CN111066949A - 一种反刍动物全价混合发酵饲料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种反刍动物全价混合发酵饲料及其制备方法。本发明采用物理法和生物发酵法相结合的方法处理甘蔗渣，然后将处理后的发酵甘蔗渣作为一种饲料原料，制备满足反刍动物的营养需要的全价混合发酵饲料。本发明制得的全价混合发酵饲料饲喂反刍动物，可显著提高反刍动物采食量、日增重和饲料转化率。本发明可以提高甘蔗渣的利用率，有效解决甘蔗渣资源浪费的问题。

Description

一种反刍动物全价混合发酵饲料及其制备方法
技术领域
本发明涉及发酵饲料技术领域，具体涉及一种反刍动物全价混合发酵饲料及其制备方法。
技术背景
全价混合发酵饲料(Total Mixed Fermented Ration，简称TMF)是根据反刍动物的营养需要，利用当地饲料资源，在特殊工艺条件下，经过配料、混合和微生物接种，通过发酵工程技术生产、含有微生物及其代谢产物的营养均衡的全混合日粮。
甘蔗是我国制糖工业的主要原料，每年都产生大量的甘蔗渣。我国的甘蔗种植主要分布在广西、云南、广东、贵州等南方省区，2017年我国甘蔗产量为10440万吨，甘蔗渣产量约为3000万吨。目前，广西70％-80％的甘蔗渣都是直接作为糖厂锅炉燃料被燃烧掉，得不到有效利用，不仅造成资源浪费，而且还会对生态环境造成污染，进一步给人和动物的健康带来危害。甘蔗渣具有价格便宜、农残量低、成份稳定和来源集中等特点。甘蔗渣的营养成分中，尤以纤维含量最多，用于生产反刍动物粗饲料具有极大的前景。但是，甘蔗渣的蛋白和可溶性糖含量较少，木质素含量过高，牛和其他反刍动物可以消化甘蔗渣中的纤维素、半纤维素、果胶和糖分，但不能消化木质素，而且木质素与半纤维素形成紧密结构将纤维素包裹在其中，影响纤维素的消化。有资料表明，反刍动物直接消化甘蔗渣所消耗的能量大于其从甘蔗渣中所获取的能量，作为反刍动物饲料时，有机物消化率只有20％～25％或更低。并且，甘蔗渣质地粗硬、适口性差，直接喂食动物采食量很低。因此限制了甘蔗渣在反刍动物饲料中的应用。
发明内容
本发明的发明目的之一在于提供一种发酵甘蔗渣及其制备方法。
本发明的发明目的之二在于提供一种以发酵甘蔗渣为粗饲料原料来源的反刍动物全价混合发酵饲料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种发酵甘蔗渣的制备方法，所述制备方法包括步骤：
1)甘蔗渣膨化
对甘蔗渣进行粉碎，并对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，得到膨化甘蔗渣；
2)甘蔗渣发酵
以膨化甘蔗渣为主要发酵原料，接种霉菌和酵母菌，进行好氧发酵得到发酵甘蔗渣。
其中，所述步骤1)中甘蔗渣水分含量44％～52％，使用前粉碎至10～30mm，用膨化机对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，膨化温度120～140℃，压力0.5～4Mpa，时长3～5s。
其中，步骤2)中所述的霉菌为高产纤维素酶和/或高产半纤维素酶的霉菌，用于降解纤维素和半纤维素，所述霉菌包括但不限于黑曲霉和米曲霉。所述酵母菌为酿酒酵母和产朊假丝酵母。
可选地，通过加入霉菌及酵母菌培养物的方式来接种霉菌及酵母菌，所述霉菌及酵母菌培养物的制备方法为：膨化甘蔗渣和糖蜜按质量比8:2混合，加入混合物3倍重量的水，再加入甘蔗渣干重6％的(NH4)2SO4，混合，高温灭菌后冷却，接种黑曲霉、米曲霉、酿酒酵母和产朊假丝酵母，30℃发酵12～36h即制得，所述黑曲霉和米曲霉接种量分别为每克混合物中接种1.5×106～7.5×106cfu，所述酿酒酵母和产朊假丝酵母接种量分别为每克混合物中接种2×106～6×106cfu。终产物每种菌有效活菌数不低于1×109cfu/g。此处制备培养物也可以用其他载体制备，本发明采用甘蔗渣作为载体，其目的是充分利用甘蔗渣。
其中，所述步骤2)以膨化甘蔗渣为主要发酵原料，添加适量糖蜜和尿素，充分混匀，接种霉菌和酵母菌进行好氧发酵。
本发明中以膨化甘蔗渣为主要发酵原料添加糖蜜和尿素，糖蜜的添加主要是为了提高水溶性糖的含量，所以糖类物质都可以，比如蔗糖、葡萄糖等；尿素的添加主要是为了提高氮的含量，比如尿素、硫酸铵等。这里添加水溶性糖以及氮源，是为了促进发酵，提高发酵效率。
优选地，按甘蔗渣干重重量百分比计，所述糖蜜添加量为4-7％，所述尿素添加量为0.5-1.5％甘蔗渣DM，所述霉菌及酵母菌复合培养物接种量为0.05-0.15％甘蔗渣DM；
优选地，按甘蔗渣干重重量百分比计，所述糖蜜添加量为5％甘蔗渣DM，所述尿素添加量为1％甘蔗渣DM，所述霉菌及酵母菌复合培养物接种量为0.1％甘蔗渣DM。
进一步，本发明提供上述制备方法所制备的发酵甘蔗渣，以及含有所述发酵甘蔗渣的饲料。
本发明进一步提供一种反刍动物全价混合发酵饲料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)按质量份准备下述原料组成全价混合饲料：上述发酵甘蔗渣198-740份、压片玉米77-243份、DDGS 14-46份、豆粕14-46份、麸皮29-92份、4％预混料6.0-17.5份、磷酸氢钙2-6份、氯化钠1.5-4.1份、小苏打1.5-4.0份和水115-350份；
2)准备乳酸菌培养物：按照步骤1)所述全价混合饲料质量比0.05-0.1％称取乳酸菌培养物，备用；
3)将步骤1)和2)所述组分依次加入搅拌车中，边填料边搅拌，等全部原料填完再搅拌3～5min，获得饲料原料混合物；
4)将步骤3)所得饲料原料混合物打捆，密度400-700kg/m3，并装袋发酵，发酵3～7天制得；
优选地，其中步骤3)的饲料原料混合物水分含量45％-50％；
优选地，其中干物质精粗比为4-8：2-6。此处的精粗是指以本发明膨化发酵甘蔗渣为唯一的粗饲料计算。
其中，所述乳酸菌培养物的制备方法为：将植物乳杆菌、发酵乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌分别按照每毫升1×106～2×106cfu的接种量溶解于2％-3％的糖蜜水中，37℃活化12～24h，目标产物每种菌有效活菌数不低于1×109cfu/mL。
本发明还提供一种利用上述全价混合发酵饲料制备方法所制备的全价混合发酵饲料。
本发明还提供上述发酵甘蔗渣、含有所述发酵甘蔗渣的饲料，特别是上述全价混合发酵饲料在饲喂动物中的应用。
有益之处：
1、本发明采用物理法和生物发酵结合的方法处理甘蔗渣，膨化处理可破坏甘蔗渣细胞壁结构，使纤维素、半纤维素、木质素等复杂结构发生崩解，发酵后显著提高蛋白质含量。
2、本发明制备满足反刍动物营养需要的全价混合发酵饲料，乳酸菌和酵母菌活菌数高，增强动物抗病能力，可实现无抗养殖；可显著提高反刍动物的采食量、日增重和饲料转化率。
3、本发明提高了甘蔗渣的利用率，解决了甘蔗渣资源浪费的问题，有效地解决牛羊冬季和早春缺乏饲料的问题，袋装饲料方便储运，可以在市场流通，具有极大的经济效益。
附图说明
图1为未膨化甘蔗渣电镜图，放大比例为1：2000；
图2为膨化后甘蔗渣电镜图，放大比例为1：2000。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
若无特别说明，在本发明中说涉及到的百分比或“％”，表示重量百分比；若无特别说明，本发明中所涉及到的原料或材料均为市售常规材料。
实施例1发酵甘蔗渣的制备
1、甘蔗渣膨化
膨化1组：甘蔗渣水分含量44％，粉碎至15mm，用膨化机对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，膨化温度130℃，压力2Mpa，时长4s。
膨化2组：甘蔗渣水分含量52％，粉碎至10mm，用膨化机对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，膨化温度120℃，压力4Mpa，时长3s。
膨化3组：甘蔗渣水分含量48％，粉碎至30mm，用膨化机对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，膨化温度140℃，压力0.5Mpa，时长5s。
机械膨化自然产生的高温可达到熟化和灭菌的作用。对膨化前的甘蔗渣及膨化1组所得膨化甘蔗渣进行电镜扫描，从电镜扫描图(图1)可以看出，膨化处理的甘蔗渣细胞壁结构明显被破坏，纤维素、半纤维素、木质素等复杂结构发生崩解。
以下实施例部分若无特别注明，所述膨化甘蔗渣，均为膨化1组所制得的甘蔗渣。
2、霉菌及酵母菌复合培养物制备
制备例1：以膨化甘蔗渣和糖蜜按质量比8:2混合，添加混合物3倍重量水，添加甘蔗渣干重6％的(NH4)2SO4，装入托盘或塑料盒中，厚度约2～3cm，牛皮纸封口，灭菌后冷却至30℃左右，接种黑曲霉、米曲霉、酿酒酵母和产朊假丝酵母，黑曲霉、米曲霉按每克底物接种1.5×106CFU，酿酒酵母和产朊假丝酵母按每克底物接种2×106CFU，30℃发酵36h，检测目标产物每种菌有效活菌数均大于1×109cfu/g，待用。
制备例2：以膨化甘蔗渣和糖蜜按质量比8:2混合，添加混合物3倍重量水，添加甘蔗渣干重6％的(NH4)2SO4，装入托盘或塑料盒中，厚度约2～3cm，牛皮纸封口，灭菌后冷却至30℃左右，接种黑曲霉、米曲霉、酿酒酵母和产朊假丝酵母，黑曲霉、米曲霉按每克底物接种7.5×106CFU，酿酒酵母和产朊假丝酵母按每克底物接种6×106CFU，30℃发酵12h，检测目标产物每种菌有效活菌数均大于1×109cfu/g，待用。
制备例3：以膨化甘蔗渣和糖蜜按质量比8:2混合，添加混合物3倍重量水，添加甘蔗渣干重6％的(NH4)2SO4，装入托盘或塑料盒中，厚度约2～3cm，牛皮纸封口，灭菌后冷却至30℃左右，接种黑曲霉、米曲霉、酿酒酵母和产朊假丝酵母，黑曲霉、米曲霉按每克底物接种4×106CFU，酿酒酵母和产朊假丝酵母按每克底物接种4×106CFU，30℃发酵24h，检测目标产物每种菌有效活菌数均大于1×109cfu/g，待用。
黑曲霉和米曲霉由山东康源生物科技有限公司提供，孢子含量均≥150亿/克，在培养物制备过程中的接种量为0.01％-0.05％。
酿酒酵母由安琪酵母股份有限公司提供，活菌数≥200亿个/克，在培养物制备过程中的接种量为0.01％-0.03％。
产朊假丝酵母由广州市微元生物科技有限公司提供，活菌数≥200亿个/克，在培养物制备过程中的接种量为0.01％-0.03％。
以下若无说明，菌以上述制备例1的方法制备霉菌及酵母菌复合培养物。
3、甘蔗渣发酵
发酵1组：将膨化甘蔗渣、糖蜜(5％甘蔗渣DM)和尿素(1％甘蔗渣DM)充分混和，接种霉菌和酵母菌培养物(0.1％甘蔗渣DM)，放入水泥池或发酵槽中，好氧发酵24h，温度升至40℃翻抛，保证发酵温度不高于40℃。
发酵2组：将膨化甘蔗渣、糖蜜(4％甘蔗渣DM)和尿素(1.5％甘蔗渣DM)充分混和，接种霉菌和酵母菌培养物(0.05％甘蔗渣DM)，放入水泥池或发酵槽中，好氧发酵24h，温度升至40℃翻抛，保证发酵温度不高于40℃。
发酵3组：将膨化甘蔗渣、糖蜜(7％甘蔗渣DM)和尿素(0.5％甘蔗渣DM)充分混和，接种霉菌和酵母菌培养物(0.15％甘蔗渣DM)，放入水泥池或发酵槽中，好氧发酵24h，温度升至40℃翻抛，保证发酵温度不高于40℃。
以下实施例若无特别注明，所述膨化发酵甘蔗渣均为发酵1组所制得的膨化发酵甘蔗渣。
对比例1
使用未经膨化的甘蔗渣，其他步骤与实施例1相同，制得未膨化发酵甘蔗渣。
测定未处理甘蔗渣、膨化甘蔗渣发酵前后及未膨化甘蔗渣发酵后的营养物质变化：
如表1所示，膨化甘蔗渣经发酵后，纤维素、半纤维素和木质素含量分别降低12.16％、20.65％和11.97％，水溶性还原糖和粗蛋白分别增加1.33倍和89.83％。而膨化的甘蔗渣与未膨化的甘蔗渣采用相同的方式发酵后，纤维素、半纤维素和木质素明显降低，水溶性还原糖和粗蛋白有增加趋势。甘蔗渣经膨化后再发酵对营养物质的改善效果要好于未经膨化的甘蔗渣。发酵组2和3也取得了类似的效果。
表1膨化甘蔗渣发酵前后的营养物质变化
Figure BDA0002373596660000071
Figure BDA0002373596660000081
注：同一行的不同字母表示在P＝0.05的水平上差异显著。
实施例2不同精粗比全价混合发酵饲料(TMF)和全价混合饲料(TMR)的制备
一、全价混合发酵饲料(TMF)的制备
1、乳酸菌培养物制备
制备1：将植物乳杆菌、发酵乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌分别按1×106cfu/mL溶解于2％％的糖蜜水中，37℃活化24h；检测目标产物每种菌有效活菌数≥109cfu/mL。
制备2：将植物乳杆菌、发酵乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌分别按2×106cfu/mL溶解于3％的糖蜜水中，37℃活化12h；检测目标产物每种菌有效活菌数≥109cfu/mL。
经本发明实验验证，乳酸菌培养物中每种菌有效活菌数达到≥109cfu/mL则能实现相同的作用。以下实施例以制备1制备的乳酸菌培养物。
植物乳杆菌、发酵乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌由内蒙古和美科盛生物技术有限公司提供，活菌数≥20亿cfu/克，在培养物制备过程中的接种量为0.05％-0.1％。
2、TMF的制备
1)按照表2准备全价混合饲料：发酵甘蔗渣、压片玉米、DDGS、豆粕、麸皮、4％预混料、磷酸氢钙、氯化钠、小苏打和水；
2)按照步骤1)所述全价混合饲料质量比0.05％称取乳酸菌培养物，备用；
3)将步骤1)各组分及步骤2)准备的乳酸菌培养物依次加入搅拌车中，边填料边搅拌，等全部原料填完再搅拌5min，获得饲料混合物；
4)将上述饲料混合物经由自动传送带送入自动打捆机自动挤压打捆，密度400-700kg/m3；将打好的捆装入带呼吸阀的塑料袋中，在20-30℃的环境条件下，发酵5天。
表2全价混合发酵饲料(TMF)实施例组分配比(配比以鲜基计)
Figure BDA0002373596660000091
二、全价混合饲料(TMR)的制备
制备方法同全价混合发酵饲料(TMF)的制备中步骤2，但跳过步骤2)，仅进行步骤1)、3)和4)。
实施例3全价混合发酵饲料应用
选择健壮、体格发育基本一致的西门塔尔杂交牛240头，随机分成12组，每组20头，分别饲喂精粗比为8:2、7:3、6:4、5:5、4:6和2：8的含发酵甘蔗渣的TMR全价混合饲料或全价混合发酵饲料TMF。预试期10天，正试期80天。试验前对试验牛全部进行驱虫、健胃、防疫注射、编号、称重并登记，并对圈舍进行消毒。
1、分析不同精粗比全价混合饲料TMR日粮对育肥牛生产性能的影响
如表3所示，随着TMR日粮精粗比的提高，料重比降低，但当精粗比为8：2时，肉牛的采食量受到影响，料重比增加。因此，最适精粗比为7：3。
表3不同精粗比TMR对育肥牛生产性能的影响
Figure BDA0002373596660000101
2、分析不同精粗比全价混合发酵饲料TMF日粮对育肥牛生产性能的影响
如表4所示，随着TMF日粮精粗比的提高，料重比降低，但当精粗比为8：2时，肉牛的采食量受到影响，料重比增加。同时当TMF日粮的精粗比在4-8：2-6的区间内时，不同精粗比试验组间的料重比、平均日增重可以达到相似的技术效果，其中精粗比为7:3时，平均日增重显著高于其他试验组，料重比明显比其他组偏低，取得的效果最好。而精粗比在2：8时，平均日增重明显比其他试验组降低，料重比明显比其他试验组升高，达不到本发明想要的技术效果。
表4不同精粗比全价混合发酵饲料TMF对育肥牛生产性能的影响
Figure BDA0002373596660000102
3、对比TMF日粮与TMR日粮对育肥牛生产性能的影响
分别对比精粗比在4-8：2-6的区间内时，相同精粗比条件下TMF日粮与TMR日粮对育肥牛生产性能的影响结果，由表3和表4，可以发现，相同精粗比条件下，饲喂全价混合发酵饲料TMF日粮的肉牛采食量提高，全期增重、平均日增重均明显提高，料重比明显降低。由此，饲喂TMF日粮的肉牛生产性能要优于饲喂相同精粗比的TMR日粮。

Claims (10)

1.一种发酵甘蔗渣的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
1)甘蔗渣膨化
对甘蔗渣进行粉碎，并对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，得到膨化甘蔗渣；
2)甘蔗渣发酵
以膨化甘蔗渣为主要发酵原料，接种霉菌和酵母菌，进行好氧发酵得到发酵甘蔗渣。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中甘蔗渣水分含量44％～52％，使用前粉碎至10～30mm，用膨化机对粉碎后的甘蔗渣进行膨化处理，膨化温度120～140℃，压力0.5～4Mpa，时长3～5s。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中步骤2)中所述的霉菌为高产纤维素酶和/或高产半纤维素酶的霉菌，优选为黑曲霉和米曲霉，所述酵母菌为酿酒酵母和产朊假丝酵母；
优选地，通过加入霉菌及酵母菌培养物的方式来接种霉菌及酵母菌，所述霉菌及酵母菌培养物的制备方法为：膨化甘蔗渣和糖蜜按质量比8:2混合，加入混合物3倍重量的水，再加入甘蔗渣干重6％的(NH4)2SO4，混合，高温灭菌后冷却，接种黑曲霉、米曲霉、酿酒酵母和产朊假丝酵母，30℃发酵12～36h即制得，所述黑曲霉和米曲霉接种量分别为每克混合物中接种1.5×106～7.5×106cfu，所述酿酒酵母和产朊假丝酵母接种量分别为每克混合物中接种2×106～6×106cfu，所得霉菌及酵母菌培养物终产物每种菌有效活菌数不低于1×109cfu/g。
4.如权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)以膨化甘蔗渣为主要发酵原料，添加适量糖蜜和尿素，充分混匀，接种霉菌和酵母菌进行好氧发酵；
优选地，按甘蔗渣干重重量百分比计，所述糖蜜添加量为4-7％，所述尿素添加量为0.5-1.5％甘蔗渣DM，所述霉菌及酵母菌复合培养物接种量为0.05-0.15％甘蔗渣DM；
优选地，按甘蔗渣干重重量百分比计，所述糖蜜添加量为5％甘蔗渣DM，所述尿素添加量为1％甘蔗渣DM，所述霉菌及酵母菌复合培养物接种量为0.1％甘蔗渣DM。
5.权利要求1～4任一项所述制备方法所制备的发酵甘蔗渣。
6.含有权利要求5所述发酵甘蔗渣的饲料。
7.一种反刍动物全价混合发酵饲料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：
1)按质量份准备下述原料组成全价混合饲料：权利要求5所述发酵甘蔗渣198-740份、压片玉米77-243份、DDGS 14-46份、豆粕14-46份、麸皮29-92份、4％预混料6.0-17.5份、磷酸氢钙2-6份、氯化钠1.5-4.1份、小苏打1.5-4.0份和水115-350份；
2)准备乳酸菌培养物：按照步骤1)所述全价混合饲料质量比0.05-0.1％称取乳酸菌培养物，备用；
3)将步骤1)和2)所述组分依次加入搅拌车中，边填料边搅拌，等全部原料填完再搅拌3～5min，获得饲料原料混合物；
4)将步骤3)所得饲料原料混合物打捆，密度400-700kg/m3，并装袋发酵，发酵3～7天制得；
优选地，其中步骤3)的饲料原料混合物水分含量45％-50％；
优选地，其中干物质精粗比为4-8：2-6，合计10。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述乳酸菌培养物的制备方法为：将植物乳杆菌、发酵乳杆菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌分别按照每毫升1×106～2×106cfu的接种量溶解于2％-3％的糖蜜水中，37℃活化12～24h，目标产物每种菌有效活菌数不低于1×109cfu/mL。
9.权利要求7或8所述的制备方法所制备的全价混合发酵饲料。
10.权利要求5所述发酵甘蔗渣或权利要求6所述的饲料或权利要求9所述全价混合发酵饲料在饲喂反刍动物中的应用。
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