CN106954731A - 一种蔗渣生物活性饲料原料的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蔗渣生物活性饲料原料的制备方法及其应用。蔗渣粉经短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊假丝酵母发酵制得的蔗渣生物活性饲料原料粗纤维降低至35.0％以下，粗蛋白提高至16.0％以上，制得的蔗渣生物活性饲料原料由于经历了混合微生物发酵，因而含有大量益生菌，以及丰富的维生素、有机酸、低聚寡糖、蛋白酶、木聚糖酶等活性物质，能有效提高禽畜免疫力，同时提高了禽畜日增重。本发明的生物活性饲料原料生产过程安全无污染，可降低10.0～25.0％的饲料生产成本，且可作为高端活性饲料原料，实现了蔗糖行业大量蔗渣的高值化利用，显著提高了蔗糖产业链的效益，具有很好工业应用前景。

Description

一种蔗渣生物活性饲料原料的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于动物饲料的技术领域，尤其涉及一种蔗渣生物活性饲料原料的制备方法及其应用。

背景技术

广西是全国甘蔗糖业生产主产区，每年可产1350万吨以上甘蔗渣，162万吨糖蜜，其中，绝大部分甘蔗渣用于锅炉燃料，会造成空气污染，剩余无法处理的蔗渣的堆放造成严重的环境问题。目前，甘蔗渣已应用于养殖，国内外许多研究人员通过物理、生物的方法对蔗渣进行处理，主要制成牛、羊饲料，并取得较为***的成果。巴西、美国开发出了甘蔗渣膨化生产微囊养虾饵料，以及以甘蔗渣和酒糟为原料，接种复合微生物菌剂发酵，风干后生产牛饲料。在国内，蔗渣生产饲料原料做了大量研究，但由于粗纤维降解率低，蛋白质转化率低，发酵周期长等原因，尚未建立蔗渣生产饲料原料的龙头企业。

陈仁杰、郭群等在专利号为CN103652354A的专利中利用蔗渣、玉米秆和玉米棒制作肉用牛生物饲料的制备方法，该发明利用绿色木霉、康宁木霉、乳酸菌，密封培养7天以上，得到肉用牛生物饲料。绿色木霉和康宁木霉均以分泌纤维素酶为主，对蔗渣或秸秆半纤维素降解效率低。同时，乳酸菌的添加使饲料具有乳酸味，提高适口性，表现为饲喂牛后具有较好的日增长效果，且具有较低的成本。该发明未使用降解半纤维素的菌种，未说明粗蛋白的提高量，发酵为密封无氧发酵，耗时7天以上，限制其产业化。

曾宪经、贺宇等在专利号为CN103053794B的专利中一种利用蔗渣、糖蜜制备益生元发酵饲料的方法，该发明糖蜜酶解的低聚果糖、糖蜜、甘蔗渣、麸皮、豆粕为原料，以黑曲霉、绿色木霉和产朊假丝酵母混合菌种，固态发酵获得高附加值益生元饲料。该发明一步到位生产出高附加值的益生元发酵饲料，充分利用了甘蔗制糖副产物，制备方法简单易行，生产过程无三废产生，对环境友好。但该发明利用真菌进行固态发酵，耗时较长，不确定因素较多，难以获得稳定的产品，而且活性物质不够丰富，其活性饲料功能相对较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种蔗渣生物活性饲料原料的制备方法及其应用，解决高端生物活性饲料资源短缺、甘蔗制糖过程蔗渣等副产物难以资源化和高值化利用等问题。

本发明解决上述技术问题的方案在于：提供一种利用蔗渣发酵制备生物活性饲料原料的方法，包括如下步骤：

S100、菌液培养：使用短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊假丝酵母作为菌种，经过扩大培养分别获得菌液A、菌液B、菌液C、菌液D；

S200、细菌发酵：向混有蔗渣和水的发酵罐中加入所述菌液A和菌液B的混合液、氮源，细菌发酵12～24h；氮源为无机氮源，包括氨水、硫酸铵、硝酸铵中的至少一种；

S300、真菌发酵：向完成细菌发酵的发酵罐中加入菌液C、氮源，发酵24～36h后，加入糖蜜和菌液D，继续发酵72～94h获得蔗渣发酵混合物；氮源为无机氮源，包括氨水、硫酸铵、硝酸铵中的至少一种；

