CN114774333A - 一种提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法及其产品与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法及其产品与应用。本发明采用菌酶协同的发酵剂对水飞蓟粕进行发酵，所述菌酶协同的发酵剂组成如下：布氏乳杆菌TZ‑LB‑017、枯草芽孢杆菌、中性蛋白酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶。本发明提供的具有较高水飞蓟素释放量的发酵水飞蓟粕，在断奶仔猪日粮中的使用比例为5‑20%。本发明通过菌酶协同技术对水飞蓟粕进行发酵，不但能够通过微生物和酶的分解作用，提高水飞蓟粕的饲喂价值，也能提高水飞蓟粕中残留的水飞蓟素的释放量，可起到保肝护肝的效果。
Description
技术领域
本发明涉及饲料技术领域，具体涉及一种提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法及其产品与应用。
技术背景
在养猪生产中，断奶仔猪由于断奶应激和环境的变化，其生理机能处于调整阶段，对外界条件变化较为敏感，很容易导致其代谢紊乱，免疫机能失调，不但造成生长性能低下，而且容易导致免疫失败而对疾病的易感性增加，同时，由于动物受应激或损伤时，会造成细胞、线粒体受损，进而导致ALT和AST逸出细胞进入血液，使其血液浓度升高，表现为肝脏受损的症状。针对断奶仔猪的这类肝脏受损的情况，以往的方法是通过在饲料中添加药物来缓解症状，例如中药成分柴茶和五味子等，但是添加成本和药物副作用较大。
水飞蓟素作为强抗氧化剂能够清除人体内的自由基，具有抗氧化、抗衰老和抗肿瘤作用，可广泛应用于医药、保健品、食品、化妆品等产品中。水飞蓟粕是水飞蓟果实提取有效成分水飞蓟素后剩余的残渣，具有潜在的营养价值，但目前一般作为废弃物丢弃，既浪费资源，又污染环境。对水飞蓟粕进行综合利用，可以提高经济效益。水飞蓟粕中也含有一定量的水飞蓟素，水飞蓟素具有对抗肝脏多种毒物，稳定肝细胞膜、降低血脂的作用。但是普通水飞蓟粕中水飞蓟素释放量较低，在断奶仔猪饲料中直接使用水飞蓟粕并不能有效地缓解肝脏受损的症状。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提出提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法及其产品与应用。
本发明提供了一种提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法，采用菌酶协同的发酵剂对水飞蓟粕进行发酵，所述菌酶协同的发酵剂组成如下：
布氏乳杆菌TZ-LB-017 30％-40％
枯草芽孢杆菌 20％-40％
中性蛋白酶 5％-10%
木聚糖酶 15％-30%
甘露聚糖酶 5％-10%；
其中，上述益生菌和酶的活性单位分别为：
布氏乳杆菌TZ-LB-017 2×1010CFU/g
枯草芽孢杆菌 2×1010CFU/g
中性蛋白酶 5×104U/g
木聚糖酶 5×104U/g
甘露聚糖酶 5×104 U/g；
其中所述布氏乳杆菌（Lactobacillus buchneri）TZ-LB-017，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间为2021年3月23日，保藏编号为CGMCCNo.22054。
优选地，所述菌酶协同的发酵剂组成如下：
布氏乳杆菌TZ-LB-017 40％
枯草芽孢杆菌 25％
中性蛋白酶 7.5%
