CN111165661A - 一种发酵甘蔗渣饲用原料及其制备方法 - Google Patents
一种发酵甘蔗渣饲用原料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种发酵甘蔗渣饲用原料及其制备方法，其采用物理法和生物发酵结合的方法处理甘蔗渣，先采用物理法破坏其木质纤维结构，再采用菌酶协同发酵技术提高其消化率和蛋白质含量，改善营养结构及适口性，使其成为一种优质的饲用原料，可100％代替黄贮玉米秸秆，提高养殖效益。
Description
技术领域
本发明涉及发酵饲料技术领域，具体涉及一种发酵甘蔗渣饲用原料及其制备方法。
技术背景
甘蔗是我国制糖工业的主要原料，每年都产生大量的甘蔗渣。我国的甘蔗种植主要分布在广西、云南、广东、贵州等南方省区，2017年我国甘蔗产量为10440万吨，甘蔗渣产量约为3000万吨。目前，广西70％-80％的甘蔗渣都是直接作为糖厂锅炉燃料被燃烧掉，得不到有效利用，不仅造成资源浪费，而且还会对生态环境造成污染，进一步给人和动物的健康带来危害。甘蔗渣具有价格便宜、农残量低、成份稳定和来源集中等特点。甘蔗渣含水量一般在50％左右，粗蛋白质2.5％，纤维素30％-33％，半纤维素35％-37％，木质素20.5％-23％。纤维含量高，可用于生产反刍动物粗饲料，具有极大的前景。
但是，甘蔗渣的蛋白、淀粉和可溶性糖含量较少，木质素含量过高，牛和其他反刍动物可以消化甘蔗渣中的纤维素、半纤维素、果胶和糖分，但不能消化木质素，而且木质素与半纤维素形成紧密结构将纤维素包裹在其中，影响纤维素的消化。有资料表明，反刍动物直接消化甘蔗渣所消耗的能量大于其从甘蔗渣中所获取的能量，作为反刍动物饲料时，有机物消化率只有20％～25％或更低。并且，甘蔗渣质地粗硬、适口性差，直接喂食动物采食量很低。因此限制了甘蔗渣作为饲用原料的应用。
发明内容
本发明的发明目的之一在于提供一种发酵甘蔗渣饲用原料。
本发明的发明目的之二在于提供所述发酵甘蔗渣饲用原料的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种发酵甘蔗渣饲用原料的制备方法，该制备方法包括步骤：
1)甘蔗渣膨化
对甘蔗渣进行粉碎，并对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，得膨化甘蔗渣；
2)甘蔗渣发酵
以膨化甘蔗渣作为主要发酵原料接种酵母菌和乳酸菌，加入复合酶制剂，搅拌均匀，打捆裹包，厌氧发酵即可制得。
其中，所述步骤1)甘蔗渣粉碎至≤30mm，膨化温度120℃～140℃，压力0.5～4Mpa，时长3～5s。
其中，所述步骤2)复合酶制剂包括纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和β-甘露聚糖酶。所述复合酶制剂的添加情况为：每克甘蔗渣干重纤维素酶不低于300U，β-葡聚糖酶不低于2000U，木聚糖酶不低于8000U，β-甘露聚糖酶不低于100U。可选地，例如可以按照每克甘蔗渣干重添加400U纤维素酶，或者3000Uβ-葡聚糖酶，或者10000U木聚糖酶或者150Uβ-甘露聚糖酶，但对于本发明而言，此处的最低量已经可以实现对甘蔗渣酶解作用，改善甘蔗渣的性能。
其中，所述酵母菌为酿酒酵母和产朊假丝酵母；
优选地，所述每种酵母菌的接种量不低于1×106，进一步，所述每种酵母菌的接种量为2×106～6×106cfu/g；
优选地，所述酵母菌以酵母菌培养物的方式接种，所述酵母菌培养物的制备方法为：膨化甘蔗渣和糖蜜按质量比8:2混合，加入混合物3倍重量的水，添加质量比6％甘蔗渣DM的硫酸铵，混合，装入托盘或塑料盒中，厚度2～3cm，牛皮纸封口，灭菌后冷却，接种酿酒酵母和产朊假丝酵母，每种菌接种量为2×106～6×106cfu/g，30℃发酵12～36h制得，所得酵母菌培养物终产物有效活菌数不低于1×109cfu/g。
其中，所述乳酸菌为植物乳杆菌、发酵乳杆菌、布氏乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌；
优选地，每种菌的接种量不低于1×106，进一步，每种菌的接种量为1×106～2×106cfu/g；
