CN108142660A - 一种秸秆饲料的制备方法 - Google Patents

一种秸秆饲料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种秸秆饲料的制备方法，采用多种微生物协同发酵，微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌，并且本发明在微生物发酵之前采用复合酶对秸秆进行酶解，能够有效降解木质纤维素。本发明的制备方法简单实用，应用前景广阔，易于推广，制得的秸秆饲料适口性好，营养价值高。

Description

一种秸秆饲料的制备方法
技术领域
本发明涉及饲料制备工艺领域，具体的说，是一种秸秆饲料的制备方法。
背景技术
西方畜牧养殖业很少补充精料，主要是放牧，靠优质牧草，而我国的畜牧业主要是粮食畜牧业，我国草原产草能力很低，不论产量还是质量都远远不能满足畜牧业发展的需要。只有加速发展草食性牲畜，才能实现向节粮型畜牧业结构的转变。发展草食牲畜需要大量的优质饲草资源，饲草资源一类是草原牧草、人工草场，另一类即为农作物秸秆资源。我国是传统的农业大国，农作物秸秆不仅分布广、种类多，而且数量大，每年产量可达7亿多吨，其中麦秸和稻秸约4亿吨。随着农业的发展，农作物产量的增加，秸秆产量也不断增加。
秸秆饲料，主要是指以甜高粱、玉米、芦苇、棉花等秸秆粉碎加工而成的纤维饲料，是反刍动物的主要饲料。农作物秸秆粗纤维含量高，难以被动物消化吸收，可利用养分少，适口性差，在饲料分类学上归为粗饲料。纤维素、半纤维素和木质素紧密结合、相互缠绕构成粗纤维，也称木质纤维素，是植物细胞壁的主要成分。这些天然有机高分子化合物，结构很牢固，只能吸水润胀，不能为单胃动物的消化液和酶所分解，仅靠其盲肠微生物少量酵解，消化率很低，只适用于反刍家畜的饲养。
利用微生物发酵技术提高秸秆的饲用价值畜牧界、饲料界的研究热点，然而自然界降解木质纤维素复合菌系组成较复杂，既包括分泌降解木质纤维素酶的微生物，又包括不具有降解功能的微生物，但其对复合菌系的稳定性有着重要作用。所以有目地的构建稳定菌群，模拟自然界复合菌系降解木质纤维素，是有效降解秸秆的重要方向。
发明内容
针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种秸秆饲料制备方法，主要解决单一微生物发酵秸秆饲料存在的适口性差、木质纤维素降解率低和营养价值低的问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种秸秆饲料的制备方法，步骤包括
A1.微生物菌剂制备：所述微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌；
A2.秸秆备料：秸秆使用前晒干，去除其中的杂物和霉烂变质物，采用机械粉碎技术处理秸秆，粉碎后颗粒的直径在0.1～1mm；
A3.将上述秸秆干料与水混合搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，10min；
A4.将复合酶制剂溶解到水中，与灭菌后的秸秆混合均匀，室温酶解3～5小时；
A5.酶解结束后，按秸秆干料重量的20％～50％以喷雾方式加入步骤A1所述的微生物菌剂，搅拌均匀，压实，轧压成型；
A6.将步骤A5得到的饲料送入饲料袋，快速封口，在28～40℃下发酵7～10天得秸秆饲料。
在秸秆发酵饲料中菌种的选择是至关重要的，目前常用的菌种有霉菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌等。发酵秸秆时并不是菌种越多就越好，菌株的添加比例和顺序、培养条件等因素会影响秸秆发酵饲料效果。混合培养霉菌与酵母使秸秆蛋白含量大大提高，蛋白含量随酵母种类的增加而增大，酵母菌不仅可以起去阻遏作用，而且对真菌的生长有正效应。
经过大量实验，本发明中所述微生物菌剂中乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌的质量比为1.0：2.0～3.0：2.5～5.0:1.0：0.5～1.0。
乳酸杆菌可将葡萄糖分解为乳酸，产生乙醇、醋酸、二氧化碳和氢等，耐酸，一般在厌氧条件下繁殖，可以抑制多种细菌生长，提高免疫球蛋白A的产量。
枯草芽孢杆菌为需氧菌，能迅速消耗消化道内环境中的游离氧气，形成肠道低氧环境，促进有益厌氧菌生长和繁殖，产生乳酸等有机酸类，降低肠道PH值，改善乳酸杆菌的生长环境，保持肠道微生态系统稳衡，提高动物机体抗病能力，减少胃肠道疾病发生几率,对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显抑制作用，间接抑制其它致病菌生长。而且芽孢杆菌抗逆性强，易于工业化生产，因此在木质纤维素降解中更具有应用前景。
