CN112831424B - 一种耐受畜禽饲料制粒的酵母颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐受畜禽饲料制粒的酵母颗粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐受畜禽饲料制粒的核壳结构酵母颗粒及其制备方法和应用，属于饲料添加剂领域。本发明所述酵母颗粒的壳层为失活酵母，核层为活酵母。所述制备方法包括下述步骤：1)制备酵母泥；2)成型和干燥酵母，制成球形核壳结构酵母颗粒。本发明酵母颗粒颗粒大小均匀，酵母活细胞总数可达1.8×1010cfu/g以上；并且具有较好的耐热、耐湿性，能耐受饲料制粒过程中高温、高湿环境，饲料制粒后酵母细胞成活率可达80％以上。本发明同时提供了一种畜禽饲料，其添加了本发明上述酵母颗粒，可以提高畜禽的采食量与增重，安全、有效地提高动物生长性能。

Description

一种耐受畜禽饲料制粒的酵母颗粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及饲料添加剂领域，具体涉及一种核壳结构酵母颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
自从世纪中期起，抗生素被广泛应用于畜禽饲料中，其在发挥抗病促进重要作用的同时，也带来了动物胃肠道菌群失调、药物残留、耐药性等诸多问题，从而给人类健康造成巨大潜在风险。这些问题已引起全世界的广泛关注。目前，国内外公认的饲料中抗生素替代品包括微生态制剂、抗菌肽、酶制剂、中草药、植物提取物和酸化剂等6大类。其中益生菌(probiotics)可调节胃肠道微生物区系的平衡，提高动物生产性能，已成为动物营养研究热点之一。
FAO/WHO定义益生菌为活的微生物，当摄入足够数量时，对宿主起有益健康作用。国内外益生菌研究主要集中在乳酸杆菌、芽孢杆菌、双歧杆菌上和酿酒酵母等种属。早在2013年，酿酒酵母作为一类活的益生菌，列入了中华人民共和国农业部公告第2045号公告《饲料添加剂品种目录(2013)》，并允许在养殖动物中使用，获得饲料行业的广泛认可。但因为普通的活性干酵母不能耐受畜禽饲料制粒过程中高温、高湿等加工条件，所以只能在粉状饲料中应用。现有技术中将纯的活性干酵母，经特殊微囊化包被工艺后用于畜禽颗粒料，但其制粒后的活性较低，影响应用效果。因此，开发一种能耐受畜禽饲料制粒的活性干酵母，对于提高畜禽动物的营养物质消化吸收率，减少氮排放，节约原料资源，提升养殖效益，具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种耐受畜禽饲料制备中高温、高湿等加工条件的核壳结构球形酵母颗粒及其制备方法和应用，。
本发明的另一目的在于提供一种畜禽饲料，所述饲料包括上述核壳结构酵母颗粒。
本发明通过下述方案实现：
一种核壳结构酵母颗粒，其中，所述酵母颗粒的壳层为失活酵母，所述酵母颗粒的核层为活酵母。
优选地，对于所述酵母颗粒，其中，酵母颗粒的形状为球形、椭球形、圆柱形、圆锥形、枣核形；优选为球形。
优选地，对于所述酵母颗粒，其中，酵母颗粒的酵母活细胞总数为1.5×1010cfu/g以上，优选为1.8×1010cfu/g以上，优选饲料制粒后酵母颗粒中酵母细胞成活率为80％以上。
优选地，对于所述酵母颗粒，其中，酵母颗粒的粒径为：0.90-1.4mm，优选为0.90-1.3mm，进一步优选为1.21mm。
优选地，对于所述酵母颗粒，其中，所述酵母选自酵母菌种选自酿酒酵母FX-2(Saccharomyces cerevisiae FX-2)于2016年8月1日保藏在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏编号为CCTCC NO:M2016418，保藏地址：中国.武汉.武汉大学。
一种以上任一段所述的酵母颗粒的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)制备酵母泥：将酵母菌种接种至一级发酵培养基中，获得液体种子培养液；将液体种子培养液接种至二级发酵培养基中，发酵后真空抽滤得到酵母泥；
2)成型和干燥酵母：将步骤1)中所得酵母泥先进行造粒，再进行滚动干燥成型，得到核壳结构酵母颗粒。
优选地，对于所述制备方法，其中，步骤1)中所述，一级或二级发酵独立培养条件分别为：PH值4.8-6.2，培养温度28-32℃；优选一级培养时间24-36h，优选二级培养时间为12-24h。
优选地，对于所述制备方法，其中，步骤1)所述一级和二级发酵培养基组成包括碳源、氮源和以磷源；
其中，优选的是，所述碳源为含有糖质原料或淀粉质原料中的一种或多种；进一步优选的是，所述糖质原料为甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、大豆糖蜜、葡萄糖蜜或淀粉水解糖中的一种或多种；所述淀粉质原料为玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、莲藕淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉中的一种或多种；
优选的是，所述氮源含有氨水或铵盐中的一种或多种，进一步优选的是，所述铵盐为硫酸铵或磷酸铵中的一种或多种；
优选的是，所述磷源为磷酸或磷酸盐中的一种或多种，进一步优选，所述磷酸盐为磷酸二氢铵或磷酸铵中的一种或多种；或者，
优选的是，所述一级培养基包含(以质量计)：底水12-29kg、碳源2.5-3.3kg、氮源300g、磷源60g以及其他营养物(MgSO430g、ZnSO425g、酵母浸粉24g、维生素B10.5g、泛酸钙0.5g和生物素0.5g)；
