一種以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料的製作方法

2023-05-03 09:37:41

一種以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料，其原料含有以下成分：杏仁皮、固態發酵培養基、水和複合微生物發酵劑。實驗結果表明：本發明提出的一種以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料，提高了杏仁皮飼料的真蛋白質含量，並降低了有毒物質苦杏仁苷的含量。通過瘤胃尼龍袋降解試驗表明，發酵後飼料的粗蛋白質和中性洗滌纖維的有效降解率得到了顯著提高。
【專利說明】一種以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料
【技術領域】
[0001]本發明涉及飼料工業反芻動物粗飼料加工利用領域，具體涉及一種多菌種固態發酵的杏仁皮生產的蛋白飼料。
【背景技術】
[0002]杏仁皮是杏仁的紅棕色或者深黃色的種皮。杏仁皮中含有11.4%-13.1%的粗蛋白質、45%左右的碳水化合物，具有成為新型飼料的潛質。在工業中通過熱燙漂方法從杏仁中脫去杏仁皮，脫去的杏仁皮作為廢物丟棄，造成了很大的浪費也造成了環境汙染。如果將杏仁皮作為飼料直接飼餵牲畜，則因為杏仁皮中可被吸收的營養價值低，導致飼餵效果差。
[0003]另外，杏仁皮中還含有一種重要的生物活性物質-苦杏仁苷，在動物體內會分解成有毒物質氫氰酸，在飼用之前需要設法降低其含量以達到安全飼餵水平，並提高適口性，從而提高杏仁皮的用量，
[0004]因此，如何提高杏仁皮等果皮廢棄物的飼用價值、降低其有毒物質的含量，解決其對環境造成的汙染，一直是困擾生產企業和科研應用技術人員的一個難題，也是亟需解決的問題。
[0005]固態發酵，是一種利用微生物在發酵基質中進行生物轉化、降解的技術，具有能耗低、成本低、無汙染等特點。發明人無意中發現，杏仁皮可通過複合菌固態發酵來生產飼料蛋白，並對發酵工藝包括發酵菌種、發酵基質、發酵條件進行優化，能夠使杏仁皮的營養價值得到改善，同時減少對環境造成的汙染。另外，微生物在適宜的生產條件下有可能會降解果皮、果渣中難以消化的和有毒有害成分，選擇合適的菌種，進行飼料化生產，有望改善原料的營養價值。
[0006]目前文獻和專利申請中有很多用於糟渣類產品的固態發酵生產蛋白飼料工藝研究，但大多是利用複合菌對馬鈴薯渣、番茄渣、豆渣、酒糟、醋糟等糟渣類產品的固態發酵利用，也有靳翔等(2008)在傳統的麵條工藝基礎上，研究影響含有加州杏仁皮的經自然發酵酸麵團(發酵劑)發酵的風味麵條剪切質構特性的關鍵因素，發現發酵劑的發酵時間和添加量及杏仁皮添加量對酸麵團發酵麵條的最大剪切力的影響顯著，含有加州杏仁皮的酸麵團發酵麵條的最佳工藝條件是發酵劑發酵時間33h、發酵劑量(自然發酵的麵團)5%、杏仁皮量3%。但是，尚無利用黑麴黴、釀酒酵母、枯草芽孢桿菌三個菌種組合對杏仁皮進行固態發酵生產蛋白飼料的報導。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是以真蛋白質為指標，篩選出杏仁皮生物發酵的最佳菌種比例、發酵培養基基質、發酵工藝條件，而提供的一種以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料，並真蛋白質、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、苦杏仁苷等含量的測定以及瘤胃尼龍袋實測常規營養成分降解率相結合的方法評價發酵效果。
[0008]本發明提供了一種以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料，其原料含有以下成分:杏仁皮、固態發酵培養基、水和複合微生物發酵劑。
