CN111345395A - 一种含纤维的反刍发酵饲料的生产方法 - Google Patents

一种含纤维的反刍发酵饲料的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及饲料领域，具体涉及含纤维的反刍发酵饲料及其生产方法。该方法包括：将木质纤维素类原料进行预处理；将预处理后的物料与液态的酒精工业副产物混合；将混合物料与其它原料混合，得到发酵底物，然后在所述发酵底物中接入含有酵母菌、乳酸菌和芽孢杆菌的混合菌液，并发酵得到含纤维的反刍发酵饲料。本发明的方法解决了木质纤维素类原料的资源化利用问题、提供了利用酒精工业副产物的新途径，且能够生产高质量的反刍发酵动物饲料。此外，由本发明的方法生产的含纤维的反刍发酵饲料具有较低含量的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维，较优的发酵品质和营养价值，以及更好的消化特性，可作为高质量的反刍动物饲料原料被广泛用于畜牧业。

Description

一种含纤维的反刍发酵饲料的生产方法
技术领域
本发明涉及饲料领域，具体涉及含纤维的反刍发酵饲料及其生产方法。
背景技术
随着国家经济的高速发展和人民生活水平的逐步提高，牛羊肉及奶制品的消费量迅速增加，相应的牛、羊养殖规模也逐渐扩大，反刍饲料的需求量不断增加。在反刍动物的日粮中，纤维类粗饲料的比例通常占到40-70％，以刺激咀嚼、反刍和瘤胃蠕动，促进消化道的正常发育。纤维类粗饲料的来源主要是牧草和农作物秸秆。2015年，我国商品草产量770万吨，其中商品苜蓿产量123万吨。进口苜蓿草总计121.3万吨，进口依存度约为50％。我国优质牧草短缺，但秸秆资源丰富。2015年，全国秸秆理论资源量为10.4亿吨，可收集资源量约为9亿吨，秸秆综合利用率达到80％，其中，饲料化利用率为18.8％。但是，仍有约1.8亿吨秸秆未能有效利用。如果扩大秸秆的饲料化比例，不但能够缓解牧草短缺的矛盾，而且能够降低秸秆焚烧造成的资源浪费和环境污染，具有显著的经济和环境效益。
秸秆是一种低质粗饲料，由于秸秆本身存在结构致密等诸多限制性因素，其粗蛋白含量低、粗纤维含量高、适口性差、消化利用率低。以玉米秸秆为例，玉米秸秆中含中性洗涤纤维(NDF)约70-80％，酸性洗涤纤维(ADF)约50-60％，粗蛋白(CP)仅3-6％，消化能为0.5-1Mcal/kg，具有低能量、高纤维和少蛋白等特性。现有的秸秆饲料通常采用粉碎，青/黄贮，碱化，氨化，热处理，膨化等方法进行处理。这些技术都能在一定程度上提高秸秆饲料的消化率和附加值，但是普遍存在着应用范围窄，产品质量不稳定，规模难以扩大，纤维降解程度有限，利用效率低等问题。
酒精工业副产物是酒精发酵蒸馏后的残余物。通常是含淀粉原料降解产生的糖经酵母发酵后，将蒸馏提取酒精后的废醪液进行固液分离，液相部分经蒸发后得到的浓缩液即为液态的酒精工业副产物，其中富含蛋白质、脂肪和微量元素等成分，具有丰富的营养价值。按照现在的玉米酒精生产工艺，生产1吨酒精产生约1吨的液态酒精工业副产物，传统的利用方法是将其与酒精蒸馏后的固体相混合、烘干后生产干全酒糟，其含有液态的酒精工业副产物。但在烘干过程中容易发生美拉德反应，导致产品颜色变深，品质下降，售价降低，影响企业的经济效益。
由此可见，目前对于秸秆以及酒精工业副产物利用率和利用价值有待于进一步的探索。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种无副作用、资源利用率高的含纤维的反刍发酵饲料的生产方法，以及由此得到的含纤维的反刍发酵饲料。
本申请的发明人在研究中发现，将秸秆和液态的酒精工业副产物这两种低值资源在饲料学领域中进行合理地再利用，也即，将秸秆类物质先进行预处理，然后再依次与酒精工业副产物和其它原料(农作物种子和/或农作物种子加工过程中产生的副产物)混合并接种发酵菌种进行发酵，生产反刍发酵饲料，能够变废为宝，为酒精行业创造新价值的同时，也解决了木质纤维素原料的资源化利用的难题，为两种低值资源的高值化利用开辟新途径。同时，发酵饲料还富含益生菌和乳酸、乙酸等有机酸，有助于降低肠道pH和抑制肠道中病原菌的生长繁殖。发酵产生的乳酸等有机酸，有利于改善原料适口性和提高动物采食量。在发酵过程中原料中的大分子蛋白质被分解为更易被动物体消化吸收的小分子活性肽、寡肽，纤维素、果胶被降解为单糖和寡糖，同时代谢产生多种消化酶、氨基酸、维生素、抑菌物质、免疫增强因子以及其它一些菌体蛋白，作为营养物质被动物体吸收利用，有助于提高饲料利用率，从而提高动物体的各项生产指标。
由此，第一方面，本发明提供了一种含纤维的反刍发酵饲料的生产方法，所述方法包括：
(1)将木质纤维素类原料进行预处理，得到预处理后的物料；
(2)将所述预处理后的物料与液态的酒精工业副产物混合，得到混合物料；
(3)将所述混合物料与其它原料混合，得到发酵底物，然后在所述发酵底物中接入含有酵母菌、乳酸菌和芽孢杆菌的混合菌液，并发酵得到所述含纤维的反刍发酵饲料；
其中，所述其他原料包括农作物种子和/或农作物种子加工过程中产生的副产物。
第二方面，本发明还提供了由第一方面所述的方法生产的含纤维的反刍发酵饲料。
本发明的有益技术效果如下：
