CN113317391A - 改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物工程制造领域，公开了改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法及应用，包括改性核黄素发酵液制备，使用枯草芽孢杆菌进行液体发酵，获得改性核黄素发酵液；混合，将中药清洗、烘干、粉碎、过筛后与改性核黄素发酵液混合均匀，获得混合物；二次发酵，将混合物置于卧式固态发酵罐中发酵，发酵完成后得到饲料添加剂。本发明中的枯草芽孢杆菌是高好氧益生菌，大量添加可在畜禽的肠道内促进其体内厌氧益生菌的生长，直接抑制常见致病菌繁殖；本发明的发酵艾叶对多种病毒和致病菌都有明显的杀灭效果；本发明通过改性核黄素发酵液可补充核黄素、锰、铁、镁等微量元素提高动物的免疫能力，从而能够替代抗生素。
Description
技术领域
本发明涉及生物工程制造领域，具体涉及改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法及应用。
背景技术
2020年7月1日起添加剂类抗生素全部退出，饲料端全面“禁抗”养殖，养殖端“减抗、限抗”大势已定。同时，国内外有大量研究报道认为中药类饲料添加剂具有提高动物生产性能，在肉、蛋、奶等畜禽产品中无有害残留，改善畜产品品质等优点，因此中药被认为是良好的抗生素替代品。但中药直接粉碎后应用到饲料添加剂中时，由于中药的细胞壁没有充分的破坏，使得中药中的有效成分无法充分的被使用。
枯草芽孢杆菌在动物肠道中出芽增殖，产生胞外酶提高饲料消化吸收效率，减少抗营养因子，通过改善肠道内菌群组成、提高消化酶活性和肠道黏膜免疫功能以及抗氧化水平等途径提高营养物质消化率，提高饲料吸收率。在禽类生产领域，枯草芽孢杆菌促进肉鸡生长，降低料蛋比，降低次(破、软)蛋率。在畜牧生产领域，枯草芽孢杆菌常可以改善动物的生产性能和免疫功能。但单一使用枯草芽孢杆菌，其作用还是较为单一的。
核黄素对动物的免疫系统、生产性能以及禽类产蛋性能有许多有益影响。然而在饲料中单独添加核黄素有着成本高、核黄素易被破坏等缺点。
因此，需要一种新的饲料添加剂，来替代抗生素的同时，并有效的提高畜禽的抗病能力。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述不足，提供改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法及应用。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，包括以下步骤，
S1改性核黄素发酵液制备，使用枯草芽孢杆菌进行液体发酵，获得改性核黄素发酵液；
S2混合，将中药清洗、烘干、粉碎、过筛后与步骤S1中获得的改性核黄素发酵液混合均匀，获得混合物；
S3二次发酵，将步骤S2获得的混合物置于卧式固态发酵罐中发酵，发酵完成后得到饲料添加剂。
优选的，步骤S1中，枯草芽孢杆菌为核黄素生产菌株；步骤S2中的中药为艾叶。
优选的，所述步骤S1中，改性核黄素发酵液制备方法包括以下步骤：
将枯草芽孢杆菌在LB培养基中活化获得一级种子液；按照5％～14％的接种量，将一级种子液接种在二级培养基中培养16h，获得二级种子液；按照8％～14％的接种量将二级种子液接种在发酵培养基中，在发酵罐中进行液态发酵；当发酵罐内的pH降至3～5，改性核黄素发酵液制备完成；
液态发酵过程的参数为：发酵温度为35℃～38℃，发酵起始保持自然pH，发酵转速为100rpm～350rpm，通气比为1:1～1.2。
优选的，所述二级种培养基与发酵培养基的配方相同，包括以下重量百分比的各组分：葡萄糖10％～30％，蛋白胨10％～20％，酵母膏5％～15％，氯化钠1％～5％，磷酸氢二钾1％～3％，硫酸锰0.1％～0.3％，硫酸铁0.1％～0.5％，氯化镁0.05％～0.2％，其余为水。
优选的，所述的步骤S2中，艾叶粉碎后过60目筛子，得到艾叶粉末；艾叶粉末与改性核黄素发酵液混合的质量比为1～3:1。
优选的，艾叶在烘箱中60℃低温烘干4h～6h至水分含量低于70wt％，粉碎过筛后得到的艾叶粉末在120℃的温度下干热灭菌30min。
优选的，所述的步骤S3中，发酵温度为35℃～38℃；发酵时间5天～7天；发酵完成的终点为，枯草芽孢杆菌数量大于1×1010CFU/g。
采用本发明的方法制备得到的饲料添加剂的应用，将饲料添加剂加入到饲料中混合均匀后进行饲喂，饲料添加剂的加入量占饲料总重量的0.1wt％～10wt％。