或者，优选的是，二级培养基中包括基础物质和流加补充物质，其中，基础物质组成包括底水12kg、MgSO424g、ZnSO420g、酵母浸粉20g、维生素B10.3g、泛酸钙0.3g和生物素0.3g，
进一步优选，所述二级培养基中碳源、氮源和磷源物质流加量以及流加速率分别为：
碳源：20-40质量％浓度碳源10-13L，流加速率16-700mL/h；
氮源：300-460g，流加速率：氮源配制浓度10-20质量％，当培养基中生物量低于100g/L时按照10-32mL/h添加，当生物量为100g/L及以上时按照32-96mL/h添加；
磷源：60-70g，流加速率：氮源配制浓度10-20质量％，当培养基中生物量低于100g/L时，按照10-32mL/h添加，当生物量为100g/L及以上时按照32-96mL/h添加。
优选地，对于所述制备方法，其中，步骤1)中所述二级发酵中液体种子培养液接种比例为5-10％(v/v)。
优选地，对于所述制备方法，其中，步骤2)中所述造粒方式为：挤压造粒机进行挤压造粒，优选的造粒机筛网的孔径为1.0mm。
优选地，对于所述制备方法，其中，步骤(2)中所述滚动干燥成型的场所为回转滚筒干燥机；优选滚动干燥温度为50-90℃，进一步优选为70℃；优选滚动干燥时间为10-20h，进一步优选为15h。
一种核壳结构酵母颗粒，根据以上任一段所述的制备方法获得。
以上任一段所述的核壳结构酵母颗粒在制备耐受畜禽饲料制粒方面的应用，其中：每吨饲料添加0.1-1kg的以上任一段所述的核壳结构酵母颗粒。
一种畜用饲料，其中，所述畜用饲料含有：以上任一段所述的核壳结构酵母颗粒以及基础日料；
其中所述基础日料包含玉米、膨化大豆、去皮豆粕、豆粕43、乳清粉、秘鲁蒸汽鱼粉、赛雪江、葡萄糖、蔗糖、大豆油、发酵豆粕、无水磷酸氢钙、石粉、赖氨酸盐酸盐、仔猪预混料、盐、苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸；
其中，优选酵母颗粒的添加量为0.1-1kg/t。
一种禽用饲料，其中，所述禽用饲料含有以上任一段所述的核壳结构酵母颗粒和基础日料；
其中，所述基础日料包含玉米、豆粕(43％)、玉米蛋白粉、发酵豆粕(50％)、赖氨酸(98.5％)、肉鸡预混料、蛋氨酸、食盐、苏氨酸、植物油、细石粉、磷酸氢钙和小苏打；
其中，优选酵母颗粒的添加量为0.1-1kg/t。
本发明的有益效果包括：
1.普通酿酒酵母不耐受畜禽饲料造粒中高温、高湿等工艺条件，饲料制粒后易丧失活性，而本发明采用酿酒酵母制备得到的核壳结构酵母颗粒颗粒大小均匀，并且具有较好的耐热、耐湿性，能耐受饲料制粒过程中高温、高湿环境，制粒后具有较高的成活率；
2.决畜禽颗粒饲料中不能使用活性干酵母的问题，利用活酵母作为益生菌，调节动物胃肠道微生态菌群平衡，提高动物对营养物质消化吸收率，减少氮排放，节约饲料原料资源；
3.以本发明方法生产的酵母颗粒是天然产物，能够安全、有效地提高动物生长性能。
附图说明
图1为实施例3酵母颗粒制备步骤(2)中挤压造粒工作示意图，其中，A部位所示为挤出机筛板(1.00mm造粒筛网)，B部位所示为挤出的圆条状样品；
图2为实施例3酵母颗粒的颗粒图，经测量图中酵母颗粒的粒径分别为：0.74、0.74、0.81、0.81、0.82、0.83、0.89、0.92、0.93、1.04、1.07和1.21mm，计算可得平均粒径为0.90mm。
具体实施方式
本发明为了改善普通酵母细胞在畜禽饲料造粒中不耐受高温、高湿等工艺条件的不足，采用酿酒酵母菌种通过一级发酵培养得到种子培养液；后将种子培养液接种到二级发酵培养液中培养得到酵母泥；再将酵母泥通过挤出造粒机造粒，并运送至干燥机进行滚动加热成型，得到形状均匀的球形核壳结构酵母颗粒。
具体实验操作为：
1)制备酵母泥：将酿酒酵母接种至一级发酵培养基中，振荡培养获得液体种子培养液；将液体种子培养液接种至二级发酵培养基中发酵培养，发酵后真空抽滤得到酵母泥；
2)成型和干燥酵母：将步骤1)中所得酵母泥通过挤压造粒，经振动给料器送至干燥机滚动加热，并脱水干燥进行成型，制成球形核壳结构酵母颗粒。
其中，步骤1)中所述一级和二级发酵培养基组成主要包括碳源、氮源和磷源；
其中，所述碳源(20-40质量％浓度，10-13L)含有糖质原料或淀粉质原料中的一种或多种；进一步优选的是，所述糖质原料为甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、大豆糖蜜、葡萄糖蜜或淀粉水解糖中的一种或多种；所述淀粉质原料为玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、莲藕淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉中的一种或多种；
其中，优选为20-40质量％浓度的甜菜糖蜜，由以下方式得到：将原料糖蜜进行除杂、灭菌，然后加水稀释，制备浓度为20-40质量％的甜菜蜜糖溶液；
所述氮源(300-460g)含有氨水或铵盐中的一种或多种，进一步优选，所述铵盐为硫酸铵或磷酸铵中的一种或多种，更优选为硫酸铵；
所述磷源(60-70g)为磷酸或磷酸盐中的一种或多种，进一步优选，所述磷酸盐为磷酸二氢铵或磷酸铵中的一种或多种，更优选为磷酸二氢铵。
优选在二级发酵培养过程中采用流加方式补充营养物质：
(1)所述碳源物质的流加速度为16-700mL/h，当培养基中每生长1g酵母干物质流加2g碳源；
(2)所述氮源的配制浓度控制在10-20质量％之间，当培养基中生物量低于100g/L时，按照10-32mL/h添加，当生物量为100g/L及以上时按照32-96mL/h添加，用以保证氮源基本满足酵母生长需要；
