CN110313551A - 湿固态发酵豆粕产品及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供湿固态发酵豆粕产品及其制备方法与应用。湿固态发酵豆粕产品的制备如下：将原料按比例混合(豆粕粉650～750，玉米粉40～60，小麦麸30～50，糖蜜20～30和水200～250份)，按2.5～3.5‰比例接入种子液，30～40℃密闭发酵；其中种子液包含乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和丁酸梭菌。本发明提供的湿固态发酵豆粕产品按3～10％的比例等量替代普通豆粕或鱼粉在饲料配方中的比例，因其水分含量较低且流散性良好，可不经烘干而与饲料配方中的其它各原料直接混合制成全价颗粒或粉料饲料产品。按等量替代普通豆粕可减少饲料配方中粗蛋白质水平并减少饲料中抗菌药物的使用，还可提高畜禽免疫功能和抗氧化能力。

Description

湿固态发酵豆粕产品及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及生物饲料领域，具体地说，涉及一种湿固态发酵豆粕产品及其制备方法与应用。

背景技术

我国蛋白质饲料资源短缺，长期大量依赖进口，成为制约我国畜牧业发展的瓶颈。发酵豆粕是以大豆粕为主要原料，使用农业部《饲料添加剂品种目录》中批准使用的微生物菌种进行固态发酵而制成的蛋白质饲料原料产品。发酵豆粕利用微生物发酵过程不仅可去除豆粕中的胰蛋白酶抑制因子、大豆抗原蛋白、寡糖、植酸等抗营养因子，还可产生大量有益代谢产物，从而提高畜禽对豆粕中蛋白质的吸收和代谢利用，对于减少饲料配方中粗蛋白质水平和氮排放对环境的污染，缓解我国蛋白饲料资源短缺都具有重要作用和意义。

我国农业农村部2018年发布了《兽用抗菌药使用减量化行动试点工作方案》。减少使用抗菌药类药物饲料添加剂是当前及今后我国畜牧业亟需解决的重要问题。发酵豆粕在利用微生物发酵过程中既能去除豆粕中的抗营养因子，还可以产生大量小肽、益生菌、消化酶、乳酸、丁酸、抗菌肽等有益替代抗菌药物的代谢产物，可提高畜禽肠道对营养物质的消化吸收能力、抗氧化能力和免疫功能及优化肠道菌群结构等，对减少或替代抗菌药物使用具有重要作用。

发酵豆粕通常要经过烘干处理，该过程会破坏发酵豆粕中有益代谢产物的活性，从而降低发酵豆粕的饲用价值；而且，目前发酵豆粕的农业行业标准和生产工艺主要是关注豆粕中抗营养因子、粗蛋白和酸溶蛋白的变化情况，很少注重综合提升有益代谢产物的组成与含量及其在替代抗菌药物使用方面的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种湿固态发酵豆粕产品及其制备方法与应用。

为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种湿固态发酵豆粕产品的制备方法，所述方法包括：将各原料按比例混合投入发酵罐(或发酵池、发酵袋)中，然后按2.5～3.5‰的质量百分比接入发酵菌种种子液，于30～40℃密闭发酵3～5天，即得。

其中，各原料按如下重量份混合：豆粕粉650～750份，玉米粉40～60份，小麦麸30～50份，糖蜜20～30份和水200～250份；所述发酵菌种种子液包含乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和丁酸梭菌，它们的含量分别为3×10⁸～5×10⁸CFU/g、5×10⁸～8×10⁸CFU/g、1×10⁷～3×10⁷CFU/g和1×10⁷～3×10⁷CFU/g。

所述发酵菌种种子液可按如下方法制备：向含有500～1000g豆粕粉和800～1200g葡萄糖的水溶液20～30L中，接入发酵复合菌种，于30～40℃，活化1～2小时。

