CN114145383B - 一种基于魔芋固态发酵的微生态饲料添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生态饲料添加剂及其制备方法。将鲜魔芋洗净、切丁、干燥，灭菌，加入酶制剂，以及特配的复合微生物菌种体系进行固态发酵，然后进行干燥。通过特定的酶制剂与复合微生物菌种体系的代谢活动以及相互之间的协同平衡作用，能有效获得多种活性成分，该微生态饲料添加剂中的主要活性成分同时包含低聚甘露糖、甘露聚糖肽、寡肽，将能够大大提高动物保健抗病功效，可以减少或替代畜禽养殖中抗生素的使用，为替抗饲料的开发与养殖应用提供了一条经济而有效的途径，同时大大提高了魔芋在饲料中的应用价值，实现了魔芋的超值综合利用。
Description
技术领域
本发明属于生物饲料技术领域，具体涉及一种基于魔芋固态发酵的微生态饲料添加剂及其制备方法。
背景技术
魔芋是天南星科魔芋属植物，原产印尼、印度、斯里兰卡和越南等地。野生有130种之多，魔芋是多年生的草木植物，可食部分为地下球茎，经3—4年生长，球茎可达3—4公斤，魔芋球茎中主要功用成份是葡萄糖与甘露糖以2：3比例构成的葡甘聚糖。鲜魔芋的成分及含量比例为：水分为89.51%，粗蛋白（干燥物）11.14%，可溶性无氮物（干燥物）75.45%，粗脂肪（干燥物）0.75%，粗纤维（干燥物）3.57%，灰分（干燥物）9.09%。将鲜魔芋切片、晒干或烘干为粗粉。其重量为鲜芋的20％ ，将粗粉粉碎去杂过筛为精粉，水分在15％以下，其重量约为粗粉的60%。
我国魔芋资源丰富，集中分布于秦岭淮河以南的丘陵地区，大量研究表明在动物饲料中添加魔芋粉能有效的提高饲料颗粒的稳定性和生产性能。随着魔芋加工业的发展，物美价廉的魔芋粉成为越来越多饲料企业青睐的对象。魔芋粉直接饲喂动物，纤维含量高，能量与蛋白质利用率低，在饲料行业中无法得到有效使用。
目前有不少的文献研究发现魔芋中的低聚甘露糖可以有效地提高动物的抗病力，主要作用机制是：(1)与致病菌如大肠杆菌、沙门氏菌、霍乱弧菌等结合，阻断致病菌菌毛与肠上皮受体发生粘附作用，从而防止致病菌在肠道定植，消除其致病作用；(2)作为免疫调节剂，刺激宿主产生非特异性免疫，增强抗病能力；(3)增殖有益菌的生长，促进肠道菌群均衡发展；(4)对霉菌毒素具有很强的吸附作用，从而可大大降低饲料中霉菌毒素的免疫抑制作用和毒害作用。
魔芋甘露聚糖肽由不同链长的甘露聚糖肽分子构成，是具有一定均一性的混合物。临床及动物实验证明，甘露聚糖肽在动物水平和细胞水平上均可以起到抑制肿瘤生长和促进免疫系统的作用，是一种新型的免疫促进剂。
寡肽，是由3～9个氨基酸组合而成的蛋白质前体，或是由蛋白质降解到3～9个氨基酸组成的蛋白质降解物，也可称小肽、短肽等。尤其由2～6个氨基酸残基组成的寡肽，从消化道总体来讲，小肽在胃肠道中消化、吸收比蛋白质、游离氨基酸均要好，速度快，而且肽比蛋白质在胃内滞留时间短，对小肠吸收面积减少，将魔芋中的蛋白质通过微生物发酵和酶制剂的作用，酶解成小分子肽，有利于动物的吸收。