[0009]具體的,所述發酵飼料的原料含有以下配比的成分:杏仁皮100重量份、固態發酵培養基20重量份，水140-300重量份和複合微生物發酵劑10-100體積份。
[0010]優選地，所述發酵飼料的原料含有以下配比的成分:杏仁皮100重量份、固態發酵培養基20重量份，水156-240重量份和複合微生物發酵劑30-80體積份。
[0011]優選地，所述發酵飼料的原料含有以下配比的成分:杏仁皮100重量份、固態發酵培養基20重量份，水180重量份，複合微生物發酵劑40體積份。
[0012]所述飼料中:
[0013]所述重量份可以是mg、g、kg等醫藥領域公知的單位，也可以是其倍數，如1/10、1/100、10 倍、100 倍等。
[0014]所述體積份可以是ml、L等醫藥領域公知的單位，也可以是其倍數，如1/10、1/100、10 倍、100 倍等。
[0015]當重量份為ml (毫升)時,體積份為g,當重量份為L (升)時,體積份為kg, 二者單位互相對應。
[0016]所述杏仁皮為杏仁的種皮，為食品杏仁生產過程中剩餘的殘渣；
[0017]所述固態發酵培養基，其成分為:麩皮、尿素、硫酸銨、磷酸氫二鉀和硫酸鎂。
[0018]所述發酵培養基含有以下重複份的成分:麩皮10-20份、尿素1-2份、硫酸銨1-2份、磷酸氫二鉀0.5-1份和硫酸鎂0.1-0.3份。
[0019]優選地，發酵培養基含有以下重量份的成分:麩皮15份、尿素2份、硫酸銨2份、磷酸氫二鉀0.5份和硫酸鎂0.1份。
[0020]所述複合微生物發酵劑，其活性成分含有以下成分:黑麴黴、釀酒酵母和枯草芽孢桿菌。
[0021]所述複合微生物發酵劑含有以下重量份的成分:黑麴黴10-40份、釀酒酵母10-20份、枯草芽孢桿菌10-20份，合計3X 108-8X IO8個。
[0022]優選地，所述複合微生物發酵劑含有以下重量份的成分:黑麴黴20份、釀酒酵母10份、枯草芽孢桿菌10份，合計4X IO8個。
[0023]上述複合微生物發酵劑中:
[0024]將黑麴黴以PDA培養基培養後，用無菌水衝洗上面的黑色孢子得到黑麴黴孢子懸濁液，調整濃度為IO7個/ml，當重量份為g時，每體積份黑麴黴為Iml ；
[0025]將釀酒酵母以PDA培養基培養至濃度為1°7個/ml，當重量份為g時，每體積份釀酒酵母為Iml ；
[0026]將枯草芽孢桿菌以營養肉湯培養基培養至濃度為IO7個/ml,當重量份為g時,每體積份枯草芽孢桿菌為1ml。
[0027]PDA培養基的組成為:馬鈴薯浸出液1L，葡萄糖20g，KH2P043g，MgS041.5g，維生素BllOmg,瓊脂15g，pH6.0，其中馬鈴薯浸出液的製備方法包括以下步驟:稱取200g馬鈴薯，洗淨、去皮，切成小塊，加水IOOOml後煮沸30min用紗布過濾成清液，加水至1000ml。
[0028]營養肉湯培養基的組成為:蛋白腖10g，牛肉膏粉3g，氯化鈉5g，最終pH為
7.4±0.2。
[0029]本發明還提供了上述杏仁皮發酵飼料的製備方法，該方法包括以下步驟:[0030]I)按照複合微生物發酵劑的組成，配製複合微生物發酵劑，備用；
[0031]2)按照固態發酵培養基的組成，配製固態發酵培養基，備用；
[0032]3)配製溼料:將杏仁皮與固態發酵培養基按照配比混合均勻，然後按照料水比添加水，攪拌均勻，形成溼料；
[0033]4)將配方量的複合微生物發酵劑添加在溼料中，混勻後，密閉，放置在陰涼乾燥處下發酵3-5d，即成。
[0034]上述方法中:
[0035]所述步驟3)中料水的重量比為1:1.3-2.0，優選為1:1.5。
[0036]本發明還提供了上述飼料作為反芻動物飼料的原料的使用，按照牛羊營養需要量制定飼料配方。可參照以下配方配製肉羊或肉牛精料補充料:玉米50%，豆柏10%，棉柏10%，杏仁皮發酵飼料12%，小麥麩8%，葵花柏6.5%，石粉1%，磷酸氫鈣0.5%，食鹽1%，預混合飼料1%。