所述乳酸菌选自植物乳杆菌或粪肠球菌。

所述芽孢杆菌选自枯草芽孢杆菌。

所述酵母菌选自酿酒酵母。优选地，所述乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和丁酸梭菌分别为植物乳杆菌YJG或粪肠球菌CN4、枯草芽孢杆菌CGMCC NO.1180、酿酒酵母Y3和丁酸梭菌CGMCC No.8187。这些菌种是公众可以通过购买或其他渠道得到的，无需进行保藏。

植物乳杆菌YJG可参见一株产细菌素植物乳酸杆菌YJG发酵液对蛋鸡生产性能以及蛋品质的影响(韩冰等，饲料工业,2011)。

粪肠球菌CN4可参见两种高效抑菌乳酸菌素BSN4和BCN4的特性研究(杨亚晋等，中国畜牧杂志，2013)。

枯草芽孢杆菌CGMCC NO.1180可参见CN200410086557.8。

酿酒酵母Y3可参见产纤维素酶酵母菌的筛选及鉴定(张璐璐等，饲料工业，2016)。

丁酸梭菌CGMCC No.8187可参见丁酸梭菌的筛选及其对动物抗氧化能力和肉鸡肉品质影响的研究(廖秀冬，中国农业大学博士学位论文，2015)。

第二方面，本发明提供按照所述方法制备的湿固态发酵豆粕产品。

所述湿固态发酵豆粕产品中酸溶蛋白含量(占粗蛋白质含量)≥10％、小肽(包括抗菌肽)含量≥12％，乳酸含量≥20g/kg，丁酸含量≥5mmol/kg，乳酸菌活菌数≥3.0×10⁷CFU/g、芽孢杆菌活菌数≥1.0×10⁷CFU/g、酵母菌活菌数≥1.0×10⁵CFU/g、丁酸梭菌活菌数≥1.0×10⁶CFU/g。

所述湿固态发酵豆粕产品中胰蛋白酶抑制因子含量≤1.2mg/g、大豆球蛋白含量≤70mg/g、β-伴大豆球蛋白含量≤60mg/g。

所述湿固态发酵豆粕产品的含水量控制在30～35％。

第三方面，本发明提供所述湿固态发酵豆粕产品的以下任一应用：

1)作为饲料添加剂在动物养殖中的应用；

2)在减少畜禽饲料粗蛋白质和抗菌药物使用方面的应用；

3)在降低断奶仔猪断奶应激，促进断奶仔猪生长及减少腹泻方面的应用；

4)在提高畜禽免疫功能和抗氧化能力方面的应用。

其中，所述动物包括畜、禽，优选鸡、猪，更优选肉鸡、育肥猪。

第四方面，本发明提供一种动物饲料，包含所述湿固态发酵豆粕产品。

所述动物饲料中湿固态发酵豆粕产品与基础日粮的重量比为3～10：90～97。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

本发明提供的湿固态发酵豆粕可按3～10％的比例等量替代普通豆粕或鱼粉在饲料配方中的比例，因其水分含量较低且具有良好的流散性，可不经烘干而与饲料配方中的其它各原料直接一起混合而配制成全价颗粒或粉料饲料产品。按等量替代普通豆粕可减少饲料配方中粗蛋白质水平和氮排放对环境的污染，产生的有益代谢产物可减少或替代饲料中抗菌药物的使用，还可提高畜禽的免疫功能和抗氧化能力。如与对照组相比，5％湿固态发酵豆粕组可降低肉鸡约5％的耗料/增重，提高生长肥育猪约8％的平均日增重，使断奶仔猪的平均日增重提高了约13％，平均日采食量提高了约9％，而腹泻率降低了约65％。

具体实施方式

本发明提供一种湿固态发酵豆粕产品：将活化好的乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌、丁酸梭菌等复合菌种接种到豆粕粉中，加入糖蜜和水，控制豆粕粉的初始含水量为30～35％，混合3～5分钟。将混合后的物料装袋(桶)或直接放到发酵池或发酵罐中进行发酵。设置发酵房或发酵池中的温控在30～40℃，发酵3～5天。测定上述湿固态发酵豆粕中水分、粗蛋白质、抗营养因子和有益代谢产物含量。

