CN114468119B - 一种青稞加工副产物复合生物饲料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种青稞加工副产物复合生物饲料及其制备方法，涉及乳杆菌、复合菌剂及其在复合生物饲料中的应用。所述乳杆菌为：布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)QKY5，保藏编号CGMCC No.23721；副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)QKY7，保藏编号CGMCC No.23722；植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)QK3‑6，保藏编号CGMCC No.23723。本发明以这三种乳杆菌利用菌酶联用技术，降低了青稞加工副产物抑制因子，高效提高了青稞加工副产物生物利用率，提供了一种全价高效复合生物饲料。

Description

一种青稞加工副产物复合生物饲料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种青稞加工副产物高效复合生物饲料及其制备方法，涉及乳杆菌、复合菌剂及其在复合生物饲料中的应用，属于饲料加工技术领域。
背景技术
近年来，青稞产业精深化程度的不断提升，随着青稞加工的深入，青稞加工副产物(包括青稞酒糟、青稞麸皮和青稞酒黄水等)的存量也在持续增加。青稞加工副产物，特别是青稞酒糟，富含大量的营养物质如粗淀粉、膳食纤维、粗蛋白、无氮浸出物、粗脂肪、氨基酸和各种维生素、微量元素、酶类、β-葡聚糖、γ-氨基丁酸等生物活性物质。经对比研究发现，青稞酒糟中蛋白质的含量达20％以上，青稞麸皮中的蛋白质含量也达到了25％左右，而以高粱为酿造原料的高粱酒糟中粗蛋白的含量一般不超过10％。青稞副产物所含的β-葡聚糖具有调理肠胃、调节血糖、降低胆固醇、提高免疫力等功效，副产物的营养十分丰富，可作为高蛋白的饲料资源。
青稞加工副产物有待进一步开发利用。
发明内容
本发明从青稞加工副产物青稞酒黄水中分离筛选到一株布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)QKY5，保藏编号CGMCC No.23721(保藏信息见下文)，具有优异的耐酸性能和产酸能力。
本发明还从青稞加工副产物青稞酒黄水中分离筛选到一株副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)QKY7，保藏编号CGMCC No.23722(保藏信息见下文)，具有优异的耐酸性能和产酸能力。
本发明还从青稞酒酒醅中分离筛选到一株植物乳杆菌(Lactiplantibacillusplantarum)QK3-6，保藏编号CGMCC No.23723(保藏信息见下文)，具有优异的耐酸性能和产酸能力。
本发明还研究发现，布氏乳杆菌QKY5、副干酪乳杆菌QKY7、植物乳杆菌QK3-6及酿酒酵母对青稞酒糟进行发酵，可以降低青稞加工副产物抑制因子，高效提高青稞加工副产物生物利用率。
为此，本发明还提供一种复合菌剂，包括上述布氏乳杆菌QKY5(保藏编号CGMCCNo.23721)、副干酪乳杆菌QKY7(保藏编号CGMCC No.23722)、植物乳杆菌QK3-6(保藏编号CGMCC No.23723)，优选还包括酿酒酵母。
在本发明一些实施例，酿酒酵母为酿酒酵母CICC 1421，可从中国工业微生物菌种保藏管理中心购得。
根据本发明实施例，所述复合菌剂中的有效活菌即为布氏乳杆菌QKY5、副干酪乳杆菌QKY7、植物乳杆菌QK3-6和酿酒酵母。
优选地，所述复合菌剂中布氏乳杆菌QKY5、副干酪乳杆菌QKY7、植物乳杆菌QK3-6和酿酒酵母的有效活菌数比例为(1-3):(1-2):(2-4):(2-3)；更优选，布氏乳杆菌QKY5、副干酪乳杆菌QKY7、植物乳杆菌QK3-6和酿酒酵母的有效活菌数比例为1:1:4:2。
以上菌株及复合菌剂可用本领域常规方法制备。