木聚糖酶 20%
甘露聚糖酶 7.5%。
进一步，所述采用菌酶协同的发酵剂对水飞蓟粕进行发酵的步骤如下：
步骤一、水飞蓟粕烘干粉碎过筛；
步骤二、将发酵剂0.1-1.0 Kg、水飞蓟粕50-70kg、甘蔗糖蜜2-10kg、水30-40kg混合后搅拌均匀，制备成固态发酵培养基；
步骤三、将固态发酵培养基装入呼吸袋中，在28 ℃-32 ℃温度下好氧发酵72 h。
优选地，所述水飞蓟粕烘干粉碎过60目筛。
优选地，步骤二中，控制水分添加比例使固态发酵培养基的水分含量为40%。
本发明同时提供了一种具有较高水飞蓟素释放量的发酵水飞蓟粕。
本发明提供的具有较高水飞蓟素释放量的发酵水飞蓟粕，在断奶仔猪日粮中的使用比例为5-20%。
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过菌酶协同技术对水飞蓟粕进行发酵，不但能够通过微生物和酶的分解作用，提高水飞蓟粕的饲喂价值，也能提高水飞蓟粕中残留的水飞蓟素的释放量，可起到保肝护肝的效果。
2、通过本发明菌酶协同技术的发酵，水飞蓟粕中的干物质降解率提升了12-14%，水飞蓟粕中水飞蓟素的释放量由0.41mg/g提升到了0.71mg/g（未发酵水飞蓟粕的水飞蓟素释放量为0.41mg/g），显著提升了水飞蓟粕中水飞蓟素的释放量。
3、通过本发明菌酶协同技术发酵的水飞蓟粕，水分≤40%、粗蛋白≥20%气味酸香，流散性好，不结块，作为饲料原料对饲料加工生产线非常友好适用，在猪日粮中添加本发明的水飞蓟粕发酵饲料，能够降低血清中谷丙转氨酶（AST）、谷草转氨酶（ALT）的含量，起到保肝护肝的作用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 水飞蓟粕营养指标检测
将水飞蓟粕原料粉碎至60M，检测水飞蓟粕中粗蛋白、酸溶蛋白、粗脂肪、粗灰分。检测结果如表1所示：
由表1可知，水飞蓟粕中粗蛋白质、纤维素和还原糖含量较高，基本能够满足动物的营养需求和微生物的发酵需求。基于水飞蓟粕所具有的高粗纤维、较高的粗蛋白和还原糖含量特性，对水飞蓟粕的发酵会集中在NSP酶和蛋白酶筛选上，以提高原料的营养价值。
实施例2 水飞蓟粕含水量对发酵性能的影响
在水飞蓟粕含水量分别为35%、38%、40%、45%条件下，添加2%甘蔗糖蜜，接种1%酵母培养液，30℃培养72h，观察发酵过程并检测其发酵的pH、物料流散性、气味。结果如表2所示：
从本实验过程可知，在水飞蓟粕水分大于等于40%时，发酵12h，物料已产气，呈现醇香味，培养72h，物料呈现酸香味，但是当水分在45%，物料存在粘手，有小结块的现象，因此考虑发酵水分控制在40%较好。本实验说明水飞蓟粕具有较好的发酵性能，固体发酵试验水分控制在40%较佳。
实施例3 不同酶制剂对水飞蓟粕干物质降解效果的影响
利用单位动物仿生消化系统（SDS3），以水飞蓟粕为底物，以干物质消化率（%）为评价指标，分别对不同添加量的中性蛋白酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶、纤维素酶进行仿生消化法进行体外评估。每个样品5个重复，每个重复1根消化管。试验结果如表3所示：
