CN113317390B - 一种用于棕榈粕的生物发酵剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物发酵技术领域，具体公开了一种用于棕榈粕的生物发酵剂及其制备方法。所述生物发酵剂包括复合益生菌和辅料；所述复合益生菌包括以下重量份数的组分：酿酒酵母2～5份、枯草芽孢杆菌2～5份和戊糖片球菌1～4份；所述辅料包括麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖。将本发明生物发酵剂用于发酵棕榈粕，不仅可以提高棕榈粕发酵物的适口性，还可以提高棕榈粕的发酵效果，使棕榈粕发酵物中粗蛋白质含量较发酵前显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及生物发酵技术领域，尤其是涉及一种用于棕榈粕的生物发酵剂及其制备方法与应用。
背景技术
棕榈粕(PKC)是棕榈仁脱壳榨油后的副产品，形状、颜色与菜子粕相似，气味略有巧克力气味，世界棕榈粕2014-2015年产量为800-900万吨。PKC的营养组成因产地和加工工艺的不同有所区别，一般粗蛋白含量16％-18％左右，介于玉米和大豆粕之间，而粗脂肪含量比两者都高，是一种优质的饲料原料。然而，由于棕榈粕的营养组成类似于玉米麸皮或米糠，棕榈粕的粗纤维含量在16％-18％之间，能被大多数反刍动物所接受，但不适合高质量的家禽或猪饲料，分析显示棕榈粕超过60％的成分是细胞壁，其细胞壁由58％甘露聚糖、12％纤维素和4％木聚糖组成。由于棕榈籽粕的氨基酸成分在氨基酸平衡和消化率方面都很差，且由于蛋白质被套在碳水化合物复合物中，使得棕榈籽粕中必需氨基酸的消化率较低。
高粗纤维含量、高甘露寡糖含量，以及低能量和粗蛋白利用率等原因导致棕榈粕在幼年和发育期养殖体身上不宜适用，而一些单胃动物过多的采食也会影响其生长性能，这都限制了棕榈粕的广泛使用。
近年来，人们对于如何改善棕榈粕的营养性能进行了很多的研究，包括酶的添加以及发酵等手段，都取得了一定的效果。有中国专利CN106417897B公开了一种棕榈粕发酵饲料及其制备方法，将酶制剂、混合菌液和水混合均匀，再与经干燥、粉碎和灭菌处理后的棕榈粕粉混合并进行控温发酵，发酵后的物料经烘干、粉碎、过筛后制得棕榈粕发酵饲料；其中，酶制剂由蛋白酶、阿拉伯糖酶、甘露聚糖酶、木聚糖酶组成；其中，混合菌液由枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌的菌液混合而成。该棕榈粕发酵饲料，富含多种活性多糖、各种消化酶、维生素、小肽及大量益生菌，其中，活性多糖和低聚糖含量达8％-12％，小肽含量达8％，但是混合菌液中含有枯草芽孢杆菌含量较多，枯草芽孢杆菌发酵产生的味道较差，它能使大分子蛋白质水解产生疏水性小肽，并伴有苦味，也会发生美拉德反应，如果发酵过头，还会产生氨臭味，进而造成棕榈粕发酵饲料适口性较差，因此，还有改善的空间。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种用于棕榈粕的生物发酵剂及其制备方法与应用，将本发明的生物发酵剂用于发酵棕榈粕，不仅可以提高棕榈粕的发酵效果，还可以提高棕榈粕发酵物的适口性。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种用于棕榈粕的生物发酵剂，所述生物发酵剂主要成分包括复合益生菌和辅料：
所述复合益生菌包括以下重量份数的组分：酿酒酵母2～5份、枯草芽孢杆菌2～5份和戊糖片球菌1～4份；
所述辅料包括麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖。
在本发明的技术方案中，酿酒酵母能提供丰富的B族维生素、胡萝卜素、酶类，易被动物吸收利用；枯草芽孢杆菌能产生大量淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶，同样会产出较多的小肽和氨基酸，抗氧化能力也会得到提高；戊糖片球菌可以提高动物的免疫力，促进肠道吸收。
