CN113519692A - 一种菌酶组合物及其在大豆皮发酵中的应用 - Google Patents

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Abstract

一种菌酶组合物及其在大豆皮发酵中的应用，菌酶组合物由纤维素酶、木聚糖酶、乳酸杆菌、芽孢杆菌和酵母菌组成。本发明相对于物理法和化学法来说，本发明采用的复合酶和复合益生菌结合发酵大豆皮技术方法简单、易于操作、安全环保并且成本低。与单独酶解法或者单独发酵相比，本发明既能降低大豆皮中的纤维，又能降低大豆皮中的抗原蛋白、脲酶等抗营养因子，极大地改善了大豆皮的适口性和营养价值，可有效促进大豆皮在畜禽饲料中的开发和利用，提高动物对大豆皮的利用效率，极其具有推广价值。

Description

一种菌酶组合物及其在大豆皮发酵中的应用
技术领域
本发明涉及农业生物技术领域，尤其涉及一种菌酶组合物及其在大豆皮发酵中的应用。
背景技术
我国大豆需求量每年在1亿吨以上，80％以上需要靠进口，大豆皮作为大豆加工的副产物，每年在我国的产量达到1200万吨。大豆大豆皮粗纤维含量高(约34％)，但木质素含量较低(<2％)皮，大豆皮因其高纤维、高能量及价格优势而作为动物潜在的饲料资源。在畜禽日粮中添加大豆皮或替代部分粗饲料，不仅可以降低饲养成分，缓解饲料资源短缺，还可以提高动物的生长(产)性能。然而，由于高含量的纤维素、半纤维素及多种抗营养因子的存在，添加过多的大豆皮会导致动物机体损伤，阻碍机体对养分的消化吸收，限制了大豆皮作为饲料资源的利用。目前，对大豆皮常见的处理方法有物理法、化学法，以及酶制剂处理和微生物发酵法，能够消除大豆皮中的抗营养成分，提高饲料的营养价值。
物理法主要包括挤压膨化法、蒸汽***法及热处理等方法。物理法虽然可以使大豆皮中的纤维及抗营养因子消除，但物理法处理大豆皮的成本高，在生产得可行性低。化学法主要是在原料中加入化学试剂，常见的化学试剂包括硫酸、盐酸、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钙(Ca2OH)及乙醇。尽管添加化学试剂处理能够有效的降解纤维及抗营养因子，但底物中残留的化学试剂可能会对动物机体的健康造成损伤而且操作不便，使饲料成本增加。酶制剂处理和微生物发酵以其操作简单，效果显著，成本低等优点受到广泛关注。酶制剂可将大豆皮中的难以消化的碳水化合物降解为易被机体吸收的小分子物质，但在酶解过程中产生苦味物质会影响饲料的适口性。单独利用微生物发酵产生的酶，不能完全满足降解饲料原料所需的酶的量，发酵过程中微生物的活性和生长情况决定了发酵产品的质量，并且发酵工艺不易控制，饲料品质不稳定。
发明内容
解决的技术问题:本发明提供一种菌酶组合物及其在大豆皮发酵中的应用，能够改善大豆皮营养价值，促进大豆皮在畜禽饲料中的利用，提高其利用率。通过纤维素酶、木聚糖酶和乳酸杆菌、芽孢杆菌和酵母菌发酵相结合，降解大豆皮中纤维、脲酶和抗原蛋白等抗营养成分，提高大豆皮的营养价值。
技术方案:一种菌酶组合物，由纤维素酶、木聚糖酶、乳酸杆菌、芽孢杆菌和酵母菌组成。
上述乳酸杆菌为植物乳杆菌ZR1(Lactobacillus plantarum ZR1)，芽孢杆菌为纳豆芽孢杆菌ND1(Bacillus natto ND1)，酵母菌为酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiaeZR4)。
上述菌酶组合物在大豆皮发酵中的应用。
应用具体步骤为，将大豆皮、麸皮和尿素混匀加入发酵袋中，其中大豆皮:麸皮:尿素的质量比为100:10:1，加水混匀；将植物乳杆菌ZR1、纳豆芽孢杆菌ND1和酿酒酵母菌ZR4分别以1wt.％的接种量接种至发酵袋，单位mL/g；将纤维素酶和木聚糖酶分别以100U/g大豆皮和250U/g大豆皮的量添加至发酵袋中，混匀后将发酵袋移入37℃培养箱发酵5d。
上述植物乳杆菌ZR1、纳豆芽孢杆菌ND1和酿酒酵母菌ZR4的有效活菌数分别为108CFU/mL。
有益效果:本发明相对于物理法和化学法来说，本发明采用的复合酶和复合益生菌结合发酵大豆皮技术方法简单、易于操作、安全环保并且成本低。与单独酶解法或者单独发酵相比，本发明既能降低大豆皮中的纤维，又能降低大豆皮中的抗原蛋白、脲酶等抗营养因子，极大地改善了大豆皮的适口性和营养价值，可有效促进大豆皮在畜禽饲料中的开发和利用，提高动物对大豆皮的利用效率，极其具有推广价值。
附图说明
图1为纤维素酶(A)和木聚糖酶(B)添加量的确定示意图；