本发明还提供上述乳杆菌菌株或复合菌剂在制备复合生物饲料中的应用。其中，所述复合生物饲料的原料包括青稞加工副产物。所述青稞加工副产物包括青稞酒糟、青稞麸皮和青稞酒黄水中的一种或多种。所述原料还可以包括油菜秸秆粉和菜籽饼。
本发明还提供一种青稞加工副产物复合生物饲料，其原料包括青稞加工副产物、复合酶制剂和菌剂。所述菌剂为本发明的乳杆菌或复合菌剂。所述青稞加工副产物包括青稞酒糟、青稞麸皮和青稞酒黄水中的一种或多种。所述原料还可以包括油菜秸秆粉和菜籽饼。
具体地，所述青稞加工副产物复合生物饲料即是将上述原料经上述复合菌剂和复合酶制剂发酵而制得。
具体地，所述复合酶制剂为木聚糖酶和纤维素酶，二者重量比例为(1-2):(2-3)，优选木聚糖酶和纤维素酶的重量比为1:2。
根据本发明的一个优选实施方式，以重量份计，所述青稞加工副产物复合生物饲料的原料包括：青稞酒糟40-70份、青稞麸皮2-10份、油菜秸秆粉10-25份、菜籽饼5-15份、青稞酒黄水1-8份、复合酶制剂0.5-2份，还包括上述复合菌剂；以复合生物饲料原料的总重量计，上述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为(1-10)×106CFU/g。
优选地，以复合生物饲料原料的总重量计，上述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为(2-5)×106CFU/g，进一步优选为(2.5-2.8)×106CFU/g。
在一些具体实施例中，以重量份计，所述青稞加工副产物复合生物饲料的原料包括：青稞酒糟60-65份、青稞麸皮5-8份、油菜秸秆粉12-18份、菜籽饼8-12份、青稞酒黄水5-6份、复合酶制剂1-1.8份，还包括上述复合菌剂；以复合生物饲料原料的总重量计，上述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为(2-5)×106CFU/g，优选为(2.5-2.8)×106CFU/g。
具体地，所述青稞酒糟为青稞为主粮料的青稞蒸馏酒酿造后加工副产物，水分含量60-75％、粗蛋白含量18-22％、粗纤维含量7.0-10％。
具体地，所述青稞麸皮为水分含量9-11％、粗纤维6.5-8.5％、粗蛋白17-20％。
具体地，所述油菜秸秆粉为水分含量6-10％、粗纤维40-50％、粗蛋白2.5-3％。
具体地，所述菜籽饼为水分含量6-10％、粗纤维7-10％、粗蛋白35-45％。
具体地，所述青稞酒黄水的水分含量6-10％、总酸含量30-40，pH值为3.4-3.8。
本发明中，青稞酒黄水又称青稞酒黄浆水，是青稞酒酿造过程中的副产物，其实质是青稞等原料加入酒曲后在泥窖中进行固体发酵过程中，酒醅经过微生物发酵代谢分解后产生的大量的游离水，其中部分游离水将酒醅中的酸、可溶性淀粉、酵母溶出物、还原糖、单宁、酒精及香味前体物质溶出，并与酒醅中未被微生物所利用的水共同沉降，最终沉积而成的一种棕黄色、微粘稠的混浊液体。
本发明还提供上述青稞加工副产物复合生物饲料的制备方法，包括：先将除菌剂和复合酶制剂之外的原料混匀；再加入菌剂和复合酶制剂，混匀，厌氧发酵。
具体地，发酵温度为25-35℃；发酵时间为2-6天。
通过上述方法制备出全价高效复合生物饲料，能够满足畜禽动物个性化营养需求。
本发明方法利用菌酶联用技术，降低了青稞加工副产物抑制因子，高效提高了青稞加工副产物生物利用率，提供了一种全价高效复合生物饲料。
附图说明
图1表示本发明菌株布氏乳杆菌QKY5、副干酪乳杆菌QKY7、植物乳杆菌QK3-6的产酸结果。
图2和图3分别为实验例3中复合生物饲料发酵过程中pH值及滴定酸度变化。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一、菌株的分离筛选
1、乳杆菌的分离纯化
从青海互助青稞酒股份有限公司的青稞酒黄水、酒醅及酒糟中取样，将采集的样品拿到实验室，进行菌株的分离。用无菌生理盐水以1:10稀释样品。取100uL稀释液分别涂布于MRS+放线菌+万古霉素培养基平板上，涂布均匀，37℃倒置培养24-48h。在MRS平板上挑取呈乳白色，边缘整齐，表明湿润光滑，不同大小的菌落于MRS提培养基中37℃培养24h，并再次进行划线接种纯培养，于4℃保藏备用。