酵母菌可以生产单细胞蛋白质、B族维生素、核酸和矿物质，同时也能产生一些保健功能活性物质。
黑曲霉菌破坏饲料中的植物细胞壁，将纤维素、果胶质等大分子物质降解为单糖和寡糖，并可产生多种消化酶、氨基酸、维生素以及菌体蛋白；促进动物生长，提高机体免疫，抑制和杀死有害微生物。
本发明中将复合酶酶解与微生物发酵分开，是由于酶解与发酵条件不同，如果同时进行无法得到最佳效果。而且本发明中选取的木聚糖酶、纤维素酶和半纤维素酶可以降解秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素，得到动物可以有效利用的小分子量糖类，提高了秸秆饲料营养价值。进一步的，为了更好的实现本发明，添加量为木聚糖酶100～300U/g，纤维素酶50～80U/g，半纤维素酶50～100U/g。
进一步的，为了更好的实现本发明，所述机械粉碎技术包括使用刀片粉碎机、锤式粉碎机或球磨粉碎机中的一种进行粉碎。
进一步的，为了更好的实现本发明，所述秸秆为玉米秸秆、大豆秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆中的一种或几种的混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明在微生物发酵之前用复合酶对秸秆进行酶解，本发明中选取的木聚糖酶、纤维素酶和半纤维素酶可以降解秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素，得到动物可以有效利用的小分子量糖类，提高了秸秆饲料营养价值。
2、由于酶解和发酵的条件不同，本发明在酶解之后采用多种微生物菌种对秸秆进行发酵，微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌，多种微生物协同发酵，制得秸秆饲料适口性好，营养价值高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明秸秆饲料的制备方法按如下步骤进行：
A1.微生物菌剂制备：所述微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌。
A2.秸秆备料：秸秆使用前晒干，去除其中的杂物和霉烂变质物，采用机械粉碎技术处理秸秆，粉碎后颗粒的直径在0.1～1mm；
A3.将上述秸秆干料与水混合搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，10min；
A4.将复合酶制剂溶解到水中，与灭菌后的秸秆混合均匀，室温酶解3～5小时；
A5.酶解结束后，按秸秆干料重量的20％～50％以喷雾方式加入步骤A1所述的微生物菌剂，搅拌均匀，压实，轧压成型；
A6.将步骤A5得到的饲料送入饲料袋，快速封口，在28～40℃下发酵7～10天得秸秆饲料。
本发明所用微生物的培养条件为：
枯草芽孢杆菌培养基配方：蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，NaCl 5.0g，蒸馏水1.0L，pH7.0。培养条件，37℃，200转/分钟，将菌培养至OD600至1.0。
酵母菌(产朊假丝酵母或异常汉逊酵母)培养基配方：蛋白胨20g，酵母粉10g，葡萄糖10g，蒸馏水1.0L，pH7.0，培养条件，30℃，200转/分钟，将菌培养至OD600至1.0。
植物乳酸杆菌培养基：酪胨10.0g，牛肉粉8.0g，酵母粉4.0g，葡萄糖20.0g，硫酸镁0.2g，乙酸钠5.0g，柠檬酸三铵2.0g，磷酸氢二钾2.0g，硫酸锰0.05g，吐温80 1.0g，蒸馏水1L，pH6.2±0.2。培养条件，37℃，200转/分钟，将菌培养至OD600至1.0。
实施例1：
A1.微生物菌剂制备：所述微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌；
A2.秸秆备料：秸秆使用前晒干，去除其中的杂物和霉烂变质物，采用机械粉碎技术处理秸秆，粉碎后颗粒的直径在0.1～1mm；
A3.将上述秸秆干料与水混合搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，10min；
A4.将复合酶制剂溶解到水中，与灭菌后的秸秆混合均匀，室温酶解3小时；
A5.酶解结束后，按秸秆干料重量的20％以喷雾方式加入步骤A1所述的微生物菌剂，搅拌均匀，压实，轧压成型；
A6.将步骤A5得到的饲料送入饲料袋，快速封口，在28℃下发酵7天得秸秆饲料。
其中，微生物菌剂中乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌的质量比为1.0:2.0:2.5:1.0:0.5，复合酶的添加量为木聚糖酶100U/g，纤维素酶50U/g，半纤维素酶50U/g。
