CN109007306A

CN109007306A - 一种发酵大豆饲料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109007306A
Application number: CN201810882647.XA
Authority: CN
Inventors: 于继英; 王春雨; 刘世杰; 蔡辉益; 田久东; 张妮妮
Original assignee: Boyide Beijing Biotechnology Co ltd
Current assignee: Boyide Beijing Biotechnology Co ltd
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明属于生物发酵饲料领域，提供一种发酵大豆饲料及其制备方法和应用。利用复合微生物制剂发酵大豆培养基，其中复合微生物制剂包括植物乳酸菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌，制备出发酵大豆饲料。成品中大豆的低聚寡糖完全降解，有效去除大豆中95%的抗营养因子，43KD以上大分子量蛋白全部降解，20KD以下的小肽含量³98%。本发明采用复合发酵菌种发酵大豆，菌种多样化且含量稳定，制备工艺流程简单，且产品品质优良，可以直接饲喂畜禽，也可以替代动物源蛋白或豆粕，同时减少抗生素的使用，提高饲用大豆的消化率和功能性营养价值，可以有效改善畜禽饲料利用率，提高出栏率，降低料肉比。

Description

一种发酵大豆饲料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于生物发酵饲料领域，具体涉及一种发酵大豆饲料及其制备方法和应用。

背景技术

大豆是畜禽尤其是幼龄畜禽最重要的植物性蛋白源，其粗蛋白含量高，且氨基酸组成比较均衡，但是由于大豆中含有抗胰蛋白酶、大豆凝集素、植酸、低聚寡糖、大豆球蛋白等多种抗营养因子，严重影响了营养物质的消化吸收，降低畜禽免疫力，增加饲养成本。发酵饲料是利用有益微生物进行发酵，消除饲料和饲料原料中的抗营养因子，发酵过程中会产生大量的有益微生物、有机酸及微生物代谢产物。发酵饲料中富含动物所需要的氨基酸、维生素、蛋白酶和乳酸及有益微生物等，长期饲喂可以增加采食量，提高消化率，增强免疫力，降低饲养成本。

CN106795528A公开了一种使用解淀粉芽孢杆菌菌株生产发酵大豆粉的方法，将水加入到大豆粉中进行热处理，冷却后将解淀粉芽孢杆菌K2G菌株接种到大豆粉中进行固态发酵，该种方法生产的发酵大豆粉具有很少的抗营养因子，具有高含量粗蛋白质溶解度，进而显著地提高发酵大豆粉的消化率和吸收率，但该发明仅仅介绍了发酵大豆粉的生产方法，使用该种方法生产的发酵大豆粉成品的有益菌活菌数、抗营养因子的去除程度、蛋白质溶解度以及其使用的应用实例并未给出，且发酵菌株单一。

因此，目前利用生物发酵技术制备发酵大豆/粉的现有技术中仍存在一定的缺陷，比如发酵菌种单一，成品中有益菌含量不稳定、抗营养因子去除程度不清楚、高蛋白溶解度不清楚等诸多方面，待进一步研究。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种发酵大豆饲料，并提供了利用复合微生物制剂制备发酵大豆的方法以及发酵大豆成品的有益菌含量、抗营养因子去除水平、大分子量蛋白降解水平等以及其在畜禽生产中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，本发明提供了一种发酵大豆饲料，其特征在于：大豆中的水苏糖、棉籽糖、蔗糖等寡糖全部去除，抗营养因子降解≧95％；43KD以上大分子量蛋白全部降解，20KD 以下的小肽含量≧98％；发酵大豆pH在4-5，酸香味明显。烘干的发酵大豆中植物乳酸菌菌含量不低于3×10⁹cfu/g，枯草芽孢杆菌菌含量不低于5×10⁹cfu/g，酿酒酵母菌含量不低于1×10⁸cfu/g。

第二方面，本发明提供了一种制备第一方面所述发酵大豆饲料的方法，包括以下步骤：

(1)将大豆原料粉碎过20-40目筛，添加一定比例的辅料混匀，作为发酵培养基装填于发酵罐中，高压灭菌30min，冷却备用；

(2)将复合微生物制剂按照占步骤(1)中发酵培养基质量比的3％-5％接种于步骤(1)的发酵罐中，密封防止水分散发；

(3)在30-35℃的条件下，发酵2-15天，即得到发酵大豆。

其中，复合微生物制剂由复合发酵菌种和发酵调节剂组成，复合发酵菌种包括植物乳酸菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母，每种发酵菌种的菌含量不低于1×10⁹cfu/mL。

所述复合发酵菌种与发酵调节剂以质量比1：(1-6)混合；

优选地，复合发酵菌种与发酵剂的质量比为1:3。

所述复合发酵菌种由植物乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母以(1-4)：(2-6)： (3-7)的比例混合，以菌含量cfu/mL计；