[0037]本發明提供的飼料具有以下優點:
[0038]1、本發明提供的杏仁皮發酵飼料中，其原料為:
[0039]I)複合微生物發酵劑:
[0040]黑麴黴能夠釋放纖維素酶、半纖維素酶及果膠酶，而且生長快、適應能力強，黑麴黴在固態發酵降解皮渣類產品纖維素組分的作用，打開植物細胞壁，使營養物質得以釋放，更易於動物分解利用；
[0041]釀酒酵母能夠產生豐富的菌體蛋白，是發酵飼料富蛋白化的重要菌種；
[0042]枯草芽孢桿菌作為細菌也常常用於固態發酵，可快速消耗發酵設施中的氧氣，造成厭氧環境，同時菌體合成α -澱粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶等酶類。
[0043]複合微生物發酵劑為真菌和細菌的複合組方，對杏仁皮進行發酵，從盡達到厭氧環境、減少黴變損失，而且打破杏仁皮的細胞壁、破壞纖維素結構，以菌體產生的酶分解細胞中的營養成分、供給菌體充足營養以利菌體生長等幾個方面著手，保障杏仁皮發酵的有效性和高效性。
[0044]2)固態發酵體系中需要為微生物生長提供適當的營養物質，特別是碳源、氮源和礦物元素。固態發酵培養基中的麩皮作為主要發酵輔料，它可以同時作為碳源和氮源也能提供維生素和礦物元素，其多孔狀結構可作用良好的吸附載體；尿素、硫酸銨常作為無機氮源，磷酸氫二鈉常作為酸鹼調節劑；硫酸鎂則作為礦物元素來源。
[0045]2、製備方法:本發明提供的發酵條件包括接種量、料水比、發酵時間等因素，適當的接種量可以縮短發酵時間，過度的接種量導致菌體生長過快、過稠，造成營養物質的缺失，本發明中篩選的接種量和發酵時間能夠使發酵生產的杏仁皮飼料的真蛋白含量最高。水分含量的動態觀測和控制是難以做到的，但可以控制初始水分含量。不同物料對於水分的保持能力不同，沒有統一的標準和要求，需要針對原料特性進行試驗研究。
[0046]3、通過動物試驗研究發酵後蛋白飼料的降解率:本發明通過瘤胃尼龍袋試驗，研究固態發酵杏仁皮生產蛋白飼料在發酵前和應用最優條件發酵後各營養物質降解率的變化情況。
[0047]4、實驗結果表明:本發明提出的固態發酵杏仁皮生產蛋白飼料的方法提高了發酵後杏仁皮蛋白飼料粗蛋白質、真蛋白質含量，並降低了有毒物質苦杏仁苷的含量。通過瘤胃尼龍袋降解試驗表明，發酵後的蛋白飼料粗蛋白質和NDF的有效降解率得到了顯著提高。【具體實施方式】
[0048]以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0049]所述杏仁皮由張家口市萬全縣洗馬林鎮禾久果仁加工廠提供，營養成分含量為:乾物質98.12%,粗蛋白11.34%、中性洗滌纖維53.23%、酸性洗滌纖維45.56%、粗脂肪
10.34%、粗灰分 5.43%ο
[0050]所述黑麴黴(Aspergillusniger CICC2103)和釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae CICC1017),購於中國微生物菌種保藏中心;所述枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)由中國農業科學院飼料研究所家畜營養與飼料研究室篩選並保存。
[0051]所述PDA培養基(馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基)的組成為:馬鈴薯浸出液1L，葡萄糖20g，KH2P043g, MgSO4L 5g，維生素B1IOmg,瓊脂15g，pH6.0。其中馬鈴薯浸出液的製備方法包括以下步驟:稱取200g馬鈴薯，洗淨、去皮，切成小塊，加水IOOOml後煮沸30min用紗布過濾成清液，加水至1000ml。
