一種蛋白飼料及其製備方法
2023-07-23 17:33:11 1
專利名稱：一種蛋白飼料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種蛋白飼料及其製備方法，屬於微生物工程領域。
背景技術：
飼料工業直接關係國計民生。根據數據顯示，中國2000年的飼料消耗達6500萬噸。在飼料生產中，豆粑的需求量增長速度較快。
動物營養學研究顯示，單純地將豆粑作為蛋白質加入到飼料中餵養豬和雞，往往不能得到充分利用，多餘的氨、氮從禽畜的糞便中排出體外，造成了對水、土壤和空氣的汙染，這種情況稱為營養物質的汙染。
研究發現被消化的蛋白質大部分是以低聚肽而不是以單體胺基酸被吸收的，各種肽轉移到動物細胞中要比游離的胺基酸快得多。因此，在禽畜飼料中，要想進一步提高氮地利用率，就必須要對低聚態飼料補充物進行開發和應用。
另一方面，現有飼料中的蛋白質來源為
A.源於動物的肉骨粉；
B.魚粉；
C.植物性蛋白，例如豆粑。
肉骨粉和魚粉均為動物性蛋白，其往往存在抗營養因子和毒性問題，影響使用的安全性；而且動物性蛋白飼料中很容易產生沙門氏菌，對人畜危害很大。植物性蛋白也存在抗營養因子和吸收不完全造成的汙染。
因此，將豆粑進行預消化，使之成為植物性小肽類產品，降低抗營養因子含量，以減少植物性飼料中植磷酸造成的鱗汙染和剩餘蛋白造成的氮汙染，是獲得高質量飼料蛋白質的有效途徑。
中國豆粑年產量高達1250萬噸，開發豆粑類蛋白飼料有十分重要的經濟意義。
發明內容
本發明的目的在於提供一種蛋白飼料。
本發明的另一目的在於提供一種蛋白飼料的製備方法。
本發明利用發酵法，對豆粑進行預消化處理，實現去除豆粑中的抗營養因子的目的，使之成為性能優良的飼料。
所述的蛋白飼料以豆粑為原料，由生物發酵法製得，通過菌種和酶製劑的配合作用或單獨使用菌種，對豆粑進行發酵，經後處理得到。
當同時使用菌種與酶製劑時，菌種與酶製劑的重量配比在0.01-100之間。
所用菌種為乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌或其組合菌種；
所用酶製劑為植酸酶、蛋白酶(酸性或中性)、糖化酶或其組合。
乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌用糖蜜(糖水)在25-37℃下單獨活化12-36小時。
本發明所述的蛋白飼料的製備方法為，將菌種活化、培養，得到菌粉或菌液，將菌粉或菌液加入營養液混合，進行活化培養，再與酶製劑混合，加入豆粕，混合後固態發酵，經後處理即得。
其中，豆粕加入量為糖蜜的20-100倍；豆粕加入量為菌種重量的100-1000倍。
由於是固態發酵，所以豆粑的含水量控制在40-60％的範圍內，無游離水流出，以「手握成團，落地能散」為準。上述菌種可以使用乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌中的一種或兩種或三種，所用的營養液為糖蜜或1-99％的糖水，也可以使用澱粉。當使用兩種或三種菌種活化時，各菌種通常分別進行活化。菌種活化後，加入酶製劑，與豆粕混合均勻，在30℃-50℃下，絕對厭氧發酵2-5天。厭氧發酵在密閉清潔的不鏽鋼容器裡進行，不通空氣，也沒有攪拌。
所述的後處理為現有技術，將發酵好的豆粑熱風乾燥，粉碎後即可包裝。適用於多種動物飼料。
本發明產品是一種高品質的植物性小肽，去除了豆粕中的抗營養因子，並且將大豆蛋白分解成易吸收的小肽，產品包裝通常為25公斤/包，保存期為1年，在溫度低於25℃和溼度低於60％的條件下，更有利於貯存。其質量指標滿足表1-表4的規定
表1
表2
表3
表4
實驗例1
1、目的驗證不同比例的本發明飼料替代魚粉後，對鯉魚的生長性能是否有影響，以及替代魚粉的可能性和合適比例。
2、材料與方法
√實驗材料見表5。基礎配方由友誼公司提供，其中本發明飼料由國家飼料工程中心提供，添加量依次為0、10％、15％、20％、30％，分別替代0％、20％、40％、60％和100％的魚粉蛋白量，每個實驗組設3個重複，每個重複20尾魚。
表5
原料配比(％)1#2#3#4#5#
魚粉2116.8 12.6 8.4 0
本發明飼料 0 10152030
菜粑2020202020
棉粑2020202020
次粉108 8 8 23
