混合固態發酵汽爆秸稈製備蛋白飼料的方法
2023-05-05 00:56:11 4
專利名稱：混合固態發酵汽爆秸稈製備蛋白飼料的方法
技術領域：
本發明屬於應用微生物技術領域，特別是關於蛋白飼料的生產方法。
在利用秸稈生產蛋白飼料的領域，探索秸稈處理措施，提高秸稈的營養價值，擴大適用範圍，已成為世界各國廣泛關注的重大課題。目前生產秸稈蛋白飼料的主要方法有物理法(包括切碎、泡軟、蒸煮)、化學法(包括氨化、鹼化、酸化等)和生物法，這些方法的主要目的是提高其適口性和消化利用率，但是物理法沒有解決秸稈消化率低和營養物質含量少的根本問題，化學法又有生產成本高，佔地面積大、生產周期長，對環境汙染嚴重等缺點，使其推廣應用受到很大限制。此外，通過物理法和化學法處理的秸稈只能作為反芻動物的能量飼料。要使秸稈飼料成為配合飼料的原料，適合畜禽的飼喂，最基本的要求就是粗纖維降解率不得低於30％，粗蛋白含量不得低於10％。生物法是利用微生物將秸稈中的纖維素、半維素降解並轉化為菌體蛋白的方法。生物法由於具有汙染少、效率高、利於工業化等特點，從而成為今後秸稈利用的主導趨勢。我國在1958年和1968年曾兩次掀起全國性的「發酵飼料」群眾運動。名目繁多，但實質都是秸稈堆集自然發酵。既使人工接種，接入的也多是分解澱粉的糖化菌。在生產實踐的檢驗下，很快消聲匿跡了。在總結上述經驗的基礎上，原農林部於1975年提出了「利用微生物提高粗飼料營養價值」的研究課題，由於粗蛋白含量較低(9％)，培養時間長(15天)，未能推廣應用[陳洪章，糧食與飼料工業，1993，(5)30-33]。
本發明是在多年研究纖維素資源綜合利用的基礎上[陳洪章，纖維素科學與技術，1999，(2)30]，選擇高效低成本的蒸氣爆碎處理秸稈技術，篩選出了具有較高纖維素酶活、半纖維素酶活的高蛋白含量的菌株。用該菌株發酵秸稈，可快速降解汽爆秸稈中的粗纖維，在高蛋白菌絲體增殖的同時，積累大量的纖維素酶和半纖維素酶，從而對秸稈持續降解。為了進一步增加秸稈飼料的蛋白質含量，並使胺基酸組成保持平衡，開發出混合高營養酵母菌，即在秸稈纖維充分降解的基礎上，再接入優選的酵母菌種。這樣製得的秸稈飼料產品蛋白質含量可達20％以上，粗纖維降解率在60％以上，可以完全代替糧食組成的精料。此外，產品中富含活性酵母和各種消化酶，尤其富含纖維素酶，因此可增強畜禽免疫性能，降低發病率，減少死亡率，促進生長，提高飼料利用率。這種秸稈產品實際上是一種兼備保健功能的蛋白飼料，使得秸稈蛋白飼料的工業化生產成為現實。
本發明的目的主要有二。一方面，目前國內蛋白飼料嚴重短缺，生產成本高；而現有利用秸稈作飼料的技術，只是提高秸稈飼料的適口性，根本不能提高其蛋白質含量，克服上述缺點是本發明的目的之一。另一方面，我國農作物秸稈資源十分豐富，各類秸稈年總量達7億多噸，但大部分被農民無用焚燒，既浪費了寶貴的資源，又汙染了環境，開發利用豐富易得的秸稈資源，變廢為寶，是本發明的又一目的。
本發明的技術方案如下以汽爆處理的秸稈為主要培養料，按一定配方製成發酵用培養基，採用特定的菌種組合，用固態發酵的方式生產蛋白飼料。這樣製得的蛋白飼料產品蛋白質含量可達20％以上，粗纖維降解率在60％以上，可以完全代替糧食組成的精料。此外，產品中富含活性酵母和各種消化酶，尤其富含纖維素酶。
本發明的工藝流程如下秸稈→蒸汽爆碎處理→汽爆料→按配方製成發酵用培養基→滅菌→接入發酵菌種→淺盤固態發酵(30℃，4d)→烘乾→蛋白飼料本工藝流程中(1)蒸汽爆碎處理是指先將原料秸稈粗切至20-30mm長，再裝入汽爆罐，於1.3-1.7Mpa維壓10分鐘，瞬間減壓釋放即得汽爆料；(2)發酵用培養基包括80～90％(重量)汽爆秸稈、10～20％(重量)麩皮和含有2％(NH4)2SO4、0.2％MgSO4和0.5％KH2PO4的無機鹽溶液，其中固體(汽爆秸稈和麩皮)和液體(無機鹽溶液)的比例為1∶3(按重量計)；(3)滅菌方法為常規蒸汽滅菌方法；(4)發酵採用斜臥青黴菌(Penicillium decumbens JU-A 10)、黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium ME-446)和熱帶假絲酵母(Candidatropicalis AS 2.402)的三株混合菌種，它們的配比為1∶1∶1(重量)；(5)淺盤固態發酵和烘乾均採用常規方法，其中淺盤固態發酵的條件是在30℃下發酵4天。
