CN108935928A - 一种利用地源饲料资源生产的生物发酵饲料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种利用地源饲料资源生产的生物发酵饲料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种利用地源性饲料资源生产的生物发酵饲料及其制备方法和应用，发酵基料以豆渣为主料，麸皮为辅料，接种混合菌种发酵培养液进行固态发酵，制得生物发酵饲料。其中，基料各组分重量份数为：豆渣45份、麸皮55份；发酵菌剂包括植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母。本发明的利用地源饲料资源生产的生物发酵饲料纤维物质含量降低，蛋白质含量升高，氨基酸组成优化，抗营养因子含量降低，同时富含植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母益生活菌及其发酵产物乳酸、蛋白酶和纤维素酶等，可改善饲料适口性，促进家畜生长，增强母畜泌乳性能，增加母畜利用年限，降低饲料成本，提高养殖经济效益。

Description

一种利用地源饲料资源生产的生物发酵饲料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于地源性资源生物饲料化利用技术领域，特别涉及一种利用地源饲料资源生产的生物发酵饲料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，我国畜牧业发展迅猛，养殖规模和集约化程度逐步扩大和提高，导致豆粕、玉米等常规饲料资源紧缺问题日益严峻，另一方面，我国豆渣等地源性饲料资源丰富，但目前大部分地源性饲料资源被废弃，利用率较低，这不仅浪费了资源，更对环境造成严重污染。因此，利用生物发酵技术充分开发地源饲料资源为高价值的特色生物饲料，对缓解饲料资源短缺现状、实现废弃资源高效循环利用、促进畜牧业可持续发展具有重要的现实意义。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供一种利用地源饲料资源生产的生物发酵饲料及其制备方法和应用，该生物发酵饲料是利用具有协同效应的复合菌种固态发酵地源性饲料资源制得，营养价值高，富含益生菌及发酵产物，可广泛应用于动物生产，具有改善饲料适口性，提高饲料营养价值，提高饲料养分消化率，促进动物生长，提高动物生产性能，延长母畜利用年限，降低生产成本的效果。
技术方案：一种利用地源饲料资源生产生物发酵饲料的方法，制备步骤为：(1)基料配制：按照配比取地源性饲料资源与麸皮，混匀后高压蒸汽灭菌。(2)菌液培养：分别液态发酵培养植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母，随后，按配比混合所得培养液，得到混菌发酵培养液。(3)接种发酵：按配比将发酵基料与混菌发酵培养液充分混合，控制发酵温度，固态发酵，得到生物发酵饲料。
优选的，上述地源饲料资源为豆渣，其含水量为75-85wt％、蛋白质含量≥3wt％、酸溶蛋白含量≥11％(占粗蛋白含量)。
优选的，上述发酵基料配比为45份豆渣，55份麸皮。
优选的，上述植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母液态发酵培养后，OD600值分别为1.8、2.2、2.6。
优选的，上述混菌发酵培养液由植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵培养液按体积比2:1:2混合得到。
优选的，上述发酵基料按重量1％接种混菌发酵培养液。
优选的，上述发酵温度为25-30℃，固态发酵72h，固态发酵过程中，需要始终保持水分含量35-40％。
上述方法制备得到的生物发酵饲料。
上述生物发酵饲料在养猪和反刍动物生产中的应用。
有益效果：
(1)本发明的生物发酵饲料的制备充分利用豆渣发展为高价值的生物饲料，通过发酵技术实现了地域性农副废弃物的科学合理利用。
(2)本发明的生物发酵饲料的制备以麸皮为辅料，通过发酵改善了麸皮的营养组成，提高了其饲用价值，这对于缓解饲料资源短缺现状也具体积极作用。并且，本发明所述的生物发酵饲料应用于生猪与反刍动物养殖可提高动物生产性能，降低饲料成本，提高畜牧业经济效益。具体来说，该饲料具有下列优势：
①我国豆渣资源产量大，分布广，价格低，同时，其蛋白丰富，氨基酸组成合理，含膳食纤维、异黄酮等多种功能性成分，但豆渣水分含量高，极易腐败变质，尤其存在胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子，导致其利用率较低。本发明采用生物发酵技术处理豆渣，可降解其中的抗营养因子，优化豆渣营养组成，改善感官特性，延长保存期限，实现豆渣这一地源性资源的高效高值利用。
