CN109007266A - 一种茶叶渣固态发酵制备饲料原料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种茶叶渣固态发酵制备饲料原料的方法，涉及饲料加工领域，按照一定的质量比取茶叶渣、豆粕、麸皮、糖蜜和复合微量元素混合作为发酵基质，调节水份含量，加入枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌等4种菌，控制发酵条件，采用酶解、有氧和无氧结合发酵即得本产品。采用本发明方法生产的茶叶渣固态发酵饲料，有效的降低了茶叶渣粗纤维含量，提高了蛋白含量，适合饲料工业化生产。

Description

一种茶叶渣固态发酵制备饲料原料的方法
技术领域
本发明涉及饲料领域，尤其涉及一种茶叶渣固态发酵制备饲料原料的方法。
背景技术
我国茶园面积达到4000万亩，伴随着茶叶产量激增和产业链的延伸，大批的茶叶深加工企业应运而生。但茶叶在生产茶饮料、茶食品、有效成分的提取过程中，将产生茶叶原料量70％以上的茶渣，由于茶叶渣含水量高(70％～80％)，含有大量的可溶性营养物质，极易滋生大量的微生物，产生环境问题，研究表明，茶渣中含有17％～19％的粗蛋白，16％～18％的粗纤维，1％～2％的茶多酚，0.1％～0.3％的咖啡碱，而在组成蛋白质的氨基酸中赖氨酸和蛋氨酸的比例分别占1.5％～2％和0.5％～0.2％，如果可以有效的降低茶叶渣中的粗纤维，提高蛋白含量，茶叶渣将有很大的利用空间。
现有开发利用茶叶渣资源的方式主要是将茶叶渣进行干燥、粉碎，制备混合料后灭菌，同时要控制在一定的温度范围内发酵，发酵后要进行烘干处理，如：中国专利申请号CN 104472879 A《一种茶渣饲料添加剂及其制备方法》和中国专利申请号CN 103583812 A《一种茶叶渣制备蛋白饲料的方法及其产品》公开了采用茶渣制备饲料添加剂和蛋白饲料的方法，已有的方法中生产操作过程较多，最后需要晾晒或烘干，实际大规模生产时操作难度较大。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种茶叶渣固态发酵制备饲料原料的方法，利用蒸汽爆破技术在对茶叶渣灭菌的同时，破坏了茶叶渣木质纤维素结构，提高纤维素、半纤维素的转化利用率，同时单向排气呼吸袋的利用，有效的解决了发酵后蛋白饲料需烘干的难题，是一种非常有效且经济的发酵处理方式。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种茶叶渣固态发酵制备饲料原料的方法，包括如下步骤：
(1)茶叶渣蒸汽爆破灭菌处理：将茶叶渣放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入2-3Mpa蒸汽，维持2-4min，打开蒸汽爆破阀门，得到蒸汽爆破后的茶叶渣；
(2)脱水：蒸汽爆破后的茶叶渣通过设备挤压或者烘干，使水份控制在质量分数45-55％；
(3)发酵基质制备：将83-93重量份脱水后的茶叶渣、3-6重量份麸皮、2-5重量份豆粕、2-6重量份糖蜜、0.02-0.05重量份复合微量元素充分混合，制成发酵基质；
(4)复合酶和发酵菌种添加：将固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌溶于水中，充分混匀，制成发酵液，接种到发酵基质中，充分混合；所述固体纤维素酶、β葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉、乳酸菌、水、发酵基质的重量比为0.3-0.6：0.3-0.5：0.2-0.4：0.4-0.6：0.5-0.9：0.6-1：0.5-1：0.4-0.8：10-20：1000；所述固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶活性分别为：3000-5000u/g，700-1000u/g，4000-6000u/g和5000-10000u/g，固体枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌制剂活菌数分别为：1.5～2*1011cfu/g，0.5～1*1011cfu/g，0.5～1*1010cfu/g和0.5～1*1010cfu/g；