目前对魔芋的利用主要集中在魔芋葡甘聚糖的酶解制备低聚甘露糖，但是直接购买魔芋低聚甘露糖用于饲料添加剂中，成本太高。在饲料领域，还缺少对魔芋粉的综合开发和价值利用，往往是破坏性的去掉一种成分而得到单一产品，对资源是一种浪费。微生物固态发酵技术在饲料行业中应用较为广泛，其主要目的是通过固态发酵的方式来提高产品品质，多是应用于豆粕发酵饲料中，但是目前采用微生物固态发酵技术生产高价值的魔芋饲料添加剂的报道较少。而如果能够通过微生物固态发酵技术深度开发魔芋，使魔芋中有效成分不流失，又能更好的游离出来，发挥应有的活性，将能够大大提高动物保健抗病功效，为替抗饲料的开发与养殖提供了一条有效的途径，同时实现了魔芋的超值综合利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于魔芋固态发酵的微生态饲料添加剂及其制备方法，通过所述制备方法能够使魔芋中具有特殊活性功能的物质——低聚甘露糖、甘露聚糖肽、寡肽在微生物和酶制剂的相互作用下更够更好的酶解、分离、溶出，提升魔芋发酵饲料中低聚甘露糖、甘露聚糖肽、寡肽含量。这些通过微生态发酵技术制备得到的活性物质将能够大大提高动物保健抗病功效，可以减少或完全替代畜禽养殖中抗生素的使用，为替抗饲料的开发与养殖应用提供了一条经济而有效的途径。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是。
一种基于魔芋固态发酵的微生态饲料添加剂及其制备方法，其特征在于，所述微生态饲料添加剂是以魔芋为原料，通过固态发酵后制备而成，所述的制备方法包括以下步骤：
（1）将鲜魔芋洗净、切丁、干燥至水分为10%-15%，灭菌，得魔芋丁；
（2）将酶制剂、复合微生物菌种、氢氧化钠和水按照一定比例混合均匀，其中氢氧化钠的添加量占发酵原料质量比为0.1%-0.5%；水的添加量占发酵原料质量比为25%-30%；
（3）将步骤（2）的料液加入到步骤（1）的魔芋丁中，在37℃±1℃ 条件下进行固态发酵3天，发酵后经干燥、粉碎、过50目筛，得微生态饲料添加剂。
本发明通过特定的酶制剂和特定的复合微生物菌种组合，对魔芋加以固态发酵，通过特定的复合微生物菌种组合的代谢活动以及与酶制剂之间的相互作用，有效获得多种活性成分，该魔芋发酵饲料添加剂中的主要活性成分同时包含具有增殖有益菌、抑制有害菌、吸附霉菌等功效的低聚甘露糖、具有免疫增强能力的甘露聚糖肽、易于吸收的寡肽，与未发酵前相比，并未使魔芋中有效成分流失，又能更好将更多有价值的功能活性成分溶出，游离出来，大大提高了魔芋在饲料中的应用价值。同时发酵过程繁殖大量的有益微生物，以及产生乳酸等有机酸，降低pH，抑制有害菌的生长，且发酵产生的乳酸等有机酸使饲料添加剂具有酸香味，动物食用的适口性更好。
作为优选，所述酶制剂由β-甘露聚糖酶1000-1500U/ml、中性蛋白酶2000-3000U/g、淀粉酶4000U/g组成，酶制剂的添加量占发酵原料质量比为1‰-2‰。β-甘露聚糖酶、中性蛋白酶、淀粉酶的质量比为4：2：3。
作为优选，所述的复合微生物菌种包括枯草芽孢杆菌、米曲霉和酿酒酵母，所述复合微生物菌种添加量占发酵原料的质量比为0.1%-0.5%，更为优选为0.5%，所述枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母的质量比为3：1：2。
作为优选，所述氢氧化钠的添加量占发酵原料质量比为0.1%-0.5%，更优选为0.3%。
作为优选，所述水的添加量占发酵原料质量比为25%-30%，本发明将鲜魔芋切丁、干燥至水分为10%-15%，在后期固态发酵时，相应减少了水的用量，一定程度上节约能耗，降低生产成本。
本发明所述的微生态饲料添加剂，其特征在于，其主要成分同时包含低聚甘露糖、甘露聚糖肽、寡肽，并且低聚甘露糖占饲料添加剂的质量比为30%-35%，寡肽占饲料添加剂质量比为3%-8%，甘露聚糖肽占饲料添加剂的质量比0.02%-0.05%。
具体实施方式
实施例1 微生态饲料添加剂制备1。