2、优良乳杆菌的筛选
镜检选取革兰氏阳性无芽孢菌株若干株，按下述方法进行筛选。
(1)耐酸性能测定
取制备的菌株的发酵液100uL于5mL pH在2.0-2.9之间的MRS培养基中，分别处理3h后，检测活菌数，分别与处理前菌株活菌数对比。其中，菌株编号QKY5、QKY7和QK3-6在pH2.9时存活率达80％以上，表明这3株菌有较好的耐酸性，可以在较低pH值环境中存活生长。
(2)产酸能力
分别将编号QKY5、QKY7和QK3-6的三株菌株的发酵液100uL于5mL的培养基中，从0h开始，每2h测定发酵液pH值，在pH值到4.2时，记录发酵时间。结果如图1所示。图1中，C1是植物乳杆菌ATCC 14917，为已知菌株。菌株QKY5、QKY7和QK3-6在18h内能较快的降低pH值，也表明这3株菌有较好产酸能力。
3、菌株属的鉴定
菌株QKY5、QKY7和QK3-6具有以下微生物学特征：在MRS培养基生菌落呈乳白色、圆形且边缘规则、湿润且光滑，菌落直径为2-3mm，菌体呈短杆状，无鞭毛，无芽孢，革兰氏阳性。
4、16S rDNA序列测定
采用改良CTAB法提取菌株基因组DNA。利用通用引物对菌株的16S rDNA基因片段进行PCR扩增，将扩展片段由测序公司进行测序。将所测得的序列与GenBank中的16SrDNA序列进行Blast分析比对，菌株QKY5、QKY7和QK3-6分别与布氏乳杆菌、副干酪乳杆菌和植物乳杆菌的同源性达到99％。
菌株QKY5、QKY7和QK3-6的16S rDNA序列分别如序列表SEQ NO.1、SEQ NO.2和SEQNO.3所示。经鉴定，菌株QKY5、QKY7和QK3-6分别为布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)和植物乳杆菌(Lactiplantibacillusplantarum)。
5、菌株保藏
菌株布氏乳杆菌QKY5已于2021年11月04日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)，分类命名为布氏乳杆菌Lactobacillus buchneri，保藏编号为CGMCCNo.23721。
副干酪乳杆菌QKY7已于2021年11月04日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)，分类命名为副干酪乳杆菌Lactobacillus paracasei，保藏编号为CGMCC No.23722。
植物乳杆菌QK3-6已于2021年11月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)，分类命名为Lactiplantibacillus plantarum，保藏编号为CGMCCNo.23723。
分别培养获得布氏乳杆菌QKY5、副干酪乳杆菌QKY7、植物乳杆菌QK3-6和酿酒酵母CICC 1421，组合或混合即可制得复合菌剂。
以下实施例中，复合菌剂中的有效活菌为布氏乳杆菌QKY5、副干酪乳杆菌QKY7、植物乳杆菌QK3-6和酿酒酵母CICC 1421，有效活菌数比例为1:1:4:2。
以下实施例中，所述复合酶制剂为木聚糖酶和纤维素酶，二者重量比例为1:2。
实施例1
本实施例提供一种青稞加工副产物复合生物饲料，其原料如下(重量份)：青稞酒糟60份、青稞麸皮5份、油菜秸秆粉15份、菜籽饼10份、青稞酒黄水5份、复合酶制剂1.5份；复合菌剂；其中，以所述原料的总重量计，上述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为2.5×106CFU/g。
制备方法：
(1)将青稞酒糟、青稞麸皮、油菜秸秆粉、菜籽饼、青稞酒黄水按配方复配，投入混料机混料8min，充分混合物料；
(2)将步骤(1)中加入复合菌剂和复合酶制剂，投入混料机混料8min，充分混合物料搅拌均匀后，置于发酵袋中，排出其中的多余空气，密封好；
(3)将步骤(3)中的制备好的物料，置于温度30℃的环境下发酵3天。
实施例2
