CN116671573A - 一种发酵剂及其协同改善米糠粕营养价值的方法和应用 - Google Patents
一种发酵剂及其协同改善米糠粕营养价值的方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116671573A CN116671573A CN202310631533.9A CN202310631533A CN116671573A CN 116671573 A CN116671573 A CN 116671573A CN 202310631533 A CN202310631533 A CN 202310631533A CN 116671573 A CN116671573 A CN 116671573A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rice bran
- bran meal
- ferment
- starter
- lactobacillus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 title claims abstract description 90
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 title claims abstract description 90
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000000050 nutritive effect Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 title 1
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims abstract description 89
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 18
- 108010011619 6-Phytase Proteins 0.000 claims abstract description 16
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims abstract description 16
- 108090000526 Papain Proteins 0.000 claims abstract description 16
- 239000004365 Protease Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims abstract description 16
- 229940055729 papain Drugs 0.000 claims abstract description 16
- 235000019834 papain Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 229940085127 phytase Drugs 0.000 claims abstract description 16
- 241001468157 Lactobacillus johnsonii Species 0.000 claims abstract description 15
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N Inositol-hexakisphosphate Chemical compound OP(O)(=O)O[C@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H]1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N 0.000 claims abstract description 9
- IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N Phytic acid Natural products OP(O)(=O)OC1C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229940068041 phytic acid Drugs 0.000 claims abstract description 9
- 235000002949 phytic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000000467 phytic acid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000004666 short chain fatty acids Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 230000000433 anti-nutritional effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 claims abstract description 7
- 229940039696 lactobacillus Drugs 0.000 claims abstract description 7
- 235000019621 digestibility Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 28
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 28
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 240000006024 Lactobacillus plantarum Species 0.000 claims description 13
- 235000013965 Lactobacillus plantarum Nutrition 0.000 claims description 13
- 229940072205 lactobacillus plantarum Drugs 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 8
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 8
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 5