本发明人发现将戊糖片球菌添加至生物发酵剂中，可以掩盖住枯草芽孢杆菌由于发酵导致的味道较差的情况，并且酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌相互协同，促进棕榈粕发酵，使所得棕榈粕发酵物的营养成分含量更高，并具有较好的适口性，在饲料中具有良好的应用效果。
本发明将麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖添加至生物发酵剂中，可以提高棕榈粕的发酵效果，发酵得到的棕榈粕发酵物中粗蛋白质的含量较发酵前显著提高，各性能均得到了改善。
作为本发明所述用于棕榈粕的生物发酵剂的优选实施方式，所述辅料包括以下重量份数的组分：麸皮6～10份、硫酸铵2～4份和普鲁兰多糖1～3份。
在本发明的技术方案中，麸皮和普鲁兰多糖以特定的重量份数配比，改善了生物发酵剂的通透性，促进气体的交换，使得进一步提高棕榈粕的发酵性能，发酵后棕榈粕的粗蛋白质含量显著提升。
作为本发明所述用于棕榈粕的生物发酵剂的优选实施方式，所述复合益生菌包括以下重量份数的组分：酿酒酵母2～4份、枯草芽孢杆菌2～4份和戊糖片球菌1～3份。
更优选地，所述复合益生菌包括以下重量份数的组分：酿酒酵母3份、枯草芽孢杆菌3份和戊糖片球菌2份。
作为本发明所述用于棕榈粕的生物发酵剂的优选实施方式，所述辅料包括以下重量份数的组分：麸皮6～8份、硫酸铵2～3份和普鲁兰多糖1～2份。
更优选地，所述辅料包括以下重量份数的组分：麸皮6份、硫酸铵3份和普鲁兰多糖1.5份。
第二方面，本发明提供了上述生物发酵剂的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量份数称取酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌，混合形成混合菌种，将混合菌种按照接种量为6～10％接种至培养基中；
2)在培养基中加入麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖，发酵获得生物发酵剂。
更优选地，培养基包括4.0％(NH4)2SO4，0.4％MgSO4·7H2O，0.2％KH2PO4。
更优选地，将混合菌种按照接种量为8％接种至培养基中。
作为本发明所述生物发酵剂制备方法的优选实施方式，还包括向培养基添加1.0～3.0ml/g的水。更优选地，向培养基添加2.0ml/g的水。
在本发明的技术方案中，生物发酵剂制备方法中还包括向培养基添加1.0～3.0ml/g的水，该步骤可以促进微生物的生长，使得棕榈粕发酵效果较佳。
第三方面，本发明提供了一种棕榈粕发酵物的制备方法，包括以下步骤：
以棕榈粕为底物，将棕榈粕置于上述生物发酵剂中发酵培养，发酵温度为35～37℃，发酵时间为2～3天，将发酵后的棕榈粕烘干，粉碎，过筛，获得棕榈粕发酵物。
本发明限定具体的发酵温度、时间等条件，使得棕榈粕发酵性能更佳，随着发酵时间越长，发酵进行的越彻底，棕榈粕发酵物中粗蛋白质含量越高。
作为本发明所述棕榈粕发酵物的制备方法的优选实施方式，所述棕榈粕与生物发酵剂的质量比为(1～2)：(1～2)。
更优选地，所述粉碎后的棕榈粕过10～16目筛。
第四方面，本发明提供了所述棕榈粕发酵物的制备方法制得的棕榈粕发酵物在饲料制备中的应用。所述棕榈粕发酵物中粗蛋白质含量高，适口性好，可用于制备饲料。
第五方面，本发明提供了一种饲料，其含有所述的棕榈粕发酵物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明提供了一种适用于棕榈粕的生物发酵剂，其所用原料简单，成本低，将戊糖片球菌添加至生物发酵剂中，可以掩盖住枯草芽孢杆菌由于发酵导致的味道较差的情况，并且酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌相互协同，促进棕榈粕发酵，并且将制备的生物发酵剂用于发酵棕榈粕，可以提高棕榈粕发酵物的营养成分含量和适口性；
2)将麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖添加至生物发酵剂中，可以提高棕榈粕的发酵效果，发酵得到的棕榈粕发酵物中粗蛋白质的含量较发酵前显著提高；
3)本发明提供了所述棕榈粕发酵物在饲料中的应用，所述棕榈粕发酵物可以促进动物采食，提高动物的免疫力。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