优选地，植物乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母的混合比例为2:6:4，以菌含量cfu/mL计。

其中，植物乳酸菌，命名为植物乳酸菌BFC1602，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.13132，保藏日期2016年 10月21日；

枯草芽孢杆菌，命名为枯草芽孢杆菌BFC1601，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.13131，保藏日期2016年10月21 日；

酿酒酵母，命名为酿酒酵母BFC1603，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.13133，保藏日期2016年10月21日。

所述发酵调节剂包括K₂HPO₄、KH₂PO₄、NaCl、MgSO₄和H₂O，其质量比为：(1-7)： (1-6)：(2-8)：(3-10)：(1-4)；优选质量比为4:3:5:7:2。

所述辅料包括玉米粉、硫酸铵、尿素和水。

所述发酵培养基中大豆和辅料的比例为：大豆、玉米粉、硫酸铵、尿素和水的质量比为(500-1200)：(10-80)：(1-10)：(1-8)：(1000-1800)，例如可以是500:20:2:1:1200、600:15:5:3:1100、1000：50:8:7:1500；

优选地，所述发酵培养基中大豆、玉米粉、硫酸铵、尿素和水的质量比为940:50:6:4:1500。

所述步骤(3)中的发酵时间，优选为4天。

所述步骤(3)中得到的发酵大豆饲料可以进行以下步骤的处理：

(4)在65℃条件下，烘干步骤(3)中的发酵大豆，至其含水量为10-13％；再粉碎，使其颗粒保持在0.5-2mm；得到烘干的发酵大豆成品。

第三方面，本发明提供了使用第一方面所述发酵大豆饲料的应用方法，发酵大豆饲料可以直接饲喂畜禽，烘干的发酵大豆饲料可以以3％-8％的质量比添加到配合饲料中使用。在饲料中可以替代蛋白质饲料原料，降低抗生素用量。

所述蛋白质饲料原料包括血浆蛋白粉、鱼粉、肠膜蛋白粉、豆粕等。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

(1)采用复合发酵菌种发酵大豆，菌种多样化且含量稳定；(2)大豆中的低聚寡糖完全降解，有效去除大豆中95％的抗营养因子；(3)可将大豆中大分子蛋白质分解成小分子肽类，提高大豆蛋白质利用率；(4)本发明工艺流程操作简便，稳定性好，便于规模化生产。

附图说明

图1为发酵前大豆和使用本发明技术方案制备的发酵大豆的抗原蛋白电泳比较图；

图2为发酵前大豆和使用本发明技术方案制备的发酵大豆的低聚寡糖的薄膜层析图；

图3为本发明复合微生物制剂发酵液抑制致病性大肠杆菌的平板抑菌圈图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：使用本发明中的方法制备发酵大豆饲料

(1)制备发酵培养基：

将大豆原料粉碎过20目筛，添加玉米粉、硫酸铵、尿素和水混匀，其中大豆和玉米粉、硫酸铵、尿素、水质量比为940:50:6:4:1500；

(2)制备复合微生物制剂：

选择植物乳酸菌BFC1602、枯草芽孢杆菌BFC1601和酿酒酵母BFC1603为发酵菌种，按照2:4:6的比例混合，以菌含量cfu/mL计，形成复合发酵菌种；其中每种菌种的菌含量不低于1×10⁹cfu/mL；

将K₂HPO₄、KH₂PO₄、NaCl、MgSO₄和H₂O以质量比4:3:5:7:2混合，形成发酵调节剂；将复合发酵菌种与发酵调节剂按质量比1:3的比例混合制成复合微生物制剂；

(3)将发酵培养基填装于发酵罐中，高压灭菌30min，冷却备用；

(4)将复合微生物制剂按照占发酵培养基质量比5％的比例接种于发酵罐中，密封防止水分散发；

(5)在30-35℃的条件下，发酵4d，得到发酵大豆饲料，此时可以直接包装上市；

(6)在65℃条件下，烘干发酵大豆至其含水量为10-13％；再粉碎，使产品颗粒保持在0.5-2mm之间，得到烘干的发酵大豆成品，包装上市。

实施例2：发酵大豆饲料中的大分子蛋白含量

本实施例采用聚丙烯酰氨凝胶电泳(SDS-PAGE)分析大豆发酵前后，大分子蛋白的降解情况。SDS-PAGE是对蛋白质进行量化、比较及特性鉴定的一种经济、快速而且可重复的方法。步骤如下：

(1)配制分离胶：配制30％丙烯酰胺母液，10％十二烷基硫酸钠SDS，电泳缓冲液，考马斯亮蓝染色液，甲醇脱色液等试剂；配制分离胶后，进一步配制浓缩胶，置凝胶槽中；

