CN115462435A - 一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺，包括采用复合酶对植物原料液体酶解，得到酶解液；接种发酵复合菌剂，活化培养，获得菌酶混合培养液；混合培养液以一定比例与饲料原料混合，发酵1‑5天后获得菌酶协同生物饲料；所述复合酶包括碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、淀粉酶、半纤维素酶、纤维素酶一种或几种；所述发酵复合菌剂包括乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌一种或几种混合物。本发明采用液体酶解技术结合固体发酵技术的菌酶协同的发酵酶解工艺，对主要蛋白原料进行液体酶解，有效的提高了酶解效率和酶解速度，提高了产品小肽含量，缩短了生产时间。
Description
技术领域
本发明属于生物工程领域，具体涉及一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺及应用。
背景技术
随着畜牧业的发展，我国饲料粮资源紧张，每年有40％-50％的原粮直接用于饲料加工过程，饲料粮紧缺和人畜争粮的问题日益突出。2020年我国粮食累计进口14262.1万吨，其中，累计进口大豆10032.82万吨，同比增幅11.7％。面对日益严峻的畜牧业与人争粮和畜牧业发展受饲料原料供应严重限制的局面，开发利用非常规饲料资源及提高饲料的利用率是突破饲料粮紧缺的关键。降低各种原料中的抗营养因子和提高大分子蛋白质和能量物质的分解效率是提升饲料利用率的有效途径。传统的玉米-豆粕型饲料日粮配方和养殖管理技术陷入瓶颈，亟需新的技术、产品和模式来带动行业的可持续发展，在众多的挑战和选择中，生物饲料应运而生。生物饲料领域第一个团体标准—《生物饲料产品分类》(T/CSWSL001-2018)发布中将生物饲料分为发酵饲料、酶解饲料、菌酶协同发酵饲料和生物饲料添加剂四个主类，第一次明晰了菌酶协同发酵饲料的概念和技术理念。
菌酶协同发酵饲料采取的生产工艺，结合了微生物发酵饲料与酶解饲料两种生物饲料的工艺特点，充分发挥了酶制剂和微生物的协同作用，是一种全新的生产工艺。与传统的酶解、微生物发酵相比，菌酶协同的发酵方式在发酵效率、发酵产品的质量上有着显著的优势，成为目前应用最为广泛的发酵饲料生产方式。但目前菌酶协同发酵方式的研究停留在微生物和酶制剂同步反应的初级阶段，没有深入考虑酶制剂作用条件和微生物生长环境是否一致，水环境对生物酶的催化作用的影响。现公布的菌酶协同发酵生物饲料技术都是菌酶同时在没有自由水的固态环境中同步进行，由于生物酶是具有活性的蛋白质，其活性是需要适当的溶剂(自由水)作为媒介的，低水活度限制了酶的作用效果，大大降低了酶解效率，提高了酶的使用成本。在固态环境下进行酶解反应，难以调控和见测反应过程，影响生产品质的稳定。因此，现行的菌酶协同发酵生物饲料生产时间长，大多数需要发酵5天以上，降解效率低，质量稳定性差。此外，以湿基发酵饲料为主的菌酶协同发酵饲料在生产应用上存在染霉的问题，导致湿基发酵料不能长距离运输和长时间存储，这在一定程度上限制了其在饲料厂和养殖端的应用。
发明内容
本发明提供了一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺及应用，以提高生产效率。
本发明提供了一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺，包括采用复合酶对植物原料液体酶解，得到酶解液；接种发酵复合菌剂，在发酵1-5天后获得菌酶协同生物饲料；
所述复合酶包括碱性蛋白酶，木瓜蛋白酶，淀粉酶，半纤维素酶、纤维素酶一种或几种；
所述发酵复合菌剂包括乳酸菌，酵母菌，芽孢杆菌一种或几种混合物。
进一步地，所述采用复合酶对植物原料液体酶解，得到酶解液具体包括步骤如下：
S1对用于发酵酶解的植物蛋白原料粉碎，至1-4mm颗粒；
S2将100-200份高蛋白植物原料、10-50份富含淀粉的植物原料、750份水进行混合配料，在发酵罐中80-100℃保温20min；温度降至45-60℃，用NaOH将pH调至6.0-8.0后加入1-3份复合酶，搅拌保温1-4h，得到酶解液。
更进一步地，所述接种发酵复合菌剂，在发酵1-5天后获得菌酶协同生物饲料具体包括步骤如下：
S3在30-37℃下向酶解液中加入1份发酵复合菌剂，搅拌保温6-24h；