该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的2.1％，有益活菌数为4×109CFU/g，纤维素酶活力为2.3FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为27％。
实施例2：
A1.微生物菌剂制备：所述微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌。
A2.秸秆备料：秸秆使用前晒干，去除其中的杂物和霉烂变质物，采用机械粉碎技术处理秸秆，粉碎后颗粒的直径在0.1～1mm；
A3.将上述秸秆干料与水混合搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，10min；
A4.将复合酶制剂溶解到水中，与灭菌后的秸秆混合均匀，室温酶解4小时；
A5.酶解结束后，按秸秆干料重量的50％以喷雾方式加入步骤A1所述的微生物菌剂，搅拌均匀，压实，轧压成型；
A6.将步骤A5得到的饲料送入饲料袋，快速封口，在30℃下发酵8天；
其中，微生物菌剂中乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌的质量比为1.0:3.0:5.0:1.0:1.0，复合酶的添加量为木聚糖酶300U/g，纤维素酶80U/g，半纤维素酶100U/g。
该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的1.5％，有益活菌数为109CFU/g，纤维素酶活力为1.0FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为14％。
实施例3：
A1.微生物菌剂制备：所述微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌；
A2.秸秆备料：秸秆使用前晒干，去除其中的杂物和霉烂变质物，采用机械粉碎技术处理秸秆，粉碎后颗粒的直径在0.1～1mm；
A3.将上述秸秆干料与水混合搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，10min；
A4.将复合酶制剂溶解到水中，与灭菌后的秸秆混合均匀，室温酶解5小时；
A5.酶解结束后，按秸秆干料重量的30％以喷雾方式加入步骤A1所述的微生物菌剂，搅拌均匀，压实，轧压成型；
A6.将步骤A5得到的饲料送入饲料袋，快速封口，在35℃下发酵9天；
其中，微生物菌剂中乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌的质量比为1.0:2.5:3.0:1.0:0.6，复合酶的添加量为木聚糖酶150U/g，纤维素酶60U/g，半纤维素酶70U/g。
该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的2.0％，有益活菌数为3×109CFU/g，纤维素酶活力为2.2FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为25％。
实施例4：
A1.微生物菌剂制备：所述微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌；
A2.秸秆备料：秸秆使用前晒干，去除其中的杂物和霉烂变质物，采用机械粉碎技术处理秸秆，粉碎后颗粒的直径在0.1～1mm；
A3.将上述秸秆干料与水混合搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，10min；
A4.将复合酶制剂溶解到水中，与灭菌后的秸秆混合均匀，室温酶解4.5小时；
A5.酶解结束后，按秸秆干料重量的35％以喷雾方式加入步骤A1所述的微生物菌剂，搅拌均匀，压实，轧压成型；
A6.将步骤A5得到的饲料送入饲料袋，快速封口，在40℃下发酵10天；
其中，微生物菌剂中乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌的质量比为1.0:3.0:4.0:1.0:0.8，复合酶的添加量为木聚糖酶250U/g，纤维素酶70U/g，半纤维素酶80U/g。
该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的2.0％，有益活菌数为2×109CFU/g，纤维素酶活力为2.1FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为26％。
实施例5：
A1.微生物菌剂制备：所述微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌；