由表3可知，添加中性蛋白酶、植酸酶、甘露聚糖酶、木聚糖酶、纤维素酶、果胶酶后，对水飞蓟粕的干物质的消化率具有不同影响。中性蛋白酶、甘露聚糖酶、木聚糖酶对水飞蓟粕的消化率效果比较明显，而植酸酶、果胶酶和纤维素酶对水飞蓟粕的消化率效果不明显。其中，对水飞蓟粕降解效果最好的酶制剂为中性蛋白酶，当添加量达到50U/g时，降解率达到11.36%，添加量达到100U/g时，降解率达到12.98%；继续增加中性蛋白酶的添加量，干物质降解率也有所提升，但提升效果趋于平缓。对水飞蓟粕降解效果较好的酶制剂为甘露聚糖酶，当添加量达到50U/g时，降解率达到10.29%，添加量达到100U/g时，降解率达到11.63%；第三，木聚糖酶对水飞蓟粕干物质降解率的影响也具有显著效果，当添加量达到50U/g时，降解率达到9.37%，添加量达到100U/g时，降解率达到11.14%。而现有技术中，针对植物饲料原料常用的植酸酶、果胶酶和纤维素酶，对水飞蓟粕的降解效果并不显著。
实施例4 发酵剂中不同益生菌及添加量对水飞蓟素降解效果的影响
通过添加不同的益生菌，以水飞蓟素含量为评价指标，对水飞蓟粕进行发酵试验，筛选对水飞蓟粕中水飞蓟素释放效果最佳的益生菌。
发酵方法如下：
水飞蓟粕原料烘干粉碎过筛，将0.5 Kg发酵剂、水飞蓟粕56 kg、甘蔗糖蜜3.5kg、水40kg混合后搅拌均匀，制备固态发酵培养基，将固态发酵培养基装入呼吸袋中，在28 ℃-32 ℃温度下好氧发酵72 h。
发酵剂组分及配比：益生菌（组成见表4）65%，中性蛋白酶7.5%、木聚糖酶20%，甘露聚糖酶7.5%；
其中，所述各益生菌和酶制剂的活性单位分别为：布氏乳杆菌TZ-LB-017 2×1010CFU/g、产朊假丝酵母菌2×1010CFU/g、枯草芽孢杆菌2×1010CFU/g、酿酒酵母2×109CFU/g、中性蛋白酶5×104U/g、木聚糖酶5×104U/g、甘露聚糖酶5×104 U/g。
其中，布氏乳杆菌TZ-LB-017，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间为2021年3月23日，保藏编号为CGMCC No.22054；其分类命名为布氏乳杆菌Lactobacillus buchneri，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。
发酵结束后，用分光光度计法建立水飞蓟素标准曲线，然后检测发酵饲料中水飞蓟素含量，如表5所示：
由表5可知，在其他条件相同的情况下，单独添加布氏乳杆菌TZ-LB-017、产朊假丝酵母菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母与酶制剂协同进行发酵时，对水飞蓟素释放具有显著提升效果的为布氏乳杆菌TZ-LB-017，而枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母菌和酿酒酵母对水飞蓟素释放有提升但效果不显著，但是当枯草芽孢杆菌和布氏乳杆菌TZ-LB-017协同使用时，与布氏乳杆菌TZ-LB-017单独使用相比，对提升水飞蓟素的释放具有更高的趋势，而布氏乳杆菌TZ-LB-017、枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母菌和酿酒酵母四种菌都协同使用时，效果还不如单独使用布氏乳杆菌TZ-LB-017。其中，选择40％的布氏乳杆菌TZ-LB-017和25％的枯草芽孢杆菌的组配方式，可将水飞蓟粕中水飞蓟素的释放量从0.41mg/g提升到0.71mg/g。
实施例5 发酵水飞蓟粕在断奶仔猪养殖中的应用效果评价
（1）发酵水飞蓟粕的制备
水飞蓟粕原料烘干粉碎过筛，将0.5 Kg发酵剂、水飞蓟粕60 kg、甘蔗糖蜜4 kg、水43kg混合后搅拌均匀，制备固态发酵培养基，将固态发酵培养基装入呼吸袋中，在28℃-32℃温度下好氧发酵72 h；
其中发酵剂组成：布氏乳杆菌TZ-LB-017 40％、枯草芽孢杆菌25％、中性蛋白酶7.5%、木聚糖酶20%，甘露聚糖酶7.5%；其中，所述各益生菌和酶制剂的活性单位分别为：枯草芽孢杆菌2×1010CFU/g、布氏乳杆菌TZ-LB-017 2×1010CFU/g、中性蛋白酶5×104U/g、木聚糖酶5×104U/g、甘露聚糖酶5×104 U/g。