1.本发明人发现将木质纤维素类原料进行预处理，能够促使部分半纤维素降解，有利于破坏纤维素的结晶结构，提高纤维的消化率，并增加可吸收的寡糖等营养物质。将预处理秸秆与液态的酒精工业副产物混合后发酵，不但能够增加纤维饲料的蛋白含量、提高其营养价值；而且，通过发酵后产生大量益生菌，这些益生菌能够促进动物肠道健康，提高营养的吸收和转化效率。因此，通过选取合适的生产工艺，利用生物技术的手段对木质纤维素类原料和液态的工业酒精副产物进行处理和营养复配后接种益生菌，生产含纤维的反刍发酵饲料。能够实现木质纤维素类原料和液态的工业酒精副产物资源的综合利用，一举三得：一方面解决了木质纤维素类原料的资源化利用问题，减少木质纤维素类原料焚烧导致的环境污染和资源浪费，提高农民收入；另一方面提供了利用液态的酒精工业副产物的新途径，降低了干全酒糟生产过程中液态的酒精工业副产物的使用比例，解决了酒精工业副产物不能有效利用、处理成本高和价值低的问题，从而提升了干全酒糟的品质和价格，扩大了酒精工业副产物的利用领域，为酒精行业创造了新的价值；第三能够生产高质量的反刍发酵动物饲料，缓解我国优质牧草不足的矛盾，促进畜牧业的发展。
2.由本发明的方法生产的含纤维的反刍发酵饲料具有较低含量的中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)，较优的发酵品质和营养价值，以及更好的消化特性(该饲料的NDF、ADF的降解率明显改善)，可作为高质量的反刍动物饲料原料被广泛用于畜牧业。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本文中，术语“反刍发酵饲料”是指一类富含可消化纤维、益生菌、有机酸、易被动物体消化吸收的小分子活性肽、寡肽，以及多种消化酶、氨基酸及菌体蛋白的发酵饲料。所述“反刍发酵饲料”以预处理的木质纤维素类原料和酒精工业副产物为主要原料，并添加多种其它农作物原料且经多种微生物发酵制得，适口性好，饲料利用率高，可作为饲料原料应用于动物生产。
在本文中，术语“木质纤维素类原料”是指富含木质纤维素的原料，例如可收集利用的农业或食品工业废弃物。其中，农作物秸秆是一种来源丰富、廉价的木质纤维素类原料，通常是指包括小麦、玉米、水稻、棉花、高粱、大豆、花生、甘蔗等农作物收获子实后的茎、叶、皮(壳)、蔓藤等残留物，可作为工业上的稳定的原料来源。在一些实施方式中，所述木质纤维素类原料包括以下原料中的一种或多种：玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、大麦秸秆、燕麦秸秆、谷子秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆、甘薯秆、花生秸秆、花生壳、蔗渣或香蕉杆。
在本文中，术语“液态的酒精工业副产物”是指含淀粉原料降解产生的糖经酵母发酵后，将蒸馏提取酒精后的废醪液进行固液分离，液相部分经蒸发后得到的浓缩液。在一些实施方式中，所述含淀粉原料可以为玉米、小麦、大麦、燕麦、水稻、高粱、甘薯等粮食作物。所述液态的酒精工业副产物可从生产酒精的工厂获得。
在本文中，术语“预处理”是指具有本领域公知定义的一种技术，其操作通常为将待处理的物料置于预处理设备(如汽爆设备、膨化机、蒸煮器)中，在一定的温度(例如100-220℃)下蒸煮一段时间(例如<60分钟)。预处理过程中部分半纤维素降解，纤维素溶胀，部分木质素降解，蒸煮结束后带压喷放，产生的强大剪切力破坏了致密的结晶结构，使物料变得蓬松，降解性提高。
第一方面，本发明提供了一种含纤维的反刍发酵饲料的生产方法，其中，所述方法包括：
(1)将木质纤维素类原料进行预处理，得到预处理后的物料；
(2)将所述预处理后的物料与液态的酒精工业副产物混合，得到混合物料；
(3)将所述混合物料与其它原料混合，得到发酵底物，然后在所述发酵底物中接入含有酵母菌、乳酸菌和芽孢杆菌的混合菌液，并发酵得到所述含纤维的反刍发酵饲料；
其中，所述其他原料包括农作物种子和/或农作物种子加工过程中产生的副产物。
在步骤(1)中，所述木质纤维素类原料可以为任意的富含木质纤维素的原料，特别是农作物原料，例如，可以为农作物收获子实后的茎、叶、皮(壳)、蔓藤等残留物。在优选的实施方式中，所述木质纤维素类原料为玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、大麦秸秆、燕麦秸秆、谷子秸秆、高粱秸秆(如甜高粱秸秆)、水稻秸秆、大豆秸秆、甘薯秆、花生秸秆、花生壳、蔗渣和香蕉杆中的一种或多种。
为了提高预处理的效果，在优选的实施方式中，在将木质纤维素类原料进行预处理之前，将所述木质纤维素类原料预先进行粉碎。所述粉碎的程度可以在较宽的范围内进行选择，例如，可以将木质纤维素类原料粉碎至1-5mm的粒度。
根据本发明，在步骤(1)中，在预处理之前优选向木质纤维素类原料中加入水以调整物料的水含量，从而避免预处理时的高温高压使物料碳化，物料的具体的水含量可根据所采用的木质纤维素类原料的种类和预处理的条件等而由本领域技术人员进行常规选择，例如，可向木质纤维素类原料中加入水至水含量为1-99重量％，优选为20-60重量％，例如，20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％。
