專利名稱：富含木寡糖的復合微生態飼料添加劑的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種木寡糖飼料添加劑的制備方法，屬于應用微生物飼料添加劑技術領域。
背景技術：
維持養殖動物健康，人們常用抗生素來殺死有害微生物，但在此時，有益微生物也大部分被殺死。并且，近年來，由于抗生素飼料添加劑存在著不可避免的一些隱患，如藥物殘留引起動物和人過敏、致畸、癌變等，還有耐藥菌株的產生、破壞動物腸道微生態平衡等系列問題，因此許多發達國家已禁止或限制使用某些抗生素和化學類生長促進劑，研制無毒、無害、無殘留、不污染環境、不產生抗藥性的添加劑，是當今及二十一世紀世界各國竟相開發的新型添加劑。已病治病，是機械醫學的行為，未病防病是生物醫學的行為，無病保健是生態醫學的行為，醫學吸收了生態學觀點便形成了生態醫學。生態醫學是現代醫學最高發展階段，強調的是人體與內環境的統一，屬微生態學(Microecology)范疇，而微生態平衡(Microeubiosis)是微生態學的核心問題。畜禽消化道內有大量的微生物生存繁殖(約100兆個)，據其分泌行為可分為有益菌群，有害菌群及介于兩者之間的兼性菌群。消化道內微生物群落之間是相互制約的，當其中一部分群落在腸道中占空間優勢時，另外一部分菌群則處于劣勢，這時消化道內微生物的群體平衡就被破壞，若偏向有害菌群，則會造成養殖動物消化系統功能紊亂，誘發下痢、便秘、發育遲緩，免疫系統受阻等疾病。通常情況下，畜禽外觀看來很健康，其實絕大多數是處于亞健康狀態，也就是說，當外部條件發生變化時，畜禽抵抗能力降低，就會出現疾病。因此，根據微生態學原理，為了調整微生態平衡，利用正常微生物群成員或其促進物質制成的微生態制劑的出現，是歷史的必然，且近年來在國內外迅速崛起。微生態制劑，在國外稱為Probiotics，國內譯名較多，如益生素，生菌素，益菌素等，美國儀器和藥品管理局把此類產品定義為“直接飼喂微生物制品”(Direct Fed Microbials，DFM)。其主要作用是增重育肥、防治疾病、提高動物生產性能和飼料的轉化利用率的重要作用。酵母就是用于“直接飼喂微生物制品”的一類微生物。酵母細胞進入消化道后，在消化道前段增殖，消耗掉消化道內的氧氣，為腸道內有益的厭氧菌群，如雙岐桿菌的增殖奠定基礎。近十幾年來，人們發現雙歧桿菌屬在畜禽等養殖動物消化道內起著非常重要的作用，雙歧桿菌的存活量對消化、吸收功能影響非常大，于是人們研制了多種雙歧桿菌制劑。但由于雙歧桿菌為專性厭氧菌，對光不穩定，不耐酸、不耐高溫，給工業生產帶來一定困難，盡管近年來已分離馴化出耐氧的雙歧桿菌，給開發活菌制劑創造了良好的條件，但其經過胃液(pH0.9-1.5)、腸液(pH8.3左右)的作用，到達腸道的活菌數明顯減少。另外，雙歧桿菌很脆弱，與抗生素混用，往往被殺死，存活率不大，因而效果不明顯。因此，人們在研究活菌制劑的同時，對動物體內固有的微生物菌群發生了興趣，如果能夠人為地在飼料中添加一些既不能為養殖動物自身所利用，又不能為大部分有害菌利用，而只能為雙歧桿菌利用，從而使雙歧桿菌增殖的物質，則在效果上會事半功倍。這類微生態制劑稱為雙歧因子(Bifiaus factor BF)。BF是一大類結構和性質各不相同的促進雙歧桿菌增殖所必需的無毒物質。寡糖是BF中最重要的一類，如甘露寡糖、異麥牙寡糖、果寡糖、木寡糖、海藻寡糖等。

發明內容本發明利用玉米秸桿等富含木聚糖的廉價原料，應用微生物酶工程技術，酶法生產木寡糖，然后用酵母培養物進行吸附，制成既含有雙岐因子木寡糖又含有活菌制劑酵母的新型的微生態制劑，應用于畜禽養殖業，替代抗生素，具有優良效果。