②麸皮营养丰富，价格低廉，含膳食纤维、低聚糖等功能因子，是大宗农副产品资源之一，但麸皮纤维含量高，蛋白含量低，适口性差，保存期短。本发明麸皮经微生物发酵，保存期延长，适口性提高，并且其中蛋白含量提高，氨基酸组成优化，营养价值得到显著改善，有效提高了动物对麸皮养分的利用，这在一定程度上也可缓解饲料资源匮乏现状。
③针对发酵底料—豆渣与麸皮组合的营养特性，本发明优选功能性益生菌进行科学配伍组合，菌种间协同增效，发酵效果更佳，发酵产物较发酵前纤维含量降低，蛋白质含量升高，氨基酸组成优化，小肽含量极大增加，营养水平得到明显改善，同时含大量发酵益生活菌及乳酸、蛋白酶和纤维素酶等，对促进动物消化吸收，改善肠道微生态，提高饲料转化率具有积极作用。
4○本发明的生物发酵饲料应用于哺乳母猪生产可改善饲料适口性，促进母猪采食，提高母猪泌乳力；应用于泌乳奶牛生产可改善奶牛健康状况，提高产奶量，改善乳品质，提高牛奶营养价值；应用于育肥肉牛生产可提高饲料利用率，促进肉牛生长，显著提高产肉性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，凡基于本发明内容所实现的生物技术均属于发明的范围。
实施例1本发明的生物发酵饲料基料配比的优化
(1)单因素试验分别确定豆渣和麸皮适宜的添加范围
豆渣添加量范围的确定①发酵基料的配制：按照以下比例进行基料的配制：麸皮55份，豆渣20份(试验号1)、30份(试验号2)、40份(试验号3)、50份(试验号4)、60份(试验号5)，混匀后灭菌；②混菌发酵培养液的生产：分别液态发酵培养植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母至OD600值达到1.8、2.2、2.6后，将3种单菌培养液按体积比1:1:1混合，得到混菌发酵培养液；③基料的接种发酵：发酵基料按重量1％接种混菌发酵培养液，充分混匀后，控制发酵温度25-30℃，固态发酵72h；4○发酵产物的品质检测：发酵结束后，测定发酵产物粗蛋白、小肽含量(小肽占粗蛋白的百分比)及植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母含量，检测发酵效果。
根据上表发酵产物品质检测结果可知，豆渣添加量为40-50份时，发酵产物粗蛋白、植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌及酿酒酵母含量较高，因此，可以确定发酵基料中麸皮添加55份时，豆渣适宜的添加范围为40-50份。
麸皮添加量范围的确定①发酵基料的配制：按照以下比例进行基料的配制：豆渣45份，麸皮30份(试验号1)、40份(试验号2)、50份(试验号3)、60份(试验号4)、70份(试验号5)，混匀后灭菌；②混菌发酵培养液的生产、③基料的接种发酵及4○发酵产物的品质检测同豆渣添加量范围的确定。
由上表发酵结果分析可以确定，发酵基料中豆渣添加45份时，麸皮适宜的添加范围为50-60份。
(2)响应面试验优化发酵基料组分的配比
在上述单因素试验的基础上，以发酵产物粗蛋白含量为响应值，采用二因素三水平的响应面试验进一步确定发酵基料组分的最优配比，试验因素和水平见下表。
根据试验设计因素及水平进行发酵基料的配制，混菌发酵培养液的生产，基料的接种发酵及发酵产物的品质检测同单因素试验，检测结果如下表所示。
应用Design-Expert软件对试验结果进行多元回归分析，拟合得到二次多项式回归方程：粗蛋白(％)＝+14.31+0.49A+0.68B+0.72AB-2.51A2-1.17B2。对此回归方程进行方差分析，P<0.0001，失拟检验P＝0.3215>0.1，相关系数R2＝0.9861，表明该方程模型极显著，拟合程度良好，且因素A、B、AB、A2及B2对响应值影响均为极显著水平(P<0.01)。
进一步运用Design-Expert对回归模型进行分析，得到被检变量A、B的最优值为46.02、56.67。考虑到实际生产操作，最终确定发酵基料组分的最优配比为：豆渣45份，麸皮55份。
实施例2
一种利用地源性饲料资源生产的生物发酵饲料的制备方法，包括(1)发酵基料配制方法：按重量份豆渣45份、麸皮55份，配料得到发酵基料后，混匀灭菌；(2)混菌发酵培养液生产方法：分别液态发酵培养植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母，得到OD600值达到1.8、2.2、2.6的培养液后，按体积比2:1:2混合，得到混菌发酵培养液；(3)基料发酵方法：发酵基料按重量1％接种混菌发酵培养液，充分混匀后，控制发酵温度25-30℃，固态发酵72h，得到生物发酵饲料。