在以下实施例和对比例中，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。
棕榈粕和麸皮均采购于湖北九星饲料有限公司；戊糖片球菌的保藏编号为CGMCCNo.12487，酿酒酵母可以为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)ACCC20037、枯草芽孢杆菌可以为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)ACCC 01178、硫酸铵可以常规选择厂家。
在本发明中使用到的培养基(固体发酵培养基)包括4.0％(NH4)2SO4，0.4％MgSO4·7H2O，0.2％KH2PO4，121℃，灭菌20min。
实施例1、一种用于棕榈粕的生物发酵剂、棕榈粕发酵物及其制备方法
一种用于棕榈粕的生物发酵剂，成分包括复合益生菌和辅料：
复合益生菌包括以下重量份数的组分：酿酒酵母2份、枯草芽孢杆菌2份和戊糖片球菌1份；
辅料包括以下重量份数的组分：麸皮6份、硫酸铵2份和普鲁兰多糖1份。
上述生物发酵剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述原料按照重量份数称取酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌，混合形成混合菌种，将混合菌种按照接种量为6％接种至培养基中，向培养基添加1.0ml/g的水；
2)在培养基中加入麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖，发酵获得生物发酵剂。
以棕榈粕为底物，按照质量比为1：1将棕榈粕置于上述制备的生物发酵剂中发酵培养，发酵温度为35℃，发酵时间为2天，将发酵后的棕榈粕80℃烘干，粉碎，过10目筛，121℃灭菌20min，获得棕榈粕发酵物。
实施例2、一种用于棕榈粕的生物发酵剂、棕榈粕发酵物及其制备方法
一种用于棕榈粕的生物发酵剂，成分包括复合益生菌和辅料：
复合益生菌包括以下重量份数的组分：酿酒酵母4份、枯草芽孢杆菌5份和戊糖片球菌2份；
辅料包括以下重量份数的组分：麸皮7份、硫酸铵3份和普鲁兰多糖2份。
上述生物发酵剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述原料按照重量份数称取酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌，混合形成混合菌种，将混合菌种按照接种量为8％接种至培养基中，向培养基添加1.5ml/g的水；
2)在培养基中加入麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖，发酵获得生物发酵剂。
以棕榈粕为底物，按照质量比为2：1将棕榈粕置于上述制备的生物发酵剂中发酵培养，发酵温度为36℃，发酵时间为2天，将发酵后的棕榈粕80℃烘干，粉碎，过12目筛，121℃灭菌20min，获得棕榈粕发酵物。
实施例3、一种用于棕榈粕的生物发酵剂、棕榈粕发酵物及其制备方法
一种用于棕榈粕的生物发酵剂，成分包括复合益生菌和辅料：
复合益生菌包括以下重量份数的组分：酿酒酵母4份、枯草芽孢杆菌4份和戊糖片球菌4份；
辅料包括以下重量份数的组分：麸皮8份、硫酸铵4份和普鲁兰多糖3份。
上述生物发酵剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述原料按照重量份数称取酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌，混合形成混合菌种，将混合菌种按照接种量为9％接种至培养基中，向培养基添加2.0ml/g的水；
2)在培养基中加入麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖，发酵获得生物发酵剂。
以棕榈粕为底物，按照质量比为1：2将棕榈粕置于上述制备的生物发酵剂中发酵培养，发酵温度为37℃，发酵时间为3天，将发酵后的棕榈粕80℃烘干，粉碎，过14目筛，121℃灭菌20min，获得棕榈粕发酵物。