本发明还提供了一种湿固态发酵豆粕直接用于饲料配制的方法：将发酵好未经烘干的湿固态发酵豆粕按3～10％的比例等量替代普通豆粕或鱼粉在饲料配方中比例，因其水分含量较低且具有良好的流散性，直接将湿固态发酵豆粕加入饲料配方中的其它各原料一起混合，蒸汽调质、制粒、冷却、筛分、包装，或混合后不经制粒直接包装，配制成全价颗粒或粉料饲料产品。

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

本发明中使用的豆粕粉购自河北嘉好粮油有限公司，初始含水量为11.6％，粗蛋白含量为45.5％。

实施例1湿固态发酵豆粕的生产工艺

1、菌种活化：将500g粉碎好(过0.25mm孔径筛片)的豆粕粉、1200g红糖或葡萄糖投入20L水中，121℃灭菌20分钟，接入3～5kg复合菌粉(活菌数≥1.0×10⁹CFU/g，含植物乳杆菌YJG、枯草芽孢杆菌CGMCC NO.1180、酿酒酵母Y3、丁酸梭菌CGMCC No.8187等)，30～40℃活化2～4小时，得到发酵菌种种子液。所述发酵菌种种子液中粪肠球菌CN4、枯草芽孢杆菌CGMCC NO.1180、酿酒酵母Y3和丁酸梭菌CGMCC No.8187，它们的含量分别为5×10⁸CFU/g、8×10⁸CFU/g、1×10⁷CFU/g和2×10⁷CFU/g。

2、湿固态发酵：将粉碎好(过2mm孔径筛片)的700kg豆粕粉、40kg玉米粉，35kg小麦麸，25kg糖蜜和200kg水混合均匀，然后按3‰的质量百分比接入上述发酵菌种种子液，一并抽到混合机中，混合3～5分钟。将混合后的物料装袋(桶)或直接放到发酵池或发酵罐中进行发酵。设置发酵房或发酵池中的温控在35℃，发酵4天。

3、质量判定：观察上述湿固态发酵豆粕的颜色、流散性及其味道。测定湿固态发酵豆粕中水分、粗蛋白质、胰蛋白酶抑制因子、大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白等抗营养因子含量与酸溶蛋白、乳酸和丁酸含量及活菌数和对肠道致病菌的抑制能力等有益代谢产物产生的情况。

通过上述方法发酵得到的湿固态发酵豆粕显著降低了豆粕中胰蛋白酶抑制因子、大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白等抗营养因子含量。酸溶蛋白含量(占粗蛋白质含量)≥10％、小肽含量≥12％，乳酸含量≥20g/kg，丁酸含量≥5mmol/kg，乳酸菌活菌数≥3.0×10⁷CFU/g、芽孢杆菌≥1.0×10⁷CFU/g、酵母菌≥1.0×10⁵CFU/g、丁酸梭菌≥1.0×10⁶CFU/g，还能抑制大肠杆菌、沙门氏菌和产气荚膜梭菌等肠道致病菌的生长。

所得湿固态发酵豆粕中，胰蛋白酶抑制因子含量≤1.2mg/g、大豆球蛋白含量≤70mg/g、β-伴大豆球蛋白含量≤60mg/g。

所得湿固态发酵豆粕产品的含水量控制在30％。

该发酵好未经烘干的湿固态发酵豆粕可按3～10％的比例等量替代普通豆粕在饲料配方中的比例，因其水分含量较低且具有良好的流散性，可不经烘干而与饲料配方中的其它各原料直接一起混合而配制成全价颗粒或粉料饲料产品。按等量替代普通豆粕可减少饲料配方中粗蛋白质水平和氮排放对环境的污染，产生的有益代谢产物可减少或替代饲料中抗菌药物的使用，还可提高畜禽的免疫功能和抗氧化能力。