本发明的作用原理：
本发明通过微生物发酵技术对中药进行发酵，在提高中药中的有效成分、提高动物的生产性能、维持肠道菌群平衡、增强动物免疫力、降低料肉比、降低生产成本等方面都有较好的效果，并能更好地利用中药资源，使得发酵中药作为饲料添加剂在养殖畜牧行业具有广阔的应用前景。
本发明使用的中药主为艾叶；畜禽食用适量的艾叶，一方面可以预防疾病，增强畜禽体质；另一方面则可以促进血液循环，增强机体代谢，促进生长发育，提高饲料转化率。艾叶是一种物美价廉的“替代抗生素”中草药，在动物养殖饲料中添加艾叶粉能显著提高动物的生产性能，降低饲料成本，增强动物抗病能力，且无抗药性、无毒副作用，且已被证明在禽类、猪、牛、兔、鱼的养殖中均有不错的效果。
本发明利用枯草芽孢杆菌作为细胞工厂生产核黄素，直接将核黄素发酵液应用在饲料添加剂中，不进行提取纯化，达到降低成本、减少能耗和污染的效果。还改善了核黄素作为营养型饲料添加剂单独添加的效果，填补了单一维生素和中草药复合发酵生产工艺的空白。且发酵产物不做纯化分离、不使用有机溶剂、不存在环境污染风险。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所制备的饲料添加剂含有丰富的有益物质，包括足量的核黄素、益生菌和艾叶活性物质。发酵后艾叶中的有效活性物质能最大限度的保留利用，对于保护动物的肠道健康，增加生产性能和提高抗病能力有非常显著的改善。
2、艾叶直接接触肠道黏膜会产生副作用，但本发明中发酵后的艾叶加入到饲料添加剂中无毒副作用，还使艾叶的有效成分充分释放和转化。
3、本发明改善了核黄素作为营养型饲料添加剂单独添加的效果，填补了单一维生素和中草药复合发酵生产工艺的空白。
4、本发明中的枯草芽孢杆菌是高好氧益生菌，大量添加可在畜禽的肠道内促进其体内厌氧益生菌的生长，通过竞争营养和促进有益厌氧菌的生长可直接抑制常见致病菌繁殖；本发明的发酵艾叶对多种病毒和致病菌都有明显的杀灭效果；本发明通过改性核黄素发酵液可补充核黄素、锰、铁、镁等微量元素提高动物的免疫能力，从而能够替代抗生素。
5、本发明的制备方法工艺简单，易于工程放大，不涉及任何提取纯化工艺，具有生产成本低、能耗小的优势。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，包括以下步骤，
S1改性核黄素发酵液制备，使用枯草芽孢杆菌进行液体发酵，获得改性核黄素发酵液；枯草芽孢杆菌为核黄素生产菌株，拉丁名称为Bacillus Subtilis(Ehrenberg)Cohn，广东微生物菌种保藏中心，菌种保藏编号为GDMCC 1.784；
改性核黄素发酵液制备方法包括以下步骤：
将枯草芽孢杆菌在LB培养基中活化获得一级种子液；按照5％的接种量，将一级种子液接种在二级培养基中，在温度37℃、160rpm条件下培养16h，获得二级种子液；按照10％的接种量将二级种子液接种在发酵培养基中，在100L的发酵罐中进行液态发酵；当发酵罐内的pH降至3.5时，为发酵终点，改性核黄素发酵液制备完成；
所述二级种培养基与发酵培养基的配方相同，包括以下重量百分比的各组分：葡萄糖20％，蛋白胨15％，酵母膏5％，氯化钠1.5％，磷酸氢二钾2％，硫酸锰0.3％，硫酸铁0.2％，氯化镁0.15％，其余为水；
液态发酵过程的参数为：发酵温度为37℃，发酵起始保持自然pH，发酵转速为160rpm，通气比为1:1。
S2混合，将新鲜的艾叶清洗、烘干、粉碎、过筛后与步骤S1中获得的改性核黄素发酵液混合均匀，获得混合物；
艾叶在烘箱中60℃低温烘干4h至水分含量为65wt％，艾叶粉碎后过60目筛子得到艾叶粉末，艾叶粉末在120℃的温度下干热灭菌30min；艾叶粉末与改性核黄素发酵液混合的质量比为1.25:1。
S3二次发酵，将步骤S2获得的混合物置于卧式固态发酵罐中发酵，发酵完成后得到饲料添加剂；发酵温度为37℃；发酵时间5天；发酵完成的终点为，枯草芽孢杆菌数量为1.2×1010CFU/g。
本实施例得到饲料添加剂水分含量达到46wt％，pH值为3.4，无需添加防霉剂即可实现抑菌效果。
实施例2
改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，包括以下步骤，
S1改性核黄素发酵液制备，使用枯草芽孢杆菌进行液体发酵，获得改性核黄素发酵液；枯草芽孢杆菌为核黄素生产菌株，拉丁名称为Bacillus Subtilis(Ehrenberg)Cohn，广东微生物菌种保藏中心，菌种保藏编号为GDMCC 1.784；