S400、过滤、干燥：将所述蔗渣发酵产物过滤并干燥，即得蔗渣生物活性饲料原料。

在本发明提供的一种蔗渣生物活性饲料原料的制备方法中，所述步骤S100之前还包括：

S001、原料预处理：将干燥蔗渣经粉碎处理后过5～80目筛，蔗渣与水按照料液比1:20～1:10添加进入发酵罐中，加热至70～100℃，维持10～20min后冷却待用。

在本发明提供的蔗渣生物活性饲料原料的制备方法中，所述步骤S100的扩大培养步骤中还包括：

S101、产酶培养：短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的扩大培养结束前1.0～3.0h内，添加2.0g/L～8.0g/L灭菌蔗渣，产酶培养1.0～3.0h；黑曲霉、产朊假丝酵母的产酶培养与扩大培养同步进行，灭菌蔗渣作为培养基的组分之一。

在本发明提供的蔗渣生物活性饲料原料的制备方法中，所述步骤S100中，菌种的扩大培养包括：

菌液A：短小芽孢杆菌扩大培养条件为接种量6.0～8.0％，温度32.0～42.0℃、转速150～200r/min、扩大培养10.0～14.0h；扩大培养的培养基组分包括糖蜜20.0～30.0g/L、(NH₄)₂SO₄1.0～3.0g/L、黄豆饼粉25.0～30.0g/L、NaCl6.0～10.0g/L、K₂HPO₄0.1～0.3g/L和MgSO₄0.1～0.2g/L，初始pH7.0～8.5；

菌液B：枯草芽孢杆菌扩大培养条件为接种量6.0～8.0％，温度32.0～45.0℃、转速150～200r/min、扩大培养10.0～14.0h；扩大培养培养基组分包括糖蜜25.0～30.0g/L、黄豆饼粉25.0～30.0g/L、K₂HPO₄0.2～0.4g/L、MgSO₄0.1～0.2g/L、CaCO₃6.0～8.0g/L、(NH₄)₂SO₄1.0～2.0g/L，初始pH6.8～8.2；

菌液C：黑曲霉扩大培养条件为接种量9.0～15.0％(v/v)，温度25～30℃、转速120～160r/min、时间2～4d；扩大培养培养基组分包括蔗渣粉10.0～25.0g/L、麸皮10.0～15.0g/L、NaNO₃10.0～15.0g/L、MgSO₄·7H₂O0.5g/L，初始pH4.4～5.8；

菌液D：产朊假丝酵母扩大培养条件为接种量8.0～12.0％(v/v)，温度26.0～30.0℃、转速120～150r/min、时间24～36h；扩大培养培养基包括蔗渣粉8.0～12.0g/L、麸皮10.0～20.0g/L、糖蜜5.0～20.0g/L、MgSO₄1.0～2.0g/L、K₂HPO₄1.0～2.0g/L，初始pH4.5～6.0。

在本发明提供的蔗渣生物活性饲料原料的制备方法中，所述扩大培养结束时，

短小芽孢杆菌细胞浓度为8.5×10⁸～4.0×10¹⁰cfu/mL，枯草芽孢杆菌细胞浓度为6.5×10⁸～4.0×10⁹cfu/mL，黑曲霉孢子浓度为2.0×10⁷～3.0×10⁸cfu/mL，产朊假丝酵母使孢子浓度为4.0×10⁶～8.0×10⁹cfu/mL；

短小芽孢杆菌酶系至少包括木聚糖酶和甘露聚糖酶，木聚糖酶活力高于54.8IU/mL，甘露聚糖酶酶活力高于5.8IU/mL；

枯草芽孢杆菌酶系至少包括羧甲基纤维素酶、甘露聚糖酶、滤纸糖酶、β-葡萄糖甘酶，羧甲基纤维素酶活力高于55.5IU/mL，甘露聚糖酶活力高于68.2IU/mL，β-葡萄糖甘酶活力高于12.5IU/mL，滤纸糖酶活力高于40.9IU/mL；

黑曲霉酶系至少包括羧甲基纤维素酶和蛋白酶，羧甲基纤维素酶活力高于125.4IU/mL，蛋白酶活高于310.0IU/mL。

在本发明提供的蔗渣生物活性饲料原料的制备方法中，所述步骤S200中，菌液A与菌液B的体积比为2:5～3:2，菌液A与菌液B的混和菌液占发酵液的体积分数为10.0～20.0％，有效活菌数为7.0×10⁷～2.0×10⁹cfu/mL，初始pH值7.0～8.0，转速80～120r/s，溶氧量1.5～3.0vvm，罐压0.1×10⁵～0.3×10⁵Pa，温度30～42℃，发酵时间12～24h。