实施例4、一种用于棕榈粕的生物发酵剂、棕榈粕发酵物及其制备方法
一种用于棕榈粕的生物发酵剂，主要成分包括复合益生菌和辅料：
复合益生菌包括以下重量份数的组分：酿酒酵母5份、枯草芽孢杆菌5份和戊糖片球菌3份；
辅料包括以下重量份数的组分：麸皮10份、硫酸铵3份和普鲁兰多糖2份。
上述生物发酵剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述原料按照重量份数称取酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌，混合形成混合菌种，将混合菌种按照接种量为10％接种至培养基中，向培养基添加3.0ml/g的水；
2)在培养基中加入麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖，发酵获得生物发酵剂。
以棕榈粕为底物，按照质量比为2：1将棕榈粕置于上述制备的生物发酵剂中发酵培养，发酵温度为36℃，发酵时间为2天，将发酵后的棕榈粕80℃烘干，粉碎，过16目筛，121℃灭菌20min，获得棕榈粕发酵物。
实施例5、一种用于棕榈粕的生物发酵剂、棕榈粕发酵物及其制备方法
一种用于棕榈粕的生物发酵剂，主要成分包括复合益生菌和辅料：
复合益生菌包括以下重量份数的组分：酿酒酵母3份、枯草芽孢杆菌3份和戊糖片球菌2份；
辅料包括以下重量份数的组分：麸皮6份、硫酸铵3份和普鲁兰多糖1.5份。
上述生物发酵剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述原料按照重量份数称取酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌，混合形成混合菌种，将混合菌种按照接种量为8％接种至培养基中，向培养基添加2.0ml/g的水；
2)在培养基中加入麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖，发酵获得生物发酵剂。
以棕榈粕为底物，按照质量比为2：1将棕榈粕置于上述制备的生物发酵剂中发酵培养，发酵温度为36℃，发酵时间为2天，将发酵后的棕榈粕80℃烘干，粉碎，过12目筛，121℃灭菌20min，获得棕榈粕发酵物。
对比例1
与实施例5相似，区别仅在于，生物发酵剂不含有戊糖片球菌，酿酒酵母的重量份数为5份，其余原料及方法与实施例5相同。
对比例2
与实施例5相似，区别仅在于，生物发酵剂不含有酿酒酵母，戊糖片球菌的重量份数为5份，其余原料及方法与实施例5相同。
对比例3
与实施例5相似，区别仅在于，使用保藏编号为CGMCC No.10511的戊糖片球菌替换本发明的戊糖片球菌。
对比例4
对比例4采用CN106417897B制备的棕榈粕发酵饲料。
对比例5
与实施例5相似，区别仅在于，生物发酵剂不含有普鲁兰多糖，麸皮的重量份数为7.5份，其余原料及方法与实施例5相同。
对比例6
与实施例5相似，区别仅在于，将混合菌种按照接种量为12％接种至培养基中，其余原料及方法与实施例5相同。
试验例一、适口性实验
实验：每天每只幼仔猪饲喂100g棕榈粕发酵物，测定6h内幼仔猪的剩料量，试验期5d。并计算幼仔猪的采食率。采食率大小反映幼仔猪对实施例1-5及对比例1-3制备的棕榈粕发酵物的适口性。
采食率(％)＝(投喂量-剩料量)/投喂量×100
表1
| 组别 | 采食率％ |
| 实施例1 | 90.1 |
| 实施例2 | 89.9 |
| 实施例3 | 90.7 |
| 实施例4 | 90.3 |
| 实施例5 | 92.3 |
| 对比例1 | 70.2 |
| 对比例2 | 84.0 |
| 对比例3 | 68.7 |
| 对比例4 | 61.8 |
根据表1的数据可知，与对比例4相比，本发明实施例1-5制备的棕榈粕发酵物对于幼仔猪的适口性佳，其采食率较高，最大可以达到92.3％，本发明发现将戊糖片球菌添加至生物发酵剂中，可以掩盖住枯草芽孢杆菌由于发酵导致的味道较差的情况；当对比例1不含有戊糖片球菌，增加酿酒酵母的重量份数，其采食率仅为70.2％，酿酒酵母虽然也可以提高发酵物的适口性，但是提高的效果不是特别显著，而当生物发酵剂不含有酿酒酵母，增加戊糖片球菌的重量份数时，其采食率为84.0％，采食率有所增加，说明本发明将戊糖片球菌添加到生物发酵剂中用于发酵棕榈粕，可以显著提高幼仔猪对棕榈粕发酵物的采食率，增加适口性。