(5)酶解与有氧发酵：常压下堆积，物料高度40-80cm，进行酶解和有氧发酵，0-24h物料温度控制在35-45℃，物料温度高于45℃进行翻转，24h-96h温度控制在25-35℃，当物料中心温度高于35℃时进行翻转；或者，0-36h物料温度控制在35-45℃，物料温度高于45℃进行翻转，36h-96h温度控制在25-35℃，当物料中心温度高于35℃时进行翻转；
(6)包装及无氧发酵：有氧发酵好的物料直接采用具有单向阀、只能出气不能进气的塑料袋进行密封包装，进行厌氧发酵3-5d以上，即获得饲料原料。
进一步地，茶叶渣是绿茶、红茶提取有效成分或制备凉茶后的残渣；麸皮是小麦加工副产品，含水量质量分数11-15％；豆粕为含皮豆粕，含水量质量分数11-15％；糖蜜为液体状，含水量质量分数50-60％。
进一步地，所述复合微量元素由2-3重量份FeS04·7H20，0.8-1重量份MnS04，0.7-0.9重量份ZnS04，0.8-1.1重量份KCl和0.8-1重量份CoCl2混合而成。
本发明的有益效果是：
(1)本发明将废弃的茶叶渣转化为饲料原料，既减少了其对环境的污染，又能为畜禽提供低成本的饲料原料。
(2)蒸汽爆破在灭菌的同时，可破坏纤维素结构，提高纤维素、半纤维素的转化利用率。
(3)发酵菌种选用枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉，可提高纤维酶的含量，有效降解粗纤维，同时，通过添加乳酸菌降低发酵基质的pH；其中，发酵后的茶叶渣粗纤维的降解率可达40％，显著提高茶叶渣的消化利用率。
(3)发酵饲料生产过程中省去干燥环节，节省了能源和加工成本，同时充分避免了有益菌干燥时死亡，解决了微生物发酵代谢产生的热敏性生物功能性有益成分受高温干燥失活的问题。
(4)单向阀呼吸袋具有单向透气性，发酵袋内的气体可以从呼吸袋中排出，外界的空气无法进入发酵袋内，解决了密封发酵产气导致发胶袋胀破的问题，同时有效阻止外界有害杂菌进入袋内，保证袋内发酵安全可控。降低了生产成本，适合工业化生产。
(5)首先通过有氧发酵方式有效降解纤维素，再通过厌氧发酵方式降低pH，有利于物料的长期保存。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的技术及特点，但这些实施例并非用以限定本发明的保护范围。
实施例1：按照以下方法制备本实施例的茶叶渣固态发酵饲料原料：
(1)茶叶渣蒸汽爆破灭菌处理：将茶叶渣放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入2.2Mpa蒸汽，维持3min，打开蒸汽爆破阀门，得到蒸汽爆破后的茶叶渣；
(2)脱水：蒸汽爆破后的茶叶渣通过设备挤压或者烘干，使水份控制在质量分数50％；
(3)发酵基质制备：将89.98重量份脱水后的茶叶渣、5重量份麸皮、3重量份豆粕、2重量份糖蜜、0.02重量份复合微量元素充分混合，制成发酵基质；所述复合微量元素由2重量份FeS04·7H20，0.8重量份MnS04，0.7重量份ZnS04，0.8重量份KCl和0.8重量份CoCl2混合而成；
(4)复合酶和发酵菌种添加：将固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌溶于水中，充分混匀，制成发酵液，接种到发酵基质中，充分混合；所述固体纤维素酶、β葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉、乳酸菌、水、发酵基质的重量比为0.3：0.3：0.2：0.4：0.5：0.6：0.5：0.4：10：1000；所述固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶活性分别为：3000u/g，700u/g，4000u/g和5000u/g，固体枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌制剂活菌数分别为：1.5*1011cfu/g，0.5*1011cfu/g，0.5*1010cfu/g和0.5*1010cfu/g；
(5)酶解与有氧发酵：常压下堆积，物料高度65cm，进行酶解和有氧发酵，0-24h物料温度控制在35-45℃，物料温度高于45℃进行翻转，24h-96h温度控制在25-35℃，当物料中心温度高于35℃时进行翻转；
(6)包装及无氧发酵：有氧发酵好的物料直接采用具有单向阀、只能出气不能进气的塑料袋进行密封包装，进行厌氧发酵5d以上。
按照以上方法制备的茶叶渣固态发酵饲料原料与未进行发酵的茶叶渣对比情况如表1：