A2.秸秆备料：秸秆使用前晒干，去除其中的杂物和霉烂变质物，采用机械粉碎技术处理秸秆，粉碎后颗粒的直径在0.1～1mm；
A3.将上述秸秆干料与水混合搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，10min；
A4.将复合酶制剂溶解到水中，与灭菌后的秸秆混合均匀，室温酶解5小时；
A5.酶解结束后，按秸秆干料重量的50％以喷雾方式加入步骤A1所述的微生物菌剂，搅拌均匀，压实，轧压成型；
A6.将步骤A5得到的饲料送入饲料袋，快速封口，在30℃下发酵9天；
其中，微生物菌剂中乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌的质量比为1.0:2.8:4.0:1.0:0.5，复合酶的添加量为木聚糖酶290U/g，纤维素酶70U/g，半纤维素酶90U/g。
该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的2.4％，有益活菌数为4×109CFU/g，纤维素酶活力为2.1FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为22％。
实施例6：
A1.微生物菌剂制备：所述微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌，
A2.秸秆备料：秸秆使用前晒干，去除其中的杂物和霉烂变质物，采用机械粉碎技术处理秸秆，粉碎后颗粒的直径在0.1～1mm；
A3.将上述秸秆干料与水混合搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，10min；
A4.将复合酶制剂溶解到水中，与灭菌后的秸秆混合均匀，室温酶解3～5小时；
A5.酶解结束后，按秸秆干料重量的20％～50％以喷雾方式加入步骤A1所述的微生物菌剂，搅拌均匀，压实，轧压成型；
A6.将步骤A5得到的饲料送入饲料袋，快速封口，在38℃下发酵8天；
其中，微生物菌剂中乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌的质量比为1.0:3.0:5.0:1.0:1.0，复合酶的添加量为木聚糖酶200U/g，纤维素酶70U/g，半纤维素酶95U/g。
该饲料具有明显的酸香味，采用饲料领域常规测定方法测得该饲料乳酸含量达到饲料总重量的2.0％，有益活菌数为2×109CFU/g，纤维素酶活力为2.1FPU/g，纤维素和半纤维素的降解率为21％。
最后说明的是，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种秸秆饲料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1.微生物菌剂备料：所述微生物菌剂包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌；
A2.秸秆备料：秸秆使用前晒干，去除其中的杂物和霉烂变质物，采用机械粉碎技术处理秸秆，粉碎后颗粒的直径在0.1～1mm；
A3.将上述秸秆干料与水混合搅拌均匀，于112℃进行高压灭菌，10min；
A4.将复合酶制剂溶解到水中，与灭菌后的秸秆混合均匀，室温酶解3～5小时；
A5.酶解结束后，按秸秆干料重量的20％～50％以喷雾方式加入步骤A1所述的微生物菌剂，搅拌均匀，压实，轧压成型；
A6.将步骤A5得到的饲料送入饲料袋，快速封口，在28～40℃下发酵7～10天。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆饲料的制备方法，其特征在于：所述微生物菌剂中乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌和布氏热厌氧杆菌的质量比为1.0:2.0～3.0:2.5～5.0:1.0:0.5～1.0。
3.根据权利要求1所述的一种秸秆饲料的制备方法，其特征在于：所述步骤A4中复合酶制剂由木聚糖酶、纤维素酶和半纤维素酶组成，添加量为木聚糖酶100～300U/g，纤维素酶50～80U/g，半纤维素酶50～100U/g。
4.根据权利要求1所述的一种秸秆饲料的制备方法，其特征在于：所述机械粉碎技术包括使用刀片粉碎机、锤式粉碎机或球磨粉碎机中的一种进行粉碎。
5.根据权利要求1所述的一种秸秆饲料的制备方法，其特征在于：所述秸秆为玉米秸秆、大豆秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆中的一种或几种的混合。
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