在本发明提供的蔗渣生物活性饲料原料的制备方法中，所述步骤S300中，所述菌液C的体积分数为10～20％，所述菌液D的体积分数为7.0～12.0％，所述糖蜜的体积分数为5.0～15.0％，真菌发酵条件为初始pH值5.0～6.5，转速60～100r/s，溶氧量1.0～2.5vvm，罐压0.2×10⁵～0.4×10⁵Pa，温度25～30℃；所述真菌发酵时间合计96～120h。

在本发明提供的蔗渣生物活性饲料原料的制备方法中，所述步骤S400具体包括：

将蔗渣发酵混合物经过板框过滤分别得到发酵蔗渣和发酵清液，分离后的发酵蔗渣经过50～70℃干燥、粉碎处理，获得含水率为5.0～12.0％、细度为5～60目的蔗渣生物活性饲料原料。

在本发明提供的蔗渣生物活性饲料原料的制备方法中，所述步骤S400之后还包括：

S500、发酵清液处理：分离后的发酵清液将直接循环应用于下一批蔗渣的混合发酵。

本发明还提供一种上述任意一项所制备的所述蔗渣生物活性饲料原料，应用于家禽、家畜的养殖。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明利用蔗渣发酵制备生物活性饲料原料所需蔗渣量大、价廉、工艺简单、无污染，对设备和场地要求不高，具备产业化优势；制得的蔗渣生物活性饲料原料适口性较好，香气浓郁，可刺激禽畜食欲，蛋白质含量提高，粗蛋白≥16％，氨基酸总量≥10％，粗脂肪≥3％，粗纤维25～35％，另含多种维生素，饲料转化率提高，所含大量益生菌可促进营养消化吸收，改善饲养动物体内微生态环境，提高体质和抗病能力，提高禽畜的日增长效果，可作为禽畜的饲料原料。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

蔗糖厂产生的蔗渣主要含有纤维素、半纤维素、木质素等成分，除草食动物外，其他动物不能消化吸收纤维素、半纤维素等物质，导致其几乎无法饲喂非草食动物。蔗渣半纤维素和木质素包裹着纤维，使其胶结在一起，需要通过一定的方法使结构蓬松化，并使木质纤维素降解，以获得具有养殖价值的饲料原料。半纤维素是与纤维素相连的低聚合度无定型物质，蔗渣的半纤维素成分主要包括木聚糖和甘露聚糖，是降解的重点和难点。半纤维素以共价键的形式与木质素相连，半纤维素的降解在一定程度上对木质素和纤维素的降解起至关重要的作用。

本发明的主要创新点在于，通过连续的细菌发酵、真菌发酵过程，降低粗纤维的水平，提高粗蛋白和益生菌水平，有利于提高蔗渣消化率、适口性等品质。

本发明中所述的微生物主要可分泌酶系为半纤维素酶、纤维素酶、蛋白酶，包括短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉和产朊假丝酵母菌。发酵过程主要包括以短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌为优势菌的细菌发酵时期和以黑曲霉和产朊假丝酵母菌为优势菌的真菌发酵时期。

细菌发酵时期，短小芽孢杆菌主要分泌木聚糖酶和甘露聚糖酶，主要降解半纤维素；枯草芽孢杆菌可分泌多种酶和维生素，主要分泌蛋白酶和纤维素酶，促进胃肠道各种消化酶活性，并具有抑制肠道内有害菌的作用。

真菌发酵时期，黑曲霉分泌的纤维素酶活力增加，芽孢杆菌的生长逐渐减弱，蛋白酶活力开始继续升高；黑曲霉主要分泌纤维素酶、葡萄糖苷酶、木聚糖酶等，可进一步降解半纤维素和纤维素，生产还原糖等物质，同时其所分泌的酶系利于脱毒和提高饲料的消化率；产朊假丝酵母利用芽孢杆菌和黑曲霉发酵产生的还原糖、氨基酸等物质，合成自身菌体蛋白。四种微生物相互协同，提高粗蛋白和氨基酸含量、降低粗纤维含量和优化氨基酸组成。