本实施例提供一种青稞加工副产物复合生物饲料，其原料如下(重量份)：青稞酒糟65份、青稞麸皮5份、油菜秸秆粉15份、菜籽饼10份、青稞酒黄水5份、复合酶制剂1.5份，复合菌剂；其中，以所述原料的总重量计，上述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为2.8×106CFU/g。
制备方法同实施例1。
对比例1
复合生物饲料，其原料如下(重量份)：青稞酒糟65份、青稞麸皮5份、油菜秸秆粉15份、菜籽饼10份、青稞酒黄水5份、复合酶制剂1.5份，植物乳杆菌QK3-6；以所述原料的总重量计，植物乳杆菌QK3-6的有效活菌数为4.08×106CFU/g。
制备方法同实施例1。
对比例2
复合生物饲料，其原料如下(重量份)：青稞酒糟65份、青稞麸皮5份、油菜秸秆粉15份、菜籽饼10份、青稞酒黄水5份、复合酶制剂1.5份，布氏乳杆菌QKY5；以所述原料的总重量计，布氏乳杆菌QKY5的有效活菌数为4.05×106CFU/g。
制备方法同实施例1。
对比例3
复合生物饲料，其原料如下(重量份)：青稞酒糟65份、青稞麸皮5份、油菜秸秆粉15份、菜籽饼10份、青稞酒黄水5份、复合酶制剂1.5份，副干酪乳杆菌QKY7；以所述原料的总重量计，副干酪乳杆菌QKY7的有效活菌数为4.03×106CFU/g。
制备方法同实施例1。
对比例4
复合生物饲料，其原料如下(重量份)：青稞酒糟65份、青稞麸皮5份、油菜秸秆粉15份、菜籽饼10份、青稞酒黄水5份、复合酶制剂1.5份，酿酒酵母CICC 1421；以所述原料的总重量计，酿酒酵母CICC 1421的有效活菌数为3.95×106CFU/g。
制备方法同实施例1。
对比例5
复合生物饲料，其原料如下(重量份)：青稞酒糟65份、青稞麸皮5份、油菜秸秆粉15份、菜籽饼10份、青稞酒黄水5份、复合酶制剂1.5份。
除不添加菌剂外，制备方法同实施例1。
对比例6
复合生物饲料，其原料如下(重量份)：青稞酒糟65份、青稞麸皮5份、油菜秸秆粉15份、菜籽饼10份、青稞酒黄水5份、酶制剂(仅纤维素酶)1.5份，酵母菌CICC 1421；以所述原料的总重量计，酵母菌的有效活菌数为3.98×106CFU/g。
制备方法同实施例1。
对比例7
复合生物饲料，其原料如下(重量份)：青稞酒糟65份、青稞麸皮5份、油菜秸秆粉15份、菜籽饼10份、青稞酒黄水5％、复合菌剂；其中，以所述原料的总重量计，复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为4.01×106CFU/g。
除不加复合酶制剂外，制备方法同实施例1。
实验例1
检测实施例1和2复合生物饲料原料(不含复合酶制剂和复合菌剂)的理化指标，结果如下表。
实验例2
检测实施例1-2及对比例1-7制备的复合生物饲料的理化指标，结果如下表。
注：不同字母代表组间差异性(p<0.05)。
由上表可见，实施例1和2复合生物饲料通过复合酶制剂及复合菌剂的酶解和发酵会显著降低饲料中粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。酒糟中大量的谷壳及秸秆中的木质素含量较高，对动物消化吸收产生影响，通过酶解和发酵可降低粗纤维的含量，提高动物消化吸收和饲料利用率，提高饲料适口性。
实验例3
检测实施例1和2及对比例1-7制备复合生物饲料发酵过程中pH值及滴定酸度。
pH值的变化见图2(横坐标为发酵时间，纵坐标为pH值)，滴定酸度的变化见图3(横坐标为发酵时间，纵坐标为滴定酸度)。
由图2和图3可见，实施例1和2复合生物饲料的中pH及总酸含量的变化，可以看出随着发酵时间的增加，pH及总酸含量分别在逐渐的降低和增加，在发酵过程中没有pH值升高的趋势，表明发酵时主要是优势菌的发酵，杂菌的存在没有影响发酵过程。
实验例4
检测实施例1和2及对比例1-7发酵前后杂菌含量，结果如下表。
注：不同字母代表组间差异性(p<0.05)；杂菌是指除乳杆菌和酿酒酵母之外的菌。
由上表可见，实施例1和2复合生物饲料发酵后饲料中杂菌数量较发酵前显著降低了84.6％和96.15％，很好地抑制杂菌的生长，提高复合生物饲料的品质。
实验例5
检测实施例1和2及对比例1-7发酵后有机酸含量，结果如下表。