优选地，所述乳酸菌以乳酸菌培养物的方式接种，所述乳酸菌培养物的制备方法是：将植物乳杆菌、发酵乳杆菌、布氏乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌粉溶解于2％～3％的糖蜜水中，每种菌接种量为1×106～2×106cfu/ml，37℃活化12h～24h，所得乳酸菌培养物终产物每种菌有效活菌数不低于1×109cfu/ml。
其中，步骤2)中按甘蔗渣干重重量百分比计，所述糖蜜添加量为4％-7％甘蔗渣DM，所述尿素添加量为0.5％-1.5％甘蔗渣DM，所述酵母菌培养物和乳酸菌培养物接种量为0.05％-0.15％甘蔗渣DM；
优选地，所述糖蜜添加量为5％甘蔗渣DM，所述尿素添加量为1％甘蔗渣DM，所述酵母菌培养物和乳酸菌培养物接种量为0.1％甘蔗渣DM。
进一步地，本发明提供所述制备方法所制备的发酵甘蔗渣饲用原料，以及所述发酵甘蔗渣饲用原料的饲料。
本发明还提供所述发酵甘蔗渣饲用原料或所述的饲料在饲喂动物中的应用。
有益之处：
本发明采用物理法和生物发酵法结合的方法处理甘蔗渣，先采用物理法破坏其木质纤维结构，再采用菌酶协同发酵技术提高其消化率和蛋白质含量，改善了甘蔗渣营养结构，改善了适口性，得到一种优质的发酵甘蔗渣饲用原料，可100％代替黄贮玉米秸秆，提高养殖效益，同时提高甘蔗渣的利用率，有效解决甘蔗渣资源浪费的问题。
附图说明
图1为未膨化甘蔗渣电镜图，放大比例为1：2000；
图2为膨化后甘蔗渣电镜图，放大比例为1：2000。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
若无特别说明，在本发明中说涉及到的百分比或“％”，表示重量百分比；若无特别说明，本发明中所涉及到的原料或材料均为市售常规材料。
实施例1发酵甘蔗渣饲用原料的制备
1、甘蔗渣膨化
膨化1组：甘蔗渣水分含量44％，粉碎至15mm，用膨化机对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，膨化温度130℃，压力2Mpa，时长4s。
膨化2组：甘蔗渣水分含量48％，粉碎至30mm，用膨化机对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，膨化温度120℃，压力4Mpa，时长3s。
膨化3组：甘蔗渣水分含量52％，粉碎至2mm，用膨化机对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，膨化温度140℃，压力0.5Mpa，时长5s。
机械膨化自然产生的高温可达到熟化和灭菌的作用。对膨化前的甘蔗渣及膨化1组所得膨化甘蔗渣进行电镜扫描，从电镜扫描图(图1)可以看出，膨化处理的甘蔗渣细胞壁结构明显被破坏，纤维素、半纤维素、木质素等复杂结构发生崩解。
以下实施例部分若无特别注明，所述膨化甘蔗渣，均为膨化1组所制得的甘蔗渣。
2、菌种培养物制备
酵母菌培养物制备：以膨化甘蔗渣和糖蜜按质量比8：2混合，添加混合物3重量的水，添加甘蔗渣干重6％的(NH4)2SO4，装入托盘或塑料盒中，厚度约2～3cm，牛皮纸封口，高温灭菌后冷却至30℃左右，接种酿酒酵母和产朊假丝酵母，每种菌接种量分别为2×106cfu/g，30℃发酵24h即制得。检测终产物每种菌有效活菌数均大于1×109cfu/g。
乳酸菌培养物制备：将植物乳杆菌、发酵乳杆菌、布氏乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌粉溶解于2％的糖蜜水中，每种菌接种量分别为1×106cfu/ml，37℃活化20h。检测终产物每种菌有效活菌数均大于1×109cfu/ml。
其中，酿酒酵母由安琪酵母股份有限公司提供，活菌数≥200亿cfu/g。
产朊假丝酵母由广州市微元生物科技有限公司提供，活菌数≥200亿cfu/g。
植物乳杆菌、发酵乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌由内蒙古和美科盛生物技术有限公司提供，活菌数≥20亿cfu/g。
3、制备复合酶制剂
由纤维素酶、β-葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶和β-甘露聚糖酶组成，由天津博菲德科技有限公司提供，按照每种酶的酶活3U：20U：80U：1U进行混合，即得。
4、甘蔗渣发酵