根据本发明，所述预处理可以采用本领域常规的对木质纤维素类原料进行预处理的工艺，例如，可以在汽爆设备、膨化机、蒸煮器中，在一定的温度和/或压力条件下蒸煮一段时间，优选的，所述预处理的温度为100-220℃，更优选为120-180℃(例如，可以为120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃)；时间为<60分钟。
在一种优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述液态的酒精工业副产物为对含淀粉原料发酵提取酒精后获得的醪液进行浓缩后得到的浓缩液；优选地，所述含淀粉原料为粮食作物，例如但不限于玉米、小麦、大麦、燕麦、水稻、高粱和/或甘薯等。优选的，所述液态的酒精工业副产物的含水量为30-80重量％，例如，30重量％、32重量％、34重量％、36重量％、38重量％、40重量％、42重量％、44重量％、46重量％、48重量％、50重量％、52重量％、54重量％、56重量％、58重量％、60重量％、62重量％、64重量％、66重量％、68重量％、70重量％、72重量％、74重量％、76重量％、78重量％、80重量％。
在优选的实施方式中，在步骤(3)中，以所述发酵底物的干重计，所述预处理后物料的干重占比为10-30重量％(例如，可以为10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％)，酒精工业副产物的干重占比为10-40重量％(例如，可以为10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％)，二者总干重占比不超过60重量％(例如，可以为20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％)。
在另一种优选的实施方式中，以所述发酵底物的干重计，所述其它原料的干重总占比为40-80重量％(例如，可以为40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％)。
其中，所述其它原料可以任意的农作物种子和/或农作物种子加工过程中产生的副产物。根据本发明一种优选的实施方式，所述其它原料为玉米干全酒糟、喷浆玉米皮、豆粕、棉粕、玉米胚芽粕、玉米和麸皮。
更为优选的，以所述发酵底物的干重计，玉米干全酒糟的干重占比为5-25重量％(例如，可以为5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％)，喷浆玉米皮的干重占比为5-20重量％(例如，可以为5重量％、10重量％、15重量％、20重量％)，豆粕的干重占比为3-15重量％(例如，可以为3重量％、7重量％、9重量％、11重量％、13重量％、15重量％)，棉粕的干重占比为3-15重量％(例如，可以为3重量％、7重量％、9重量％、11重量％、13重量％、15重量％)，玉米胚芽粕的干重占比为5-30重量％(例如，可以为5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％)，玉米的干重占比为5-35重量％(例如，可以为5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％)，麸皮的干重占比为3-8重量％(例如，可以为3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％)。
在优选的实施方式中，在步骤(3)中，所述酵母菌为产朊假丝酵母和/或酿酒酵母，菌液菌落数为1×107-5×108CFU/ml；
在优选的实施方式中，在步骤(3)中，所述乳酸菌为植物乳杆菌、副干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、屎肠球菌、戊糖片球菌和布氏乳杆菌等中的一种或多种，菌液菌落数为5×107-1×109CFU/ml；
在优选的实施方式中，在步骤(3)中，所述芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌和/或枯草芽孢杆菌，菌液菌落数为1×107-5×108CFU/ml。
根据本发明，所述发酵的条件可以为本领域常规的发酵条件，根据本发明一种优选的实施方式，所述发酵底物的含水量为25-65重量％，pH为3.5-7.5，所述混合菌液的接种量为1-10重量％，所述发酵的温度为20-35℃，发酵的时间为72-240h。
在优选的实施方式中，在步骤(3)中，所述发酵在固态发酵设备中进行，所述固态发酵设备为带单向呼吸阀的发酵袋、发酵槽、发酵床或发酵车。
第二方面，本发明提供了由如上所述的方法制备得到的含纤维的反刍发酵饲料；
优选地，所述反刍发酵饲料为饲料原料，或者以添加剂的形式添加到反刍动物的饲料中。
实施例
以下结合具体实施例对本文进行详细描述。本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