採用本發明方法製得的秸稈飼料產品蛋白質含量可達20％以上，粗纖維降解率在60％以上，可以完全代替糧食組成的精料。此外，產品中富含活性酵母和各種消化酶，尤其富含纖維素酶，因此可增強畜禽免疫性能，降低發病率，減少死亡率，促進生長，提高飼料利用率。這種秸稈產品實際上是一種兼備保健功能的蛋白飼料，使得秸稈蛋白飼料的工業化生產成為現實。
下面通過實施例對本發明進行進一步說明。
實施例混合固態發酵汽爆秸稈製備蛋白飼料的方法1．汽爆麥草將已粗切至約25mm長的麥草80kg裝入1M3汽爆罐中，通入蒸汽，待排出罐內冷空氣後，關閉裝料閥，升壓到1.5Mpa，維壓10min，打開放料閥，瞬間減壓釋放即得汽爆麥草。
2．發酵用培養基的製備及滅菌培養基的配方如下90％汽爆秸稈，10％麩皮，無機鹽溶液為含有2％(NH4)2SO4、0.2％MgSO4和0.5％KH2PO4的溶液，固液比為1∶3。於大型滅菌鍋中滅菌，0.1Mpa，維持50分鐘。
3．接種及裝盤發酵將已滅菌的培養基打散，於無菌室接入如下表1第2列所示的各菌種(菌種試管斜面及茄子瓶斜面製作同微生物常規操作法)進行比較試驗，混勻，裝入已滅菌的搪瓷盤。移入發酵室，30℃靜置培養4天，期間注意保溼。
4．利用汽爆秸稈混合固態發酵蛋白飼料的條件實驗結論(1)斜臥青黴菌(Penicillium decumbens JU-A 10)，黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium ME-446)發酵料的粗纖維降解率高，並且分別具有較高的纖維素酶活和木質素酶活；而混合培養酵母菌熱帶假絲酵母(Candidatropicalis AS 2.402)，一是酵母菌可利用酶降解纖維素、半纖維素的糖，降低降解產物對酶的反饋抑制，二是發揮酵母菌的高營養性，因此，混合培養上述三菌種可使粗蛋白質達到了21.8％，粗纖維降解了43.7％，並具有較高酶活。結果見表1。
(2)以幾種主要農作物秸稈為底物，固態發酵後均使粗蛋白質提高到10％以上，其中經過汽爆處理秸稈的發酵料蛋白質含量到20.87％。這說明汽爆處理，可提高了微生物對秸纖維素的降解性。結果見表2。
(3)由於近年來配合飼料的大量發展，擺脫了傳統的單一糧食或青秸稈草的養殖方式，但現有配合飼料大多缺乏一定量的粗纖維或雙歧生長因子，使之飼料利用較低，有時需添加酵母粉、雙歧菌和乳酸菌。而本發明產品不僅具有高含量蛋白質和生物酶活，而且有酵母菌、粗纖維和半纖維素水解物等雙歧生長因子存在，可大大提高飼料利用率。因此，我們不能把秸稈發酵產品仍簡單地稱之為粗飼料，應看到它的多營養性。
(4)本發明秸稈蛋白飼料產品的胺基酸組成分析16種胺基酸總計為138.52mg/g，胺基酸組成齊全，因此，是一種較好的蛋白飼料(表3)。
表1不同菌株固態發酵蛋白飼料的比較(30℃，4天，汽爆麥草)
表2不同原料發酵比較(原料∶麩皮=9∶1)
表3汽爆麥草生物蛋白飼料胺基酸分析
權利要求
1．一種混合固態發酵汽爆秸稈製備蛋白飼料的方法，其特徵在於包括以下步驟秸稈→蒸汽爆碎處理→汽爆料→按配方製成發酵用培養基→滅菌→接入發酵菌種→淺盤固態發酵→烘乾→蛋白飼料；其中(1)蒸汽爆碎處理是指先將原料秸稈粗切至20-30mm長，再裝入汽爆罐，於1.3-1.7Mpa維壓10分鐘，瞬間減壓釋放即得汽爆料；(2)發酵用培養基包括80～90％汽爆秸稈、10～20％麩皮和含有2％(NH4)2SO4、0.2％MgSO4和0.5％KH2PO4的無機鹽溶液，其中固液比為1∶3；(3)發酵採用的菌種為斜臥青黴菌、黃孢原毛平革菌和熱帶假絲酵母的三株混合菌種，它們的配比為1∶1∶1。
2．如權利要求1所述的方法，其特徵在於所說的淺盤固態發酵的條件是在30℃下發酵4天。
3．如權利要求1所述的方法，其特徵在於所說的秸稈是指麥草、稻草、玉米稈等植物原料。
全文摘要
本發明涉及一種混合固態發酵汽爆秸杆製備蛋白飼料的方法,包括以下步驟:秸稈、蒸汽爆碎處理、汽爆料、按配方製成發酵用培養基、滅菌、接入發酵菌種、淺盤固態發酵、烘乾、蛋白飼料,其中:發酵用培養基是汽爆秸稈和麩皮與無機鹽溶液的混合物,發酵採用的菌種為斜臥青黴菌、黃孢原毛平革菌、和熱帶假絲酵母的混合物;製得的蛋白飼料產品蛋白質含量可達20%以上,粗纖維降解率在60%以上,可以完全代替糧食組成的精料。此外,產品中富含活性酵母和各種消化酶,尤其富含纖維素酶。
文檔編號A23J1/00GK1294861SQ9912234
公開日2001年5月16日 申請日期1999年11月3日 優先權日1999年11月3日
發明者劉健, 陳洪章, 李佐虎 申請人:中國科學院化工冶金研究所