表1 固态发酵茶叶渣主要成分及风味分析对比表(以干物质计)
实施例2：按照以下方法制备本实施例的茶叶渣固态发酵饲料原料：
(1)茶叶渣蒸汽爆破灭菌处理：将茶叶渣放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入2.5Mpa蒸汽，维持4min，打开蒸汽爆破阀门，得到蒸汽爆破后的茶叶渣；
(2)脱水：蒸汽爆破后的茶叶渣通过设备挤压或者烘干，使水份控制在质量分数55％；
(3)发酵基质制备：将84.97重量份脱水后的茶叶渣、6重量份麸皮、5重量份豆粕、4重量份糖蜜、0.03重量份复合微量元素充分混合，制成发酵基质；所述复合微量元素由3重量份FeS04·7H20，0.9重量份MnS04，0.8重量份ZnS04，0.8重量份KCl和1.0重量份CoCl2混合而成；
(4)复合酶和发酵菌种添加：将固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌溶于水中，充分混匀，制成发酵液，接种到发酵基质中，充分混合；所述固体纤维素酶、β葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉、乳酸菌、水、发酵基质的重量比为0.4：0.5：0.3：0.5：0.6：0.7：0.8：0.5：15：1000；所述固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶活性分别为：3000u/g，700u/g，4000u/g和5000u/g，固体枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌制剂活菌数分别为：1.5*1011cfu/g，0.5*1011cfu/g，0.5*1010cfu/g和0.5*1010cfu/g；
(5)酶解与有氧发酵：常压下堆积，物料高度65cm，进行酶解和有氧发酵，0-36h物料温度控制在35-45℃，物料温度高于45℃进行翻转，36h-96h温度控制在25-35℃，当物料中心温度高于35℃时进行翻转；
(6)包装及无氧发酵：有氧发酵好的物料直接采用具有单向阀、只能出气不能进气的塑料袋进行密封包装，进行厌氧发酵4d以上，即获得饲料原料。
按照以上方法制备的茶叶渣固态发酵饲料原料与未进行发酵的茶叶渣对比情况如表2：
表2 固态发酵茶叶渣主要成分及风味分析对比表(以干物质计)
实施例3：按照以下方法制备本实施例的茶叶渣固态发酵饲料原料：
(1)茶叶渣蒸汽爆破灭菌处理：将茶叶渣放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入3Mpa蒸汽，维持2min，打开蒸汽爆破阀门，得到蒸汽爆破后的茶叶渣；
(2)脱水：蒸汽爆破后的茶叶渣通过设备挤压或者烘干，使水份控制在质量分数45％；
(3)发酵基质制备：将83重量份脱水后的茶叶渣、3重量份麸皮、2重量份豆粕、4重量份糖蜜、0.05重量份复合微量元素充分混合，制成发酵基质；所述复合微量元素由3重量份FeS04·7H20，1重量份MnS04，0.9重量份ZnS04，1.1重量份KCl和1重量份CoCl2混合而成；
(4)复合酶和发酵菌种添加：将固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌溶于水中，充分混匀，制成发酵液，接种到发酵基质中，充分混合；所述固体纤维素酶、β葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉、乳酸菌、水、发酵基质的重量比为0.6：0.5：0.4：0.6：0.9：1：1：0.8：20：1000；所述固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶活性分别为：4000u/g，900u/g，5000u/g和7000u/g，固体枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌制剂活菌数分别为：1.8*1011cfu/g，0.8*1011cfu/g，0.9*1010cfu/g和0.8*1010cfu/g；
(5)酶解与有氧发酵：常压下堆积，物料高度40cm，进行酶解和有氧发酵，0-36h物料温度控制在35-45℃，物料温度高于45℃进行翻转，36h-96h温度控制在25-35℃，当物料中心温度高于35℃时进行翻转；