改性核黄素发酵液制备方法包括以下步骤：
将枯草芽孢杆菌在LB培养基中活化获得一级种子液；按照8％的接种量，将一级种子液接种在二级培养基中，在温度35℃、180rpm条件下培养16h，获得二级种子液；按照13％的接种量将二级种子液接种在发酵培养基中，在100L的发酵罐中进行液态发酵；当发酵罐内的pH降至4.2时，为发酵终点，改性核黄素发酵液制备完成；
所述二级种培养基与发酵培养基的配方相同，包括以下重量百分比的各组分：葡萄糖15％，蛋白胨10％，酵母膏10％，氯化钠3.5％，磷酸氢二钾1％，硫酸锰0.2％，硫酸铁0.4％，氯化镁0.1％，其余为水；
液态发酵过程的参数为：发酵温度为36℃，发酵起始保持自然pH，发酵转速为180rpm通气比为1:1.2。
S2混合，将新鲜的艾叶清洗、烘干、粉碎、过筛后与步骤S1中获得的改性核黄素发酵液混合均匀，获得混合物；
艾叶在烘箱中60℃低温烘干5h至水分含量为63wt％，艾叶粉碎后过60目筛子得到艾叶粉末，艾叶粉末在120℃的温度下干热灭菌30min；艾叶粉末与改性核黄素发酵液混合的质量比为2:1。
S3二次发酵，将步骤S2获得的混合物置于卧式固态发酵罐中发酵，发酵完成后得到饲料添加剂；发酵温度为37℃；发酵时间7天；发酵完成的终点为，枯草芽孢杆菌数量为1.3×1010CFU/g。
本实施例得到饲料添加剂水分含量达到39wt％，pH值为3.4，无需添加防霉剂即可实现抑菌效果。
实施例3
改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，包括以下步骤，
S1改性核黄素发酵液制备，使用枯草芽孢杆菌进行液体发酵，获得改性核黄素发酵液；枯草芽孢杆菌为核黄素生产菌株，拉丁名称为Bacillus Subtilis(Ehrenberg)Cohn，广东微生物菌种保藏中心，菌种保藏编号为GDMCC 1.784；
改性核黄素发酵液制备方法包括以下步骤：
将枯草芽孢杆菌在LB培养基中活化获得一级种子液；按照13％的接种量，将一级种子液接种在二级培养基中，在温度38℃，190rpm条件下培养16h，获得二级种子液；按照12％的接种量将二级种子液接种在发酵培养基中，在100L的发酵罐中进行液态发酵；当发酵罐内的pH降至3.9时，为发酵终点，改性核黄素发酵液制备完成；
所述二级种培养基与发酵培养基的配方相同，包括以下重量百分比的各组分：葡萄糖30％，蛋白胨10％，酵母膏8％，氯化钠4％，磷酸氢二钾2.5％，硫酸锰0.1％，硫酸铁0.3％，氯化镁0.2％，其余为水；
液态发酵过程的参数为：发酵温度为38℃，发酵起始保持自然pH，发酵转速为220rpm，通气比为1:1。
S2混合，将新鲜的艾叶清洗、烘干、粉碎、过筛后与步骤S1中获得的改性核黄素发酵液混合均匀，获得混合物；
艾叶在烘箱中60℃低温烘干6h，至水分含量为60wt％艾叶粉碎后过60目筛子得到艾叶粉末，艾叶粉末在120℃的温度下干热灭菌；艾叶粉末与改性核黄素发酵液混合的质量比为2:1。
S3二次发酵，将步骤S2获得的混合物置于卧式固态发酵罐中发酵，发酵完成后得到饲料添加剂；发酵温度为37℃；发酵时间6天；发酵完成的终点为，枯草芽孢杆菌数量为1.1×1010CFU/g。
本实施例得到饲料添加剂水分含量达到41wt％，pH值为3.6，无需添加防霉剂即可实现抑菌效果。
将实施例1、实施例2、实施例3获得的饲料添加剂进行试验。
本发明获得的饲料添加剂主要功能是对保育猪、肉羊、育肥羊、病淘率、皮毛、腹泻有明显的改善。在本试验中，实施例1、实施例2、实施例3获得的饲料添加剂的使用方法如下：每1吨饲料拌本发明获得的饲料添加剂20公斤，充分混合均匀，进行饲喂。每个疗程8～10天，每个疗程间隔2～3天，进入下一个疗程。通常2～3个疗程能明显见效。
试验案例：
(1)2020年8月，甘谷县伟佳种植养殖农民准也合作社，40日龄仔猪，该猪场养殖规模是300头。
主要存在的问题是应激能力差，采食量下降，有僵猪，有腹泻，有过料现象，粪便氨臭味重。
该猪场使用混合实施例1获得的饲料添加剂的饲料，使用后第8天，过料状消失，采食量增加50～60％，腹泻率降低至5～8％。使用10天后，僵猪现象基本消失，采食量增加，恢复正常水平，粪便正常，无氨臭味。
(2)2020年10月，霍州市莱恩宝生猪产专业合作社，230日龄母猪，该猪场养殖规模是400头。
主要存在的问题是应激能力差，采食量下降，母猪泪斑，有腹泻，有过料现象，粪便氨臭味重。