实施例2湿固态发酵豆粕在减少肉鸡饲料粗蛋白质和抗菌药物使用方面的应用

1、材料与方法

试验选取180只AA肉公雏(艾拔益加肉鸡)，随机分到3个处理组，每个处理6个重复。各处理组分别为：基础日粮(对照组)，基础日粮中添加有3％实施例1制备的湿固态发酵豆粕(3％发酵豆粕组)，基础日粮中用5％湿固态发酵豆粕(5％发酵豆粕组)，基础日粮+50mg/kg金霉素(抗菌药物组)。基础日粮配方和湿固态发酵豆粕等量替代普通豆粕在饲料配方中比例配方见表1。试验期21天。计算1～21日龄肉鸡的生长性能。采用SAS9.4统计软件中的一般线性模型中单因素方差分析，对所有试验数据进行方差分析。方差分析差异显著者，以最小显著差异法比较平均数间的差异。以0.05作为各项数据的差异显著性检验水平。

表1肉鸡前期使用湿固态发酵豆粕等量替代普通豆粕日粮配方

2、试验结果

使用3％或5％的湿固态发酵豆粕对1～21日龄肉鸡平均日增重和耗料/增重比有显著影响(P<0.05)，而对平均日采食量无显著影响(P>0.05)。3％或5％湿固态发酵豆粕组肉鸡的平均日增重显著高于对照组(P<0.05)，而耗料/增重比显著低于对照组(P<0.05)，与抗生素组差异不显著(P>0.05)。与对照组相比，5％湿固态发酵豆粕组可降低肉鸡约5％的耗料/增重。结果见表2。

表2肉仔鸡1～21日龄生长性能

注：同一行中数值具有不同小写字母上标者差异显著(P<0.05)。

实施例3湿固态发酵豆粕在减少生长肥育猪饲料粗蛋白质和抗菌药物使用方面的应用

1、材料与方法

试验选用96头体重50kg左右的健康杜×长×大杂交中大猪按体重和性别随机分到4个处理组，每组3个重复，每个重复(圈)8头猪(公母各半)。各处理组分别为：基础日粮(对照组)，基础日粮中用3％实施例1制备的湿固态发酵豆粕(3％发酵豆粕组)，基础日粮中用5％湿固态发酵豆粕(5％发酵豆粕组)，基础日粮+16mg/kg恩拉霉素(抗菌药物组)。基础日粮配方和湿固态发酵豆粕等量替代普通豆粕在饲料配方中比例配方见表3。试验期44天，分别于试验开始和试验结束时，准确称量每圈猪体重并记录饲料的摄入量。计算试验期间猪的生长性能。采用SAS9.4统计软件中的一般线性模型中单因素方差分析，对所有试验数据进行方差分析。方差分析差异显著者，以最小显著差异法比较平均数间的差异。以0.05作为各项数据的差异显著性检验水平。

表3生长肥育猪使用湿固态发酵豆粕等量替代普通豆粕日粮配方

2、试验结果

使用3％或5％的湿固态发酵豆粕对中大猪平均日增重有显著影响(P<0.05)，而对平均日采食量和耗料/增重比无显著影响(P>0.05)。3％或5％湿固态发酵豆粕组猪的平均日增重显著高于对照组(P<0.05)，与抗生素组差异不显著(P>0.05)。3％发酵豆粕组耗料/增重比在数值上最低。与对照组相比，5％湿固态发酵豆粕组可提高生长肥育猪约8％的平均日增重。结果见表4。

表4生长肥育猪生长性能

注：同一行中数值具有不同小写字母上标者差异显著(P<0.05)。

实施例4湿固态发酵豆粕在降低断奶仔猪断奶应激和减少抗菌药物使用方面的应用

1、材料与方法

试验选用192头体重8.5kg左右的健康杜×长×大断奶仔猪，按体重和性别随机分到4个处理组，每组6个重复，每个重复(圈)8头猪(公母各半)。4个处理组如下：各处理组分别为：基础日粮(对照组)，基础日粮中用3％湿固态发酵豆粕(3％发酵豆粕组)，基础日粮中用5％湿固态发酵豆粕(5％发酵豆粕组)，基础日粮+75mg/kg金霉素(抗菌药物组)。基础日粮配方和湿固态发酵豆粕等量替代普通豆粕在饲料配方中比例配方见表5。试验期28天，分别于试验开始和试验结束时，准确称量每圈猪体重并记录饲料的摄入量和腹泻情况。计算试验期间猪的生长性能和腹泻率。采用SAS9.4统计软件中的一般线性模型中单因素方差分析，对所有试验数据进行方差分析。方差分析差异显著者，以最小显著差异法比较平均数间的差异。以0.05作为各项数据的差异显著性检验水平。