活性成分含量 豆渣 麸皮 实施例2
水分(％) 76.62 13.04 42.40
粗蛋白(％) 3.61 14.42 14.40
小肽含量(％) 0 0 12.5
酸溶蛋白，占粗蛋白含量(％) 11.62 12.34 30.71
中性洗涤纤维(％) 10.35 41.03 19.25
酸性洗涤纤维(％) 7.84 12.11 6.97
植物乳杆菌(CFU/g) 0 0 3.5×107
枯草芽孢杆菌(CFU/g) 0 0 6.2×108
酿酒酵母(CFU/g) 0 0 1.4×108
乳酸(％) 0 0 0.87
蛋白酶(U/g) 0 0 248.90
纤维素酶(U/g) 0 0 372.24
由上表可以看出，相较于地源性饲料资源豆渣和麸皮组合，实施例2生产的生物发酵饲料，通过混菌固态发酵显著改善了发酵底料的营养组成，降低了其纤维物质含量，提高了蛋白质含量及酸溶蛋白含量，同时小肽含量有了极为显著的提高。特别的，与常规配合饲料相比，本生物发酵饲料富含植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母益生活菌及其发酵活性产物乳酸、蛋白酶和纤维素酶等。
抗营养因子含量 豆渣 实施例2
胰蛋白酶抑制因子(mg/g) 9.62 0
脲酶(U/g) 0.04 0
由上表可以看出，实施例2生产的生物发酵饲料通过混菌固态生物发酵技术显著降解了豆渣中的主要抗营养因子胰蛋白酶抑制剂和脲酶，消除了豆渣的抗营养作用。
豆渣 麸皮 实施例2
保存期 2天 1个月 1年
由上表可以看出，相较于发酵原料豆渣和麸皮，实施例2生产的生物发酵饲料保存期显著延长。
实施例3-7
从实施例1和实施例2中可以看出，在进行实施例2实验的过程中，与实施例1显著的差别之处为植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵培养液的体积比发生了变化，进而导致了最终发酵饲料中小肽的含量极大增高，因此，为了验证本发明中选择的三种发酵菌之间的协同配合发酵关系，本发明在试验过程中进行了多个实施例的对比，具体为在以上实施例2的基础上，仅将植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵培养液的体积或发酵过程的含水量进行调整，其他与实施例2相同，测定发酵产物的指标如下：
从以上结果可以看出，实施例3-6在改变植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵培养液的体积比的过程中，与实施例2的数据相比，除了小肽含量极大下降以外，其他指标虽然都有相应改变，但是变化并不十分显著，实施例7中保持了2:1:1的体积比，而在发酵过程中控制含水量在40％以下，最终发酵饲料中小肽含量相对于实施例2有了较为显著的上升，在随后一系列的实验中证明，在发酵过程中保持水分含量在35-40％之间，能够进一步发挥菌种间的协同作用，提高小肽含量。
以上实施例3-6中，对于植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵培养液的体积比进行了各种比例的试验，最终产物中小肽含量均不高，申请人在研究过程中也进行了一系列相关的其他试验，最终均表明，只有当三者比例为2:1:2时，小肽含量会有极显著的提高，而其他比例均显著下降，因此只能说明，只有三者比例在2:1:2时，在发酵过程中才能很好地引发将蛋白质大分子降解为小肽的机制。
实施例8本发明的生物发酵饲料在生猪养殖中的应用
(1)试验方法：选取20头体况、预产期相近的2～3胎长×大二元妊娠母猪，随机分为对照组和试验组，每组10个重复，每个重复1头猪。对照组饲喂常规配合饲料；试验组添加10％实施例2生物发酵饲料等质量替代全价配合饲料，生物发酵饲料:全价配合饲料质量比为1:9，每天饲喂三次，保证自由采食和饮水。试验期共35日，其中预试期7日(从母猪妊娠108d至分娩)、正试期28日(从母猪分娩至仔猪28日龄断奶)。母猪、仔猪饲养管理和免疫、保健均按猪场常规程序进行。
(2)测定指标：哺乳母猪总产仔数、活仔数、健仔数、泌乳期平均日采食量、断奶后发情间隔，以及仔猪初生重、断奶重、平均日增重、断奶成活率。
(3)试验结果
组别 总产仔数(头) 活仔数(头) 健仔数(头) 平均日采食量(kg/d) 发情间隔(d)
试验组 12.78±1.03 12.28±0.72 12.28±0.72a 5.61±0.15a 5.60±0.46b
对照组 12.26±0.90 11.53±0.98 10.62±0.40b 5.26±0.37b 6.70±0.45a
同列数字肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)；无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。