该猪场使用混合实施例2获得的饲料添加剂的饲料，使用后第9天，过料状消失，采食量增加70～80％，腹泻率降低至2～3％。使用10天后，泪斑现象基本消失，采食量增加，恢复正常水平，粪便正常，无氨臭味。
(3)2020年12月，襄阳市晨阳兴旺生猪养殖专业合作社，230日龄育肥猪，该猪场养殖规模是450头。
主要存在的问题是皮毛粗糙，采食量下降，有腹泻，有过料现象，粪便氨臭味重。
该猪场使用混合实施例3获得的饲料添加剂的饲料，使用后第8天，过料状消失，采食量增加90～95％，腹泻率降低至1～2％。使用9天后，皮红毛亮，采食量增加，恢复正常水平，粪便正常，发黑，细腻，量少，氨臭味消除，养殖环境改善。
从上述试验结果可以看出，本发明获得的饲料添加剂能够明显改善猪应激能力差、采食量下降、母猪泪斑、粪便氨臭味重、僵猪、腹泻等情况，能够替代抗生素解决上述情况的同时，提高了猪的抗病能力。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1改性核黄素发酵液制备，使用枯草芽孢杆菌进行液体发酵，获得改性核黄素发酵液；
S2混合，将中药清洗、烘干、粉碎、过筛后与步骤S1中获得的改性核黄素发酵液混合均匀，获得混合物；
S3二次发酵，将步骤S2获得的混合物置于卧式固态发酵罐中发酵，发酵完成后得到饲料添加剂。
2.根据权利要求1所述的改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，其特征在于：步骤S1中，枯草芽孢杆菌为核黄素生产菌株；步骤S2中的中药为艾叶。
3.根据权利要求2所述的改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，其特征在于：所述步骤S1中，改性核黄素发酵液制备方法包括以下步骤：
将枯草芽孢杆菌在LB培养基中活化获得一级种子液；按照5％～14％的接种量，将一级种子液接种在二级培养基中培养16h，获得二级种子液；按照8％～14％的接种量将二级种子液接种在发酵培养基中，在发酵罐中进行液态发酵；当发酵罐内的pH降至3～5，改性核黄素发酵液制备完成；
液态发酵过程的参数为：发酵温度为35℃～38℃，发酵起始保持自然pH，发酵转速为100rpm～350rpm，通气比为1:1～1.2。
4.根据权利要求3所述的改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，其特征在于：所述二级种培养基与发酵培养基的配方相同，包括以下重量百分比的各组分：葡萄糖10％～30％，蛋白胨10％～20％，酵母膏5％～15％，氯化钠1％～5％，磷酸氢二钾1％～3％，硫酸锰0.1％～0.3％，硫酸铁0.1％～0.5％，氯化镁0.05％～0.2％，其余为水。
5.根据权利要求2所述的改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，其特征在于：所述的步骤S2中，艾叶粉碎后过60目筛子，得到艾叶粉末；艾叶粉末与改性核黄素发酵液混合的质量比为1～3:1。
6.根据权利要求5所述的改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，其特征在于：艾叶在烘箱中60℃低温烘干4h～6h至水分含量低于70wt％，粉碎过筛后得到的艾叶粉末在120℃的温度下干热灭菌30min。
7.根据权利要求2所述的改性发酵液与中药二次发酵制备饲料添加剂的方法，其特征在于：
所述的步骤S3中，发酵温度为35℃～38℃；发酵时间5天～7天；发酵完成的终点为，枯草芽孢杆菌数量大于1×1010CFU/g。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的方法制备得到的饲料添加剂的应用，其特征在于：将饲料添加剂加入到饲料中混合均匀后进行饲喂，饲料添加剂的加入量占饲料总重量的0.1wt％～10wt％。
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| CN109123076A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-01-04 | 辽宁威兰生物技术有限责任公司 | 一种畜禽用维生素b2营养型微生态制剂的生产方法 |
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