S4将固体发酵基料与S3的混合液进行充分搅拌均匀后，装入带有呼吸阀的包装袋，每包为5-50kg，密封放置于28-37℃的发酵房发酵1-5d，发酵结束，得到菌酶协同生物饲料。
更进一步地，所述固体发酵基料与S3的混合液重量比例为1:0.8-1:1.2。
进一步地，所述乳酸菌包括植物乳杆菌，乳酸片球菌，戊糖片球菌，粪肠球菌，嗜酸乳杆菌一种或几种混合物。
进一步地，所述酵母菌包括酿酒酵母，布拉迪酵母，产朊假丝酵母一种或几种混合物。
进一步地，所述芽孢杆菌包括地衣芽孢杆菌，解淀粉芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌一种或几种混合物。
本发明还公开一种湿基生物饲料，所述湿基生物饲料应用上述发酵生产工艺制备而成。
进一步地，所述湿基生物饲料中小肽含量为所含蛋白质的15％-40％，益生菌活菌数为2*108-5*109CFU/kg，总酸含量为2.5-5.0％。
本发明还公开一种生物饲料，所述生物饲料包含上述湿基生物饲料。
本发明相对于现有技术，有益效果为：
1、本发明采用液体酶解技术结合固体发酵技术的菌酶协同的发酵酶解工艺，对主要蛋白原料进行液体酶解，有效的提高了酶解效率和酶解速度，提高了产品小肽含量，缩短了生产时间；
2、本发明采用高蛋白的植物原料和富含淀粉酶的植物原料相结合，减少了益生菌活化增殖对葡萄糖、蔗糖等高价值原料的依赖，在营养上有较好的互补性，发酵过程有很好促进作用。可以降低饲用发酵植物蛋白成本；
3、本发明通过对液体酶解工艺、液体发酵菌种活化工艺、固态发酵工艺有机结合，使得发酵饲料中小肽含量更高，益生菌增殖快，有机酸等代谢产物丰富，酶制剂和益生菌的作用得到充分的展现，有效的减低了成本，提高产业化的效率。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是实施例1和2中不同菌酶协同发酵工艺发酵指标的动态变化，A发酵饲料的pH；B有机酸含量，C肽蛋比，指小肽占总蛋白的百分比；D益生菌的活菌总数，包括乳酸菌，芽孢杆菌和酵母菌。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中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的实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
本发明实施例1菌酶协同发酵豆粕-麸皮制备生物饲料(传统的菌酶协同发酵工艺)制备方法如下(参考专利CN 109198162 A，CN102948614 B)：
称取20公斤粉碎豆粕、100公斤小麦麸皮和5公斤米糠粕加入到75kg公斤自来水中，搅拌混合均匀，再加0.2公斤复合酶制剂(酶活组成：中温淀粉酶5000U/g，碱性蛋白酶50000U/g，木瓜蛋白酶8000U/g，半纤维素酶3000U/g)和0.1公斤发酵复合菌剂(植物乳杆菌5×108cfu/g，戊糖片球菌5×108cfu/g，地衣芽孢杆菌5×107cfu/g，布拉迪酵母5×107cfu/g)，进行充分搅拌均匀后，装入带有呼吸阀的包装袋，密封放置于28-37℃的发酵房发酵5d。发酵过程每天抽样取样检测水分、pH、粗蛋白、小肽含量、总酸及活菌数。
实施例2
本发明实施例2菌酶协同发酵酶解豆粕-麸皮制备生物饲料制备方法如下：
S1备料：用于发酵酶解的豆粕、米糠粕和麸皮粉碎成2mm颗粒；
S2高蛋白植物原料的酶解：称取20公斤粉碎豆粕和5kg米糠粕投入发酵罐，加入到75kg公斤自来水中，搅拌混合均匀，然后边搅拌(100转/分钟)加热至85℃保温20分钟，降温至55℃后用NaOH调节pH至8.0，再加0.2公斤复合酶制剂(酶活组成：中温淀粉酶5000U/g、碱性蛋白酶50000U/g，木瓜蛋白酶8000U/g,半纤维素酶3000U/g)，然后边搅拌(100转/分钟)加热至85℃保温180分钟，大分子蛋白等到充分降解，SDS-PAGE电泳检测大分子蛋白降解情况。小肽含量占总蛋白的60％以上；
S3发酵复合菌剂活化增殖：在温度降至37℃的S2的酶解混合液中加入0.1kg发酵复合菌剂(植物乳杆菌3×108cfu/g，戊糖片球菌3×108cfu/g,地衣芽孢杆菌1×107cfu/g，布拉迪酵母5×107cfu/g)，搅拌(200转/分钟)保温12小时备用；
S4固体堆放发酵：将100kg和S3混合液以1:1进行充分搅拌均匀后，装入带有呼吸阀的包装袋，每包5kg，密封放置于30±2℃的发酵房发酵5d；
S5产品检测：发酵过程每天抽样检测pH、小肽含量、总酸及活菌数。检测结果见附图2。小肽含量、总酸和益生菌总数比先前的技术(实施例1)明显提高，发酵时间显著缩短。