(6)包装及无氧发酵：有氧发酵好的物料直接采用具有单向阀、只能出气不能进气的塑料袋进行密封包装，进行厌氧发酵3d以上，即获得饲料原料。
按照以上方法制备的茶叶渣固态发酵饲料原料与未进行发酵的茶叶渣对比情况如表3：
表3 固态发酵茶叶渣主要成分及风味分析对比表(以干物质计)
实施例4：按照以下方法制备本实施例的茶叶渣固态发酵饲料原料：
(1)茶叶渣蒸汽爆破灭菌处理：将茶叶渣放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入2Mpa蒸汽，维持2min，打开蒸汽爆破阀门，得到蒸汽爆破后的茶叶渣；
(2)脱水：蒸汽爆破后的茶叶渣通过设备挤压或者烘干，使水份控制在质量分数45％；
(3)发酵基质制备：将93重量份脱水后的茶叶渣、5重量份麸皮、4重量份豆粕、6重量份糖蜜、0.05重量份复合微量元素充分混合，制成发酵基质；所述复合微量元素由2.5重量份FeS04·7H20，0.9重量份MnS04，0.8重量份ZnS04，1.0重量份KCl和0.9重量份CoCl2混合而成；
(4)复合酶和发酵菌种添加：将固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌溶于水中，充分混匀，制成发酵液，接种到发酵基质中，充分混合；所述固体纤维素酶、β葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉、乳酸菌、水、发酵基质的重量比为0.6：0.5：0.4：0.6：0.9：0.9：0.8：0.8：18：1000；所述固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶活性分别为：5000u/g，1000u/g，6000u/g和10000u/g，固体枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌制剂活菌数分别为：2*1011cfu/g，1*1011cfu/g，1*1010cfu/g和1*1010cfu/g；
(5)酶解与有氧发酵：常压下堆积，物料高度80cm，进行酶解和有氧发酵，0-24h物料温度控制在35-45℃，物料温度高于45℃进行翻转，24h-96h温度控制在25-35℃，当物料中心温度高于35℃时进行翻转；
(6)包装及无氧发酵：有氧发酵好的物料直接采用具有单向阀、只能出气不能进气的塑料袋进行密封包装，进行厌氧发酵5d以上，即获得饲料原料。
按照以上方法制备的茶叶渣固态发酵饲料原料与未进行发酵的茶叶渣对比情况如表4：
表4 固态发酵茶叶渣主要成分及风味分析对比表(以干物质计)
最佳实施例5：按照以下方法制备本实施例的茶叶渣固态发酵饲料原料：
(1)茶叶渣蒸汽爆破灭菌处理：将茶叶渣放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入2.5Mpa蒸汽，维持3min，打开蒸汽爆破阀门，得到蒸汽爆破后的茶叶渣；
(2)脱水：蒸汽爆破后的茶叶渣通过设备挤压或者烘干，使水份控制在55％；
(3)发酵基质制备：将85重量份脱水后的茶叶渣、5重量份麸皮、5重量份豆粕、5重量份糖蜜、0.04重量份复合微量元素充分混合，制成发酵基质；所述复合微量元素由2.3重量份FeS04·7H20，1.0重量份MnS04，0.9重量份ZnS04，1.0重量份KCl和0.9重量份CoCl2混合而成。
(4)复合酶和发酵菌种添加：将固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌溶于水中，充分混匀，制成发酵液，接种到发酵基质中，充分混合；所述固体纤维素酶、β葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉、乳酸菌、水、发酵基质的重量比为0.6：0.5：0.4：0.6：0.6：0.6：0.8：0.8：15：1000；所述固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶活性分别为：5000u/g，1000u/g，6000u/g和10000u/g，固体枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌制剂活菌数分别为：2*1011cfu/g，1*1011cfu/g，1*1010cfu/g和1*1010cfu/g；