麵粉2117.2 16.4 15.6 0
磷脂1 1 1 1 1
預混料 4 4 4 4 4
沸石粉 3 3 3 3 2
芽孢桿菌0 0 0 0 0
備註對照
注主要蛋白原料的粗蛋白含量分別為魚粉64.9％、本發明飼料50.6％、菜粑37.1％、棉粑37.77％。
√實驗用魚鯉魚，重18.65±0.18g，每個養殖桶放20尾，馴食一周後開始正式實驗。
√實驗管理每天飽食投餵4次，分別為8:00、10:00、13:00和16:00，日檢查水溫1-2次，日更換新水0.2-0.5M3，氨氮低於0.5mg/L，PH值在7.5-8.5之間，DO＞6mg/L，水溫控制在21±1℃。每兩周稱一次體重和並對養殖系統進行清洗。
√計算與統計方法，實驗參數的計算公式如下
□增重率(Weight gain rate)WGR＝100％(Wt+Wd-Wo)/WO，其中，WO，Wt分別為放養時的體重和飼養t時間的體重，Wd為死亡魚重；
□特定生長率(specific growth ratio)SGR＝100％×[ln(wt)-ln(wo)]/t；其中，Wo、wt分別為魚體初均重和末均重，t為實驗天數。
□飼料係數(feed conversion ratio)FCR＝(R1-R2)/(Wt+Wd-Wo)；其中，R1、R2分別為投飼量和殘飼量。
□日攝食率＝100％×攝食量/[(WO+Wt)/2]
□存活率＝100％×實驗結束時的魚數量/實驗開始時的魚數量
統計分析在STATISTICA version 5.0環境下進行，試驗數據採用單因子方差分析(ANOVA)，多重比較採用Duncan’s檢驗方法，當P＜0.05時表示有顯著差異。
2、結果與結論
表6
增重率 特定生長率 飼料係數 存活率
組別初重/g 末菌重/g
WGR/％SGR/％ FCR ％
對照組 18.6131.6±1.8 69.96±9.00 1.08±0.11 2.27±0.05 98.33±2.89
20％替代組 18.5931.0±0.9 65.84±5.78 1.04±0.05 2.78±0.15 98.33±2.89
40％替代組 18.3130.3±2.3 64.99±15.59 1.02±0.19 2.25±0.19 98.33±2.89
60％替代組 18.5731.8±0.1 69.38±3.76 1.10±0.01 2.40±0.21 95.00±5.00
100替代組 18.5829.7±0.6 59.62±3.02 0.95±0.04 2.81±0.18 100.00±1.00
在魚體初均重基本一致的情況下，用發酵豆粕按比例替代魚粉的實驗料餵養鯉魚7周後，鯉魚的生長性能指標如表2所示。
增重率WGR和特定生長率SGR就是飼料蛋白質營養價值評定的兩個重要指標。用已知蛋白質含量的飼料來飼養魚蝦一段時間後測定其體重增加量，即WGR；而SGR表示的是日增重率。
因此WGR和SGR越高，表示飼料的蛋白質營養價值越高。
飼料係數(FCR)又稱料肉比，一般用來衡量配合飼料的質量以及魚蝦對配合飼料的利用程度，其值大不除與飼料質量有關外，還與魚蝦對其消化、吸收和代謝有關。用FCR評定配合飼料的質量是較準確可靠的，因為它綜合了有關配合飼料質量各項指標及魚蝦本身對配合飼料的利用程。FCR越低，說明魚蝦對配合飼料的利用程度越高。
各實驗組的存活率之間並無顯著性差異(P＞005)。
3、結論本發明飼料完全可以替代魚粉，20-60％的比例是合適的。
實驗例2
1、目的驗證本發明飼料替代魚粉在斷奶仔豬上的應用效果。
2、實驗材料與實驗分析本發明飼料由南通宏通經貿有限公司生產，國家飼料工程中心提供。按照目前國內外比較公認的方法進行分析測定。
3、實驗動物分組選用96頭(雌雄各半)。28日斷奶的大三元雜豬仔，按體重、性別隨機分為四區組，每個區組4個重複，每個重複6頭仔豬。實驗仔豬斷奶後過度8天，過度期採食同一種日糧(原場日糧)。正式實驗從36日齡開始，實驗期為28天(36-64日齡)。
4、實驗設計採用單因子實驗設計，共社設4個處理，考察不同組成日糧對仔豬生產性能的影響。實驗分組為本發明飼料按0、5％、100％，100％替代魚粉，即本發明飼料添加量分別是0％、5％、10％、15％。
