CN110973351B - 一种朱缨花发酵物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种朱缨花发酵物及其制备方法和应用，所述朱缨花发酵物以朱缨花叶粉为发酵原料，接种罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌经固态发酵制得。本发明提供的朱缨花发酵物含有较低含量的单宁，粗蛋白含量高，且EAA/TAA为42.84％，接近FAO/WHO的理想蛋白，EAA/NEAA为67.62％，高于60％，氨基酸配比合理，必需氨基酸组成接近鸡蛋蛋白和FAO模式，是优质的蛋白质来源。
Description
技术领域
本发明属于饲料技术领域，具体涉及一种朱缨花发酵物及其制备方法和应用。
背景技术
饲料的稀缺性、高成本以及数量和质量的波动是制约畜牧业发展的因素之一。近年来优质蛋白质供应紧张，蛋白质饲料资源短缺是我国畜牧业发展面临的主要问题，研究开发非常规蛋白质饲料势在必行。朱缨花(Calliandra.calothyrsus)是常绿的豆科树木，原产于美国中部和墨西哥，后来被引入许多热带国家，特别是东南亚和非洲(Hess et al.,2006)。朱缨花可用于生产多种产品(薪柴、饲料、纤维、蜂蜜、虫胶)并具有多种用途(遮荫、改良土壤、用作观赏植物等)。朱缨花高约5～6m，根茎丰富，容易与根瘤菌结节，生长快速，能够耐受恶劣的气候条件(如干旱)，年产量可达45.9t/公顷(Kabi et al.,2008)。但其含有较多的单宁，对蛋白质、碳水化合物和其他植物成分具有独特亲和力，会降低养分的消化率(Tiemann et al.,2008；Rakhmani et al.,2005)，NDF消化率小于40％(Mbugua et al.,2008)，同时会对其瘤胃发酵特性产生不利影响，从而影响其营养价值(Mbugua et al.,2008)。固态发酵(Solid State Fermentation，SSF)是指培养基呈固态,虽然含水量丰富，但是没有或几乎没有自由流动水的状态下进行的一种或多种微生物发酵的过程，底物(基质)是不溶于水的聚合物,它不但能够提供微生物生长所需要的碳源、氮源、水、无机盐和其它的营养物质，还可以提供微生物生长的场所。微生物发酵可改善原料适口性、提高原料营养价值、降低抗营养因子，是重要的技术手段。
目前，尚未出现将朱缨花固态发酵物添加到饲料中以替代部分蛋白质饲料的报道。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，本发明旨在提供一种朱缨花发酵物及其制备方法和应用。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种朱缨花发酵物，所述发酵物以朱缨花叶粉为发酵原料，接种罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌经固态发酵制得。本发明中朱缨花发酵物中单宁的重量百分比为0.77％，粗蛋白的重量百分比为28.31％，EAA/TAA为42.84％，接近FAO/WHO的理想蛋白，EAA/NEAA为67.62％，高于60％，氨基酸配比合理，必需氨基酸组成高于或接近鸡蛋蛋白和FAO模式，是优质的蛋白质来源。这种固态发酵物含有较低量的单宁，但同时提高了粗蛋白的含量，非常适用于添加到动物饲料中以提供动物蛋白质的来源。
进一步地，所述罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌的接种量分别为1％～3％(v/w)、1％～3％(v/w)和1％～3％(v/w)。进一步地，所述罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌的接种量均为2％(v/w)。利用发酵降低朱缨花中的单宁含量是容易的，但是使发酵得到的混合物中含有合适浓度的单宁，粗蛋白的含量得到提高，同时其他营养成分接近未发酵前却是非常难以控制，非常困难的。发明人尝试了大量的菌种组合，均无法得到上述效果，最终发现，接种特定比例的罗伊氏乳杆菌+乳酸片球菌+枯草芽胞杆菌能够在显著降低朱缨花中单宁含量，增加粗蛋白含量的同时不牺牲其他营养成分。当三者以1:1:1的比例接种到发酵基质中进行发酵时，可使朱缨花叶子单宁的含量极显著降低(P＜0.001)，较发酵前降低了48.32％，同时使粗蛋白(CP)有一定地提高，氨基酸配比合理，必需氨基酸组成高于或接近鸡蛋蛋白和FAO模式，发酵物中NDF、ADF、钙、磷、碳水化合物、能量与未发酵前相比无显著变化。这可能是因为发酵前朱缨花的CP主要是以蛋白质形式存在，发酵后则以氨基酸的形式存在。微生物分解利用蛋白质，但总氮并未减少，加上微生物菌体蛋白的合成，使得CP有所增加。