(5)酶解与有氧发酵：常压下堆积，物料高度70cm，进行酶解和有氧发酵，0-24h物料温度控制在40℃，物料温度高于45℃进行翻转，24h-96h温度控制在32℃，当物料中心温度高于35℃时进行翻转；
(6)包装及无氧发酵：有氧发酵好的物料直接采用具有单向阀、只能出气不能进气的塑料袋进行密封包装，进行厌氧发酵5d以上，即获得饲料原料。
按照以上方法制备的茶叶渣固态发酵饲料原料与未进行发酵的茶叶渣对比情况如表5：
表5 固态发酵茶叶渣主要成分及风味分析对比表(以干物质计)
从表1-5可以看出，本实施例中茶叶渣经过本发明的方法固体发酵后，粗蛋白含量明显提高，纤维酶活性显著提高，粗纤维得到了有效降解，降解率最高达41.16％，显著高于CN103583812的方法，其他专利没有提及纤维降解率；由于发酵基质的区别，不同方法不能直接比较，但本发明粗蛋白接近豆粕的粗蛋白，具备替代豆粕的潜力。而且本产品具有发酵特有的酸香味，可提高动物采食量，并且发酵时间短，生产成本低。
以上仅为本发明的示例性描述，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则上进行的改进，替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种茶叶渣固态发酵制备饲料原料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)茶叶渣蒸汽爆破灭菌处理：将茶叶渣放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入2-3Mpa蒸汽，维持2-4min，打开蒸汽爆破阀门，得到蒸汽爆破后的茶叶渣；
(2)脱水：蒸汽爆破后的茶叶渣通过设备挤压或者烘干，使水份控制在质量分数45-55％；
(3)发酵基质制备：将83-93重量份脱水后的茶叶渣、3-6重量份麸皮、2-5重量份豆粕、2-6重量份糖蜜、0.02-0.05重量份复合微量元素充分混合，制成发酵基质；
(4)复合酶和发酵菌种添加：将固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌溶于水中，充分混匀，制成发酵液，接种到发酵基质中，充分混合；所述固体纤维素酶、β葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉、乳酸菌、水、发酵基质的重量比为0.3-0.6：0.3-0.5：0.2-0.4：0.4-0.6：0.5-0.9：0.6-1：0.5-1：0.4-0.8：10-20：1000；所述固体纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶活性分别为：3000-5000u/g，700-1000u/g，4000-6000u/g和5000-10000u/g，固体枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和乳酸菌制剂活菌数分别为：1.5～2*1011cfu/g，0.5～1*1011cfu/g，0.5～1*1010cfu/g和0.5～1*1010cfu/g；
(5)酶解与有氧发酵：常压下堆积，物料高度40-80cm，进行酶解和有氧发酵，0-24h物料温度控制在35-45℃，物料温度高于45℃进行翻转，24h-96h温度控制在25-35℃，当物料中心温度高于35℃时进行翻转；或者，0-36h物料温度控制在35-45℃，物料温度高于45℃进行翻转，36h-96h温度控制在25-35℃，当物料中心温度高于35℃时进行翻转；
(6)包装及无氧发酵：有氧发酵好的物料直接采用具有单向阀、只能出气不能进气的塑料袋进行密封包装，进行厌氧发酵3-5d以上，即获得饲料原料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，茶叶渣是绿茶、红茶提取有效成分或制备凉茶后的残渣；麸皮是小麦加工副产品，含水量质量分数11-15％；豆粕为含皮豆粕，含水量质量分数11-15％；糖蜜为液体状，含水量质量分数50-60％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合微量元素由2-3重量份FeS04·7H20，0.8-1重量份MnS04，0.7-0.9重量份ZnS04，0.8-1.1重量份KCl和0.8-1重量份CoCl2混合而成。
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