- 235000021391 short chain fatty acids Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 claims description 5
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 5
- 241000186604 Lactobacillus reuteri Species 0.000 claims description 4
- 229940001882 lactobacillus reuteri Drugs 0.000 claims description 4
- 210000000813 small intestine Anatomy 0.000 claims description 4
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 3
- 210000003750 lower gastrointestinal tract Anatomy 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 claims description 3
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 3
- 244000144972 livestock Species 0.000 abstract description 2
- 244000144977 poultry Species 0.000 abstract description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 2
- 210000002438 upper gastrointestinal tract Anatomy 0.000 abstract 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 57
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 56
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 10
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 3
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 description 3
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 235000019750 Crude protein Nutrition 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003833 bile salt Substances 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 210000004913 chyme Anatomy 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000002496 gastric effect Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 108010019160 Pancreatin Proteins 0.000 description 1
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019728 animal nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229960005091 chloramphenicol Drugs 0.000 description 1
- WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N chloramphenicol Chemical compound ClC(Cl)C(=O)N[C@H](CO)[C@H](O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N 0.000 description 1
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 210000004347 intestinal mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000006872 mrs medium Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 229940055695 pancreatin Drugs 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003307 slaughter Methods 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/10—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
- A23K10/12—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes by fermentation of natural products, e.g. of vegetable material, animal waste material or biomass
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/10—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
- A23K10/14—Pretreatment of feeding-stuffs with enzymes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
- A23K10/37—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
- C12R2001/225—Lactobacillus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
- Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Virology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Botany (AREA)
- Mycology (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种发酵剂及其协同改善米糠粕营养价值的方法和应用。所述发酵剂中同时含有乳杆菌、纤维素酶、植酸酶和木瓜蛋白酶。本发明将约氏乳杆菌与植酸酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶一起同步酶解发酵米糠粕，处理后的米糠粕植酸、纤维等抗营养因子含量显著降低，并且能显著抑制有害微生物的生长，有效促进了米糠粕在畜禽饲料中的开发和利用。除此之外，所述发酵剂还提高米糠粕在前肠的消化率，显著降低了总短链脂肪酸、乙酸、丙酸的浓度，本发明省时省力，在生产上具有可操作性，提高了对米糠粕的利用效率，具有推广价值。
Description
技术领域
本发明属于农业生物技术领域，具体涉及一种发酵剂及其协同改善米糠粕营养价值的方法和应用。
背景技术
米糠粕是米糠经过榨油之后的副产物，其产量逐年上升，每年加工产生的米糠粕可达1000万吨，然而由于米糠粕中植酸、粗纤维等抗营养因子的存在阻碍了动物对其营养物质的消化吸收，也限制了米糠粕的开发利用。目前对原料进行加工处理的方法主要有物理法、化学法、生物法等。物理法包括蒸汽爆破法、挤压膨化及热处理等方法，此类方法可有效去除原料中的纤维物质，但此方法对条件要求较高，且成本昂贵。化学法是在原料中加入化学试剂如硫酸、盐酸、氢氧化钠及乙醇等，虽然这种处理能有效降低纤维及抗营养因子的含量，但化学试剂在底物的残留可能会对动物机体的健康造成危害，而且排放的废液也会引起环境污染。酶制剂处理或者是微生物处理易于操作、价格低廉且安全环保。酶解法如纤维降解酶能够将饲料原料中的纤维酶解为有利于宿主消化吸收和微生物发酵的小分子营养物质，但是单一种类的酶制剂很难将原料充分水解，需要多种酶共同作用才能达到理想结果。然而，大多数微生物缺乏降解纤维的酶，不能直接利用米糠粕中的复杂碳水化合物，且对植酸的降解有限，从而使发酵效果受到限制。并且微生物在发酵过程中需要一些营养物质，额外的添加会导致生产成本的提升，而添加外源酶能够将基质中的大分子物质降解成可被微生物利用的小分子物质，如果将酶解和发酵结合，可能会使发酵的效果大大提升。
目前，鲜有研究探讨外源酶与微生物共同发酵米糠粕对其营养价值的影响，选择合适的酶和菌的种类以及最适的酶解发酵条件，探究菌酶协同发酵米糠粕的技术，对改善米糠粕营养价值至关重要。
发明内容
本发明的目的是为了提供了一种发酵剂及其协同改善米糠粕营养价值的方法和应用。所述改善米糠粕营养价值的方法成本低廉、操作简便且安全环保。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明提供了一种发酵剂，其中同时含有乳杆菌、纤维素酶、植酸酶和木瓜蛋白酶。
进一步的，所述乳杆菌为罗伊氏乳杆菌、植物乳杆菌和约氏乳杆菌中的至少一种，其用量为2％～8％(v/w)；所述植物乳杆菌采用的是保藏编号为CCTCC NO:M 2019967的植物乳杆菌L47。
进一步的，所述纤维素酶的用量为100U/g～200U/g；所述植酸酶的用量为1U/g～1.5U/g；所述木瓜蛋白酶的用量为200U/g～400U/g。
进一步的，所述发酵剂中含有2％(v/w)的约氏乳杆菌、100U/g的纤维素酶、1.25U/g的植酸酶和300U/g的木瓜蛋白酶。
本发明还提供了所述的发酵剂在用于改善米糠粕营养价值中的应用。
进一步的，所述发酵剂能够显著降低米糠粕中抗营养成分：植酸和粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素、酸性洗涤木质素的含量，并提高米糠粕中酸溶蛋白含量和活菌数量。
本发明还提供了一种菌酶协同改善米糠粕营养价值的方法，所述方法的步骤为：
1)称取米糠粕加入容器中，121℃灭菌15min后备用；
2)将约氏乳杆菌以2％(v/w)的接种量，纤维素酶、植酸酶和木瓜蛋白酶分别以100U/g米糠粕、1.25U/g米糠粕和300U/g米糠粕的用量添加至容器中，添加无菌水使米糠粕中料水比为1:1；
3)置于37℃培养箱中进行60h酶解发酵；发酵结束后置于冰盒上以防止进一步酶解发酵。
本发明还提供了所述的发酵剂在制备动物饲料中的应用。
进一步的，所述发酵剂能够显著提高动物在食用米糠粕后的胃、小肠、后肠的消化率。
本发明还提供了所述的发酵剂在降低短链脂肪酸中的应用。
进一步的，所述短链脂肪酸为总短链脂肪酸、乙酸、丙酸。
与现有的技术相比，本发明有益效果和优点是：
1.本发明从3株乳酸杆菌中筛选出1株能够较好利用米糠粕的约氏乳杆菌，并将其与植酸酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶一起同步酶解发酵米糠粕，处理后的米糠粕植酸、纤维等抗营养因子含量显著降低，并且能显著抑制有害微生物的生长，有效促进了米糠粕在畜禽饲料中的开发和利用。
2.相较于物理法和化学法来说，本发明简单方便，成本低廉且安全环保。菌酶之间存在互作，植酸酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶酶解米糠粕的产物能够作为约氏乳杆菌的发酵底物，而微生物发酵使米糠粕pH降低，为酶提供了适宜的pH环境，节省了用化学试剂调节pH的步骤，在一定程度上节约了成本。
3.相对于分步酶解发酵来说，本发明省时省力，在生产上具有可操作性，提高了对米糠粕的利用效率，具有推广价值。
附图说明
图1为3株乳酸杆菌发酵米糠粕的活菌数和pH比较。
图2为菌酶添加量的优化结果。
图3为酶解发酵对米糠粕消化性能的影响。
图4为酶解发酵对发酵液中短链脂肪酸的影响。
具体实施方式
结合以下具体实例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从生物或化学试剂公司购买。
本发明通过乳酸杆菌与复合酶协同发酵来降解米糠粕中植酸、纤维等抗营养成分，从而改善米糠粕的营养价值。在本发明中，可用市售菌株替代下述菌株。
实施例1：菌酶的筛选及酶解发酵条件的确定
1.米糠粕的来源
米糠粕购自云南昆明荣强饲料公司，粉碎后过40目筛备用。
2.酶制剂的选择
纤维素酶、木瓜蛋白酶购自上海源叶生物技术公司，植酸酶购自夏盛生物科技开发有限公司。
3.菌株的筛选及酶制剂的选择
从不同生长阶段猪(仔猪、生长育肥猪、母猪)的肠道粘膜、食糜、粪便中筛选出3株产酸能力较强的乳酸菌：罗伊氏乳杆菌L45(Lactobacillus reuteri)，植物乳杆菌L47(Lactobacillus plantarum)和约氏乳杆菌L63(Lactobacillus johnsonii)，于含20％甘油的MRS培养基中-20℃冷冻保存。