进一步地，固态发酵中，所述朱缨花叶粉与水的重量比优选为1:0.5～2；更进一步地，两者比例优选为1:1。
进一步地，本发明朱缨花发酵物的具体制备方法为：
称取朱缨花叶粉与纯净水混合均匀作为发酵基质，分别接种罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌在室温下发酵3～6d，即得。
其中，所述罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌的接种量分别为1％～3％(v/w)、1％～3％(v/w)和1％～3％(v/w)。
本发明还提供了一种降低朱缨花发酵物中单宁含量，同时增加粗蛋白含量的方法，包括将朱缨花叶粉作为发酵原料，接种罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌进行固态发酵的步骤。
进一步地，所述罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌的接种量分别为1％～3％(v/w)、1％～3％(v/w)和1％～3％(v/w)。
进一步地，所述罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌按1:1:1的体积比例接种到发酵基质中。
本发明还提供了一种饲料添加剂，其包括上述的朱缨花发酵物。进一步地，所述饲料添加剂中，所述朱缨花发酵物为主要或者唯一的提供蛋白质来源的成分。
本发明还提供了上述的朱缨花发酵物在制备动物饲料中的用途。
进一步地，所述动物为反刍动物，由于所述朱缨花发酵物中单宁的含量仅为0.77％，其对反刍动物的消化率不存在负面的影响，反而还可能在一定程度上提高了其蛋白质代谢。
本发明还提供了一种饲料，包括上述朱缨花发酵物和基础日粮。进一步地，当本发明所述朱缨花发酵物应用到饲料中时，其添加量为0.01wt％～99.99wt％，所述朱缨花发酵物可以作为主要或者唯一的提供蛋白质来源的成分。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的朱缨花发酵物含有较低含量的单宁，粗蛋白含量高，且EAA/TAA为42.84％，接近FAO/WHO的理想蛋白，EAA/NEAA为67.62％，高于60％，氨基酸配比合理，必需氨基酸组成高于或接近鸡蛋蛋白和FAO模式，是优质的蛋白质来源，与现有技术相比取得了显著的进步。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方法，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例一、朱缨花固态发酵物制备
按1:1的重量比称取朱缨花叶粉与纯净水混合均匀作为发酵基质，接种2％(v/w)罗伊氏乳杆菌、2％(v/w)乳酸片球菌、2％(v/w)枯草芽胞杆菌发酵，室温下发酵6d，即得。
实施例二、菌种筛选试验
在实施例一发酵方法的基础上，接种不同的菌种(菌种组合如表1)，在相同的条件下进行发酵，取发酵产物，测定各组发酵产物的营养成分，测定方法和测定结果如下所示。
表1发酵处理
| 编号 | 发酵处理 |
| CON | 未发酵朱缨花 |
| A | 罗伊氏乳杆菌 |
| B | 乳酸片球菌 |
| C | 枯草芽胞杆菌 |
| A+B | 罗伊氏乳杆菌+乳酸片球菌 |
| A+C | 罗伊氏乳杆菌+枯草芽胞杆菌 |
| B+C | 乳酸片球菌+枯草芽胞杆菌 |
| A+B+C | 罗伊氏乳杆菌+乳酸片球菌+枯草芽胞杆菌 |
发酵产物营养成分测定方法：
水分含量测定参照GB/T 6435-2014《饲料中水分的测定》；
粗蛋白质(CP)含量测定参照GB/T 6432-1994《饲料中粗蛋白质测定方法》；
粗脂肪(EE)的测定参照GB/T6433-2006《饲料中粗脂肪的测定》；
中性洗涤纤维(NDF)测定GB/T20806-2006《饲料中中性洗涤纤维的测定》；
酸性洗涤纤维(ADF)测定参照NY/T1459-2007《饲料中酸性洗涤纤维的测定》；