实施例1

按以下步骤制备蔗渣生物活性饲料原料：

(1)原料预处理：将蔗渣经粉碎处理后过5目筛，蔗渣(以绝干物质计)与水按照料液比(m/v)1:20添加进入发酵罐中，加热至70℃，维持10min后自然冷却待用。

(2)菌液培养：分别使用短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊假丝酵母作为菌种，经过菌种活化后，扩大培养获得菌液A、菌液B、菌液C、菌液D；

菌液A：短小芽孢杆菌扩大培养条件为接种量6.0％(v/v)，温度32.0℃、转速150r/min、扩大培养10h，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，糖蜜20.0g/L、(NH₄)₂SO₄1.0g/L、黄豆饼粉25.0g/L、NaCl6.0g/L、K₂HPO₄0.1g/L和MgSO₄0.1g/L，初始pH7.0；

菌液B：枯草芽孢杆菌扩大培养条件为接种量6.0％(v/v)，温度32.0℃、转速150r/min、扩大培养10.0h，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，糖蜜25.0g/L、黄豆饼粉25.0g/L、K₂HPO₄0.2g/L、MgSO₄0.1g/L，CaCO₃6.0g/L、(NH₄)₂SO₄1.0g/L，初始pH6.8；

菌液C：黑曲霉扩大培养条件为接种量9.0％(v/v)，温度25℃、转速120r/min、时间2d，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，蔗渣粉10.0g/L，麸皮10.0g/L，NaNO₃10.0g/L，MgSO₄·7H₂O0.5g/L，初始pH4.4；

菌液D：产朊假丝酵母扩大培养条件为接种量8.0％(v/v)，温度26.0℃、转速120r/min、时间24h，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，蔗渣粉8.0g/L，麸皮10.0g/L，糖蜜5.0g/L，MgSO₄1.0g/L，K₂HPO₄1.0g/L，pH4.5；

产酶培养：短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的扩大培养结束前1.0h，添加2.0g/L灭菌蔗渣，产酶培养1.0h；黑曲霉、产朊假丝酵母的产酶培养与扩大培养同步进行，灭菌蔗渣作为培养基的组分之一，灭菌蔗渣添加量为15.0g/L；

在本实施例的蔗渣生物活性饲料原料制备方法中，所述产酶培养结束时：

短小芽孢杆菌细胞浓度为9.1×10⁸cfu/mL，木聚糖酶活力115.3IU/mL和甘露聚糖酶酶活力8.5IU/mL；

枯草芽孢杆菌细胞浓度为8.5×10⁸cfu/mL，羧甲基纤维素酶活力72.5IU/mL、甘露聚糖酶酶活力80.3IU/mL、β-葡萄糖甘酶活力为18.8IU/mL，滤纸糖酶活力为45.4IU/mL；

黑曲霉孢子浓度为4.4×10⁷cfu/mL，羧甲基纤维素酶活力为133.3IU/mL，蛋白酶活力为352.0IU/mL；

产朊假丝酵母使孢子浓度为8.5×10⁶cfu/mL。

(3)细菌发酵：向发酵罐中加入所述菌液A、菌液B的混合液和氮源，细菌发酵12h；菌液A与菌液B的体积比为2:5，菌液A与菌液B的混和菌液占发酵液的体积分数为10.0％，有效活菌数为8.2×10⁷cfu/mL，初始pH值7.0，转速80r/s，溶氧量1.5vvm，罐压0.1×10⁵Pa，温度30℃，发酵时间12h。

(4)真菌发酵：向完成细菌发酵的发酵罐中加入菌液C和氮源发酵培养24h后，加入糖蜜和经扩大培养的菌液D，继续发酵72h，获得蔗渣发酵产物；菌液C的体积分数为10％，所述菌液D的体积分数为7.0％，所述糖蜜(液态)的体积分数为5.0％，真菌发酵条件为初始pH值5.0，转速60r/s，溶氧量1.0vvm，罐压0.2×10⁵Pa，温度25℃。真菌发酵总时长96h。

(5)过滤、干燥：将发酵后的蔗渣过滤并干燥，即得发酵蔗渣，将发酵蔗渣经过板框过滤，分离后的蔗渣经过50℃干燥、粉碎处理获得含水率为12.0％、细度为5目的蔗渣生物活性饲料原料，分离后的发酵液直接循环应用于蔗渣发酵；