发酵1组：在膨化甘蔗渣中按比例添加糖蜜(5％甘蔗渣DM)、尿素(1％甘蔗渣DM)、酵母菌培养物和乳酸菌培养物(0.1％甘蔗渣DM)、复合酶制剂(每克甘蔗渣DM添加β-葡聚糖酶300U、果胶酶2000U、木聚糖酶8000U和β-甘露聚糖酶100U)，搅拌均匀，打捆裹包，厌氧发酵30天即可制得。
发酵2组：在膨化甘蔗渣中按比例添加糖蜜(4％甘蔗渣DM)、尿素(1.5％甘蔗渣DM)、酵母菌培养物和乳酸菌培养物(0.05％甘蔗渣DM)、复合酶制剂(每克甘蔗渣DM添加β-葡聚糖酶300U、果胶酶2000U、木聚糖酶8000U和β-甘露聚糖酶100U)，搅拌均匀，打捆裹包，厌氧发酵30天即可制得。
发酵3组：在膨化甘蔗渣中按比例添加糖蜜(7％甘蔗渣DM)、尿素(0.5％甘蔗渣DM)、酵母菌培养物和乳酸菌培养物(0.15％甘蔗渣DM)、复合酶制剂(每克甘蔗渣DM添加β-葡聚糖酶300U、果胶酶2000U、木聚糖酶8000U和β-甘露聚糖酶100U)，搅拌均匀，打捆裹包，厌氧发酵30天即可制得。
以下实施例若无特别注明，所述膨化发酵甘蔗渣均为发酵1组所制得的膨化发酵甘蔗渣。
对比例1
膨化菌发酵组：上述方法中，添加菌种培养物，不添加复合酶制剂，其他步骤与实施例1相同，得膨化菌发酵甘蔗渣；
膨化酶发酵组：上述方法中，添加复合酶制剂，不添加菌种培养物，其他步骤与实施例1相同，得膨化酶发酵甘蔗渣；
膨化自然发酵组：上述方法中，不添加菌种培养物和复合酶制剂，其他步骤与实施例1相同，得膨化自然发酵甘蔗渣。
未膨化菌酶协同发酵组：使用未经膨化的甘蔗渣，其他步骤与实施例1相同，制得未膨化菌酶协同发酵甘蔗渣。
未膨化自然发酵组：使用未经膨化的甘蔗渣，上述方法中，不添加菌种培养物和复合酶制剂，其他步骤与实施例1相同，得未膨化自然发酵甘蔗渣。
实施例2膨化发酵甘蔗渣饲用原料品质评定
感官评定：甘蔗渣中水溶性碳水化合物含量低，自身附着的乳酸菌数量少。添加菌可以弥补甘蔗渣本身乳酸菌的不足，酶可以分解纤维素，给乳酸菌的生长提供碳水化合物。
如表1所示，膨化自然发酵组出现了黑色斑点，打开后闻到了刺鼻的酸味，颜色呈褐色且有结块。打开膨化菌发酵组和膨化酶发酵组分别闻到了弱酸香味，膨化酶发酵组还带有微弱丁酸臭味；在色泽上膨化菌发酵组呈淡亮黄色，比较接近甘蔗渣本身的颜色，膨化酶发酵组颜色略暗淡。膨化菌酶协同发酵组和未膨化菌酶协同发酵组颜色均呈淡亮黄色，松散不粘手，但膨化菌酶协同发酵组气味带着甘酸味，而未膨化菌酶协同发酵组气味仅有酸香味。
表1膨化发酵甘蔗渣感官评判
发酵指标评定：
发酵过程中饲料的pH值会因为发酵过程产生的酸而降低，所以pH值与发酵的好坏有密切的关系。饲料发酵过程中产生的有机酸可以降低饲料的pH值，抑制有害菌的生长。
如表2所示，膨化菌酶协同发酵组的pH值最低，乳酸含量最高，氨态氮/总氮的比值最低，蛋白质分解最少。pH值降至4.2以下时，大部分微生物生长受到抑制，可长期保存。
表2膨化发酵甘蔗渣发酵品质分析
注：同一行不同字母表示在P＝0.05水平上差异显著。
营养指标评定：
如表3所示，各处理组的粗蛋白含量没有显著差异。膨化菌酶协同发酵组的纤维素和半纤维素含量显著低于其他各组。通过数据比较可知，膨化菌酶协同发酵组中酶制剂可将纤维素和半纤维素酶解为水溶性糖，膨化处理能增加酶与底物的接触面积，促进酶解；微生物利用酶解产物—水溶性糖快速繁殖，降低水溶性糖含量，解除底物抑制，进而促进酶解。
表3膨化发酵甘蔗渣营养分析(％DM)
注：同一行不同字母表示在P＝0.05水平上差异显著。
实施例1中的发酵2组合发酵3组品质评定结果亦与以上类似，但发酵1组为佳，不再详细描述。
实施例3膨化发酵甘蔗渣饲用原料饲喂试验
选择14～16月龄健壮、体格发育基本一致的西门塔尔杂交牛90头，随机分成3组，每组30头，试验Ⅰ组为对照组，饲喂精料和黄贮玉米秸秆，Ⅱ组和Ⅲ组分别用未膨化菌酶协同发酵甘蔗渣和膨化菌酶协同发酵甘蔗渣代替等量干物质的黄贮玉米秸秆。每天饲喂等量的精料和粗饲料，精粗比45：55，精料每头饲喂量为3.5kg，黄贮玉米秸秆和发酵甘蔗渣的饲喂量分别为10kg和8kg。精料配方参考中国农业行业标准NY/T 815-2004《肉牛饲养标准》中的营养需要配制组成及营养水平见表4。预试期10天，正试期80天。试验前对试验牛全部进行驱虫、健胃、防疫注射、编号、称重并登记，并对圈舍进行消毒。
表4精料组成及营养水平/％
注：预混料由挑战集团提供。每千克饲粮提供铁2.4g，锌3.58g，铜0.65g，锰1.2g，硒6.0mg，维生素A 340000 IU，维生素E 750 IU，维生素D 62000 IU。