(3)所述磷源的配制浓度控制在10-20质量％之间，当培养基中生物量低于100g/L时，按照10-32mL/h添加，当培养基中生物量在100g/L及以上时按照32-96mL/h添加，保证磷源基本满足酵母生长需要。
上述培养基所述生物量采用干重法测定，具体操作为：取发酵液在5000r/min条件下离心10min，用蒸馏水洗涤两次，收集菌体，置于105℃烘干至恒重。精确称量，称量结果减去离心管干重即得到酵母的菌体干重，经换算即可得到生物量。
在本发明中所述“浓度”均为“质量浓度(质量％)”。
其中，步骤(2)挤出造粒机购自“常州倍成干燥设备工程有限公司-ZLB系列旋转式制粒机(300D)”；
干燥设备购自“常州倍成干燥设备工程有限公司-HZG系列回转滚筒干燥机(直接加热顺流式)”。
然后，为了验证本发明酵母颗粒耐畜禽饲料制粒的性能以及对于畜禽类生长性能的提高作用，将制备得到的核壳结构酵母颗粒与畜禽基础日粮混合造粒，在畜类(猪)与禽类(白羽肉鸡)上分别进行喂养试验，测定喂养前后增重、肉料比等数据后进行分析。
下面结合实施例及附图对对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
表1实施例中所用到的原料的信息
Figure BDA0002286618220000061
Figure BDA0002286618220000071
表2实施例中所用到的实验设备的信息
Figure BDA0002286618220000081
实施例
(1)菌株保藏信息
本发明采用酿酒酵母FX-2(Saccharomyces cerevisiae FX-2)，保藏编号为CCTCCNO.M2016418。于2016年8月1日保藏在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏编号为CCTCCNO:M2016418，保藏地址：中国.武汉.武汉大学，邮政编码：430072；电话：(027)-68754052。该菌种在公开号号为CN108220175A的专利公开文本中已有记载。
该菌株来自于发酵面团，发酵面团中含有多种野生菌，以发酵面团为样品，制备面团浸出液，经过稀释涂布平板分离法分离得到纯种的菌株，经鉴定确认该菌株属于酿酒酵母，其中菌株的鉴定方法为：采用5.8S rRNA测序进行鉴定，结果表明序列同源性大于99％，从而确定本发明分离得到的菌株属于酿酒酵母，生物学分类为酿酒酵母FX-2。
(2)本发明在以下的实施例的二级发酵过程中均采用流加方式流加碳源、氮源和磷源，添加方式如下：
其中，碳源流加速度根据发酵过程中酒精和生物量的比例进行流加(本发明采取指数流加方式，重点控制比生长速率，通过不断改变流速来实现将副产物浓度限定在最低范围内的变速流加方式)，当培养基中碳源物质浓度低于0.3g/L时，不产生酒精，可不流加补充碳源物质；当培养基中碳源物质浓度为0.3g/L及以上时，以培养基中每生长1g酵母干物质流加2g碳源物质，流加速度在16-700mL/h之间，初始流加速度为16mL/h。
氮、磷源流加速度：根据生物量来确定，氮、磷源的配制浓度控制在10-20质量％之间，当培养基中生物量低于100g/L时，按照10-32mL/h添加，当生物量为100g/L及以上时按照32-96mL/h添加，保证氮、磷基本满足酵母生长需要。
本发明实施例中所用的培养基组成物质均采购于北京酷来搏科技有限公司。
实施例1
(1)制备酵母泥：
将斜面酿酒酵母菌接种至50L一级发酵培养罐中，一级发酵培养的PH值为4.8，培养温度为28℃，150rpm振荡培养24h，获得液体种子培养液；
将液体种子培养液按5％(v/v)接种至40L二级发酵培养罐中，二级发酵培养的PH值为4.8，温度为28℃，采用流加方式补充适当的碳源、氮源和磷源，发酵培养时间为12h，真空抽滤得到酿酒酵母泥；
其中，所述50L一级发酵培养罐中培养基的组成为：底水18L，30质量％浓度的甜菜糖蜜11L、300g硫酸铵和60g磷酸二氢铵，MgSO430g，ZnSO425g，酵母浸粉24g(注意上述组分物质均预先在121℃条件下高压灭菌30min)。然后添加经过过滤除菌的0.5gVB1、0.5g泛酸钙和0.5g生物素；
其中，所述40L二级发酵罐中基础培养基的组成为：底水12L，MgSO424g，ZnSO420g，酵母浸粉20g(预先在121℃高温下进行高压灭菌30min)，然后加入0.3gVB1和泛酸钙0.3g和生物素0.3g；
并且在二级发酵过程中，通过上罐流加培养的方式流加30质量％浓度的甜菜糖蜜13L、300g硫酸铵和60g磷酸二氢铵(均预先在121℃条件下高压灭菌30min)。其中，糖蜜流加速度根据发酵过程中酒精和生物量的比例进行流加，当培养基中每生长1g酵母干物质流加2g糖蜜，流加速度在16-700mL/h之间，初始流加速度为16mL/h；氮、磷源流加速度根据生物量来确定，氮、磷源的配制浓度均为10质量％，流加速度均为：生物量低于100g/L时，按照26mL/h添加，生物量为100g/L及以上时按照64mL/h添加。
(2)挤压、滚圆、干燥脱水制粒
将步骤(1)中制备的酵母泥置于挤出机中(1.0mm筛网)，通过圆条状挤出机挤压成圆条状颗粒后，经振动给料器输送至干燥机，条状颗粒在内部不断加热滚动、脱水干燥后形成颗粒均匀的球状核壳结构酵母颗粒，其中，干燥机内部温度为50℃，滚动时间为20h。
所述酵母颗粒，其酵母活细胞数1.9×1010cfu/g以上，其酵母平均粒径为1.38mm。
实施例2
(1)制备酵母泥：
将斜面酿酒酵母菌接种至50L一级发酵培养罐中，一级发酵培养的PH值为4.8，培养温度为28℃，150rpm振荡培养24h，获得液体种子培养液；
