的物料送入发酵罐中，按重量份接入12％康宁木霉和固氮菌种子液，进行第一次混合发酵，所述康宁木霉和固氮菌的比例为8:2，所述发酵温度条件为温度30℃；
(3)、在第一次发酵进行到48小时后，按重量份接入15％产朊假丝酵母和啤酒酵母种子液，进行第二次混合发酵，所述产朊假丝酵母和啤酒酵母的比例为7:3，在32℃继续发酵96小时，将得到的发酵产物干燥，即得所述微生物饲料添加剂。
5.如权利要求1-4任一项所述的多菌种混合培养生产微生物饲料添加剂的方法，其特征在于：接种固氮菌和康宁木霉时，接种在种子罐中生长48-72小时的菌种；接种酵母菌时，接种对数生长期的酵母菌。
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