下述实施例中使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂和设备等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。如无特别说明，下述实施例中使用的辅料均为食品饲料加工领域中常用的饲料添加物，均可商购获得。
如无特殊说明，对以下实施例和对比例中制成的复合饲料按照如下方法进行组分测定及能值计算。
粗蛋白(CP)的测定：凯氏定氮法(GB6432-94)；
粗脂肪(EE)的测定参考：GB/T6433-2006；
中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)的测定：范式纤维测定法(Van Soest等，1991)；
粗灰分(Ash)的测定：GB/T6438-2007。
以下实施例和对比例中所涉及的菌种：
产朊假丝酵母(Candida utilis CGMCC 2.2878，中国普通微生物菌种保藏管理中心)
酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae CICC 1406，中国工业微生物菌种保藏管理中心)
植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum CGMCC 1.2469，中国普通微生物菌种保藏管理中心)
嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus CICC 6005，中国工业微生物菌种保藏管理中心)
布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri CGMCC 1.3114，中国普通微生物菌种保藏管理中心)
副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei CGMCC 1.3112，中国普通微生物菌种保藏管理中心)
戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus CGMCC 1.10999，中国普通微生物菌种保藏管理中心)
屎肠球菌(Enterococcus faecium CGMCC 1.131，中国普通微生物菌种保藏管理中心)
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis CGMCC 1.519，中国普通微生物菌种保藏管理中心)
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis CGMCC 1.7417，中国普通微生物菌种保藏管理中心)
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的一种以汽爆秸秆和酒精工业副产物为原料制备的富含益生菌的反刍发酵饲料。
(1)秸秆汽爆处理：汽爆秸秆的原料粉碎粒度为1-5mm，汽爆秸秆高压汽爆预处理技术的操作条件是蒸汽压力0.62Mpa，温度为160℃，蒸煮时间30min；
(2)配制发酵培养基：以干重计，按汽爆处理后的秸秆10重量％，酒精工业副产物40重量％，玉米干全酒糟5重量％(w/w)，喷浆玉米皮11重量％，豆粕6重量％，棉粕8重量％，玉米胚芽粕8重量％，玉米8重量％，麸皮4重量％，控制含水量在55重量％，控制pH在5.5；
(3)酵母种子液准备：将产朊假丝酵母接种到YEPD培养基中，33℃恒温培养14小时，制得酵母菌种子液；
(4)乳酸菌种子液准备：将植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌分别接种到MRS培养基中，35℃恒温培养20小时后，将两种菌液以1:1重量比混合制得乳酸菌种子液；
(5)芽孢杆菌种子液准备：将地衣芽孢杆菌接种到LB培养基中，30℃恒温培养20小时，制得芽孢杆菌种子液；
(6)接种发酵：将步骤(3)(4)(5)中制备的三种种子液，以1:1:1重量比混合后制得混合种子液，接种至(2)中配制好的培养基中，混合种子液接种比例为2重量％，在35℃条件下进行固态发酵培养168h。
对比例1
本对比例用于说明参比的反刍发酵饲料及其制备方法。
按照实施例1的方法，除了步骤(2)中将汽爆秸秆换成相同比例的玉米秸秆外，其它步骤完全相同。
实施例1及对比例1制成的饲料的化学成分(w/w)结果如表1所示。由表1的结果可以看出，本发明的实施例发酵样品CP含量显著高于对比例，NDF含量、ADF含量和Ash含量显著低于对比例。
表1
项目 对比例1 实施例1 S.E.M P-value
干物质DM，％ 43.04<sup>b</sup> 44.15<sup>a</sup> 0.288 0.026
粗蛋白CP，％DM 20.21<sup>b</sup> 22.40<sup>a</sup> 0.494 <0.001
中性洗涤纤维NDF，％DM 25.40<sup>a</sup> 23.80<sup>b</sup> 0.361 <0.001
酸性洗涤纤维ADF，％DM 11.72<sup>a</sup> 10.17<sup>b</sup> 0.348 <0.001
粗脂肪EE，％DM 1.72 1.78 0.022 0.272
灰分Ash，％DM 7.68<sup>a</sup> 7.41<sup>b</sup> 0.072 0.037