本發明的內容包括(1)采用蛋白酶產率高的黑曲霉(Aspergillus niger)An-76為菌株，配以玉米芯、麩皮、硫酸銨和水，接種An76二級菌種，發酵，將發酵培養物加水浸泡，過濾上清液為木聚糖酶的粗酶液；(2)木聚糖酶粗酶液與蒸汽爆碎的玉米秸桿、芯半纖維素原料按(10～11)∶1的重量比混合，酶解，過濾，上清液濃縮，得到寡糖濃縮液；(3)寡糖濃縮液與扣囊擬內孢霉酵母培養物1∶1進行吸附，烘干即為本發明的產品。
上述扣囊擬內孢霉酵母培養物的制備可采用已有技術，如2001年3月7日公開的CN1286037A說明書第1頁。也可以扣囊擬內孢霉(Ecomycopsis fibuligea)為菌株，以豆粕30～40份、玉米50～60份、麩皮20～30份，硫酸銨1～2份為培養基，原料經粉碎混合，潤水，含水量55～65％，滅菌，接扣囊擬內孢霉二級菌種5～7份，淺層發酵20～24小時，溫度28～30℃，相對濕度80～85％，80℃以下低溫干燥，粉碎。以上均為重量份。
本發明的方法包括如下具體步驟1.木聚糖酶粗酶液的制備玉米秸、芯70～80份，麩皮20～30份，硫酸銨1～2份，潤水，料∶水＝1∶2.8～3.0，滅菌，接黑曲霉An76二級菌種5～7份，在25～28℃，無菌條件下發酵4～6天，空氣相對濕度80～85％，80℃以下低溫干燥，粉碎；發酵培養物按1∶(4～6)的比例加水浸泡10～13小時，板框過濾，上清液即為木聚糖酶的粗酶液。以上均為重量份、重量比。
2.酶解玉米秸(芯)制備木寡糖(1)原料的處理選用富含木聚糖的玉米秸(芯)為原料，用粉碎機粉碎至15～20目制成碎料，碎料加50％的水拌勻，裝入高壓蒸汽噴爆機內，加壓至1.2～1.5兆帕，保持5～15分鐘，突然降至正常氣壓，使碎料爆破成松粉狀，以此作為酶解制備木聚糖的原料。
(2)木寡糖制備木聚糖酶粗酶液與經過蒸汽爆碎預處理的半纖維素原料按照(10～11)∶1的比例混合，45～50℃酶解6～9小時。酶解液經板框過濾，上清液低壓真空濃縮至原體積的25～35％，得到木寡糖濃縮液。
3.吸附寡糖濃縮液與扣囊擬內孢霉酵母培養物1∶1重量比進行吸附，采用低溫流化床工藝烘干，其氣流溫度不超過90℃。
最后，經粉碎、質檢、包裝成本發明產品。
上述黑曲霉An-76、扣囊擬內孢霉的菌種制作可按已有技術。本發明提供如下具體操作步驟A.斜面菌種(固體)將20～30份土豆去皮洗凈，切成小片，放在水中，土豆∶水＝1∶(3～4)重量比，80±1℃浸泡1小時，或煮沸半小時，用濾布煮沸過濾，濾液加水稀釋至100份。再加糖1～2份，瓊脂1.5～2份，自然pH值，8磅滅菌。劃線接種，28～30℃培養。B.二級菌種(液體)培養基配方同斜面，只不加瓊脂，自然pH值，裝瓶，8磅滅菌，接斜面菌種的菌懸液3～5％重量百分比，28～30℃下，搖床培養。
本發明的優良效果在于集酶工程技術和發酵工程技術于一體，發明產品具有活菌制劑和雙岐因子的雙重功能。產品中的酵母活菌，在動物消化道的前段迅速增殖，可快速將消化道內的氧氣消耗完，在腸道內形成厭氧環境。然后產品中的木寡糖，作為雙岐因子，可專一性的促進腸道內雙岐桿菌的增殖，從而抑制各種病原菌的增殖，提高動物的免疫功能、改善動物的消化道的微生態平衡，減少抗生素藥物的使用，從而可生產出無抗生素藥物殘留的有機畜禽產品。農作物秸桿是儲量巨大的農業廢棄物資源之一，到目前為止，因為沒有有效的資源化利用技術，使得這一資源的利用率很低，每年的大量秸桿被焚燒，不僅浪費了資源，而且對空氣造成了嚴重的污染，成為我國目前亟待解決的問題。該工藝在開發利用秸桿資源的同時，無三廢排出，避免秸桿焚燒對環境造成的的嚴重污染，是一條農業廢棄物資源化、高值化、生態化利用的有效途徑。
(四)實施例實施例1.