如表5所示，与对照组比较，饲喂未膨化菌酶协同发酵甘蔗渣的日增重和屠宰率均有提高，但显著不差异(P＞0.05)；饲喂膨化菌酶协同发酵甘蔗渣的日增重和屠宰率显著提高(P＜0.05)。由此可见，用本发明的膨化菌酶协同发酵甘蔗渣替代黄贮玉米秸秆，且能提高肉牛的生产性能和屠宰性能，降低养殖成本(甘蔗渣收购价100元左右，膨化发酵生产成本约50元/t，按照玉米黄贮售价450元/t计算，利润约300元/t)。
表5试验牛日增重和屠宰率
Claims (10)
1.一种发酵甘蔗渣饲用原料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
1)甘蔗渣膨化
对甘蔗渣进行粉碎，并对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，得膨化甘蔗渣；
2)甘蔗渣发酵
以膨化甘蔗渣作为主要发酵原料接种酵母菌和乳酸菌，加入复合酶制剂，搅拌均匀，打捆裹包，厌氧发酵即可制得。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合酶制剂包括纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和β-甘露聚糖酶。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)甘蔗渣粉碎至≦30mm，膨化温度120℃～140℃，压力0.5～4Mpa，时长3～5s。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酵母菌为酿酒酵母和产朊假丝酵母；
优选地，所述每种酵母菌的接种量不低于1×106cfu/g；进一步，所述每种酵母菌的接种量为2×106～6×106cfu/g；
优选地，所述酵母菌以酵母菌培养物的方式接种，所述酵母菌培养物的制备方法为：膨化甘蔗渣和糖蜜按质量比8:2混合，加入混合物3倍重量的水，添加质量比6％甘蔗渣DM的硫酸铵，混合，装入托盘或塑料盒中，厚度2～3cm，牛皮纸封口，灭菌后冷却，接种酿酒酵母和产朊假丝酵母，每种菌接种量为2×106～6×106cfu/g，30℃发酵12～36h制得，所得酵母菌培养物终产物每种菌有效活菌数不低于1×109cfu/g。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳酸菌为植物乳杆菌、发酵乳杆菌、布氏乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌；
优选地，所述每种菌的接种量不低于1×106cfu/g；进一步，每种菌的接种量为1×106～2×106cfu/g；
优选地，所述乳酸菌以乳酸菌培养物的方式接种，所述乳酸菌培养物的制备方法是：将植物乳杆菌、发酵乳杆菌、布氏乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌粉溶解于2％～3％的糖蜜水中，每种菌接种量为1×106～2×106cfu/ml，37℃活化12h～24h，所得乳酸菌培养物终产物每种菌有效活菌数不低于1×109cfu/ml。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述复合酶制剂的添加情况为：每克甘蔗渣干重纤维素酶不低于300U，β-葡聚糖酶不低于2000U，木聚糖酶不低于8000U，β-甘露聚糖酶不低于100U。
7.如权利要求4或5所述制备方法，其特征在于，步骤2)中按甘蔗渣干重重量百分比计，所述糖蜜添加量为4％-7％甘蔗渣DM，所述尿素添加量为0.5％-1.5％甘蔗渣DM，所述酵母菌培养物和乳酸菌培养物接种量分别为0.05％-0.15％甘蔗渣DM；
优选地，所述糖蜜添加量为5％甘蔗渣DM，所述尿素添加量为1％甘蔗渣DM，所述酵母菌培养物和乳酸菌培养物接种量分别为0.1％甘蔗渣DM。
8.按照权利要求1～7任一项所述制备方法所制备的发酵甘蔗渣饲用原料。
9.含有权利要求8所述发酵甘蔗渣饲用原料的饲料。
10.权利要求8所述发酵甘蔗渣饲用原料或权利要求9所述的饲料在饲喂动物中的应用。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200519 |