注：同行数值上标字母不同表示差异显著(P<0.05)。
实施例1及对比例1制成的饲料的发酵品质和微生物计数结果如表2所示。由表2的结果可以看出，与对比例1相比，本发明的实施例发酵品质更佳，经过发酵处理后pH显著降低，乳酸含量显著增加。发酵后样品中的乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌数量均显著高于对比例样品。
表2
项目 对比例1 实施例1 S.E.M P-value
pH 4.29<sup>a</sup> 4.17<sup>b</sup> 0.028 0.001
乳酸，％FM 3.19<sup>b</sup> 3.52<sup>a</sup> 0.080 0.009
乳酸菌数量，log<sub>10</sub>CFU/g FM 7.62<sup>b</sup> 8.59<sup>a</sup> 0.223 0.001
酵母菌数量，log<sub>10</sub>CFU/g FM 5.53<sup>b</sup> 6.26<sup>a</sup> 0.182 0.017
芽孢杆菌数量，log<sub>10</sub>CFU/g FM 4.49<sup>b</sup> 5.95<sup>a</sup> 0.330 <0.001
注：同行数值上标字母不同表示差异显著(P<0.05)。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的一种以汽爆秸秆和酒精工业副产物为原料制备的富含益生菌的反刍发酵饲料。
(1)秸秆汽爆处理：汽爆秸秆的原料粉碎粒度为1-5mm，汽爆秸秆高压汽爆预处理技术的操作条件是蒸汽压力0.62Mpa，温度为160℃，蒸煮时间30min；
(2)配制发酵培养基：以干重计，按汽爆处理后的秸秆20重量％，酒精工业副产物10重量％，玉米干全酒糟8重量％，喷浆玉米皮8重量％，豆粕8重量％，棉粕6重量％，玉米胚芽粕5重量％，玉米30重量％，麸皮5重量％，控制含水量在40重量％，控制pH在6；
(3)酵母种子液准备：将酿酒酵母接种到YEPD培养基中，28℃恒温培养20小时，制得酵母菌种子液；
(4)乳酸菌种子液准备：将戊糖片球菌和屎肠球菌分别接种到MRS培养基中，37℃恒温培养20小时后，将两种菌液以1:1重量比混合制得乳酸菌种子液；
(5)芽孢杆菌种子液准备：将枯草芽孢杆菌接种到LB培养基中，36℃恒温培养20小时，制得芽孢杆菌种子液；
(6)接种发酵：将步骤(3)(4)(5)中制备的三种种子液，以1:1:1重量比混合后制得混合种子液，接种至(2)中配制好的培养基中，混合种子液接种比例为5重量％，在35℃条件下进行固态发酵培养240h。
对比例2
本对比例用于说明参比的反刍发酵饲料及其制备方法。
按照实施例2的方法，除了步骤(2)中将汽爆秸秆换成相同比例的玉米秸秆外，其它步骤完全相同。
实施例2及对比例2制成的饲料的化学成分(w/w)结果如表3所示。由表3的结果可以看出，本发明的实施例经过发酵处理后CP含量显著高于对比例，NDF含量和ADF含量显著低于对比例。
表3
项目 对比例2 实施例2 S.E.M P-value
干物质DM，％ 56.60<sup>b</sup> 57.78<sup>a</sup> 0.287 0.009
粗蛋白CP，％DM 18.33<sup>b</sup> 18.90<sup>a</sup> 0.154 0.039
中性洗涤纤维NDF，％DM 32.13<sup>a</sup> 28.79<sup>b</sup> 0.753 <0.001
酸性洗涤纤维ADF，％DM 15.03<sup>a</sup> 13.68<sup>b</sup> 0.315 0.002
粗脂肪EE，％DM 2.20 2.27 0.058 0.604
灰分Ash，％DM 5.23 5.10 0.043 0.139
注：同行数值上标字母不同表示差异显著(P<0.05)。
实施例2及对比例2制成的饲料的发酵品质和微生物计数结果如表4所示。由表4的结果可以看出，与对比例2相比，本发明的实施例发酵品质更佳，经过发酵处理后pH显著降低，乳酸含量显著增加。发酵样品中乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌数量均显著高于对比例。
表4
项目 对比例2 实施例2 S.E.M P-value
pH 4.35<sup>a</sup> 4.18<sup>b</sup> 0.044 0.023
乳酸，％FM 3.41<sup>b</sup> 3.61<sup>a</sup> 0.052 0.023
乳酸菌数量，log<sub>10</sub>CFU/g FM 7.90<sup>b</sup> 8.69<sup>a</sup> 0.184 0.002
酵母菌数量，log<sub>10</sub>CFU/g FM 5.20<sup>b</sup> 6.10<sup>a</sup> 0.211 0.003
芽孢杆菌数量，log<sub>10</sub>CFU/g FM 5.30<sup>b</sup> 6.26<sup>a</sup> 0.237 0.013