实施例3
本发明实施例3菌酶协同发酵酶解豆粕-麸皮制备乳猪生物饲料的方法(为实施例2的10倍放大量)与实施例2的区别在于：
S3发酵复合菌剂的组成为植物乳杆菌1×108cfu/g，戊糖片球菌1×108cfu/g，地衣芽孢杆菌5×106cfu/g，布拉迪酵母1×107cfu/g。发酵复合菌剂用灭菌水溶解后，从种子罐转入降温后的S2的酶解混合液中；
S4中卧式混合机混合均匀后装入带有呼吸阀的包装袋，每包40kg。置于30±2℃的发酵房发酵3d；
S5产品检测水分、pH、粗蛋白、总酸、小肽含量以及益生菌总数如下表所示。
菌酶协同发酵发酵饲料各项成分指标
如图2所示，本发明实施例2、3与实施例1相比，发酵时间显著缩短。本发明实施例2、3采用高蛋白的植物原料和富含淀粉酶的植物原料相结合，减少了益生菌活化增殖对葡萄糖、蔗糖等高价值原料的依赖，在营养上有较好的互补性，发酵过程有很好促进作用，可以降低饲用发酵植物蛋白成本。本发明实施例3通过对液体酶解工艺、液体发酵菌种活化工艺、固态发酵工艺有机结合，使得发酵饲料中小肽含量更高，益生菌增殖快，有机酸等代谢产物丰富，酶制剂和益生菌的作用得到充分的展现，可实现大批量生产，有效的减低了成本，提高产业化的效率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺，其特征在于，所述发酵生产工艺包括采用复合酶对植物原料液体酶解，得到酶解液；接种发酵复合菌剂，活化培养，获得菌酶混合培养液；混合培养液以一定比例与饲料原料混合，发酵1-5天后获得菌酶协同生物饲料；
所述复合酶包括碱性蛋白酶，木瓜蛋白酶，淀粉酶，半纤维素酶、纤维素酶一种或几种；
所述发酵复合菌剂包括乳酸菌，酵母菌，芽孢杆菌一种或几种混合物。
2.根据权利要求1所述一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺，其特征在于，所述采用复合酶对植物原料液体酶解，得到酶解液具体包括步骤如下：
S1对用于发酵酶解的植物蛋白原料粉碎，至1-4mm颗粒；
S2将100-200份高蛋白植物原料、10-50份富含淀粉的植物原料、750份水进行混合配料，在发酵罐中80-100℃保温20min；温度降至45-60℃，用NaOH将pH调至6.0-8.0后加入1-3份复合酶，搅拌保温1-4h，得到酶解液。
3.根据权利要求2所述一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺，其特征在于，所述接种发酵复合菌剂，在发酵1-5天后获得菌酶协同生物饲料具体包括步骤如下：
S3在30-37℃下向酶解液中加入1份发酵复合菌剂，搅拌保温6-24h；
S4将固体发酵基料与S3的混合液进行充分搅拌均匀后，装入带有呼吸阀的包装袋，每包为5-50kg，密封放置于28-37℃的发酵房发酵1-5d，发酵结束，得到菌酶协同生物饲料。
4.根据权利要求3所述一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺，其特征在于，所述固体发酵基料与S3的混合液重量比例为1:0.8-1:1.2。
5.根据权利要求1所述一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺，其特征在于，所述乳酸菌包括植物乳杆菌，乳酸片球菌，戊糖片球菌，粪肠球菌，嗜酸乳杆菌一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺，其特征在于，所述酵母菌包括酿酒酵母，布拉迪酵母，产朊假丝酵母一种或几种混合物。
7.根据权利要求1所述一种菌酶协同生物饲料的发酵生产工艺，其特征在于，所述芽孢杆菌包括地衣芽孢杆菌，解淀粉芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌一种或几种混合物。
8.一种湿基生物饲料，其特征在于，所述湿基生物饲料应用权利要求1-7任一项所述发酵生产工艺制备而成。
9.根据权利要求8所述一种湿基生物饲料，其特征在于，所述湿基生物饲料中小肽含量为所含蛋白质的15％-40％，益生菌活菌数为2*108-5*109CFU/kg，总酸含量为2.5-5.0％。
10.一种生物饲料，其特征在于，所述生物饲料包含权利要求8或9任一项所述湿基生物饲料。
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