首先取10kg新鲜魔芋，洗净、切丁、干燥至水分为10%，将酶制剂、复合微生物菌种、氢氧化钠和水按照一定比例混合均匀，其中酶制剂的添加量占发酵原料质量比为1‰，复合微生物菌种添加量占发酵原料的质量比为0.1%，氢氧化钠的添加量占发酵原料质量比为0.1 %，水的添加量占发酵原料质量比为30%，；将混合均匀的料液加入到魔芋丁中，在37℃±1℃ 条件下进行固态发酵3天，发酵后物料70℃烘干、粉碎、过50目筛后获得所述微生态饲料添加剂。
其中酶制剂由β-甘露聚糖酶1000U/ml、中性蛋白酶2000U/g、淀粉酶4000U/g组成，β-甘露聚糖酶、中性蛋白酶、淀粉酶的质量比为4：2：3。
其中复合微生物菌种包括枯草芽孢杆菌、米曲霉和酿酒酵母，所述枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母的质量比为3：1：2。
实施例2 微生态饲料添加剂制备2。
首先取10kg新鲜魔芋，洗净、切丁、干燥至水分为15%，将酶制剂、复合微生物菌种、氢氧化钠和水按照一定比例混合均匀，其中酶制剂的添加量占发酵原料质量比为1‰，复合微生物菌种添加量占发酵原料的质量比为0.1%，氢氧化钠的添加量占发酵原料质量比为0.1 %，水的添加量占发酵原料质量比为30%，；将混合均匀的料液加入到魔芋丁中，在37℃±1℃ 条件下进行固态发酵3天，发酵后物料70℃烘干、粉碎、过50目筛后获得所述微生态饲料添加剂。
其中酶制剂由β-甘露聚糖酶1500U/ml、中性蛋白酶3000U/g、淀粉酶4000U/g组成，β-甘露聚糖酶、中性蛋白酶、淀粉酶的质量比为4：2：3。
其中复合微生物菌种包括枯草芽孢杆菌、米曲霉和酿酒酵母，所述枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母的质量比为3：1：2。
实施例3 微生态饲料添加剂制备3。
首先取10kg新鲜魔芋，洗净、切丁、干燥至水分为15%，将酶制剂、复合微生物菌种、氢氧化钠和水按照一定比例混合均匀，其中酶制剂的添加量占发酵原料质量比为2‰，复合微生物菌种添加量占发酵原料质量比为0.5%，氢氧化钠的添加量占发酵原料质量比为0.3%，水的添加量占发酵原料总重质量比为25%；将混合均匀的料液加入到魔芋丁中，在37℃±1℃ 条件下进行固态发酵3天，发酵后物料70℃烘干、粉碎、过50目筛后获得所述微生态饲料添加剂。
其中酶制剂由β-甘露聚糖酶1500U/ml、中性蛋白酶3000U/g、淀粉酶4000U/g组成，β-甘露聚糖酶、中性蛋白酶、淀粉酶的质量比为4：2：3。
其中复合微生物菌种包括枯草芽孢杆菌、米曲霉和酿酒酵母，所述枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母的质量比为3：1：2。
实施例4 微生态饲料添加剂功效成分检测。
对上述实施例1-3制备得到的魔芋微生态饲料添加剂中聚糖、蛋白质肽等功效相关成分进行检测，并与市售魔芋精粉中成分做对比，具体数据如下表：
表1 固态发酵后的魔芋与市售魔芋精粉成分对比
| 指标 | 魔芋精粉 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 甘露聚糖 | 55.4% | 22.7% | 24.1% | 24.8% |
| 低聚甘露糖 | 无 | 33.6% | 33.9% | 35% |
| 寡肽 | 无 | 4.5% | 5.2% | 5.5% |
| 甘露聚糖肽 | 无 | 0.03% | 0.03% | 0.04% |