注：同行数值上标字母不同表示差异显著(P<0.05)。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的一种以汽爆秸秆和酒精工业副产物为原料制备的富含益生菌的反刍发酵饲料。
(1)秸秆汽爆处理：秸秆粉碎粒度为1-5mm，高压蒸汽爆破处理的操作条件是蒸汽压力0.62Mpa，温度为160℃，蒸煮时间20min；
(2)配制发酵培养基：以干重计，按汽爆处理后的秸秆30重量％，酒精工业副产物30重量％，玉米干全酒糟5重量％，喷浆玉米皮5重量％，豆粕6重量％，棉粕6重量％，玉米胚芽粕5重量％，玉米10重量％，麸皮3重量％，控制含水量在55重量％，控制pH在6；
(3)酵母种子液准备：将产朊假丝酵母接种到YEPD培养基中，33℃恒温培养14小时，制得酵母菌种子液；
(4)乳酸菌种子液准备：将植物乳杆菌和布氏乳杆菌分别接种到MRS培养基中，35℃恒温培养20小时后，将两种菌液以1:1重量比混合制得乳酸菌种子液；
(5)芽孢杆菌种子液准备：将枯草芽孢杆菌接种到LB培养基中，30℃恒温培养20小时，制得芽孢杆菌种子液；
(6)接种发酵：将步骤(3)(4)(5)中制备的三种种子液，以1:1:1重量比混合后制得混合种子液，接种至(2)中配制好的培养基中，混合种子液接种比例为2％，在35℃条件下进行固态发酵培养168h。
对比例3
本对比例用于说明参比的反刍发酵饲料及其制备方法。
按照实施例3的方法，除了步骤(2)中将汽爆秸秆换成相同比例的玉米秸秆外，其它步骤完全相同。
实施例3及对比例3制成的饲料的化学成分(w/w)结果如表5所示。由表5的结果可以看出，本发明的实施例经过发酵处理后CP含量显著高于对比例，NDF含量和ADF含量显著低于对比例。
表5
项目 对比例3 实施例3 S.E.M P-value
干物质DM，％ 42.03<sup>b</sup> 43.19<sup>a</sup> 0.270 0.002
粗蛋白CP，％DM 18.17<sup>b</sup> 19.12<sup>a</sup> 0.217 <0.001
中性洗涤纤维NDF，％DM 35.78<sup>a</sup> 31.74<sup>b</sup> 0.914 <0.001
酸性洗涤纤维ADF，％DM 18.12<sup>a</sup> 16.95<sup>b</sup> 0.270 0.001
粗脂肪EE，％DM 1.54 1.65 0.070 0.479
灰分Ash，％DM 7.40 7.31 0.105 0.716
注：同行数值上标字母不同表示差异显著(P<0.05)。
实施例3及对比例3制成的饲料的发酵品质和微生物计数结果如表6所示。由表6的结果可以看出，与对比例3相比，本发明的实施例发酵品质更佳，经过发酵处理后pH显著降低，乳酸含量显著增加。发酵样品中乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌数量均显著高于对比例。
表6
Figure BDA0001918659050000151
Figure BDA0001918659050000161
注：同行数值上标字母不同表示差异显著(P<0.05)。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的一种以汽爆秸秆和酒精工业副产物为原料制备的富含益生菌的反刍发酵饲料。
(1)秸秆汽爆处理：汽爆秸秆的原料粉碎粒度为1-5mm，汽爆秸秆高压汽爆预处理技术的操作条件是蒸汽压力0.62Mpa，温度为160℃，蒸煮时间20min；
(2)配制发酵培养基：以干重计，按汽爆秸秆10重量％，酒精工业副产物10重量％，玉米干全酒糟20重量％，喷浆玉米皮8重量％，豆粕5重量％，棉粕5重量％，玉米胚芽粕8重量％，玉米30重量％，麸皮4重量％，控制含水量在40重量％，控制pH在5.5；
(3)酵母种子液准备：将酿酒酵母接种到YEPD培养基中，28℃恒温培养20小时，制得酵母菌种子液；
(4)乳酸菌种子液准备：将植物乳杆菌、副干酪乳杆菌分别接种到MRS培养基中，37℃恒温培养20小时后，将两种菌液以1:1重量比混合制得乳酸菌种子液；
(5)芽孢杆菌种子液准备：将枯草芽孢杆菌接种到LB培养基中，36℃恒温培养20小时，制得芽孢杆菌种子液；
(6)接种发酵：将步骤(3)(4)(5)中制备的种子液，以1:1:1重量比混合后制得混合种子液，接种至(2)中配制好的培养基中，混合种子液接种比例为5重量％，在35℃条件下进行固态发酵培养240h。
对比例4
本对比例用于说明参比的反刍发酵饲料及其制备方法。
按照实施例4的方法，除了步骤(2)中将汽爆秸秆换成相同比例的玉米秸秆外，其它步骤完全相同。
实施例4及对比例4制成的饲料的化学成分(w/w)结果如表7所示。由表4的结果可以看出，本发明的实施例经过发酵处理后CP含量显著高于对比例，NDF含量和ADF含量显著低于对比例，其余成分含量差异不显著。
表7
对比例4 实施例4 SEM P-value
干物质DM，％ 57.30<sup>b</sup> 58.61<sup>a</sup> 0.311 0.005
粗蛋白CP，％DM 19.55<sup>b</sup> 20.37<sup>a</sup> 0.211 0.026
中性洗涤纤维NDF，％DM 28.12<sup>a</sup> 26.09<sup>b</sup> 0.462 <0.001