组别 初生重(kg) 断奶重(kg) 平均日增重(g/d) 成活率(％)
试验组 1.47±0.07 7.78±0.32a 228.38±12.24a 96.50±4.55a
对照组 1.44±0.12 7.41±0.47b 213.17±10.15b 93.86±5.62b
(4)结果分析
由上表可见，与对照组相比，试验组母猪总产仔数、活仔数均有所增加，但差异不显著(P>0.05)，同时，健仔数、泌乳期平均日采食量显著提高，断奶后发情间隔显著缩短(P<0.05)。另外，与对照组相比，试验组仔猪的断奶重、平均日增重、断奶成活率均显著提高(P<0.05)。
以上结果表明，本发明的利用复合菌种发酵地源饲料资源生产的生物发酵饲料应用于哺乳母猪生产，可改善饲料适口性，促进母猪采食，增强母猪泌乳力，促进仔猪生长发育，显著改善母猪繁殖性能。
实施例9本发明的生物发酵饲料在奶牛生产中的应用
(1)试验方法：根据胎次相同，产奶量和体重相近的原则，选择处于泌乳中期的健康荷斯坦奶牛16头，随机分为对照组和试验组，每组8个重复，每个重复1头牛。对照组饲喂常规全混合日粮，试验组用2kg实施例2生物发酵饲料替代等质量的基础精粮，预试期14日，正试期64日。所有试验牛按照牛场常规程序管理，每日机械挤奶3次，饲喂3次，自由采食和饮水。
(2)测定指标：干物质采食量、产奶量、奶料比、乳蛋白率、乳脂率、乳体细胞数。
(3)试验结果
(4)结果分析
由上表可知，与对照组相比，试验组奶牛的产奶性能更优，产奶量和乳脂率分别比对照组提高3.34％、5.21％，且差异显著(P<0.05)，同时，乳体细胞数较对照组显著降低20.18％(P<0.05)。以上结果表明，饲喂本发明的生物发酵饲料对改善泌乳奶牛健康状况，提高产奶量，改善乳成分组成，提高牛奶营养价值有积极的促进作用。
实施例10本发明的生物发酵饲料在肉牛生产中的应用
(1)试验方法：选取体重相近、体况良好的西门塔尔育肥牛24头，随机分为对照组和试验组，每组12头。对照组饲喂常规基础饲粮；试验组用实施例2生物发酵饲料替代50％基础精粮。试验期98天，包括7天预饲期，91天正饲期，每天饲喂两次，自由采食和饮水。
(2)测定指标：干物质采食量、始重、末重、平均日增重、料重比。
(3)试验结果
组别 干物质采食量(kg/d) 始重(kg) 末重(kg) 平均日增重(kg/d) 饲料转化率(料重比)
试验组 15.08±0.25 380.62±10.29 494.75±19.35a 1.25±0.11a 12.06±0.46b
对照组 14.90±0.23 381.12±9.37 469.47±21.03b 0.97±0.06b 15.36±0.64a
(4)结果分析
由上表可见，与对照组相比，试验组添加生物发酵饲料显著提高了试验组肉牛的末重、平均日增重和料重比(P<0.05)，表明本发明的生物发酵饲料可显著促进肉牛生长，提高日增重，降低料重比，提高肉牛育肥经济效益。

Claims (10)

1.一种利用地源性饲料资源生产的生物发酵饲料的制备方法，其特征在于，以豆渣混合麸皮为发酵基料，接种植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母混合发酵培养液进行固态发酵，制得生物发酵饲料。
2.根据权利要求1所述生物发酵饲料的制备方法，其特征在于，所述发酵基料中，按重量份，豆渣为45份，麸皮为55份。
3.根据权利要求1所述生物发酵饲料的制备方法，其特征在于，所述豆渣水分含量为75-85wt.%、蛋白质含量≥3wt.%、酸溶蛋白占粗蛋白的含量≥11wt.%。
4.根据权利要求1所述生物发酵饲料的制备方法，其特征在于，所述植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母的液态发酵培养液的OD600值分别为1.8、2.2、2.6。
5.根据权利要求1所述生物发酵饲料的制备方法，其特征在于，所述植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵培养液按体积比2:1:2混合得混菌发酵培养液。
6.根据权利要求1所述生物发酵饲料的制备方法，其特征在于，所述发酵基料按重量1%接种混合发酵培养液。
7.根据权利要求1所述生物发酵饲料的制备方法，其特征在于，所述固态发酵的发酵温度为25-30℃，时间为72h，固态发酵过程中，需要始终保持水分含量35-40%。
8.权利要求1~7任一所述方法制备得到的生物发酵饲料。
9.权利要求8所述的生物发酵饲料在养猪业中的应用。
10.权利要求8所述的生物发酵饲料在反刍动物生产中的应用。
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