本实施例中，蔗渣和蔗渣生物活性饲料原料主要组分重量比如表1所示：

表1

将本实施例所生产的蔗渣生物活性饲料原料直接作为肉牛的饲料饲喂，

随机挑选30头生理状况相同的300kg±10kg肉牛进行不同饲料试验，喂养周期为60天。通过观察、记录对比得到以下结果：

组别	饲料	日粮成本(元)	日增重(kg)
				组1	普通饲料	16.25	1.25
组2	蔗渣饲料	13.65	1.29

实施例2

按以下步骤制备蔗渣生物活性饲料原料：

(1)原料预处理：将蔗渣经粉碎处理后过80目筛，蔗渣(以绝干物质计)与水按照料液比1:10(m/v)添加进入发酵罐中，加热至100℃，维持20min后自然冷却待用。

(2)菌液培养：分别使用短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊假丝酵母作为菌种，经过菌种活化后，扩大培养获得菌液A、菌液B、菌液C、菌液D；

菌液A：短小芽孢杆菌扩大培养条件为接种量8.0％(v/v)，温度42.0℃、转速200r/min、扩大培养14.0h，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，糖蜜30.0g/L、(NH₄)₂SO₄3.0g/L、黄豆饼粉30.0g/L、NaCl10.0g/L、K₂HPO₄0.3g/L和MgSO₄0.2g/L，初始pH8.5；

菌液B：枯草芽孢杆菌扩大培养条件为接种量8.0％(v/v)，温度45.0℃、转速200r/min、扩大培养14.0h，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，糖蜜30.0g/L、黄豆饼粉30.0g/L、K₂HPO₄0.4g/L、MgSO₄0.2g/L，CaCO₃8.0g/L、(NH₄)₂SO₄2.0g/L，初始pH8.2；

菌液C：黑曲霉扩大培养条件为接种量15.0％(v/v)，温度30℃、转速160r/min、时间4d，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，蔗渣粉25.0g/L，麸皮15.0g/L，NaNO₃15.0g/L，MgSO₄·7H₂O0.5g/L，初始pH5.8；

菌液D：产朊假丝酵母扩大培养条件为接种量12.0％(v/v)，温度30.0℃、转速150r/min、时间36h，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，蔗渣粉12.0g/L，麸皮20.0g/L，糖蜜20.0g/L，MgSO₄2.0g/L，K₂HPO₄2.0g/L，pH6.0；

产酶培养：短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的扩大培养结束前3.0h内，添加8.0g/L灭菌蔗渣，产酶培养3.0h；黑曲霉、产朊假丝酵母的产酶培养与扩大培养同步进行，灭菌蔗渣作为培养基的组分之一，灭菌蔗渣添加量分别为30.0g/L；

本实施例中产酶培养结束时：

短小芽孢杆菌细胞浓度为2.0×10¹⁰cfu/mL，木聚糖酶活力为65.4IU/mL和甘露聚糖酶酶活力为7.0IU/mL；

枯草芽孢杆菌细胞浓度为1.6×10⁹cfu/mL，羧甲基纤维素酶活力为69.0IU/mL、甘露聚糖酶酶活力85.5IU/mL、β-葡萄糖甘酶活力为25.1IU/mL，滤纸糖酶活力为58.3IU/mL；

黑曲霉孢子浓度为1.5×10⁸cfu/mL，羧甲基纤维素酶活力为140.8IU/mL，蛋白酶活力为384.2IU/mL；

产朊假丝酵母使孢子浓度为6.8×10⁹cfu/mL。

(3)细菌发酵：向发酵罐中加入所述菌液A、菌液B的混合液和氮源，细菌发酵24h；菌液A与菌液B的体积比为3:2，菌液A与菌液B的混和菌液占发酵液的体积分数为20.0％，有效活菌数为2.0×10⁹cfu/mL，初始pH值8.0，转速120r/s，溶氧量3.0vvm，罐压0.3×10⁵Pa，温度42℃，发酵时间24h。

(4)真菌发酵：向完成细菌发酵的发酵罐中加入菌液C和氮源发酵培养36h后，加入糖蜜和经扩大培养的菌液D，继续发酵84h，获得蔗渣发酵产物；菌液C的体积分数为20％，所述菌液D的体积分数为12.0％，所述糖蜜(液态)的体积分数为15.0％，真菌发酵条件为初始pH值6.5，转速100r/s，溶氧量2.5vvm，罐压0.4×10⁵Pa，温度30℃。蔗渣真菌发酵时间合计120h。