酸性洗涤纤维ADF，％DM 11.37<sup>a</sup> 10.58<sup>b</sup> 0.199 0.019
粗脂肪EE，％DM 3.13 3.04 0.090 0.671
灰分Ash，％DM 5.10 4.76 0.113 0.142
注：同行数值上标字母不同表示差异显著(P<0.05)。
实施例4及对比例4制成的饲料的发酵品质和微生物计数结果如表8所示。由表8的结果可以看出，与对比例4相比，实施例的发酵品质更佳，经过发酵处理后pH显著降低，乳酸含量显著增加，发酵样品中的乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌数量显著高于对比例。
表8
项目 对比例4 实施例4 S.E.M P-value
pH 4.27<sup>a</sup> 4.16<sup>b</sup> 0.025 0.003
乳酸，％FM 3.50<sup>b</sup> 3.71<sup>a</sup> 0.051 0.013
乳酸菌数量，log<sub>10</sub>CFU/g FM 8.10<sup>b</sup> 8.63<sup>a</sup> 0.128 0.007
酵母菌数量，log<sub>10</sub>CFU/g FM 5.36<sup>b</sup> 6.26<sup>a</sup> 0.212 0.004
芽孢杆菌数量，log<sub>10</sub>CFU/g FM 5.26<sup>b</sup> 6.30<sup>a</sup> 0.253 0.010
注：同行数值上标字母不同表示差异显著(P<0.05)。
测试例
实施例4和对比例4样品进行体外降解率试验，具体操作参照DaisyII体外模拟培养箱(美国ANKOM)使用说明。采集奶牛的瘤胃液用四层纱布过滤，与缓冲溶液(A/B)按比例混合后，在DaisyII体外模拟培养箱中对样品进行消化处理，通过测定降解前后的NDF、ADF和CP的含量，从而计算出降解率。具体步骤如下：
(1)试剂
1)缓冲溶液A
试剂 g/L
磷酸二氢钾KH<sub>2</sub>PO4 10.0
硫酸镁MgSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O 0.5
氯化钠NaCl 0.5
氯化钙CaCl<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O 0.1
尿素Urea 0.5
2)缓冲溶液B(现配现用)
试剂 g/L
碳酸钠Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> 15.0
硫化钠Na<sub>2</sub>S·9H<sub>2</sub>O 1.0
3)中性洗涤溶液、酸性洗涤溶液
同NDF和ADF测定中的相应洗涤溶液。
(2)实验步骤：
1)滤袋和样品的准备：预先用5-10mL丙酮洗涤滤袋(ANKOM，型号F57)3-5分钟，在室温下置于通风橱中完全干燥(除去滤袋表面的活性物质以免影响瘤胃微生物发酵)。滤袋称重，并记录重量(W1)，去皮后在滤袋中称量约0.5g(数值精确至0.001g)样品(W2)。将滤袋封口后放置于DaisyII体外模拟培养箱的消化罐中(每个罐最多放置25个样品)。样品平均放置于消化罐的分隔板两侧。每个消化罐中放置2个空白滤袋(C1)作为对照。
2)缓冲溶液(组合型)的准备：(对每个消化罐而言)
a)39℃预热缓冲溶液A和缓冲溶液B，以1：5的体积比向每个消化罐中加入～266mL缓冲溶液B和1330mL缓冲溶液A，每个消化罐中约为1600mL A/B混合溶液，缓冲溶液A和缓冲溶液B的量可使混合溶液的pH为6.8(在39℃时)，无需再次调整。
b)将盛有样品和缓冲溶液的消化罐放置于DaisyII体外模拟培养箱中，打开加热和转动开关，使消化罐的温度在20-30min内达到平衡。
3)瘤胃液的准备：(将所有玻璃容器的温度保持在39℃)
a)用39℃的水预热2个2L的保温瓶，倒出热水后收集瘤胃液。采集至少2000mL瘤胃液放在保温瓶中。
b)将瘤胃液充分摇匀，用4层纱布过滤至5L的锥形瓶中(预热至39℃)。在过滤过程中不断地向锥形瓶中充入CO2。
4)体外培养
a)从DaisyII体外模拟培养箱中取下一个消化罐，向已含有缓冲溶液和样品的消化罐中加入400mL瘤胃液，通入CO2气体30秒后(使CO2气体在消化罐的上层空间中形成一个气垫保护)旋紧盖子，将消化罐放回培养箱继续培养。
b)为每个消化罐重复执行上述操作。
c)设置体外模拟培养箱的温度为39.5±0.5℃，培养48小时。
d)培养完成后，取出消化罐倒出液体后，用冷水洗涤滤袋直至干净为止。
e)将滤袋置于烘箱中65℃烘干过夜，用于后续成分测定。
f)将烘干后的滤袋直接消化测定CP，或者将滤袋置于ANKOM A2000i纤维分析仪中，进行降解后样品的CP、NDF和ADF测定，方法参照样品中CP、NDF和ADF的测定。
5)计算：
CP、NDF和ADF降解率：滤袋中的样品在瘤胃发酵前后的CP、NDF和ADF的损失即为样品的CP、NDF和ADF降解率。以NDF降解率为例，可通过如下公式计算(CP和ADF降解率的计算方式相同)：