（2）动物试验
随机选择体重相近的健康“杜长大”断奶仔猪 54 头。按完全随机分组法分成3组,每组3个重复,每个重复 6头猪。对照组饲喂常规饲料，试验1组中应用未发酵水飞蓟粕，试验2组中应用发酵水飞蓟粕，水飞蓟粕添加量均为20%，日粮组成如表6所示。试验所用育肥猪按照正常免疫程序进行免疫。猪舍光照充足, 每天通风 2次, 早晚各清粪 1次, 猪舍温度 18-22 ℃, 保持适宜的饲养密度。试验期21天。除了试验设计所规定的处理间差异外，其他的饲养管理条件和技术措施一致。试验动物由同一饲养员负责饲喂, 栏舍条件和位置分配尽量保持一致。
（3）血清生化指标的检测
每组中随机选择2头猪，共4头，分别前腔静脉采血，将其置于37℃水浴静置，析出血清后，吸取血清于离心管中，离心取上清液作为血清样品。然后检测血清中谷丙转氨酶（AST）、谷草转氨酶（ALT）、喊性憐酸酶（ALP）。
（4）试验结果
注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著（P＜0.05），相同或无字母表示差异不显著（P＞0.05）（下同）。
各组保育猪的日增重、日釆食量、料肉比详见表7。可以看出，在试验1组（1、2组）与对照组平均初重差异不显著的情况下，与对照组和试验1组相比，试验2组的日增重显著增加（P＜0.05），试验1组比对照组日增重有增加的趋势，但是差异不显著（P＞0.05）；在日均采食量方面，试验2组比对照组显著降低了4.8%（P＜0.05），比试验1组降低了3.1%（P＜0.05）；在料肉比方面，试验2组料肉比为1.50，显著低于对照组的料肉比1.65（P＜0.05）和试验1组1.60（P＜0.05）。从动物试验结果可以看出，在日粮中分别添加未发酵水飞蓟粕以及水飞蓟粕发酵饲料，对保育猪的生长性能具有不同的影响，未发酵水飞蓟粕对猪的生长性能提高效果不明显，同时说明添加水飞蓟粕发酵饲料对仔猪生长性能的具有显著的促进作用。
动物受应激或损伤时，会造成细胞、线粒体受损，ALT和AST逸出细胞进入血液，使其血液浓度升高。从表8可以看出，与对照组相比，试验1组和试验2组血液中ALP和ALT均有所降低，但是试验2组效果显著（P＜0.05）。由于水飞蓟粕发酵饲料中更多含量的水飞蓟素的作用，与对照组和试验1组相比相比，血清中的碱性磷酸酶ALP和谷草转氨酶ALT的含量显著降低（P＜0.05），试验1组与对照组相比虽然也有降低的趋势，但是效果不显著（P＞0.05）。可见，在基础日粮中添加水飞蓟粕发酵饲料能显著保护肝脏，使肝损伤指标显著降低。
实施例6 不同菌株发酵水飞蓟粕对水飞蓟素释放量及在断奶仔猪上应用效果的影响
（1）发酵饲料及动物试验设计
发酵水飞蓟粕的制备方法同实施例5。试验组中发酵剂组成具体为：
试验1组：布氏乳杆菌TZ-LB-017 68%、中性蛋白酶7.5%、木聚糖酶17%，甘露聚糖酶7.5%；
试验2组：黑曲霉68%、中性蛋白酶7.5%、木聚糖酶17%，甘露聚糖酶7.5%；
试验3组：热带假丝酵母68%、中性蛋白酶7.5%、木聚糖酶17%，甘露聚糖酶7.5%。
其中，所述各益生菌和酶制剂的活性单位分别为：布氏乳杆菌TZ-LB-017 2×1010CFU/g、黑曲霉2×1010CFU/g、热带假丝酵母2×1010CFU/g、中性蛋白酶5×104U/g、木聚糖酶5×104U/g、甘露聚糖酶5×104 U/g；
（2）动物试验