表5断奶仔猪使用湿固态发酵豆粕等量替代普通豆粕日粮配方

2、试验结果

使用3％或5％的湿固态发酵豆粕对断奶仔猪的平均日增重和平均日采食量显著(P<0.05)高于对照组和抗生素组，而耗料/增重比显著(P<0.05)低于对照组和抗生素组。使用3％或5％的湿固态发酵豆粕断奶仔猪的腹泻率都显著低于对照组(P<0.05)，而与抗生素组差异不显著(P>0.05)。与对照组相比，5％湿固态发酵豆粕组可使断奶仔猪的平均日增重提高了约13％，平均日采食量提高了约9％，而腹泻率降低了约65％。结果见表6。

表6断奶仔猪生长性能和腹泻率

注：同一行中数值具有不同小写字母上标者差异显著(P<0.05)。

实施例5湿固态发酵豆粕在提高肉鸡免疫功能和抗氧化能力方面的应用

1、材料与方法

试验选取180只AA肉公雏(艾拔益加肉鸡)，随机分到3个处理组，每个处理6个重复。各处理组分别为：基础日粮(对照组)，基础日粮中用3％实施例1制备的湿固态发酵豆粕(3％发酵豆粕组)，基础日粮中用5％湿固态发酵豆粕(5％发酵豆粕组)，基础日粮+50mg/kg金霉素(抗菌药物组)。基础日粮配方和湿固态发酵豆粕等量替代普通豆粕在饲料配方中比例配方见表1。试验期21天。试验结束时，从每笼选出1只接近平均体重的鸡，翅静脉采集血液，离心收集血清用于分析免疫球蛋白IgA、IgG和IgM含量与总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量。采用SAS9.4统计软件中的一般线性模型中单因素方差分析，对所有试验数据进行方差分析。方差分析差异显著者，以最小显著差异法比较平均数间的差异。以0.05作为各项数据的差异显著性检验水平。

2、试验结果

使用3％或5％的湿固态发酵豆粕对21日龄肉鸡IgA和IgM有显著影响(P<0.05)，而对IgG无显著影响(P>0.05)。5％湿固态发酵豆粕组肉鸡血清IgA含量最高，其次为3％湿固态发酵豆粕组和抗生素组肉鸡，对照组肉鸡最低(P<0.05)；3％或5％湿固态发酵豆粕组与抗生素组肉鸡的IgM含量显著高于对照组(P<0.05)。

使用3％或5％的湿固态发酵豆粕对21日龄肉鸡T-AOC和MDA有显著影响(P<0.05)，而对SOD无显著影响(P>0.05)。3％或5％湿固态发酵豆粕组肉鸡的T-AOC显著高于而MDA显著低于对照组(P<0.05)。结果见表7。

表7肉鸡免疫功能和抗氧化能力

注：同一行中数值具有不同小写字母上标者差异显著(P<0.05)。

实施例6湿固态发酵豆粕在提高生长肥育猪免疫功能和抗氧化能力方面的应用

1、材料与方法

试验选用96头体重50kg左右的健康杜×长×大杂交中大猪，按体重和性别随机分到4个处理组，每组3个重复，每个重复(圈)8头猪(公母各半)。各处理组分别为：基础日粮(对照组)，基础日粮中用3％实施例1制备的湿固态发酵豆粕(3％发酵豆粕组)，基础日粮中用5％湿固态发酵豆粕(5％发酵豆粕组)，基础日粮+16mg/kg恩拉霉素(抗菌药物组)。基础日粮配方和湿固态发酵豆粕等量替代普通豆粕在饲料配方中比例配方见表3。试验期44天。试验结束时，前腔静脉采集血液，离心收集血清用于分析免疫球蛋白IgA、IgG和IgM含量与总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量。采用SAS9.4统计软件中的一般线性模型中单因素方差分析，对所有试验数据进行方差分析。方差分析差异显著者，以最小显著差异法比较平均数间的差异。以0.05作为各项数据的差异显著性检验水平。