Figure BDA0001918659050000201
实施例4及对比例4制成的饲料的降解率结果如表9所示。由表9的结果可以看出，与对比例4相比，本发明的实施例经过发酵处理后NDF降解率和ADF降解率显著提高。与对比例4相比，本发明的实施例中，秸秆经过汽爆处理后部分半纤维素和木质素降解，纤维素结晶结构破坏，样品中NDF和ADF的降解率提高。
表9
对比例4 实施例4 SEM P-value
NDF降解率，％NDF 34.07<sup>b</sup> 38.14<sup>a</sup> 0.946 0.002
ADF降解率，％ADF 31.84<sup>b</sup> 35.97<sup>a</sup> 0.941 0.001
CP降解率，％CP 55.42 56.23 0.408 0.377
注：同行数值上标字母不同表示差异显著(P<0.05)。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含纤维的反刍发酵饲料的生产方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将木质纤维素类原料进行预处理，得到预处理后的物料；
(2)将所述预处理后的物料与液态的酒精工业副产物混合，得到混合物料；
(3)将所述混合物料与其它原料混合，得到发酵底物，然后在所述发酵底物中接入含有酵母菌、乳酸菌和芽孢杆菌的混合菌液，并发酵得到所述含纤维的反刍发酵饲料；
其中，所述其他原料包括农作物种子和/或农作物种子加工过程中产生的副产物。
2.根据权利要求1中所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述预处理的温度为100-220℃，更优选为120-180℃；所述预处理的时间为<60分钟。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述木质纤维素类原料选自玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、大麦秸秆、燕麦秸秆、谷子秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆、甘薯秆、花生秸秆、花生壳、蔗渣和香蕉杆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述液态的酒精工业副产物为将淀粉原料进行酒精发酵并提取酒精后获得的醪液的浓缩液；
优选地，所述淀粉原料为粮食作物，优选为玉米、小麦、大麦、燕麦、水稻、木薯、高粱和甘薯中的一种或多种；
优选地，所述液态的酒精工业副产物的含水量为30-80重量％。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述预处理后的物料在所述发酵底物中干重占比为10-30重量％，酒精工业副产物在所述发酵底物中干重占比为10-40重量％，二者在所述发酵底物中总干重占比不超过60重量％；
优选的，其它原料在所述发酵底物中干重总占比为40-80重量％。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述发酵底物的含水量为25-65重量％，pH为3.5-7.5，所述混合菌液的接种量为1-10重量％，所述发酵的温度为20-35℃，发酵的时间为72-240h。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述其他原料为玉米干全酒糟、喷浆玉米皮、豆粕、棉粕、玉米胚芽粕、玉米和麸皮；
优选的，玉米干全酒糟在所述发酵底物中干重占比为5-25重量％，喷浆玉米皮在所述发酵底物中干重占比为5-20重量％，豆粕在所述发酵底物中干重占比为3-15重量％，棉粕在所述发酵底物中干重占比为3-15重量％，玉米胚芽粕在所述发酵底物中干重占比为5-30重量％，玉米在所述发酵底物中干重占比为5-35重量％，麸皮在所述发酵底物中干重占比为3-8重量％。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述酵母菌为产朊假丝酵母和/或酿酒酵母，菌液菌落数为1×107-5×108CFU/ml；
所述乳酸菌为植物乳杆菌、副干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、屎肠球菌、戊糖片球菌和布氏乳杆菌中的一种或多种，菌液菌落数为5×107-1×109CFU/ml；
所述芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌和/或枯草芽孢杆菌，菌液菌落数为1×107-5×108CFU/ml。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述发酵在固态发酵设备中进行，所述固态发酵设备为带单向呼吸阀的发酵袋、发酵槽、发酵床或发酵车。
10.由权利要求1-9中任意一项所述的方法生产的含纤维的反刍发酵饲料；
优选地，所述反刍发酵饲料为饲料原料。
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