将液体种子培养液按5％(v/v)接种至40L二级发酵培养罐中，二级发酵的PH值为4.8，温度28℃，采用流加方式补充适当的碳源、氮源和磷源，培养12h，真空抽滤得到酿酒酵母泥；
其中，所述50L一级发酵培养罐中培养基的组成为：底水18L，30％质量浓度的甜菜糖蜜11L、300g硫酸铵和60g磷酸二氢铵，MgSO430g，ZnSO425g，酵母浸粉24g(注意均预先在121℃条件下高压灭菌30min)，然后添加经过过滤除菌的0.5gVB1、0.5g泛酸钙和0.5g生物素；
其中，所述40L二级发酵罐中基础培养基的组成为：底水12L，MgSO424g，ZnSO420g，酵母浸粉20g(预先在121℃高温下进行高压灭菌30min)，然后加入0.3g维生素B13g和泛酸钙0.3g和生物素0.3g；
其中，在二级发酵过程中，通过上罐流加培养的方式流加30％质量浓度的甜菜糖蜜13L、460g硫酸铵和70g磷酸二氢铵(均预先在121℃条件下高压灭菌30min)。其中，糖蜜流加速度根据发酵过程中酒精和生物量的比例进行流加，当培养基中每生长1g酵母干物质流加2g糖蜜，流加速度在16-700mL/h之间，初始流加速度为16mL/h；氮、磷源流加速度根据生物量来确定；氮、磷源的配制浓度均为15质量％，流加速率均为：生物量低于100g/L时，按照26mL/h添加，生物量为100g/L及以上时按照64mL/h添加。
(2)挤压、滚圆、干燥脱水制粒
将步骤(1)中制备的酵母泥置于挤出机中(1.0mm筛网)，通过圆条状挤出机挤压成圆条状颗粒后，经振动给料器输送至干燥机，条状颗粒在内部不断加热滚动、脱水干燥后形成颗粒均匀的球状核壳结构酵母颗粒，其中，干燥机内部温度为70℃，滚动时间为15h。
所述酵母颗粒，其酵母活细胞数1.8×1010cfu/g以上，其酵母平均粒径为1.21mm。
实施例3
(1)制备酵母泥：
将斜面酿酒酵母菌接种至50L一级发酵培养罐中，一级发酵培养的PH为4.8，培养温度为28℃，150rpm振荡培养24h，获得液体种子培养液；
将液体种子培养液按5％(v/v)接种至40L二级发酵培养罐中，二级发酵培养的PH值为4.8，二级发酵培养的温度为28℃，采用流加方式补充适当的碳源、氮源和磷源，培养12h，真空抽滤得到酿酒酵母泥；
其中，所述50L一级发酵培养罐中培养基的组成为：底水18L，30质量％浓度的甜菜糖蜜11L、300g硫酸铵和60g磷酸二氢铵，MgSO430g，ZnSO425g，酵母浸粉24g(注意均预先在121℃条件下高压灭菌30min)。然后添加经过过滤除菌的0.5gVB1、0.5g泛酸钙和0.5g生物素；
其中，所述40L二级发酵罐中基础培养基的组成为：底水12L，MgSO424g，ZnSO420g，酵母浸粉20g(预先在121℃高温下进行高压灭菌30min)，然后加入0.3g维生素B13g和泛酸钙0.3g和生物素0.3g；
其中，在二级发酵过程中，通过上罐流加培养的方式流加20％质量浓度的甜菜糖蜜13L、400g硫酸铵和65g磷酸二氢铵(均预先在121℃条件下高压灭菌30min)。其中，糖蜜流加速度根据发酵过程中酒精和生物量的比例进行流加，当培养基中每生长1g酵母干物质流加2g糖蜜，流加速度在16-700mL/h之间，初始流加速度为16mL/h；氮、磷源流加速度根据生物量来确定，氮、磷源的配制浓度均为20质量％，流加速度均为：生物量低于100g/L时，按照26L/h添加，生物量为100g/L及以上时按照64mL/h添加。
(2)挤压、滚圆、干燥脱水制粒
将步骤(1)中制备的酵母泥置于挤出机中(1.0mm筛网)，通过圆条状挤出机挤压成圆条状颗粒后，经振动给料器输送至干燥机，圆条状颗粒在内部不断加热滚动、脱水干燥后形成颗粒均匀的球状核壳结构酵母颗粒，其中，干燥机内部温度为90℃，滚动时间为10h。
所述酵母颗粒，其酵母活细胞数1.5×1010cfu/g以上，其酵母平均粒径为0.90mm。
实施例4
(1)制备酵母泥：
将斜面酿酒酵母菌接种至50L一级发酵培养罐中，一级发酵培养的PH值为5.0，培养温度为30℃，200rpm振荡培养30h，获得液体种子培养液；
将液体种子培养液按7.5％(v/v)接种至40L二级发酵培养罐中，二级发酵培养的PH值为5.0，二级发酵培养温度为30℃，采用流加方式补充适当的碳源、氮源和磷源，培养18h，真空抽滤得到酿酒酵母泥；
其中，所述50L一级发酵培养罐中培养基的组成为：底水19L，30％质量浓度的葡萄糖蜜10L、300g硫酸铵和60g磷酸二氢铵，MgSO430g，ZnSO425g，酵母浸粉24g(注意均预先在121℃条件下高压灭菌30min)，然后添加经过过滤除菌的0.5gVB1、0.5g泛酸钙和0.5g生物素；
其中，所述40L二级发酵罐中基础培养基的组成为：底水12L，MgSO424g，ZnSO420g，酵母浸粉20g(预先在121℃高温下进行高压灭菌30min)，然后加入0.3g维生素B13g和泛酸钙0.3g和生物素0.3g。
二级发酵过程中，通过上罐流加培养的方式流加40％质量浓度的葡萄糖12L、460g硫酸铵和70g磷酸二氢铵(均预先在121℃条件下高压灭菌30min)。其中，糖蜜流加速度根据发酵过程中酒精和生物量的比例进行流加，当培养基中每生长1g酵母干物质流加2g葡萄糖，流加速度在16-700mL/h之间，初始流加速度为16mL/h；氮、磷源流加速度根据生物量来确定，氮、磷源的配制浓度均为10质量％，流加速率均为：生物量低于100g/L时，按照10mL/h添加，生物量为100g/L及以上时按照32mL/h添加。
(2)挤压、滚圆、干燥脱水制粒
将步骤(1)中制备的酵母泥置于挤出机中(1.0mm筛网)，通过圆条状挤出机挤压成圆条状颗粒后，经振动给料器输送至干燥机，圆条状颗粒在内部不断加热滚动、脱水干燥后形成颗粒均匀的球状核壳结构酵母颗粒，其中，干燥机内部温度为70℃，滚动时间为15h。