5、實驗日糧實驗採用玉米-豆粑型基礎日糧。按粗蛋白、胺基酸等營養指標一致的原則配製各實驗日糧。各組均採用飼料投喂，按採食量情況每周加工一次實驗料。本發明飼料主要營養參數見下表7；其它原料營養指標參照中國飼料資料庫2002版，日糧組成及營養水平見表8。
表7
表8
6、飼養管理按實驗豬場的免疫流程對實驗豬進行免疫接種。自由採食和飲水。每天定時清圈。正式實驗開始時以每頭豬為單位測體重。以後每隔14天空腹稱重。每周記錄每個重複6頭仔豬的耗料量及實驗豬的發病死亡情況。
7、測定指標平均體重及日增重；平均採食量；飼料轉化率；發病率和死亡率。
8、本發明飼料營養指標見表5；
9、動物實驗生產性能實驗豬的生長性能、發病及死亡情況見表9
表9
10、結果
a)日增重實驗前期(36-50日齡)，4個處理組中，15％本發明飼料組最好(485/d)，5％組與對照組相差不大(457.5 vs 467.5g/d)，10％組偏低。整個實驗期(36-64日齡)，15％組(405g/d)，5％組(407.5g/d)與對照組相差不大(417.5g/d)，同樣10％組偏低。
b)採食量各組採食量的變化趨勢與日增重相似；在實驗期中，實驗2組的採食量與實驗組相比差異顯著，少12.9％(p＝0.031)。在實驗末期，實驗2組的採食量與實驗組相比差異極顯著，少8.05％(P＝0.031)。
c)料肉比與對照組相比，各階段實驗組的料肉比菌有下降的趨勢，前期下降的趨勢更明顯。
d)發病率和死亡率整個實驗期(36-64日齡)中，10％組出現2頭次的腹瀉，對照組和5％組各1頭次，15％組沒有出現任何腹瀉。
比較例1本發明飼料與普通豆粑、進口魚粉、國產魚粉胺基酸含量比較(％)*，見表10。
括號內為相對於Lys的比例
右上角帶星號引自《中國飼料學》(張子儀主編，2000年10月1版。按農業部行業標準NY/T136-89，豆粑分三級，粗蛋白含量≥44.0為一級豆粑；粗蛋白含量≥42.0為二級豆粑；粗蛋白含量≥40.0為三級豆粑)
從表10可以看出，本發明飼料比普通豆粑的限制性胺基酸含量要豐富，但低於魚粉。其中，本發明飼料比普通豆粑胺基酸含量提高10％，蘇氨酸含量提高28％，胱氨酸含量提高50％，頡氨酸含量提高4％，蛋氨酸含量提高40％，組氨酸含量提高23％。本發明飼料胺基酸模式比例比普通豆粑更為合理，更能滿足動物的營養需要。
比較例2為了準確評定本發明飼料的營養價值，從動物實際的消化吸收情況解釋飼料效果，進行AA及能量消化率測定。表11是本發明飼料的AA及能量消化實驗結果。
表11
項目 消化率(％)項目消化率(％)
Asp91.81 Ile 89.44
Thr88.48 Leu 89.55
Ser90.46 Tyr 89.44
Glu93.07 Phe 88.25
Gly84.89 Lys 90.33
Ala84.59 His 93.00
Cys75.56 Arg 95.17
Val86.68 Trp 80.11
Met83.60 AA平均消化率86.75
Pro67.13 能量85.49
本發明所用的菌種及酶製劑具體描述如下
表12
表13
本發明產品利用對人類和動物無致病作用的微生物對豆粕進行發酵處理。發酵後，經烘乾粉碎即可得到產品，生產過程在密閉狀態下進行，沒有三廢產生，僅在烘乾過程中有少量水分蒸發排放。
採用生物技術，對豆粕進行預消化，使之成為植物小肽類產物，使其富含乳酸、小肽、胺基酸，並將抗營養因子降至最低，減少了植物性飼料中植酸磷造成的磷汙染，提高了蛋白質的利用率，減少了剩餘蛋白質造成的氮汙染，是一種十分理想的蛋白飼料。
圖1本發明生產工藝簡圖2實施例14流程圖
圖3實施例2流程圖
圖4實施例1流程圖
圖5實施例3流程圖
具體實施例方式
實施例1
1)將枯草芽孢桿菌(CICC10265)在28℃下活化，經液體培養、固體培養、乾燥，得到菌粉6kg；
2)將植物乳桿菌(CICC6001)在30℃下活化，經液體培養、固體培養、乾燥，得到菌粉5.5kg；
3)將糖蜜80公斤加水100公斤，在60℃下加熱溶解，得到的溶液冷卻至30℃後，加入1)、2)中的菌粉，混合，活化後，與蛋白酶(Proteinase)2kg混合，混合均勻後，加入豆粑1.0噸，固態發酵2天，經熱風乾燥，得到最終產品。
實施例2
1)將枯草芽孢桿菌(CICC10075)在30℃下活化，經液體培養(搖床)、固體培養、乾燥，得到菌粉2kg；
2)將短乳桿菌(CICC6004)在37℃下活化，靜置發酵後得到菌液10L；