(2)称取发酵大豆1g加入20mL上的0.03mol/L三氯乙酸，间隔20min摇晃1次，室温下浸泡提取1h，10000r/min离心10min，得到上清液用于点样；

(3)取上清液80μL加入缓冲液20μL，置沸水浴中3min得到样品溶液；

(4)取样品溶液10μL加到蛋白电泳仪的凝胶槽中，启动开关进行垂直式电泳，至样品缓冲液的蓝色条带迁移至凝胶底部时结束电泳；

(5)将凝胶拨下，进行染色后再脱色，最后拍照保存。

如附图1所示，发酵前大豆和使用本发明中方法制备的发酵大豆的抗原蛋白电泳比较图，其中1表示发酵前大豆，2表示发酵大豆。通过附图1中电泳条带的观察和分析，发酵前大豆中20kD以上大分子蛋白含量很高，发酵后大豆中43KD以上大分子量蛋白全部降解，20KD以下的小肽含量≧98％。

实施例3：发酵大豆饲料中的低聚寡糖含量

薄膜层析是一种微量而快速的层析方法，可以有效地对混合样品进行分离、鉴定和定量，如脂肪酸、氨基酸、核苷酸、寡糖等。本实施例采用薄膜层析分析判断发酵大豆中的苏糖、棉籽糖和蔗糖等低聚寡糖的含量。步骤如下：

(1)称取3g硅胶，加入0.35％羧甲基纤维素钠溶液，两者重量比1:2，充分搅拌均匀后，置入10cm*20cm薄层板进行制板，制好的板要求水平自然干燥、无水印、无花斑； (2)准确称取水苏糖、棉籽糖和蔗糖标准品共同溶于蒸馏水中制得各糖标准浓度为 1.0mg/mL的混合糖标准液；

(3)乙酸乙酯：甲醇：水：冰醋酸按12：3：2：3.2体积比制得展开系统；茴香醛：浓硫酸：冰乙酸按0.5:1:50体积比制得显色剂(临用前配制)；

(4)称取发酵大豆2.5g加入80％乙醇25mL，70℃水浴提取1h，10000r/min离心10min，得到上清液用于点样；

(5)用Linomat5半自动点样器在制好的薄层板上进行点样0.5μL，置入密闭的饱和层析展槽中展层，展开距上沿1cm时取出薄板，自然干燥后用喷雾法显色。

如附图2所示，发酵前大豆和使用本发明中方法制备的发酵大豆中低聚寡糖的薄膜层析图，从附图2中观察和分析，使用复合微生物制剂发酵后大豆中的水苏糖、棉籽糖、和蔗糖等寡糖全部去除。

实施例4：复合微生物制剂发酵液的抑菌作用

抑菌圈测量是利用抑菌物质在涂布特定试验菌的琼脂培养基内成球形立体状扩散，抑制试验菌的繁殖，在抑菌物质的周围形成透明圈，即抑菌圈，是微生物分析的经典方法。本实施例采用抑菌圈测量法判断复合微生物制剂发酵液的抑菌作用。

在平板中倒入10mL素琼脂，凝固后，把牛津杯轻轻浸入素琼脂中，将大肠杆菌稀释至10⁷，取15mL的LB培养基均匀倒入平板上，待凝固后，将牛津杯取下，用移液枪在孔中加入100uL空白对照液和复合微生物制剂发酵液，在4℃冰箱中扩散1h，然后置37℃培养箱中培养12h，观察并用游标卡尺测量抑菌圈直径。

如附图3所示，本发明中所述的复合微生物制剂发酵液的抑菌圈图。用游标卡尺测量空白对照组抑菌圈直径为0，复合微生物制剂发酵液的抑菌圈直径为23.8mm。

实施例5：发酵大豆饲料替代豆粕的应用效果

选取长势一致，采食量接近的35日龄断奶仔猪120头，分成2组，每组3个重复，每个重复20头。以饲喂正常保育仔猪料的断奶仔猪作为对照组，以饲喂使用本发明方法制备的发酵大豆饲料产品等量替换保育仔猪料中5％的豆粕，其余配料比不变的断奶仔猪作为试验组。

试验饲养管理：试验组和对照组在同一猪舍，饲养管理和饲养环境一致，固定专人饲养，不改变试验组和对照组的饲喂方式，按养殖场饲养管理方式方法进行饲喂饲养。

结果见表1，可以看出，保育阶段，试验组比对照组增重1.95kg，提高17.33％，从全期看，仔猪成活率提高15.14％，商品仔猪出栏率提高16.04％。可见在保育阶段添加5％发酵大豆可有效改善仔猪饲料利用率，有效提高生长速度，提高商品仔猪出栏率，降低料肉比。