所述酵母颗粒聚合体，其酵母活细胞数达1.7×1010cfu/g以上，其酵母平均粒径为1.26mm。
实施例5
(1)制备酵母泥：
将斜面酿酒酵母菌接种至50L一级发酵培养罐中，一级发酵培养的PH为6.2，培养温度为32℃，250rpm振荡培养36h，获得液体种子培养液；
将液体种子培养液按10％(v/v)接种至40L二级发酵培养罐中，二级发酵培养的PH值为6.2，二级培养的温度32℃，采用流加方式补充适当的碳源、氮源和磷源，培养24h，真空抽滤得到酿酒酵母泥；
其中，所述50L一级发酵培养罐中培养基的组成为：底水29L，2500g大米淀粉、300g硫酸铵和60g磷酸二氢铵，MgSO430g，ZnSO425g，酵母浸粉24g(注意均预先在121℃条件下高压灭菌30min)。然后添加经过过滤除菌的0.5gVB1、0.5g泛酸钙和0.5g生物素；
其中，所述40L二级发酵罐中基础培养基的组成为：底水12L，MgSO424g，ZnSO420g，酵母浸粉20g(预先在121℃高温下进行高压灭菌30min)，然后加入维生素B10.3g和泛酸钙0.3g和生物素0.3g；
其中，在二级发酵过程中，通过上罐流加培养的方式流加30％质量浓度的葡萄糖10L、460g硫酸铵和70g磷酸二氢铵(均预先在121℃条件下高压灭菌30min)。其中，糖蜜流加速度根据发酵过程中酒精和生物量的比例进行流加，当培养基中每生长1g酵母干物质流加2g葡萄糖，流加速度在16-700mL/h之间，初始流加速度为16mL/h；氮、磷源流加速度根据生物量来确定，氮、磷源的配制浓度均为20质量％，流加速率均为：生物量低于100g/L时，按照32mL/h添加，生物量为100g/L及以上时按照96mL/h添加。
(2)挤压、滚圆、干燥脱水制粒
将步骤(1)中制备的酵母泥置于挤出机中(1.0mm筛网)，通过圆条状挤出机挤压成圆条状颗粒后，经振动给料器输送至干燥机，圆条状颗粒在内部不断加热滚动、脱水干燥后形成颗粒均匀的球状核壳结构酵母颗粒，其中，干燥机内部温度为70℃，滚动时间为15h。
所述酵母颗粒，其酵母活细胞数达1.6×1010cfu/g以上，其酵母平均粒径为1.28mm。
实施例1-5酵母颗粒性能测试：
(1)关于上述实施例1-5制备的酵母颗粒的活细胞数，采用酵母平板计数法进行测定；
(2)关于上述实施例1-5制备的酵母颗粒的粒径，采用测量显微镜进行粒径测定，其中测量显微镜为：上海显微镜厂“数显型测量显微镜107JA”。
(3)实施例3步骤(2)中挤出圆条状样品的设备如图1所示，图中A所示为挤出机筛板(1.00mm造粒筛网)，B所示为挤出的圆条状样品；
(4)实施例3制备的酵母颗粒粒径分布如图2所示，经1mm孔筛挤出后，经测量酵母颗粒的粒径分别为：0.74、0.74、0.81、0.81、0.82、0.83、0.89、0.92、0.93、1.04、1.07、1.21mm，计算可得平均粒径为0.90mm。
实施例1-5所得酵母颗粒的活细胞数及粒径总结如下表3所示：
表3酵母颗粒活细胞数及粒径
Figure BDA0002286618220000141
由以上结果可以看出本发明所制备的核壳结构球形酵母颗粒中活细胞总数1.5×1010cfu/g以上，优选为1.8×1010以上；酵母颗粒的粒径为0.9-1.4mm。
为了研究在饲料制粒过程中，本发明的酵母颗粒的耐受高温、高湿的性能，以及对畜禽成长性能的提高作用，我们将其与基础日粮混合制粒后测量酵母活细胞数及成活率，再分别对畜类(猪)以及禽类(肉鸡)进行喂养，最后测定日均增重以及料肉比等。
在下述实施例6和7中，饲料组成中仔猪和仔鸡预混料均购自宜昌正大饲料有限责任公司，赛雪江购自安琪酵母股份有限公司。
实施例6畜类实验(猪)
试验选取体重相近的96头28d断奶仔猪。随机分为4个处理组，每个处理组6个重复，每个重复4头猪，尽量保证每个重复初始均重一致，试验时间28天。试验日粮参照NRC(2012)仔猪营养需要并结合生产实际配制成颗粒饲料(由湖北省宜昌市智海饲料有限公司代加工)，具体制粒条件如下：调质时间30s，调质温度80℃，调质压力为：2.0kg/cm2，环模压缩比1:5。各处理组所用基础日粮一致，基础日粮配方如下：
表4基础日粮配方
原料 ％ 营养水平 ％
玉米 50 CP，％ 20.00
膨化大豆 8.97 Moisture％ 11.42
去皮豆粕 6.73 DE，Kcal/kg 3564.94
豆粕43 7.79 Ca，％ 0.850
乳清粉 7.00 TP，％ 0.700
秘鲁蒸汽鱼粉 3.18 Lys，％ 1.700
赛雪江 3.00 Met，％ 0.490
葡萄糖 3.00 Thr，％ 1.050
蔗糖 3.00 Trp，％ 0.280
大豆油 2.00 Cys，％ 0.370
发酵豆粕 1.50
无水磷酸氢钙 1.20
石粉 0.67
赖氨酸盐酸 0.65
仔猪预混料 0.50
食盐 0.4
苏氨酸 0.23
蛋氨酸 0.16
色氨酸 0.03
总计 100.00
具体试验设计如下：
表5日粮添加方案
组别 处理
A(对比例1) 仅基础日粮，未添加活性酵母
B(对比例2) 基础日粮+1000g/t普通活干酵母
C 基础日粮+100g/t酵母颗粒3
D 基础日粮+1000g/t酵母颗粒3
E 基础日粮+100g/t酵母颗粒2
F 基础日粮+1000g/t酵母颗粒2
其中普通活酵母是未经处理的不能耐受畜禽饲料制粒的样品(“畜禽高活性干酵母”，酵母活细胞数为2.0×1010cfu/g，采购于安琪酵母股份有限公司)，所述酵母颗粒3是实施例3中制备的酵母颗粒(酵母活细胞数为1.5×1010cfu/g)，所述酵母颗粒2是实施例2中制备的酵母颗粒(酵母活细胞数为1.8×1010cfu/g)。