粗灰分(Ash)含量测定参照GB/T6438-2007《饲料中粗灰分的测定》；
钙(Ca)测定参照GB/T 6436-2018《饲料中钙的测定》；
总磷(P)测定参照GB/T 6437-2002《饲料中总磷的测定》；
氨基酸(除色氨酸外)测定参照GB/T18246-2000《饲料中氨基酸的测定》。
碳水化合物(CHO)＝100-CP-EE-粗灰分。能量采用氧弹测热法测定。
单宁(Tannin)含量测定参照分光光度法(邻二氮菲-铁(Ⅲ))。
结果分析：
表2不同发酵处理下朱缨花叶粉营养成分的变化(DM，％)
由表2可知，A+B+C发酵后降低EE含量，提高朱樱花叶子CP的含量(P＝0.030)，提高朱樱花叶子粗灰分含量(P＝0.001)，极显著降低单宁含量，较发酵前降低了48.32％，且其对朱樱花叶子NDF、ADF、钙、磷、碳水化合物、能量无显著影响(P>0.05)。
表3不同发酵处理对朱樱花叶粉水解氨基酸含量的影响
由表3可知，除色氨酸未测定外，朱樱花叶子测得17种氨基酸，氨基酸种类齐全。A+B+C组Asp含量最高，显著高于A、B、C、A+B、A+C组(P＝0.001)，与CON、B+C组差异不显著；A+B+C组Glu(P＝0.001)、Ala含量(P<0.001)显著高于其他各组。CON组Gly含量显著高于其他各组(P<0.001)，A+B+C组高于其他发酵组(P<0.001)。CON、A+B+C组Ile显著高于其他各组(P<0.001)；A+B+C组Leu含量最高，A+B+C、CON显著高于其他各组(P<0.001)。A+B+C组Phe含量显著高于其他各组(P<0.001)。CON组Lys含量最高，CON、A+B+C组显著高于其他各组(P<0.001)。CON、A+B+C组His、Arg、TAA含量显著高于其他各组(P<0.001)。A+B+C组Pro含量显著高于其他各组(P<0.001)。不同发酵处理对朱樱花叶子Thr、Val、Tyr含量无显著影响(P>0.05)。A+B+C组必需氨基酸、非必需氨基酸、EAA/TAA优于其他发酵组(P<0.05)。A+B+C组EAA/TAA为42.84％，接近FAO/WHO的理想蛋白，EAA/NEAA为67.62％高于60％，氨基酸配比合理。
表4不同发酵处理对朱樱花叶粉必需氨基酸组成的影响(％)
由表4看可看出，不同发酵处理朱樱花叶子必需氨基酸总量占比为39.87％～46.35％，低于鸡蛋蛋白模式49.7％,，高于FAO模式35％。其中未发酵朱樱花叶子含硫氨基酸(7.71％)高于鸡蛋蛋白和FAO模式，发酵后各组朱樱花叶子含硫氨基酸均低于鸡蛋蛋白和FAO模式。赖氨酸(4.75％～6.06％)、缬氨酸(3.34％～5.61％)低于FAO模式，苏氨酸(4.98％～5.80％)高于FAO模式，亮氨酸(8.24％～10.15％)、苯丙氨酸+酪氨酸(9.51％～10.78％)高于鸡蛋蛋白和FAO模式，由此可见朱樱花叶子的必需氨基酸组成较为均衡。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种朱缨花发酵物，其特征在于，所述发酵物以朱缨花叶粉为发酵原料，接种罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌经固态发酵制得，其中，罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽孢杆菌的比例为1:1:1；
所述罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌和枯草芽胞杆菌的接种量均为2％(v/w)；
所述朱缨花发酵物中单宁的含量为0.77％，粗蛋白的含量为28.31％。
2.一种降低朱缨花发酵物中单宁含量，同时增加粗蛋白含量的方法，其特征在于，所述方法为按1:1的重量比称取朱缨花叶粉与纯净水混合均匀作为发酵基质，接种2％(v/w) 罗伊氏乳杆菌、2％(v/w)乳酸片球菌、2％(v/w)枯草芽胞杆菌发酵，室温下发酵6d，即得。
3.一种饲料添加剂，其特征在于，包括权利要求1所述的朱缨花发酵物或由权利要求2的方法制备的朱缨花发酵物。
4.如权利要求1所述的朱缨花发酵物在制备动物饲料中的用途。
5.如权利要求4所述的用途，所述动物为反刍动物。
6.一种饲料，其特征在于，包括如权利要求1所述的朱缨花发酵物和基础日粮。
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