(5)过滤、干燥：将发酵后的蔗渣过滤并干燥，即得发酵蔗渣，将发酵蔗渣经过板框过滤，分离后的蔗渣经过70℃干燥、粉碎处理获得含水率为5.0％、细度为60目的蔗渣生物活性饲料原料，分离后的发酵液直接循环应用于蔗渣发酵；

实施本发明，具有如下有益效果：蔗渣和蔗渣生物活性饲料原料主要组分重量比如表2所示：

表2

将本实施例中所生产的蔗渣生物活性饲料原料与玉米、豆粕复配作为肉鸡饲料饲喂，随机挑选40只生理状况相同的700g±50g肉鸡进行不同饲料试验，喂养周期为60天。通过观察、记录对比得到以下结果：

组别	饲料	(20只)日粮成本(元)	日增重(g)
				组1(20只)	普通饲料	9.2	58
组2(20只)	25％蔗渣饲料+75％普通饲料	7.6	64

实施例3

按以下步骤制备蔗渣生物活性饲料原料：

(1)原料预处理：将蔗渣经粉碎处理后过20目筛，蔗渣(以绝干物质计)与水按照料液比(m/v)1:15添加进入发酵罐中，加热至90℃，维持15min后自然冷却待用。

(2)菌液培养：分别使用短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊假丝酵母作为菌种，经过菌种活化后，扩大培养获得菌液A、菌液B、菌液C、菌液D；

菌液A：短小芽孢杆菌扩大培养条件为接种7.0％(v/v)，温度37℃、转速180r/min、扩大培养12h，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，25.0g/L糖蜜、2.0g/L(NH₄)₂SO₄、28.0g/L黄豆饼粉、8.0g/LNaCl、0.2g/LK₂HPO₄和0.15g/LMgSO₄，初始pH8.0；

菌液B：枯草芽孢杆菌扩大培养条件为接种量7.0％(v/v)，温度40℃、转速180r/min、扩大培养12.0h，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，糖蜜28.0g/L、27.0g/L黄豆饼粉、0.3g/LK₂HPO₄、0.15g/LMgSO₄，7.0g/LCaCO₃、1.5g/L(NH₄)₂SO₄，初始pH7.0；

菌液C：黑曲霉扩大培养条件为接种量12.0％(v/v)，温度28℃、转速140r/min、时间4d，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，蔗渣粉18.0g/L，麸12.0g/L，12.0g/LNaNO₃，0.5g/LMgSO₄·7H₂O，初始pH5.0；

菌液D：产朊假丝酵母扩大培养条件为接种量10.0％(v/v)，温度28.0℃、转速140r/min、时间30h，扩大培养培养基组分如下(均为质量分数)，蔗渣粉10.0g/L，麸皮15.0g/L，糖蜜10.0g/L，MgSO₄1.5g/L，K₂HPO₄1.5g/L，pH5.0；

产酶培养：短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的扩大培养结束前2.0h内，添加6.0g/L灭菌蔗渣，产酶培养2.0h；黑曲霉、产朊假丝酵母的产酶培养与扩大培养同步进行，灭菌蔗渣作为培养基的组分之一，灭菌蔗渣添加量分别为20.0g/L；

在实施例中，产酶培养结束时：

短小芽孢杆菌细胞浓度为4.0×10⁹cfu/mL，木聚糖酶活力为60.8IU/mL和甘露聚糖酶酶活力为7.2IU/mL；

枯草芽孢杆菌细胞浓度为2.0×10⁹cfu/mL，羧甲基纤维素酶活力为64.0IU/mL、甘露聚糖酶酶活力65.5IU/mL、β-葡萄糖甘酶活力高于20.8IU/mL，滤纸糖酶活力高于35.0IU/mL；

黑曲霉孢子浓度为7.5×10⁷cfu/mL，羧甲基纤维素酶活力为130.4IU/mL，蛋白酶活高于339.0IU/mL；

产朊假丝酵母使孢子浓度为7.8×10⁸cfu/mL。

(3)细菌发酵：向发酵罐中加入所述菌液A、菌液B的混合液和氮源，细菌发酵12～24h；菌液A与菌液B的体积比为1:1，菌液A与菌液B的混和菌液占发酵液的体积分数为15.0％，有效活菌数为1.8×10⁸cfu/mL，初始pH值7.5，转速120r/s，溶氧量3.0vvm，罐压0.1×10⁵Pa，温度35℃，发酵时间20h。

(4)真菌发酵：向完成细菌发酵的发酵罐中加入菌液C和氮源发酵培养36h后，加入糖蜜和经扩大培养的菌液D，真菌发酵总时长120h，获得蔗渣发酵产物；菌液C的体积分数为15％，所述菌液D的体积分数为12.0％，所述糖蜜(液态)的体积分数为10.0％，真菌发酵条件为初始pH值5.0，转速100r/s，溶氧量2.0vvm，罐压0.3×10⁵Pa，温度30℃，蔗渣真菌发酵时间合计96h。

(5)过滤、干燥：将发酵后的蔗渣过滤并干燥，即得发酵蔗渣，将发酵蔗渣经过板框过滤，分离后的蔗渣经过60℃干燥、粉碎处理获得含水率为7.0％、细度为20目的蔗渣生物活性饲料原料，分离后的发酵液直接循环应用于蔗渣发酵；

实施本发明，具有如下有益效果：蔗渣和蔗渣生物活性饲料原料主要组分重量比如表3所示：

表3

将本实施例所生产的蔗渣生物活性饲料原料与玉米、豆粕复配作为猪饲料饲喂，随机挑选重为35kg±0.5kg，20头生理状况相同的猪进行不同饲料试验，喂养周期为36天。通过观察、记录对比得到以下结果：

组别	饲料	(1头)日粮成本(元)	日增重(g)
				组1	普通饲料	5.6	809
组2	20％蔗渣饲料+80％普通饲料	4.4	824

本发明中，微生物发酵处理直接关系蔗渣生物活性饲料原料品质，以及降解过程中废水带来的环保问题。本发明使用的微生物在代谢过程中可分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等几十种胞外酶，通过发酵可将它们转化成动物和人体可直接利用的蛋白质、小分子糖、单糖、多肽和氨基酸等，提高营养成分，同时微生物自身还能产生丰富的次生代谢产物，获得高品质蔗渣生物活性饲料原料。

本发明利用四种微生物所产生的酶系协同降解木质纤维素并提高粗蛋白水平，最大程度的转化为动物可食用的饲料原料。利用蔗渣混合微生物发酵所获得的生物活性饲料原料，可弥补饲料行业的不足，主要表现为：

(1)随着中国居民收入水平的提高和消费结构的变化，对动物性食品的需求逐步增加，在人们更注重绿色健康环保意识的今天，中国饲料业的健康绿色发展是必然趋势，抗生素必然被逐渐取代；

(2)发酵饲料可替代抗生素等添加剂的使用，改善了动物健康水平，从而提高养殖动物的食品安全性；

(3)利用蔗渣发酵制备的生物活性饲料原料可提供被忽略的“膳食纤维”，利于家畜、家禽肠道健康；

同时，利用蔗渣发酵制备生物活性饲料原料，大力提升了农业加工副产物综合利用水平，不仅可降低10.0～25.0％的养殖成本，同时使农业加工副产物资源蔗渣获得最大的利用价值，蔗糖产业链获得最大的经济效益，增加农民收入。

显然，上面描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种蔗渣生物活性饲料原料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、菌液培养：使用短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊假丝酵母作为菌种，经过扩大培养分别获得菌液A、菌液B、菌液C、菌液D；

S200、细菌发酵：向混有蔗渣和水的发酵罐中加入所述菌液A、所述菌液B、氮源，发酵12～24h；

S300、真菌发酵：向完成细菌发酵的发酵罐中加入菌液C、氮源，发酵24～36h后，加入糖蜜和菌液D，继续发酵72～94h，获得蔗渣发酵混合物；

S400、过滤、干燥：将所述蔗渣发酵混合物过滤并干燥，即得蔗渣生物活性饲料原料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S100之前还包括：

S001、原料预处理：将干燥蔗渣经粉碎处理后过5～80目筛，蔗渣与水按照料液比1:20～1:10添加进入发酵罐中，加热至70～100℃，维持10～20min后冷却待用。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S100的扩大培养步骤中还包括：

S101、产酶培养：短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的扩大培养结束前1.0～3.0h内，添加2.0～8.0g/L灭菌蔗渣，产酶培养1.0～3.0h；黑曲霉、产朊假丝酵母的产酶培养与扩大培养同步进行，灭菌蔗渣作为培养基的组分之一。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S100中，菌种的扩大培养包括：

菌液A：短小芽孢杆菌扩大培养条件为接种量6.0～8.0％，温度32.0～42.0℃、转速150～200r/min、扩大培养10.0～14.0h；扩大培养的培养基组分包括糖蜜20.0～30.0g/L、(NH₄)₂SO₄ 1.0～3.0g/L、黄豆饼粉25.0～30.0g/L、NaCl6.0～10.0g/L、K₂HPO₄0.1～0.3g/L和MgSO₄0.1～0.2g/L，初始pH7.0～8.5；

菌液B：枯草芽孢杆菌扩大培养条件为接种量6.0～8.0％，温度32.0～45.0℃、转速150～200r/min、扩大培养10.0～14.0h；扩大培养培养基组分包括糖蜜25.0～30.0g/L、黄豆饼粉25.0～30.0g/L、K₂HPO₄0.2～0.4g/L、MgSO₄0.1～0.2g/L、CaCO₃6.0～8.0g/L、(NH₄)₂SO₄ 1.0～2.0g/L，初始pH6.8～8.2；

菌液C：黑曲霉扩大培养条件为接种量9.0～15.0％(v/v)，温度25～30℃、转速120～160r/min、时间2～4d；扩大培养培养基组分包括蔗渣粉10.0～25.0g/L、麸皮10.0～15.0g/L、NaNO₃ 10.0～15.0g/L、MgSO₄·7H₂O0.5g/L，初始pH4.4～5.8；

菌液D：产朊假丝酵母扩大培养条件为接种量8.0～12.0％(v/v)，温度26.0～30.0℃、转速120～150r/min、时间24～36h；扩大培养培养基包括蔗渣粉8.0～12.0g/L、麸皮10.0～20.0g/L、糖蜜5.0～20.0g/L、MgSO₄ 1.0～2.0g/L、K₂HPO₄ 1.0～2.0g/L，初始pH4.5～6.0。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述扩大培养结束时，

短小芽孢杆菌细胞浓度为8.5×10⁸～4.0×10¹⁰cfu/mL，枯草芽孢杆菌细胞浓度为6.5×10⁸～4.0×10⁹cfu/mL，黑曲霉孢子浓度为2.0×10⁷～3.0×10⁸cfu/mL，产朊假丝酵母使孢子浓度为4.0×10⁶～8.0×10⁹cfu/mL；

短小芽孢杆菌酶系至少包括木聚糖酶和甘露聚糖酶，木聚糖酶活力高于54.8IU/mL，甘露聚糖酶酶活力高于5.8IU/mL；

枯草芽孢杆菌酶系至少包括羧甲基纤维素酶、甘露聚糖酶、滤纸糖酶、β-葡萄糖甘酶，羧甲基纤维素酶活力高于55.5IU/mL，甘露聚糖酶活力高于68.2IU/mL，β-葡萄糖甘酶活力高于12.5IU/mL，滤纸糖酶活力高于40.9IU/mL；

黑曲霉酶系至少包括羧甲基纤维素酶和蛋白酶，羧甲基纤维素酶活力高于125.4IU/mL，蛋白酶活高于310.0IU/mL。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S200中，菌液A与菌液B的体积比为2:5～3:2，菌液A与菌液B的混和液占发酵液的体积分数为10.0～20.0％，有效活菌数为7.0×10⁷～2.0×10⁹cfu/mL，初始pH值7.0～8.0，转速80～120r/s，溶氧量1.5～3.0vvm，罐压0.1×10⁵～0.3×10⁵Pa，温度30～42℃，发酵时间12～24h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S300中，所述菌液C的体积分数为10.0～20.0％，所述菌液D的体积分数为7.0～12.0％，所述糖蜜的体积分数为5.0～15.0％，真菌发酵条件为初始pH值5.0～6.5，转速60～100r/s，溶氧量1.0～2.5vvm，罐压0.2×10⁵～0.4×10⁵Pa，温度25～30℃；所述真菌发酵时间合计96～120h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S400具体包括：

将蔗渣发酵混合物经过板框过滤分别得到发酵蔗渣和发酵清液，过滤后的蔗渣发酵经过50～70℃干燥，再经粉碎处理，得到含水率为5.0～12.0％、细度为5～60目的蔗渣生物活性饲料原料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S400之后还包括：

S500、发酵清液处理：分离后的发酵清液将直接循环应用于下一批蔗渣的混合发酵。

10.将权利要求1～9中任意一项制备的所述蔗渣生物活性饲料原料，应用于家禽、家畜的养殖。