2、试验结果

使用3％或5％的湿固态发酵豆粕对猪IgA有显著影响(P<0.05)，而对IgM和IgG无显著影响(P>0.05)。5％湿固态发酵豆粕组猪血清IgA含量最高，其次为3％湿固态发酵豆粕组和抗生素组猪，对照组猪最低(P<0.05)。

使用3％或5％的湿固态发酵豆粕对猪T-AOC和MDA有显著影响(P<0.05)，而对SOD无显著影响(P>0.05)。3％或5％湿固态发酵豆粕组猪的T-AOC显著高于对照组(P<0.05)，与抗生素组差异不显著(P>0.05)；3％或5％湿固态发酵豆粕组猪的MDA含量显著低于对照组(P<0.05)，3％湿固态发酵豆粕组与抗生素组差异不显著(P>0.05)。结果见表8。

表8猪免疫功能和抗氧化能力

注：同一行中数值具有不同小写字母上标者差异显著(P<0.05)。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.湿固态发酵豆粕产品的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将各原料按比例混合投入发酵罐中，然后按2.5～3.5‰的质量百分比接入发酵菌种种子液，于30～40℃密闭发酵3～5天，即得；

其中，各原料按如下重量份混合：豆粕粉650～750份，玉米粉40～60份，小麦麸30～50份，糖蜜20～30份和水200～250份；所述发酵菌种种子液包含乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和丁酸梭菌，它们的含量分别为3×10⁸～5×10⁸CFU/g、5×10⁸～8×10⁸CFU/g、1×10⁷～3×10⁷CFU/g和1×10⁷～3×10⁷CFU/g。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵菌种种子液的制备方法包括：向含有500～1000g豆粕粉和800～1200g葡萄糖的水溶液20～30L中，接入发酵复合菌种，于30～40℃，活化1～2小时。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌为植物乳杆菌或粪肠球菌；和/或

所述芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌；和/或

所述酵母菌为酿酒酵母。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和丁酸梭菌分别为植物乳杆菌YJG或粪肠球菌CN4、枯草芽孢杆菌CGMCC NO.1180、酿酒酵母Y3和丁酸梭菌CGMCC No.8187。

5.按照权利要求1-4任一项所述方法制备的湿固态发酵豆粕产品。

6.根据权利要求5所述的湿固态发酵豆粕产品，其特征在于，所述湿固态发酵豆粕产品中酸溶蛋白含量≥10％、小肽含量≥12％，乳酸含量≥20g/kg，丁酸含量≥5mmol/kg，乳酸菌活菌数≥3.0×10⁷CFU/g、芽孢杆菌活菌数≥1.0×10⁷CFU/g、酵母菌活菌数≥1.0×10⁵CFU/g、丁酸梭菌活菌数≥1.0×10⁶CFU/g；和/或

所述湿固态发酵豆粕产品中胰蛋白酶抑制因子含量≤1.2mg/g、大豆球蛋白含量≤70mg/g、β-伴大豆球蛋白含量≤60mg/g。

7.根据权利要求5或6所述的湿固态发酵豆粕产品，其特征在于，其含水量控制在30～35％。

8.权利要求5-7任一项所述湿固态发酵豆粕产品作为饲料添加剂在动物养殖中的应用，其中，所述动物包括畜、禽，优选鸡、猪。

9.动物饲料，其特征在于，包含权利要求5-7任一项所述湿固态发酵豆粕产品。

10.根据权利要求9所述的动物饲料，其特征在于，所述动物饲料中湿固态发酵豆粕产品与基础日粮的重量比为3～10：90～97。