经耐酸性能和耐胆盐性能检测，相较于其他菌株，植物乳杆菌L47能够耐受较低的pH(pH 2.5)且耐受0.5％胆盐，其还能有效抑制大肠杆菌和沙门氏菌；L47除对链霉素耐药外，对其余几种抗生素表现出敏感或中介敏感。
植物乳杆菌L47的保藏单位：中国典型培养物保藏中心(CCTCC)；地址：中国湖北省武汉市武昌区珞珈山路16号武汉大学；保藏日期：2019年11月22日；植物乳杆菌L47Lactobacillus plantarum L47的保藏编号为CCTCC NO：M 2019967。
将已活化的3株乳酸杆菌种子液按6％(v/w，按米糠粕重量计，体积单位为mL，重量单位为g)的比例分别接种于米糠粕中，置于37℃培养箱，并在48h结束后测定活菌数和pH值。
结果如图1所示，培养48h后，植物乳杆菌L63在米糠粕中的活菌数最高，pH最低，因此确定使用植物乳杆菌L63进行后续发酵。
4.菌、酶添加量的确定
将5g米糠粕加入50ml离心管中，于121℃灭菌15min，给与基础条件：菌添加量6％；纤维素酶添加量：100U/g；植酸酶添加量：1U/g；木瓜蛋白酶添加量：200U/g；温度37℃，时间48h，料水比1:1.2。分别设置不同添加量梯度(图2)，依次确定约氏乳杆菌L63、纤维素酶、植酸酶和木瓜蛋白酶的最适添加量。
结果如图2所示，菌酶的最适添加量为：约氏乳杆菌L63的接种量2％(v/w，按米糠粕重量计)、纤维素酶100U/g米糠粕、植酸酶1.25U/g米糠粕和木瓜蛋白酶300U/g米糠粕。
5.酶解发酵条件的确定
准确称取5g米糠粕加入50mL离心管中，121℃灭菌15min后备用；将约氏乳杆菌L63以2％(v/w，按米糠粕重量计)的接种量，纤维素酶、植酸酶和木瓜蛋白酶分别以100U/g米糠粕、1.25U/g米糠粕和300U/g米糠粕的用量添加至50mL离心管中，添加无菌水酶解发酵；通过单因素试验和正交试验(表1)对菌酶协同发酵米糠粕的发酵条件(发酵温度、发酵时间、料水比)进行优化，确定菌酶协同发酵米糠粕的最适条件。
结果见表2和表3，菌酶协同发酵米糠粕的最适条件为：发酵温度37℃，发酵时间60h，料水比1:1。
表1正交试验设计表
表2正交试验结果
表3正交试验Topsis综合分析结果
实施例2：菌酶协同发酵米糠粕
菌酶协同发酵米糠粕的具体步骤为：
1)准确称取5g米糠粕加入50mL离心管中，121℃灭菌15min后备用；
2)将约氏乳杆菌L63以2％(v/w)的接种量，纤维素酶、植酸酶和木瓜蛋白酶分别以100U/g米糠粕、1.25U/g米糠粕和300U/g米糠粕的用量添加至50mL离心管中，添加无菌水使米糠粕中料水比为1:1；
3)置于37℃培养箱中进行60h酶解发酵；发酵结束后置于冰盒上以防止进一步酶解发酵。
实施例3：菌酶协同发酵米糠粕的效果
1.酶菌协同发酵对米糠粕营养价值的影响
为了研究菌酶协同发酵米糠粕的效果，将试验分为2组(对照组、酶解发酵组)，按照实施例2的步骤进行酶解发酵，酶解发酵结束后，产物测定米糠粕营养成分(见表4)。
结果如表4所示，与未酶解组相比，酶解发酵组显著降低了米糠粕中植酸、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素的含量。说明菌酶协同发酵米糠粕，能够降低米糠粕中植酸和纤维等抗营养成分，同时，酶解发酵还增加了米糠粕中酸溶蛋白和活菌数，并且pH的降低能够抑制某些病原微生物的生长，改善了米糠粕的营养成分。
表4米糠粕优化条件下营养成分分析
2.菌酶协同发酵对米糠粕体外消化性能和体外发酵的影响
将试验分为两组，分别为对照组和酶解发酵组。准确称取3g对照组或处理组样品放入250ml锥形瓶中，加入配置好的胃缓冲液100ml，氯霉素1ml(防止消化过程中杂菌的生长)，现配的胃蛋白酶溶液3ml，混匀后置于39℃，50rpm恒温摇床消化4h，待4h后取出使用50μm孔径尼龙布过滤未消化残渣，再依次量取25-50ml 95％乙醇、25-50ml丙酮冲洗残渣，最后放于60℃烘干，称重，计算体外干物质消化率、体外粗蛋白消化率。在经过4h的胃消化后，加入配置好的小肠缓冲液90ml，胰酶液6ml，用1mol/L的氢氧化钠调节pH至6.5-7.0，混匀后将锥形瓶置于39℃，50rpm恒温摇床消化16h，待16h后取出过滤、60℃烘干、称重、计算消化率。
称取350mg未消化的米糠粕残渣小心放入125ml发酵瓶中，使用分装仪向发酵瓶中注入80ml培养基，通入CO2约15秒，迅速用丁基胶塞将发酵瓶密封，并使用铝盖封口，121℃灭菌15min后将发酵瓶放入39℃恒温水浴锅中，用10ml注射器注入10ml提前制备好的微生物接种液(三头健康育肥猪屠宰后1h内厌氧下称取结肠食糜用1×PBS稀释10倍，过4层无菌纱布后获得)，轻晃摇匀后放入提前设置好的39℃，50rpm恒温摇床进行48h厌氧发酵。在发酵的0、1、3、6、9、12、18、24、36、48h使用气体压力转换器对产气量进行检测，每次检测完后对发酵瓶进行放气。发酵结束后将发酵瓶置于冰中停止发酵。
结果如图3所示，在模拟胃、小肠消化阶段，米糠粕经过酶解发酵后体外干物质消失率和体外粗蛋白消失率显著高于对照组，这说明米糠粕经过酶解发酵之后在前肠的消化率显著提高，降低了进入后肠可发酵底物的含量。如图4所示，与对照组相比，酶解发酵显著降低了发酵液中总短链脂肪酸、乙酸、丙酸的浓度，说明酶解降低了米糠粕在后肠的可发酵性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种发酵剂，其特征在于，所述发酵剂中同时含有乳杆菌、纤维素酶、植酸酶和木瓜蛋白酶。
2.根据权利要求1所述的发酵剂，其特征在于，所述乳杆菌为罗伊氏乳杆菌、植物乳杆菌和约氏乳杆菌中的至少一种，其用量为2％～8％(v/w)；所述植物乳杆菌采用的是保藏编号为CCTCC NO:M 2019967的植物乳杆菌L47。
3.根据权利要求1所述的发酵剂，其特征在于，所述纤维素酶的用量为100U/g～200U/g；所述植酸酶的用量为1U/g～1.5U/g；所述木瓜蛋白酶的用量为200U/g～400U/g。
4.权利要求1-3任一项所述的发酵剂在用于改善米糠粕营养价值中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述发酵剂能够显著降低米糠粕中抗营养成分：植酸和粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素、酸性洗涤木质素的含量，并提高米糠粕中酸溶蛋白含量和活菌数量。
6.一种菌酶协同改善米糠粕营养价值的方法，其特征在于，所述方法的步骤为：
S1：称取米糠粕进行灭菌，
S2：将权利要求1所述的发酵剂和无菌水加入所述步骤S1中的米糠粕中。于34℃～37℃下酶解发酵48h～72h；所述米糠粕与无菌水的料水比为1:1～1.4。
7.权利要求1-3任一项所述的发酵剂在制备动物饲料中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述发酵剂能够显著提高动物在食用米糠粕后的胃、小肠、后肠的消化率。