检测指标：记录饲料制粒前和制粒后的酵母活细胞数(酵母颗粒活细胞数的测定方法：酵母平板计数法)，计算酵母活细胞的成活率；记录猪的初重、末重、采食量，计算日均采食量、日均增重和料肉比。试验结果见表6和表7。
表6猪饲料制粒前后的酵母活细胞数情况
Figure BDA0002286618220000161
上述表6中制粒前活菌数是指酵母颗粒添加至饲料后，每克饲料中酵母活菌数，原酵母颗粒的活菌数为1010数量级，C、E组添加量均为100g/t，D、F组添加量均为1000g/t，相当于分别稀释103-104倍，因此最终饲料中活菌数分别为106和107数量级。
从表6可以看出，普通活酵母在饲料制粒后成活率仅0.014％，而酵母颗粒制粒后成活率超过73.3％，最高可达88.9％，试验结果证明了普通活酵母不能耐受猪料的制粒条件，制粒后成活率极低，而本发明所制备的酵母颗粒可以耐受猪料的制粒条件，制粒后成活率较高。
表7试验0-28d仔猪生长性能
Figure BDA0002286618220000171
注：不同分组之间，上标有相同小写字母表示差异不显著，有不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，两个字母角标意思是与含有其中字母的组差异均不显著)。
由表7的生产性能数据可知，A和B的日均采食量、日均增重和料肉比非常接近。C、D和E、F的末重显著高于A和B(P＜0.05)，C、D和E、F的日均采食量和日均增重高于A和B(P＞0.05)，C、D和E、F的料肉比低于A和B(P＞0.05)。与A、B、C、D、E相比，F的末重、日均采食量、日均增重和料肉比均具有较大优势。从生产性能角度综合分析，F＞D＞E＞C＞B＞A。
上述实施例结果证明：在畜类饲料中添加100-1000g/t本发明酵母颗粒能提高仔猪日均采食量和日均增重，降低料肉比，改善猪生产性能，提高饲料中营养物质消化利用率；并且在饲料制粒过程中，在酵母颗粒添加量相同条件下，实施例2制备的酵母颗粒饲料制粒后在仔猪上的应用效果优于实施例3。
实施例7禽类实验(白羽肉鸡)
试验选用1d白羽肉鸡480(公母混养)，随机分为4个处理，每处理6个重复，每个重复20只鸡，试验期42天。试验日粮参照GB/T 5916-2008中肉用仔鸡配合饲料标准，结合生产实际配制成颗粒饲料(由湖北省宜昌市智海饲料有限公司代加工)，具体制粒条件如下：调质时间20s，调质温度83℃，调质压力为2.5kg/cm2，环模压缩比1:11。各处理组的基础日粮一致，试验时间28天。
表8基础日粮配方
原料 ％ 营养水平 ％
玉米 65.00 CP，％ 19.27
豆粕(43％) 23.00 Moisture％ 13.42
玉米蛋白粉 3.40 AME，Kcal/kg 2967.1
发酵豆粕(50％) 2.00 Ca，％ 0.899
赖氨酸(98.5％) 0.50 TP，％ 0.564
肉鸡预混料 1.00 Lys，％ 1.201
蛋氨酸 0.17 Met，％ 0.492
食盐 0.20 Thr，％ 0.919
苏氨酸 0.13 Trp，％ 0.228
植物油 1.70 Cys，％ 0.327
细石粉 1.40
磷酸氢钙 1.30
小苏打 0.20
总计 100.00
具体试验设计如下：
表9日粮添加方案
Figure BDA0002286618220000181
Figure BDA0002286618220000191
其中普通活酵母是未经处理的不能耐受畜禽饲料制粒的样品(高活性干酵母，酵母活细胞数为2.0×1010cfu/g，由安琪酵母股份有限公司提供)，所述酵母颗粒4是实施例4制备的能耐受畜禽饲料制粒的样品(酵母活细胞数为1.7×1010cfu/g)，所述酵母颗粒2是实施例2制备的能耐受畜禽饲料制粒的样品(酵母活细胞数为1.8×1010cfu/g)。
检测指标：记录饲料制粒前和制粒后的酵母活细胞数，计算酵母活细胞的成活率；记录肉鸡的出栏重，计算日均采食量、日均增重和料肉比。试验结果见表10和表11。
表10禽饲料制粒前后的酵母活细胞数情况
组别 制粒前(cfu/g) 制粒后(cfu/g) 成活率(％)
A 0 0 0
B 2.1×107 4.0×103 0.019
C 1.5×106 1.1×106 73.3
D 1.5×107 1.0×107 66.7
E 1.8×106 1.4×106 77.8
F 1.8×107 1.3×107 72.2
从10可知，普通活酵母在饲料制粒后成活率仅0.019％，而本发明酵母颗粒制粒后成活率过66.7％，最高可达77.8％以上，试验结果说明普通活酵母不能耐受猪料的制粒条件，而酵母颗粒可以耐受禽料的制粒条件。
表11 0-42d肉鸡生长性能
组别 出栏重(g) 日均采食(g/d) 日均增重(g/d) 料肉比
A 2248±42c 92.91±6.13 53.57±5.59 1.73±0.10
B 2252±37c 92.86±6.02 53.67±6.97 1.73±0.08
C 2388±35b 93.13±4.78 55.90±4.20 1.67±0.09
D 2429±22a 94.01±5.04 56.88±4.97 1.65±0.09
E 2395±35b 93.64±4.47 56.07±3.40 1.67±0.08
F 2455±35a 94.30±3.24 57.50±4.80 1.64±0.07
注：不同分组之间，上标有相同小写字母表示差异不显著，有不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，两个字母角标意思是与含有其中字母的组差异均不显著)