3)將糖蜜20公斤加水100公斤，在60℃下加熱溶解，得到的溶液冷卻至30℃後，加入1)、2)中的菌粉和菌液，混合，活化後，與蛋白酶(Proteinase)3kg混合，混合均勻後，加入豆粑1.0噸，固態發酵5天，經熱風乾燥，得到最終產品。
實施例3
1)將巨大芽孢桿菌(ACCC10008)在28℃下活化，經液體培養、固體培養、乾燥，得到菌粉10kg；
2)將釀酒酵母(CICC1856)在28℃下活化，經液體培養、固體培養、乾燥，得到菌粉7kg；
3)將保加利亞乳桿菌(CICC6045)、乳鏈球菌(CICC60036)、植物乳桿菌(CICC6001)分別在30℃下活化，進行一級液體培養，然後混合，進行二級培養，得到菌液16kg；
4)將糖蜜150公斤加水100公斤，在70℃下加熱溶解，得到的溶液冷卻至30℃後，加入1)、2)中的菌粉和3)中的菌液，混合，活化後，加入豆粑1.0噸，固態發酵4天，經熱風乾燥，得到最終產品。
實施例14
1)將枯草芽孢桿菌(CICC10071)在28℃下活化，經液體培養、固體培養得到菌液，然後經乾燥處理得到菌粉1kg；
2)將保加利亞乳桿菌(CICC604530℃下活化，經液體培養後得到菌液10L；
3)將米曲霞(Aspergillus oryzae)在25℃下活化，經固體培養、乾燥，得到中性蛋白酶；
4)將糖蜜30公斤加水100公斤，在50℃下加熱溶解，得到的溶液冷卻至30℃後，加入1)、2)中的菌粉和菌液，混合，活化後，與3)得到的中性蛋白酶混合，混合均勻後，加入豆粑1.1噸，固態發酵3天，經熱風乾燥，得到最終產品。
下表為實施例1-23多菌種混合發酵組合(菌種活化溫度25-37℃；活化時間12-36hrs)
下表為實施例1-23產品的效果
權利要求
1、一種蛋白飼料，其特徵在於，所述的蛋白飼料以豆粑為原料，由生物發酵法製得，通過菌種和酶製劑的配合作用或單獨使用菌種，對豆粑進行發酵，經後處理得到。
2、根據權利要求1所述的蛋白飼料，其特徵在於所用菌種為乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌或其組合菌種，所用酶製劑為植酸酶、蛋白酶、糖化酶或其組合。
3、根據權利要求1所述的蛋白飼料，其特徵在於所述的菌種與酶製劑的重量配比在0.01-100。
4、一種蛋白飼料的製備方法，其特徵在於，將菌種活化、培養，得到菌粉或菌液，將菌粉或菌液加入營養液混合，進行活化培養，再與酶製劑混合，加入豆粕，混合後固態發酵，經後處理即得。
5、根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述的菌種活化將菌種用糖蜜在25-37℃下單獨活化12-36小時。
6、根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述的豆粕加入量為糖蜜的20-100倍；豆粕加入量為菌種重量的100-1000倍。
7、根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述的發酵是固態發酵，豆粑的含水量控制在40-60％的範圍內，無游離水流出，以「手握成團，落地能散」為準。
8、根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，當使用兩種或三種菌種活化時，各菌種通常分別進行活化。菌種活化後，加入酶製劑，與豆粕混合均勻，在30℃-50℃下，絕對厭氧發酵2-5天。
9、根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述的後處理是將發酵好的豆粑熱風乾燥，粉碎後包裝。
全文摘要
本發明涉及一種蛋白飼料及其製備方法，屬於微生物工程領域。本發明採用生物技術，對豆粕進行預消化，使之成為植物小肽類產物，使其富含乳酸、小肽、胺基酸，並將抗營養因子降至最低，減少了植物性飼料中植酸磷造成的磷汙染，提高了蛋白質的利用率，減少了剩餘蛋白質造成的氮汙染，是一種十分理想的蛋白飼料。
文檔編號A23K1/14GK1530022SQ20041001538
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月5日 優先權日2003年3月7日
發明者顧建洪 申請人:顧建洪