对比例3使用保藏编号为CGMCC No.10511的戊糖片球菌替换本发明的戊糖片球菌，幼仔猪采食率较低，适口性较差，说明并非是任意的戊糖片球菌都可以提高幼仔猪的适口性。
本发明中酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌相互协同，促进棕榈粕发酵，可以提高棕榈粕发酵物的适口性，整体提升棕榈粕发酵物的性能。
试验例二、粗蛋白质的测定
采用凯氏定氮法测定实施例1-5及对比例5-6制备的棕榈粕发酵物中粗蛋白质含量，其结果如表2所示。
表2
| 组别 | 发酵前(％) | 发酵后(％) | 粗蛋白质增加率(％) |
| 实施例1 | 15.45 | 20.25 | 31.07 |
| 实施例2 | 15.27 | 20.21 | 32.35 |
| 实施例3 | 14.98 | 20.30 | 35.51 |
| 实施例4 | 15.21 | 20.66 | 35.83 |
| 实施例5 | 15.18 | 21.02 | 38.47 |
| 对比例5 | 14.89 | 18.10 | 21.56 |
| 对比例6 | 15.11 | 19.54 | 29.32 |
由表2的数据可知，本发明实施例1-5制备的棕榈粕发酵物发酵后粗蛋白质增加率显著提高，实施例5的棕榈粕发酵物的粗蛋白质增加率最高显著高于对比例5，因此说明在棕榈粕发酵中添加普鲁兰多糖，可以显著提升发酵物的粗蛋白质含量，对比例6改变混合菌种的接种量(12％)，其也会影响粗蛋白质增加率，因此，本发明的参数条件均有限定，如若不在本发明的参数范围内，制备的发酵物的粗蛋白质增加率会有所降低。
本发明将麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖添加至生物发酵剂中，可以提高棕榈粕的发酵效果，发酵得到的棕榈粕发酵物中粗蛋白质的含量较发酵前显著提高，棕榈粕发酵物的各性能均得到了改善。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种用于棕榈粕的生物发酵剂，其特征在于，所述生物发酵剂由复合益生菌和辅料制成；
所述复合益生菌由以下重量份数的组分组成：酿酒酵母 2～5份、枯草芽孢杆菌 2～5份和戊糖片球菌 1～4份；戊糖片球菌的保藏编号为CGMCC No.12487；
所述辅料由以下重量份数的组分组成：麸皮 6～10份、硫酸铵 2～4份和普鲁兰多糖 1～3份；
所述生物发酵剂的制备方法，包括以下步骤：
1）按照重量份数称取酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌，混合形成混合菌种，将混合菌种按照接种量为6～10%接种至培养基中；
2）在培养基中加入麸皮、硫酸铵和普鲁兰多糖，发酵获得生物发酵剂。
2.如权利要求1所述的生物发酵剂，其特征在于，所述复合益生菌由以下重量份数的组分组成：酿酒酵母 2～4份、枯草芽孢杆菌 2～4份和戊糖片球菌 1～3份。
3.如权利要求1所述的生物发酵剂，其特征在于，所述辅料由以下重量份数的组分组成：麸皮 6～8份、硫酸铵 2～3份和普鲁兰多糖 1～2份。
4.如权利要求1所述的生物发酵剂，其特征在于，还包括向培养基添加1.0～3.0ml/g的水。
5.一种棕榈粕发酵物的制备方法，包括以下步骤：以棕榈粕为底物，将棕榈粕置于如权利要求1～3任一项所述的生物发酵剂中发酵培养，发酵温度为35～37℃，发酵时间为2～3天，将发酵后的棕榈粕烘干，粉碎，过筛，获得棕榈粕发酵物。
6.如权利要求5所述的棕榈粕发酵物的制备方法，其特征在于，所述棕榈粕与生物发酵剂的质量比为（1～2）：（1～2）。
7.如权利要求5或6所述的棕榈粕发酵物的制备方法制得的棕榈粕发酵物在饲料制备中的应用。
8.一种饲料，其特征在于，含有如权利要求5或6所述的棕榈粕发酵物的制备方法制得的棕榈粕发酵物。
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