由表11可知，A和B的出栏重、日均采食量、日均增重和料肉比非常接近。C、D和E、F的出栏重显著高于A和B(P＜0.05)，C、D和E、F的日均采食量和日均增重高于A和B(P＞0.05)，C和D的料肉比低于A和B(P＞0.05)。与A、B、C、D、E相比，F的出栏重、日均采食量、日均增重和料肉比均具有较大优势。从生产性能角度综合分析，F＞D＞E＞C＞B＞A。
上述实施例结果证明：禽类的颗粒饲料中添加100-1000g/t的酵母颗粒能提高禽类出栏重、日均采食量和日均增重，降低料肉比，改善禽类生产性能，提高饲料中营养物质消化利用率；并且在饲料制粒过程中，在酵母颗粒添加量相同条件下，实施例2制备的酵母颗粒饲料制粒后在仔鸡上的应用效果优于实施例4制备的酵母颗粒。
综上所述，一方面将普通活性酵母直接与基础日料混合制粒后，成活率极低，而本发明的酵母颗粒与基础日料混合制粒后，成活率最高可达88.9％,优选成活率在80％以上，证明了本发明中的酵母颗粒可以耐受饲料制粒过程中的高温、高湿的环境；
另一方面，通过畜类和禽类的喂养试验我们可以看出，添加了本发明酵母颗粒的饲料可以提高畜类和禽类的日均采食量、日均增重以及料肉比，且提高效果明显优于对比例1和2(仅基础日料不添加活性酵母和基础日料中添加了未经处理的活性酵母)；
另外，在上述畜禽实验中，添加了本发明实施例2所得酵母颗粒的饲料效果较好(制粒后活细胞数与成活率都较高)，该酵母颗粒在制备过程步骤(2)中的滚动干燥温度为70℃，滚动干燥时间为15h，所得酵母颗粒的活细胞数可达1.8×1010cfu/g，进行饲料制粒后酵母颗粒中酵母细胞的成活率达80％以上。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (49)

1.一种核壳结构酵母颗粒，其特征在于，所述酵母颗粒的壳层为失活酵母，所述酵母颗粒的核层为活酵母，所述酵母颗粒的酵母活细胞总数为1.5×1010 cfu/g以上；
该酵母颗粒的制备方法包括如下步骤：
1）制备酵母泥：将酵母菌种接种至一级发酵培养基中，获得液体种子培养液；将液体种子培养液接种至二级发酵培养基中，发酵后真空抽滤得到酵母泥；
2）成型和干燥酵母：先单独采用步骤1）中所得酵母泥进行造粒，再进行滚动干燥成型，得到核壳结构酵母颗粒；
其中，所述酵母菌种为酿酒酵母。
2.根据权利要求1所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的形状为球形、圆柱形、圆锥形和枣核形中的一种。
3.根据权利要求1所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的形状为椭球形。
4.根据权利要求1所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的酵母活细胞总数为1.8×1010cfu/g以上。
5.根据权利要求4所述的酵母颗粒，其中，饲料制粒后酵母颗粒中酵母细胞成活率为80%以上。
6.根据权利要求2所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的酵母活细胞总数为1.8×1010cfu/g以上。
7.根据权利要求6所述的酵母颗粒，其中，饲料制粒后酵母颗粒中酵母细胞成活率为80%以上。
8.根据权利要求1所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的粒径为：0.90-1.4mm。
9.根据权利要求8所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的粒径为：0.90-1.3 mm。
10.根据权利要求9所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的粒径为1.21mm。
11.根据权利要求2所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的粒径为：0.90-1.4mm。
12.根据权利要求4所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的粒径为：0.90-1.4mm。
13.根据权利要求5所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的粒径为：0.90-1.4mm。
14.根据权利要求6所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的粒径为：0.90-1.4mm。
15.根据权利要求7所述的酵母颗粒，其中，酵母颗粒的粒径为：0.90-1.4mm。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的酵母颗粒，其中，所述酿酒酵母选自酿酒酵母FX-2（Saccharomyces cerevisiae FX-2），该酿酒酵母于2016年8月1日保藏在中国典型培养物保藏中心（CCTCC），保藏编号为CCTCC NO: M2016418，保藏地址：中国.武汉.武汉大学。
17.一种权利要求1-16中任一项所述的酵母颗粒的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1）制备酵母泥：将酵母菌种接种至一级发酵培养基中，获得液体种子培养液；将液体种子培养液接种至二级发酵培养基中，发酵后真空抽滤得到酵母泥；
2）成型和干燥酵母：先单独采用步骤1）中所得酵母泥进行造粒，再进行滚动干燥成型，得到核壳结构酵母颗粒。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其中，步骤1）中一级或二级发酵独立培养条件分别为：pH值4.8-6.2，培养温度28-32℃。