[0052]所述營養肉湯培養基的組成為:蛋白腖10g，牛肉膏粉3g，氯化鈉5g，最終pH為
7.4±0.2。
[0053]其他載體和飼料添加劑、原料皆可從飼料市場購買獲得。
[0054]實施例1:以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料
[0055]1、原料:杏仁皮100g、固態發酵培養基20g，水180g和複合微生物發酵劑40ml。
[0056]2、製備方法:
[0057]I)配製複合微生物發酵劑:
[0058]種子培養基:
[0059]黑麴黴:孢子懸濁液，調整濃度IO7個/ml ；
[0060]啤酒酵母:PDA培養基，調整濃度IO7個/ml ；
[0061]枯草芽孢桿菌:營養肉湯液體培養基，調整濃度IO7個/ml ；
[0062]將上述三種培養基各取黑麴黴20ml、枯草芽孢桿菌10ml、釀酒酵母IOml製成複合微生物發酵劑40ml，混合均勻；
[0063]2 )配製固態發酵培養基
[0064]取麩皮20g、尿素2g、硫酸銨2g、磷酸氫二鉀0.5g、硫酸鎂0.1g,混合均勻。
[0065]3 )配製溼料
[0066]將杏仁皮IOOg與固態發酵培養基20g混合均勻，以料水比1: 1.5 (w/w)的比例添加水，攪拌均勻，形成溼料。
[0067]4)接種
[0068]將複合微生物發酵劑按照溼料總重13.3%(40ml)的接種量添加在溼料中，混勻後，密閉，放置在陰涼乾燥處(環境溫度約30°C)下發酵3d，即成。
[0069]實施例2:以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料
[0070]1、原料:杏仁皮100g、固態發酵培養基20g，水156g和複合微生物發酵劑30ml。
[0071]2、製備方法:
[0072]I)配製複合微生物發酵劑:[0073]種子培養基:
[0074]黑麴黴:孢子懸濁液，調整濃度IO7個/ml ；
[0075]啤酒酵母:PDA培養基，調整濃度IO7個/ml ；
[0076]枯草芽孢桿菌:營養肉湯液體培養基，調整濃度IO7個/ml ；
[0077]將上述三種培養基各取黑麴黴10ml、枯草芽孢桿菌10ml、釀酒酵母IOml製成複合微生物發酵劑30ml，混合均勻；
[0078]2)配製固態發酵培養基
[0079]取麩皮15g、尿素lg、硫酸銨lg、磷酸氫二鉀0.5g、硫酸鎂0.2g,混合均勻。
[0080]3)配製溼料
[0081]將杏仁皮IOOg與固態發酵培養基20g混合均勻，以料水比1: 1.3 (w/w)的比例即156g添加水,攪拌均勻，形成溼料。
[0082]4)接種
[0083]將複合微生物發酵劑按照溼料總重10.9%(30ml)的接種量添加在溼料中，混勻後，密閉，放置在陰涼乾燥處(環境溫度約30°C)下發酵5d，即成。
[0084]實施例3:以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料
[0085]1、原料:杏仁皮100g、固態發酵培養基20g，水240g和複合微生物發酵劑50ml。
[0086]2、製備方法:
[0087]I)配製複合微生物發酵劑:
[0088]種子培養基:
[0089]黑麴黴:孢子懸濁液，調整濃度IO7個/ml ；
[0090]啤酒酵母:PDA培養基，調整濃度IO7個/ml ；
[0091]枯草芽孢桿菌:營養肉湯液體培養基，調整濃度IO7個/ml ；
[0092]將上述三種培養基各取黑麴黴20ml、枯草芽孢桿菌20ml、釀酒酵母IOml製成複合微生物發酵劑50ml，混合均勻；
[0093]2 )配製固態發酵培養基
[0094]取麩皮20g、尿素1.8g、硫酸銨1.5g、磷酸氫二鉀0.8g、硫酸鎂0.3g，混合均勻。
[0095]3)配製溼料