图2为复合酶添加对大豆皮还原糖(A)、粗蛋白(B)、中性洗涤纤维(C)和酸性洗涤纤维(D)的影响示意图；
图3为菌酶结合发酵对大豆皮乳酸(A)、pH(B)和活菌数(D-F)的影响示意图；其中，Without enzymes:未加酶Enzymes:加酶Without bacteria:未加菌Bacteria:加菌；注：*：加菌组和不加菌组之间差异显著，#：加酶和不加酶组之间差异显著。
具体实施方式
以下实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
实施例1纤维降解酶添加量的确定
1.原料及来源
大豆皮、麸皮和尿素均由江苏省南通市青禾杂粮合作社提供，粉碎后过40目备用。
2.微生物种类
植物乳杆菌ZR1(Lactobacillus plantarum ZR1)和酿酒酵母菌ZR4(Saccharomyces cerevisiae ZR4)均购买自中国微生物菌种菌种保藏管理委员会普通微生物中心；纳豆芽孢杆菌ND1(Bacillus natto ND1)分离自益加益生物饲料发酵剂(益加益生物工程有限公司，河南，郑州)，已对3株菌生长特性进行测定。
3.酶的添加量的筛选
将大豆皮加入发酵瓶中，加水混匀，并将纤维素酶分别以0、100、500和1000U/g(木聚糖酶分别以0、100、250和500U/g)的量添加至发酵瓶中，置于37℃恒温培养箱中进行48h的酶解，酶解结束后将发酵瓶置于90℃恒温水浴锅中10min终止酶解反应。酶解后检测大豆皮中还原糖的量，确定了纤维素酶和木聚糖酶最适添加量分别100U/g和250U/g。并按照此两种酶的添加量制成复合酶添加到大豆皮中，与单一酶效果对比，复合酶的效果优于单一酶的效果。
实施例2菌酶结合发酵大豆皮技术的具体步骤
1.将200g大豆皮、20g麸皮和2g尿素混匀加入发酵袋中，加水混匀；
2.将混合菌接种液(植物乳杆菌ZR1、纳豆芽孢杆菌ND1和酿酒酵母菌ZR4，有效活菌数为108CFU/mL)分别以1％(v/w)的接种量接种至发酵袋；
3.将纤维素酶和木聚糖酶分别以100U/g菜籽粕和250U/g大豆皮的量添加至发酵袋中，混匀后将发酵袋移入37℃培养箱发酵5d。
实施例3菌酶结合发酵大豆皮技术的应用
菌酶结合对大豆皮营养价值的影响
研究复合酶和复合菌结合发酵菜籽粕的效果，将试验分为4组(对照组、酶解组、发酵组和酶解+发酵组)按照实施例2步骤进行酶解发酵。结果发现，与其他三组相比，酶解+发酵组的活菌数和乳酸含量都显著提高，pH显著降低(图3)，与未酶解组(对照组、发酵组)相比，酶解+发酵组显著降低了纤维的含量(表1)。说明纤维降解酶酶解促进了复合菌的发酵，同时降解了大豆皮中的抗原蛋白、脲酶和纤维等抗营养成分。
大豆皮中的纤维含量约为34％，并且含有大量的抗营养因子，纤维和抗营养因子的存在，导致了大豆皮在饲料中应用受到限制，使用本发明技术处理，可使大豆皮中的纤维降低30％以上，抗原蛋白也可降低30％以上，生成易于消化吸收的小分子物质，这有效改善了大豆皮的营养价值，并且发酵后的大豆皮可抑制病原微生物的生长，延长储存期，在一定程度上节约了原料成本。
Figure BDA0003107823120000041

Claims (5)

1.一种菌酶组合物，其特征在于，由纤维素酶、木聚糖酶、乳酸杆菌、芽孢杆菌和酵母菌组成。
2.根据权利要求1所述的菌酶组合物，其特征在于，所述乳酸杆菌为植物乳杆菌ZR1（Lactobacillus plantarum ZR1），芽孢杆菌为纳豆芽孢杆菌ND1（Bacillus natto ND1），酵母菌为酿酒酵母菌（Saccharomyces cerevisiae ZR4）。
3.权利要求1或2所述菌酶组合物在大豆皮发酵中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，将大豆皮、麸皮和尿素混匀加入发酵袋中，其中大豆皮:麸皮:尿素的质量比为100:10:1，加水混匀；将植物乳杆菌 ZR1、纳豆芽孢杆菌ND1和酿酒酵母菌ZR4分别以1wt. %的接种量接种至发酵袋，单位mL/g；将纤维素酶和木聚糖酶分别以100 U/g大豆皮和250 U/g大豆皮的量添加至发酵袋中，混匀后将发酵袋移入37℃培养箱发酵5 d。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，植物乳杆菌 ZR1、纳豆芽孢杆菌ND1和酿酒酵母菌ZR4的有效活菌数分别为108 CFU/mL。
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