19.根据权利要求17所述的制备方法，其中，步骤1）所述一级和二级发酵培养基组成包括碳源、氮源和磷源。
20.根据权利要求18所述的制备方法，其中，步骤1）所述一级和二级发酵培养基组成包括碳源、氮源和磷源。
21.根据权利要求19所述的制备方法，其中，所述碳源为含有糖质原料或淀粉质原料中的一种或多种。
22.根据权利要求21所述的制备方法，其中，所述糖质原料为甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、大豆糖蜜、葡萄糖蜜或淀粉水解糖中的一种或多种；所述淀粉质原料为玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、莲藕淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉中的一种或多种。
23.根据权利要求19所述的制备方法，其中，所述氮源含有氨水或铵盐中的一种或多种。
24.根据权利要求23所述的制备方法，其中，所述铵盐为硫酸铵或磷酸铵中的一种或多种。
25.根据权利要求19所述的制备方法，其中，所述磷源为磷酸或磷酸盐中的一种或多种。
26.根据权利要求25所述的制备方法，其中，所述磷酸盐为磷酸二氢铵或磷酸铵中的一种或多种。
27.根据权利要求19所述的制备方法，其中，以质量计，所述一级发酵培养基包含：底水12-29kg、碳源2.5-3.3kg、氮源300g、磷源60g以及其他营养物。
28.根据权利要求27所述的制备方法，其中，所述其他营养物包括MgSO430g、ZnSO4 25g、酵母浸粉24g、维生素B1 0.5g、泛酸钙0.5g和生物素0.5g。
29.根据权利要求19所述的制备方法，其中，所述二级发酵培养基中还包括基础物质和流加补充物质，其中，基础物质组成包括底水12kg、MgSO4 24g、ZnSO420g、酵母浸粉20g、维生素B1 0.3g、泛酸钙0.3g和生物素0.3g。
30.根据权利要求19所述的制备方法，其中，所述二级发酵培养基中碳源、氮源和磷源物质流加量以及流加速率分别为：
碳源：20-40质量%浓度碳源10-13L，流加速率16-700mL/h；
氮源：300-460g，流加速率：氮源配制浓度10-20质量%，当培养基中生物量低于100g/L时按照10-32mL/h添加，当生物量为100g/L及以上时按照32-96mL/h添加；
磷源：60-70g，流加速率：氮源配制浓度10-20质量%，当培养基中生物量低于100g/L时，按照10-32mL/h添加，当生物量为100g/L及以上时按照32-96mL/h添加。
31.根据权利要求17所述的制备方法，其中，以体积百分比计，步骤1）中二级发酵中液体种子培养液接种比例为5-10%。
32.根据权利要求18所述的制备方法，其中，以体积百分比计，步骤1）中二级发酵中液体种子培养液接种比例为5-10%。
33.根据权利要求19所述的制备方法，其中，以体积百分比计，步骤1）中二级发酵中液体种子培养液接种比例为5-10%。
34.根据权利要求20所述的制备方法，其中，以体积百分比计，步骤1）中二级发酵中液体种子培养液接种比例为5-10%。
35.根据权利要求17所述的制备方法，其中，步骤2）中所述造粒方式为：挤压造粒机进行挤压造粒。
36.根据权利要求35所述的制备方法，其中，所述挤压造粒机筛网的孔径为1.0mm。
37.根据权利要求18述的制备方法，其中，步骤2）中所述造粒方式为：挤压造粒机进行挤压造粒。
38.根据权利要求19所述的制备方法，其中，步骤2）中所述造粒方式为：挤压造粒机进行挤压造粒。
39.根据权利要求20所述的制备方法，其中，步骤2）中所述造粒方式为：挤压造粒机进行挤压造粒。
40.根据权利要求31所述的制备方法，其中，步骤2）中所述造粒方式为：挤压造粒机进行挤压造粒。
41.根据权利要求17-40中任一项所述的制备方法，其中，步骤（2）中所述滚动干燥成型的场所为回转滚筒干燥机。
42.根据权利要求41所述的制备方法，其中，滚动干燥温度为50-90℃。
43.根据权利要求41所述的制备方法，其中，滚动干燥时间为10-20h。
44.一种核壳结构酵母颗粒，根据权利要求17-43任一项所述的制备方法获得。
45.权利要求1-16任一项所述或权利要求44所述的核壳结构酵母颗粒在制备耐受畜禽饲料制粒方面的应用，其特征在于，每吨饲料添加0.1-1kg的权利要求1-16任一项所述或权利要求44所述的核壳结构酵母颗粒。
46.一种畜用饲料，其特征在于，所述畜用饲料含有：权利要求1-16任一项所述或权利要求44所述的核壳结构酵母颗粒以及基础日料；
其中所述基础日料包含玉米、膨化大豆、去皮豆粕、豆粕43、乳清粉、秘鲁蒸汽鱼粉、赛雪江、葡萄糖、蔗糖、大豆油、发酵豆粕、无水磷酸氢钙、石粉、赖氨酸盐酸盐、仔猪预混料、盐、苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸。
47.根据权利要求46所述的畜用饲料，其中，酵母颗粒的添加量为0.1-1kg/t。
48.一种禽用饲料，其特征在于，所述禽用饲料含有权利要求1-16任一项所述或44所述的核壳结构酵母颗粒和基础日料；
其中，所述基础日料包含玉米、豆粕、玉米蛋白粉、发酵豆粕、赖氨酸、肉鸡预混料、蛋氨酸、食盐、苏氨酸、植物油、细石粉、磷酸氢钙和小苏打。
49.根据权利要求48所述的禽用饲料，其中，酵母颗粒的添加量为0.1-1kg/t。
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