9.权利要求1-3任一项所述的发酵剂在降低短链脂肪酸中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述短链脂肪酸为总短链脂肪酸、乙酸、丙酸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310631533.9A CN116671573A (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 一种发酵剂及其协同改善米糠粕营养价值的方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310631533.9A CN116671573A (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 一种发酵剂及其协同改善米糠粕营养价值的方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116671573A true CN116671573A (zh) | 2023-09-01 |
Family
ID=87782979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310631533.9A Pending CN116671573A (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 一种发酵剂及其协同改善米糠粕营养价值的方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116671573A (zh) |
-
2023
- 2023-05-31 CN CN202310631533.9A patent/CN116671573A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106260504B (zh) | 一种利用啤酒酵母泥生产微生物发酵湿饲料的方法 | |
| CN109452449A (zh) | 一种菜粕生料二次发酵工艺生产发酵菜粕的方法及其应用 | |
| CN112167432A (zh) | 一种生物发酵饲料及其制备方法 | |
| CN106306426A (zh) | 一种玉米青贮新工艺 | |
| CN116420811A (zh) | 发酵组合物、发酵饲料及其制备方法 | |
| CN111296723A (zh) | 一种多菌种联合固态发酵菜籽粕的益生菌剂及其发酵方法 | |
| CN111549020B (zh) | 富含酸性果胶酶的复合酶的制备及其菌株和应用 | |
| CN111676155B (zh) | 一种地衣芽孢杆菌及其在水产养殖中的应用 | |
| KR101532471B1 (ko) | 바이오 리액션을 이용한 옥수수를 원료로 하는 사료곡물의 가공방법 | |
| Zheng et al. | Ensiling with rumen fluid promoted Irpex lacteus colonization on the non-sterile naked oat straw for enhanced lignocellulose degradation and enzymatic hydrolysis | |
| CN116058432B (zh) | 一种柠檬酸菌丝渣微生物饲料添加剂及其制备方法和应用 | |
| Ju et al. | Effects of cellulase and Lactiplantibacillus plantarum on the fermentation quality, microbial diversity, gene function prediction, and in vitro rumen fermentation parameters of Caragana korshinskii silage | |
| CN109423466A (zh) | 一种复合发酵菌剂及其应用 | |
| CN116478867A (zh) | 一种高可溶性蛋白含量的发酵饲料及其制备方法和应用 | |
| CN116671573A (zh) | 一种发酵剂及其协同改善米糠粕营养价值的方法和应用 | |
| Souza et al. | The effects of compound treatment of Aspergillus oryzae and fibrolytic enzyme on in vitro degradation, gas production and fermentative profile of maize silage and sugarcane silage | |
| CN114886008A (zh) | 一种生物发酵富硒饲料及其制备方法 | |
| CN111607540A (zh) | 一种饲草消化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114642239B (zh) | 一种提升ddgs营养品质的方法及其应用 | |
| Gunun et al. | Investigation of the effect of different additives on the qualities, in vitro degradation, and rumen fermentation profile of indigo waste silage | |
| Xiong et al. | Effects of adding different concentrations of Aspergillus Niger inoculant on the quality of mixed rice straw silage. | |
| CN112293580B (zh) | 一种饲料及其制作工艺 | |
| CN114908128B (zh) | 固体发酵方法、后生元和动物饲料 | |
| Tang et al. | Effects of nonionic surfactant source and surface tension on in vitro fermentation characteristics of cereal straws | |
| Kouhsar et al. | The effect of fermentation by Bacillus subtilis and Aspergillus niger on the nutritional value of date palm kernels. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |