CN112544787A - 菌酶协同发酵构树复合饲料的方法及其复合饲料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种菌酶协同发酵构树复合饲料的方法及其复合饲料。（1）配制发酵原料；（2）配制活化培养基；（3）活化菌株和配制发酵种子液，将酿酒酵母和植物乳杆菌接入活化培养基活化后按照体积2:1比例混合，加入酸性蛋白酶混合均匀得到发酵种子液后接种；（4）装袋发酵，装入呼吸袋中发酵3‑5天即可使用。本发明可以显著提高构树复合饲料中粗蛋白，小肽、益生菌、有机酸以及黄酮的含量，增强饲料总抗氧化能力，有效降低单宁和粗纤维含量，提高构树复合饲料的猪体外消化率，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于动物饲料技术领域，具体涉及一种菌酶协同发酵构树复合饲料的方法及其复合饲料。
背景技术
近年来不仅非洲猪瘟带来饲料行业巨变，而且禁抗政策推动饲料产业的发展和转型，从而生物饲料技术迎来了蓬勃发展。采用生物发酵技术对不同地源性饲料与非常规饲料进行合理开发利用，以及针对不同原料的发酵工艺探索是未来生物饲料的一个在重要发展趋势，或可有效缓解饲料资源紧张问题。
构树又称奶树，是一种广泛应用于畜牧养殖中的非常规饲料原料。2017年全国构树种植面积已经超过30万亩，2018年纳入饲料原料目录。构树根据收割高度不同，其粗蛋白含量15-24%，粗脂肪5-7%，粗纤维12-21%，富含16种以上氨基酸和Ca、P、Zn、Fe、Mn、Cu等矿物质。此外，构树中具有70种以上的黄酮类化合物，具有抗菌、抗氧化、抗炎等多种生物学活性。但构树作为一种木本饲料原料，含有大量单宁和粗纤维，适口性差，严重影响动物采食量和养分消化吸收。
微生物发酵不仅能有效降解饲料中的抗营养因子，促进养分的消化吸收，还能提供有益菌及其代谢产物，调节肠道菌群稳态，减少抗生素的使用，从而改善动物健康。因此，根据原料特性筛选适合益生菌以及合适的工艺进行发酵，能够有效提高原料营养价值和利用效率。但是目前采用菌酶协同发酵构树复合饲料的工艺以及相关在育肥猪上应用的产品的报道还十分罕见。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种菌酶协同发酵构树复合饲料的方法及其复合饲料。
一种菌酶协同发酵构树复合饲料的方法，步骤如下：
1）配制发酵原料
发酵原料按照质量，包括22%豆粕、38%玉米、15%构树枝叶、15%糖蜜大豆皮和10%麸皮，粉碎后混合均匀；
2）配制活化培养基
酿酒酵母活化培养基按质量百分数包含5%豆粕粉、1%的酵母粉、5%的糖蜜，余量为水，加热至100℃后冷却至室温；植物乳杆菌活化培养基按质量百分数包含5%的豆粕粉、1%的酵母粉、2%的糖蜜、1%番茄粉、0.1%的磷酸二氢钾，余量为水，加热至100℃后冷却至室温；
3）活化菌株和配制发酵种子液
将酿酒酵母菌粉按照培养基质量的0.1%接入酿酒酵母活化培养基中，37℃通氧培养12h；植物乳杆菌ZJUAF-5菌粉按照培养基质量的0.1%接入植物乳杆菌活化培养基中，37℃静置培养18h；将上述活化好的酿酒酵母和植物乳杆菌按照体积2:1比例混合均匀，随后，按照发酵总体系质量的0.2%加入酶活为10000U/g的酸性蛋白酶混合均匀得到发酵种子液；上述的酿酒酵母购买于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种目录编号：2.3973；上述的植物乳杆菌ZJUAF-5购买于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种目录编号：1.510；
4）发酵
按照发酵总体系质量的10%的比例向步骤（1）发酵原料中添加步骤3）得到的发酵种子液，并接入37℃温水使总水分占发酵总体系质量的45%，搅拌均匀后装入呼吸袋，呼吸袋敞口发酵1-2天，再封口发酵2-3天，即得到发酵构树复合饲料。
所述的方法，菌酶协同发酵，呼吸袋内，好氧、厌氧两步发酵，温度为37℃。
一种根据所述的方法制备得到菌酶协同发酵构树复合饲料。
本发明的优点在于：
本发明利用酿酒酵母、植物乳杆菌和酸性蛋白酶配伍，利用呼吸袋内两步发酵工艺，显著提高构树复合饲料中粗蛋白，小肽、益生菌、有机酸以及黄酮的含量，增强饲料总抗氧化能力，有效降低单宁和粗纤维含量，提高构树复合饲料的猪体外消化率。
附图说明
图1是构树复合饲料发酵前后扫描电镜图。
图2是构树复合饲料发酵前后蛋白电泳图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1一种实验室小试菌酶协同发酵构树复合饲料的制备方法
酿酒酵母活化培养基按质量百分数，将5%豆粕粉、1%的酵母粉、5%的糖蜜加入水中搅拌均匀，加热至100℃后冷却至室温；植物乳杆菌活化培养基按质量百分数，将5%的豆粕粉、1%的酵母粉、2%的糖蜜、1%番茄粉、0.1%的磷酸二氢钾加入水中搅拌均匀，加热至100℃后冷却至室温。
将酿酒酵母菌粉按照培养基质量的0.1%接入酿酒酵母活化培养基中，37℃通氧培养12h；植物乳杆菌ZJUAF-5菌粉按照培养基质量的0.1%接入植物乳杆菌活化培养基中，37℃静置培养18h。将上述活化好的酿酒酵母和植物乳杆菌按照体积2:1比例混合均匀，随后，按照发酵总体系质量的0.2%加入酶活为10000U/g的酸性蛋白酶混合均匀得到发酵种子液。
将配制好发酵种子液按照发酵总体系质量的10%加入200g的底物（按照质量：22%豆粕、38%玉米、15%构树枝叶、15%糖蜜大豆皮和10%麸皮），并接入37℃温水使总水分占发酵总体系质量的45%，搅拌均匀后转移1000mL锥形瓶中，盖上无菌膜，37℃好氧发酵24h。随后更换为封口膜，在厌氧条件下37℃发酵48h后，取部分湿样，进行微生物代谢物和体外消化率的快速检测。然后，样品在65℃干燥12h，冷却并研磨，用于营养分析。
表1.构树复合饲料发酵前后的营养成分变化
| 指标，% | 未发酵构树复合饲料 | 发酵构树复合饲料 |
| 干物质 | 90.78 | 91.39 |
| 粗蛋白 | 17.09<sup>b</sup> | 19.69<sup>a</sup> |
| 酸溶蛋白 | 9.58<sup>b</sup> | 25.86<sup>a </sup> |
| 粗纤维 | 10.48<sup>a</sup> | 8.18<sup>b</sup> |
| 酸性洗涤纤维 | 15.83<sup>a</sup> | 12.56<sup>b</sup> |
| 中性洗涤纤维 | 26.11<sup>a</sup> | 21.70<sup>b</sup> |
| 单宁 | 0.33<sup>a</sup> | 0.16<sup>b</sup> |
| 精氨酸 | 0.80<sup>b</sup> | 0.88<sup>a </sup> |
| 亮氨酸 | 1.09<sup>b</sup> | 1.16<sup>a </sup> |
| 异亮氨酸 | 0.48<sup>b</sup> | 0.53<sup>a</sup> |
| 蛋氨酸 | 0.13<sup>b </sup> | 0.17<sup>a</sup> |
| 苏氨酸 | 0.52<sup>b</sup> | 0.57<sup>a </sup> |
| 赖氨酸 | 0.73<sup>b</sup> | 0.77<sup>a</sup> |
| 苯丙氨酸 | 0.69 | 0.71 |
| 组氨酸 | 0.34 | 0.36 |
| 缬氨酸 | 0.66 | 0.73 |
| 半胱氨酸 | 0.32 | 0.36 |
| 天冬氨酸 | 1.33 | 1.36 |
| 酪氨酸 | 0.36 | 0.37 |
| 丝氨酸 | 0.65<sup>b</sup> | 0.72<sup>a</sup> |
| 甘氨酸 | 0.61<sup>b</sup> | 0.69<sup>a</sup> |
| 丙氨酸 | 0.71<sup>b</sup> | 1.03<sup>a</sup> |
| 谷氨酸 | 2.52<sup>b</sup> | 2.90<sup>a</sup> |
| 脯氨酸 | 0.84<sup>b</sup> | 0.98<sup>a</sup> |
| 总氨基酸 | 12.79<sup>b</sup> | 14.27<sup>a</sup> |
注：同行肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
由表1可知，与未发酵构树复合饲料相比，发酵构树复合饲料粗蛋白、酸溶蛋白、总氨基酸分别提高了2.60%、16.28%和1.48%。粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维以及单宁的降解率分别达到21.95%、20.66%、16.89%和51.52%。综上，菌酶协同两步发酵工艺有效降低构树复合饲料中抗营养因子，提高饲料营养价值。
表2.构树复合饲料发酵前后猪体外消化率
| 指标，% | 未发酵构树复合饲料 | 发酵构树复合饲料 |
| 干物质 | 54.38<sup>b</sup> | 56.74<sup>a</sup> |
| 粗蛋白 | 71.13<sup>b</sup> | 77.61<sup>a</sup> |
| 精氨酸 | 65.47<sup>b</sup> | 82.92<sup>a</sup> |
| 组氨酸 | 57.04<sup>b</sup> | 70.37<sup>a</sup> |
| 亮氨酸 | 57.24<sup>b</sup> | 74.67<sup>a</sup> |
| 异亮氨酸 | 54.30<sup>b</sup> | 75.24<sup>a</sup> |
| 赖氨酸 | 63.95<sup>b</sup> | 76.78<sup>a</sup> |
| 蛋氨酸 | 48.83<sup>b</sup> | 77.28<sup>a</sup> |
| 缬氨酸 | 38.22<sup>b</sup> | 58.95<sup>a</sup> |
| 苏氨酸 | 58.09<sup>b</sup> | 75.20<sup>a</sup> |
| 苯丙氨酸 | 64.70<sup>a</sup> | 48.80<sup>b</sup> |
| 天冬氨酸 | 62.83<sup>b</sup> | 79.44<sup>a</sup> |
| 谷氨酸 | 72.50<sup>b</sup> | 86.97<sup>a</sup> |
| 酪氨酸 | 74.32<sup>b</sup> | 80.94<sup>a</sup> |
| 丝氨酸 | 55.29<sup>b</sup> | 74.50<sup>a</sup> |
| 甘氨酸 | 49.01<sup>b</sup> | 67.60<sup>a</sup> |
| 丙氨酸 | 60.74<sup>b</sup> | 81.41<sup>a</sup> |
| 半胱氨酸 | 29.53<sup>b</sup> | 49.06<sup>a</sup> |
| 脯氨酸 | 59.52<sup>b</sup> | 73.82<sup>a</sup> |
| 总氨基酸 | 60.61<sup>b</sup> | 75.73<sup>a</sup> |
注：同行肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
由表2可知，采用猪胃蛋白酶-胰蛋白酶两步体外消化率测定方法，结果表明菌酶协同两步法发酵工艺显著提高构树复合饲料干物质、粗蛋白和氨基酸体外消化率，从而提高营养物质的利用。
表3.构树复合饲料发酵前后微生物和功能性物质变化
注：同行肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
由表3可知,发酵后构树复合饲料有机酸含量显著提高，乳酸含量达到4.31%，饲料pH降低到4.51，酿酒酵母和植物乳杆菌活菌数分别达到4.33×108cfu/g和 35.09×108cfu/g，此外，黄酮含量和总抗氧化能力显著提高。综上，菌酶协同发酵构树复合饲料富含益生菌和有机酸，黄酮含量和总抗氧化能力提高，能够有效缓解育肥猪应激反应。
由图1可知，构树复合饲料中构树纤维表面光滑完整，经过菌酶协同发酵后，变得更为破碎，表面成凝集状，出现了较多孔隙，且表面和空隙内富集益生菌。提示了菌酶协同发酵对构树复合饲料结构的改变，从另一角度解释了发酵后的具有更高的消化率。
由图2可知，发酵后构树复合饲料中分子量较大的蛋白（35-55kDa）得到降解，分子量较小的蛋白（15-25kDa）含量增加，这解释了发酵构树复合饲料具有更高的粗蛋白体外消化率。
实施例2一种生产中菌酶协同发酵构树复合饲料的制备方法
配制活化培养基
酿酒酵母活化培养基按质量百分数，将5%豆粕粉、1%的酵母粉、5%的糖蜜加入水中搅拌均匀，加热至100℃后冷却至室温；植物乳杆菌活化培养基按质量百分数，将5%的豆粕粉、1%的酵母粉、2%的糖蜜、1%番茄粉、0.1%的磷酸二氢钾加入水中搅拌均匀，加热至100℃后冷却至室温。
配制发酵种子液
将酿酒酵母菌粉按照培养基质量的0.1%接入酿酒酵母活化培养基中，37℃通氧培养12h；植物乳杆菌ZJUAF-5菌粉按照培养基质量的0.1%接入植物乳杆菌活化培养基中，37℃静置培养18h。将上述活化好的酿酒酵母和植物乳杆菌按照体积2:1比例混合均匀，随后，按照发酵总体系质量的0.2%加入酶活为10000U/g的酸性蛋白酶混合均匀得到发酵种子液。
呼吸袋两步发酵
按照发酵总体系质量的10%的比例向40kg发酵原料（按照质量：22%豆粕、38%玉米、15%构树枝叶、15%糖蜜大豆皮和10%麸皮）中添加发酵种子液，并接入37℃温水使总水分占发酵总体系质量的45%，搅拌均匀后装入呼吸袋，呼吸袋敞口好氧发酵2天，再封口发酵2天，即得到发酵构树复合饲料产品。
表4.构树复合饲料发酵前后的变化
由表4可知,通过呼吸袋菌酶协同两步发酵工艺得到的发酵构树复合饲料产品与构树复合饲料原料相比，粗蛋白提高了2.61%，酸溶蛋白是发酵前的2.84倍，乳酸含量是发酵前的2.81倍，粗纤维降解率达到40.79%，且富含益生菌活菌。
上述描述中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施方案仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。本发明的保护范围由所附权利要求及其任何等同物给出。
Claims (3)
1.一种菌酶协同发酵构树复合饲料的方法，其特征在于，步骤如下：
1）配制发酵原料
发酵原料按照质量，包括22%豆粕、38%玉米、15%构树枝叶、15%糖蜜大豆皮和10%麸皮，粉碎后混合均匀；
2）配制活化培养基
酿酒酵母活化培养基按质量百分数包含5%豆粕粉、1%的酵母粉、5%的糖蜜，余量为水，加热至100℃后冷却至室温；植物乳杆菌活化培养基按质量百分数包含5%的豆粕粉、1%的酵母粉、2%的糖蜜、1%番茄粉、0.1%的磷酸二氢钾，余量为水，加热至100℃后冷却至室温；
3）活化菌株和配制发酵种子液
将酿酒酵母菌粉按照培养基质量的0.1%接入酿酒酵母活化培养基中，37℃通氧培养12h；植物乳杆菌ZJUAF-5菌粉按照培养基质量的0.1%接入植物乳杆菌活化培养基中，37℃静置培养18h；将上述活化好的酿酒酵母和植物乳杆菌按照体积2:1比例混合均匀，随后，按照发酵总体系质量的0.2%加入酶活为10000U/g的酸性蛋白酶混合均匀得到发酵种子液；上述的酿酒酵母购买于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种目录编号：2.3973；上述的植物乳杆菌ZJUAF-5购买于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种目录编号：1.510；
4）发酵
按照发酵总体系质量的10%的比例向步骤（1）发酵原料中添加步骤3）得到的发酵种子液，并接入37℃温水使总水分占发酵总体系质量的45%，搅拌均匀后装入呼吸袋，呼吸袋敞口发酵1-2天，再封口发酵2-3天，即得到发酵构树复合饲料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，菌酶协同发酵，呼吸袋内，好氧、厌氧两步发酵，温度为37℃。
3.一种根据权利要求1所述的方法制备得到菌酶协同发酵构树复合饲料。
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