表1

实施例6：发酵大豆饲料替代鱼粉的应用效果

选取长势一致，采食量接近的35日龄断奶仔猪120头，分成2组，每组3个重复，每个重复20头。以饲喂正常保育仔猪料的断奶仔猪作为对照组，以饲喂使用本发明方法制备的发酵大豆成品替换保育仔猪料中50％的鱼粉，其余配料比不变的断奶仔猪作为试验组。

结果见表2，可以看出，保育阶段，试验组比对照组增重0.33kg，无显著提高，从全期看，仔猪成活率提高8.79％，商品仔猪出栏率提高11.83％。可见在保育阶段添加发酵大豆可部分替代鱼粉，有效改善仔猪饲料利用率，提高商品仔猪出栏率，降低料肉比。

表2

综上所述，本发明提供了一种利用复合微生物制剂制备发酵大豆饲料的方法，同时提供了使用该种方法生产的发酵大豆饲料及其应用。制备方法工艺流程简单，且产品品质优良，可以直接饲喂畜禽，也可以替代动物源蛋白或豆粕，可以有效改善畜禽饲料利用率，提高出栏率，降低料肉比。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种发酵大豆饲料，其特征在于，大豆中的水苏糖、棉籽糖、蔗糖等寡糖全部去除，抗营养因子降解³95%；43KD以上大分子量蛋白全部降解，20KD以下的小肽含量³98%；发酵大豆pH在4-5，酸香味明显；烘干的发酵大豆饲料中植物乳酸菌菌含量不低于3×10⁹cfu/g，枯草芽孢杆菌菌含量不低于5×10⁹cfu/g，酿酒酵母菌含量不低于1×10⁸cfu/g。

2.一种制备如权利要求1所述发酵大豆饲料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将大豆原料粉碎过20-40目筛，添加一定比例的辅料混匀，作为发酵培养基装填于发酵罐中，高压灭菌30min，冷却备用；

（2）将复合微生物制剂按照占步骤（1）中发酵培养基质量比的3%-5%接种于步骤（1）的发酵罐中，密封防止水分散发；

（3）在30-35℃的条件下发酵2-15天，即得到发酵大豆饲料；

3.如权利要求2所述的制备发酵大豆饲料的方法，其特征在于，所述复合微生物制剂中的复合发酵菌种与发酵调节剂以质量比1：（1-6）混合；进一步优选复合发酵菌种与发酵调节剂的质量比为1:3。

4.如权利要求2或3所述的制备发酵大豆饲料的方法，其特征在于，所述复合发酵菌种中植物乳酸菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母的比例为（1-4）：（2-6）：（3-7），以菌含量cfu/mL计；

优选地，植物乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母的混合比例为2:6:4，以菌含量cfu/mL计；

其中，植物乳酸菌，命名为植物乳酸菌BFC1602，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.13132，保藏日期2016年10月21日；

枯草芽孢杆菌，命名为枯草芽孢杆菌BFC1601，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.13131，保藏日期2016年10月21日；

5.如权利要求2或3所述的制备发酵大豆饲料的方法，其特征在于，所述发酵调节剂由K₂HPO₄、KH₂PO₄、NaCl、MgSO₄和H₂O以质量比（1-7）：（1-6）：（2-8）：（3-10）：（1-4）混合而成；

优选地，发酵调节剂中K₂HPO₄、KH₂PO₄、NaCl、MgSO₄和H₂O的质量比为4:3:5:7:2。

6.如权利要求2-5任意一项所述的制备发酵大豆饲料的方法，其特征在于，所述辅料包括玉米粉、硫酸铵、尿素和水；所述发酵培养基中大豆和辅料的比例为：大豆、玉米粉、硫酸铵、尿素和水的质量比为（500-1200）：（10-80）：（1-10）：（1-8）：（1000-1800）；

7.如权利要求2-5任意一项所述的制备发酵大豆饲料的方法，其特征在于，步骤（3）中发酵时间为4天。

8.一种制备如权利要求1所述烘干的发酵大豆饲料产品的方法，其特征在于，在65℃条件下，烘干权利要求2-7中任意一项中步骤（3）的发酵大豆饲料，至其含水量为10-13%；再粉碎，使其颗粒保持在0.5-2mm；得到烘干的发酵大豆饲料产品。

9.一种如权利要求1所述饲料的应用方法，其特征在于，发酵大豆饲料可以直接饲喂畜禽，烘干的发酵大豆饲料可以3%-8%的质量比添加到配合饲料中使用，替代蛋白质饲料原料。

10.如权利要求9所述的应用方法，其特征在于，所述的蛋白质饲料原料包括血浆蛋白粉、鱼粉、肠膜蛋白粉、豆粕。