由上表可见，实施例1和2复合生物饲料的乳酸、乙酸和琥珀酸含量高于其他组别，而且乳酸乙酸比也有一定的降低。在复合酶的作用下，通过复合菌主要为异性乳酸发酵，降解纤维产生可利用糖，促进微生物的生长，乙酸含量的增加也能够防止饲料的二次发酵，提高青贮饲料的有氧稳定，延长饲料的保质期，同时，有机酸含量的增加也能提高饲料的功能性。

Claims (13)

1.一种青稞加工副产物复合生物饲料，其特征在于，其原料包括青稞加工副产物、复合酶制剂、以及菌剂；所述青稞加工副产物包括青稞酒糟、青稞麸皮和青稞酒黄水中的一种或多种；所述复合酶制剂为木聚糖酶和纤维素酶，二者重量比例为(1-2)：(2-3)；
所述菌剂为复合菌剂，包括布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)QKY5，保藏编号CGMCC No.23721；副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)QKY7，保藏编号CGMCCNo.23722；植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)QK3-6，保藏编号CGMCCNo.23723；酿酒酵母；所述复合菌剂中布氏乳杆菌QKY5、副干酪乳杆菌QKY7、植物乳杆菌QK3-6和酿酒酵母的有效活菌数比例为(1-3)：(1-2)：(2-4)：(2-3)。
2.根据权利要求1所述的青稞加工副产物复合生物饲料，其中，所述酿酒酵母为酿酒酵母CICC 1421。
3.根据权利要求1或2所述的青稞加工副产物复合生物饲料，其中，所述复合菌剂中布氏乳杆菌QKY5、副干酪乳杆菌QKY7、植物乳杆菌QK3-6和酿酒酵母的有效活菌数比例为1：1：4：2。
4.根据权利要求1或2所述青稞加工副产物复合生物饲料，其中，所述复合酶制剂为木聚糖酶和纤维素酶，二者重量比例为1：2。
5.根据权利要求1或2所述青稞加工副产物复合生物饲料，其中，所述原料还包括油菜秸秆粉和菜籽饼。
6.根据权利要求5所述青稞加工副产物复合生物饲料，其中，以重量份计，其原料包括：青稞酒糟40-70份、青稞麸皮2-10份、油菜秸秆粉10-25份、菜籽饼5-15份、青稞酒黄水1-8份、复合酶制剂0.5-2份，以及所述复合菌剂；以复合生物饲料原料的总重量计，所述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为(1-10)×106CFU/g。
7.根据权利要求6所述青稞加工副产物复合生物饲料，其中，以复合生物饲料原料的总重量计，所述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为(2-5)×106CFU/g。
8.根据权利要求7所述青稞加工副产物复合生物饲料，其中，以复合生物饲料原料的总重量计，所述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为(2.5-2.8)×106CFU/g。
9.根据权利要求6所述青稞加工副产物复合生物饲料，其中，以重量份计，其原料包括：青稞酒糟60-65份、青稞麸皮5-8份、油菜秸秆粉12-18份、菜籽饼8-12份、青稞酒黄水5-6份、复合酶制剂1-1.8份，以及所述复合菌剂；以复合生物饲料原料的总重量计，所述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为(2-5)×106CFU/g。
10.根据权利要求9所述青稞加工副产物复合生物饲料，其中，以复合生物饲料原料的总重量计，所述复合菌剂中的总有效活菌数在所述原料中的含量为(2.5-2.8)×106CFU/g。
11.权利要求1-10任一项青稞加工副产物复合生物饲料的制备方法，其特征在于，包括：先将除菌剂和复合酶制剂之外的原料混匀；再加入菌剂和复合酶制剂，混匀，厌氧发酵。
12.根据权利要求11所述方法，其中，所述厌氧发酵的发酵温度为25-35℃；发酵时间为2-6天。
13.权利要求11或12所述方法制备的青稞加工副产物复合生物饲料。
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