由表1可知，发酵后的魔芋具有更多的功效成分得以溶出，大大提高了饲料的功能性营养价值。
实施例5 微生态饲料添加剂饲喂试验。
将上述实施例1-3制备得到的微生态饲料添加剂按照1%的添加量添加到5日龄肉用仔鸡基础日粮中，空白对照组为只喂基础日粮，从0-11日龄为强化料试验期，12-42日龄为开食料试验期，共计42天。试验结果如下表：
表2 各阶段日增重、采食量、死淘率
| 组 别 | 对照组 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 初始平均重（克） | 40.2 | 41.21 | 41.47 | 39.51 |
| 0-11日龄平均日增重(克) | 4.45b | 5.00a | 4.94a | 4.96a |
| 0-11日龄平均采食量(克) | 8.22b | 10.08a | 10.27a | 9.94a |
| 0-11日龄平均死淘率% | 0.6c | 0.71a | 2.86b | 0.72a |
| 12-42 日龄平均日增重(克) | 9.65b | 10.45a | 10.36a | 10.4a |
| 12-42日龄平均采食量(克) | 17.37b | 24.04a | 25.47a | 24.24a |
| 12-42日龄平均死淘率% | 1.21c | 5.55b | 4.65b | 0.36a |
注： 同行未标注和标注相同字母者表示差异不显著，同行标注不同字母者表示差异显著。
由表2可以看出，各实施例组，在饲喂强化料和开食料期间的日增重和采食量比对照组均显著提高；死淘率方面，使用实施例组显著的低于对照组。使用本发明的微生态饲料添加剂可以提高动物保健抗病功效，明显改善动物肠道健康，促进畜禽增重，降低畜禽死淘率。
上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种微生态饲料添加剂的制备方法，其特征在于，所述微生态饲料添加剂是以魔芋为原料，通过固态发酵后制备而成，所述的制备方法包括以下步骤：
(1)将鲜魔芋洗净、切丁、干燥至水分为10％-15％，灭菌，得魔芋丁；
(2)将酶制剂、复合微生物菌种、氢氧化钠和水按照一定比例混合均匀，其中氢氧化钠的添加量占发酵原料质量比为0.1％-0.5％；水的添加量占发酵原料质量比为25％-30％；
(3)将步骤(2)的料液加入到步骤(1)的魔芋丁中，在37℃±1℃条件下进行固态发酵3天，发酵后经干燥、粉碎、过50目筛，得微生态饲料添加剂；
所述酶制剂由中性β-甘露聚糖酶1000-1500U/ml、中性蛋白酶2000-3000U/g、淀粉酶4000U/g组成，所述酶制剂的添加量占发酵原料质量比为1‰-2‰，所述中性β-甘露聚糖酶、中性蛋白酶、淀粉酶的质量比为4：2：3；
所述复合微生物菌种包括枯草芽孢杆菌、米曲霉和酿酒酵母，所述复合微生物菌种添加量占发酵原料质量比为0.1％-0.5％，所述枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母的质量比为3：1：2。
2.一种根据权利要求1所述的制备方法得到的微生态饲料添加剂，其特征在于，所述微生态饲料添加剂的主要成分同时包含低聚甘露糖、甘露聚糖肽、寡肽，并且低聚甘露糖占饲料添加剂的质量比为30％-35％，寡肽占饲料添加剂质量比为3％-8％，甘露聚糖肽占饲料添加剂的质量比0.02％-0.05％。
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