随机选择体重相近的健康“杜长大”断奶仔猪72头。按完全随机分组法分成4组,每组3个重复,每个重复 6头猪。对照组饲喂常规饲料，试验1-3组分别饲喂不同种类的发酵菌株制备的水飞蓟粕发酵饲料。饲养条件及技术同实施例5。水飞蓟粕发发酵饲料在日粮添加量均为20%，日粮组成及发酵剂中益生菌种类如表9中所示。
发酵水飞蓟粕中的水飞蓟素含量检测方法如实施例4 。动物血清中生化指标的检测如实施例5 。
（3）试验结果
由表10可知，当本发明的菌酶协同发酵剂中益生菌仅为布氏乳杆菌TZ-LB-017时，发酵水飞蓟粕中的水飞蓟素释放量最多，为0.69 mg/g ，黑曲霉和热带假丝酵母对发酵水飞蓟粕中水飞蓟素的释放也有促进作用，但是其作用效果与布氏乳杆菌相比效果明显降低。
表11结果显示，与对照组（基础日粮组）相比，试验1组即布氏乳杆菌组仔猪血液中ALP、 ALT和AST均显著降低，试验2组和3组即黑曲霉组和热带假丝酵母组对仔猪血液中ALP、 ALT也表现出显著效果，但是作用效果远低于布氏乳杆菌组。因此，布氏乳杆菌TZ-LB-017对于水飞蓟粕中水飞蓟素的释放效果最佳，同时，对于仔猪血液指标的作用效果最佳，对猪只在应激状态下肝损伤的保护作用效果最好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法，其特征在于，采用菌酶协同的发酵剂对水飞蓟粕进行发酵，所述菌酶协同的发酵剂组成如下：
布氏乳杆菌TZ-LB-017 30％-40％
枯草芽孢杆菌 20％-40％
中性蛋白酶 5％-10%
木聚糖酶 15％-30%
甘露聚糖酶 5％-10%；
其中，上述益生菌和酶的活性单位分别为：
布氏乳杆菌TZ-LB-017 2×1010CFU/g
枯草芽孢杆菌 2×1010CFU/g
中性蛋白酶 5×104U/g
木聚糖酶 5×104U/g
甘露聚糖酶 5×104 U/g；
其中所述布氏乳杆菌（Lactobacillus buchneri）TZ-LB-017，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间为2021年3月23日，保藏编号为CGMCCNo.22054。
2.根据权利要求1所述提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法，其特征在于，所述菌酶协同的发酵剂组成如下：
布氏乳杆菌TZ-LB-017 40％
枯草芽孢杆菌 25％
中性蛋白酶 7.5%
木聚糖酶 20%
甘露聚糖酶 7.5%。
3.根据权利要求1所述提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法，其特征在于，所述采用菌酶协同的发酵剂对水飞蓟粕进行发酵的步骤如下：
步骤一、水飞蓟粕烘干粉碎过筛；
步骤二、将发酵剂0.1-1.0 Kg、水飞蓟粕50-70kg、甘蔗糖蜜2-10kg、水30-40kg混合后搅拌均匀，制备成固态发酵培养基；
步骤三、将固态发酵培养基装入呼吸袋中，在28 ℃-32 ℃温度下好氧发酵72 h。
4.根据权利要求3所述提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法，其特征在于，所述水飞蓟粕烘干粉碎过60目筛。
5.根据权利要求3所述提高水飞蓟粕中水飞蓟素释放量的方法，其特征在于，步骤二中，控制水分添加比例使固态发酵培养基的水分含量为40%。
6.根据权利要求1至5任一所述方法制备的发酵水飞蓟粕。
7.根据权利要求1所述方法制备的发酵水飞蓟粕在养猪生产中的应用，其特征在于，在断奶仔猪日粮中的使用比例为5-20%。
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