[0096]將杏仁皮IOOg與固態發酵培養基20g混合均勻，以料水比1:2.0 (w/w)的比例即240g添加水，攪拌均勻，形成溼料。
[0097]4)接種
[0098]將複合微生物發酵劑按照溼料總重13.9%(50ml)的接種量添加在溼料中，混勻後，密閉，放置在陰涼乾燥處(環境溫度約30°C)下發酵4d，即成。
[0099]實施例4:以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料
[0100]1、原料:杏仁皮100g、固態發酵培養基20g，水240g和複合微生物發酵劑80ml。
[0101]2、製備方法:
[0102]I)配製複合微生物發酵劑:
[0103]種子培養基:
[0104]黑麴黴:孢子懸濁液，調整濃度IO7個/ml ；
[0105]啤酒酵母:PDA培養基，調整濃度IO7個/ml ；[0106]枯草芽孢桿菌:營養肉湯液體培養基，調整濃度IO7個/ml ；
[0107]將上述三種培養基各取黑麴黴40ml、枯草芽孢桿菌20ml、釀酒酵母20ml製成複合微生物發酵劑80ml，混合均勻；
[0108]2 )配製固態發酵培養基
[0109]取麩皮20g、尿素2g、硫酸銨2g、磷酸氫二鉀lg、硫酸鎂0.3g，混合均勻。
[0110]3)配製溼料
[0111]將杏仁皮IOOg與固態發酵培養基20g混合均勻，以料水比1:2.0 (w/w)的比例即240g添加水，攪拌均勻，形成溼料。
[0112]4)接種
[0113]將複合微生物發酵劑按照溼料總重22.2%(80ml)的接種量添加在溼料中，混勻後，密閉，放置在陰涼乾燥處(環境溫度約30°C)下發酵3d，即成。
[0114]實驗例1:固態發酵杏仁皮生產蛋白飼料營養價值變化
[0115]1、實驗分組:
[0116]實驗組分為以下幾組:
[0117]A:以黑麴黴30ml (IO7個/ml )、其他條件同實施例1發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0118]B:以啤酒酵母30ml (IO7個/ml )、其他條件同實施例1發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0119]S:以枯草芽孢桿菌30ml (IO7個/ml )、其他條件同實施例1發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0120]A+B:以黑麴黴+枯草芽孢桿菌30ml (1: 1，IO7個/ml)、其他條件同實施例1發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0121]A+S:以黑麴黴+啤酒酵母30ml (1: 1，IO7個/ml )、其他條件同實施例1發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0122]B+S:以枯草芽孢桿菌+啤酒酵母30ml (1:1，IO7個/ml )、其他條件同實施例1發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0123]實施例1:以實施例1發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0124]實施例2:以實施例2發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0125]實施例3:以實施例3發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0126]實施例4:以實施例4發酵的杏仁皮發酵飼料；
[0127]並且設置空白組，不添加任何菌液一起發酵。每個組4個重複。
[0128]2、測定指標及方法如下:
[0129]發酵蛋白質飼料真蛋白質的測定:將發酵後培養基洗滌脫去可溶性氮之後，按照半微量凱氏定氮法(GB/T12091-1989)測定粗蛋白含量，所得結果即為發酵培養基的真蛋白含量。
[0130]其他營養成分:包括乾物質(DM)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)採用張麗英的飼料測定方法進行。
[0131]苦杏仁苷含量的測定:測定發酵前後杏仁皮苦杏仁苷含量，苦杏仁苷含量測定參照李強使用的紫外分光光度法。
[0132]3、數據統計:數據採用SAS軟體進行統計分析。
[0133]4、結果:見表I。[0134]表1:發酵前後杏仁皮營養物質含量，%
[0135]
【權利要求】
1.一種以多菌種固態發酵生產的杏仁皮發酵飼料，其特徵在於，其原料含有以下成分:杏仁皮、固態發酵培養基、水和複合微生物發酵劑。
2.根據權利要求1所述的發酵飼料，其特徵在於，所述發酵飼料的原料含有以下配比的成分:杏仁皮100重量份、固態發酵培養基20重量份、水140-300重量份和複合微生物發酵劑10-100體積份。
3.根據權利要求1所述的發酵飼料，其特徵在於，所述發酵飼料的原料含有以下配比的成分:杏仁皮100重量份、固態發酵培養基20重量份，水156-240重量份和複合微生物發酵劑30-80體積份。
4.根據權利要求1所述的發酵飼料，其特徵在於，所述發酵飼料的原料含有以下配比的成分:重量份、固態發酵培養基20重量份，水180重量份，複合微生物發酵劑40體積份。
5.根據權利要求1-3任一項所述的發酵飼料，其特徵在於，所述固態發酵培養基，其成分為:麩皮、尿素、硫酸銨、磷酸氫二鉀和硫酸鎂；優選地，所述發酵培養基含有以下重複份的成分:麩皮10-20份、尿素1-2份、硫酸銨1-2份、磷酸氫二鉀0.5-1份和硫酸鎂0.1-0.3份；進一步優選，所述發酵培養基含有以下重量份的成分:麩皮15份、尿素2份、硫酸銨2份、磷酸氫二鉀0.5份和硫酸鎂0.1份。
6.根據權利要求1-3任一項所述的發酵飼料，其特徵在於，所述複合微生物發酵劑，其活性成分含有以下成分:黑麴黴、釀酒酵母和枯草芽孢桿菌；優選地，所述複合微生物發酵劑含有以下重量份的成分:黑麴黴10-40份、釀酒酵母10-20份、枯草芽孢桿菌10-20份，合計3X 108-8X 108個；進一步優選，所述複合微生物發酵劑含有以下重量份的成分:黑麴黴20份、釀酒酵母10份、枯草芽孢桿菌10份，合計4X IO8個。
7.根據權利要求5所述的發酵飼料，其特徵在於，將黑麴黴以PDA培養基培養後，用無菌水衝洗上面的黑色孢子得到黑麴黴孢子懸濁液，調整濃度為IO7個/ml，每份黑麴黴Iml ；將釀酒酵母以PDA培養基培養至濃度為IO7個/ml，每份釀酒酵母Iml ;將枯草芽孢桿菌以營養肉湯培養基培養至濃度為IO7個/ml,每份枯草芽孢桿菌1ml。
8.根據權利要求6所述的發酵飼料，其特徵在於，所述營養肉湯培養基的組成為:蛋白腖10g，牛肉膏粉3g，氯化鈉5g，最終pH為7.4±0.2。
9.一種製備權利要求1-8任一項發酵飼料的製備方法，該方法包括以下步驟: 1)按照複合微生物發酵劑的組成，配製複合微生物發酵劑，備用； 2)按照固態發酵培養基的組成，配製固態發酵培養基，備用； 3)配製溼料:將杏仁皮與固態發酵培養基按照配比混合均勻，然後按照料水比添加水，攪拌均勻，形成溼料； 4)將配方量的複合微生物發酵劑添加在溼料中，混勻後，密閉，放置在陰涼乾燥處下發酵3-5d，即成。
10.權利要求1-8任一項所述發酵飼料在製備反芻動物的飼料原料中的應用。
【文檔編號】A23K1/00GK103704471SQ201310661404
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】屠焰, 刁其玉, 張乃鋒, 劉策, 馬濤 申請人:中國農業科學院飼料研究所