黑曲霉An-76、扣囊擬內孢霉的菌種制作A.斜面菌種(固體)將20份土豆去皮洗凈，切成小片，放在水中，土豆∶水＝1∶4重量比，80±1℃浸泡1小時，用濾布煮沸過濾，濾液加水稀釋至100份。再加糖2份，瓊脂2份，自然pH值，8磅滅菌。劃線接種，29℃培養。B.二級菌種(液體)培養基配方同A，只不加瓊脂，自然pH值，裝瓶，8磅滅菌，接斜面菌種的菌懸液4％重量百分比，29℃下，搖床培養。
扣囊擬內孢霉酵母培養物制作以扣囊擬內孢霉為菌株，以豆粕35份、玉米55份、麩皮25份，硫酸銨1.5份為培養基，原料經粉碎混合，潤水，含水量60％，滅菌，接扣囊擬內孢霉二級菌種6份，淺層發酵23小時，溫度29℃，相對濕度82％，60℃干燥，粉碎。以上均為重量份。
1.木聚糖酶粗酶液的制備玉米秸75份，麩皮28份，硫酸銨1.5份，潤水，料∶水＝1∶3.0，滅菌，接黑曲霉An76二級菌種6份，在25℃無菌條件下發酵5天，空氣相對濕度82％，50℃干燥，粉碎；發酵培養物按1∶5的比例加水浸泡12小時，板框過濾，上清液即為木聚糖酶的粗酶液。以上均為重量份、重量比。
2.酶解玉米秸制備木寡糖20目玉米秸粉，碎料加50％的水拌勻，裝入高壓蒸汽噴爆機內，加壓至1.3兆帕，保持10分鐘，突然降至正常氣壓，使碎料爆破成松粉狀，作為酶解制備木聚糖的原料。木聚糖酶粗酶液與經過蒸汽爆碎預處理的半纖維素原料按照10∶1的比例混合，48℃酶解8小時。酶解液經板框過濾，上清液低壓真空濃縮至原體積的30％，得到木寡糖濃縮液。
3.吸附寡糖濃縮液與扣囊擬內孢霉酵母培養物1∶1重量比進行吸附，采用低溫流化床工藝烘干，其氣流溫度80℃。
最后，經粉碎、質檢、包裝成本發明產品。實施例2.如實施例1所述，所不同的是1.木聚糖酶粗酶液的制備玉米芯70份，麩皮25份，硫酸銨2份，潤水，料∶水＝1∶2.8，滅菌，接黑曲霉An76二級菌種5份，在27℃無菌條件下發酵5.5天，空氣相對濕度84％，60℃干燥，粉碎；發酵培養物按1∶5的比例加水浸泡12小時，板框過濾，上清液即為木聚糖酶的粗酶液。
2.酶解玉米芯制備木寡糖用粉碎機將玉米芯粉碎至20目玉米芯粉，碎料加50％的水拌勻，裝入高壓蒸汽噴爆機內，加壓至1.5兆帕，保持12分鐘，突然降至正常氣壓，使碎料爆破成松粉狀，將1中的木聚糖酶粗酶液與松粉狀玉米芯碎料按照11∶1的比例混合，50℃酶解8小時。酶解液經過濾，上清液低壓真空濃縮至原體積的30％，得到木寡糖濃縮液。
3.吸附寡糖濃縮液與扣囊擬內孢霉酵母培養物1∶1重量比進行吸附，采用低溫流化床工藝烘干，其氣流溫度70℃。
本發明實施例的富含木寡糖的復合微生態飼料添加劑的外觀為褐色，有發酵物特殊氣味，粉狀；本產品富含木寡糖和酵母細胞，木寡糖≥10％，酵母菌≥50萬/g，同時富含B族維生素。本發明不僅限于上述實施例。
權利要求
1.一種富含木寡糖的復合微生態飼料添加劑的制備方法，包括(1)采用蛋白酶產率高的黑曲霉An-76為菌株，配以玉米芯、麩皮、硫酸銨和水，接種An76二級菌種，發酵，將發酵培養物加水浸泡，過濾上清液為木聚糖酶的粗酶液；(2)木聚糖酶粗酶液與蒸汽爆碎的玉米秸桿和/或玉米芯原料按(10～11)∶1的重量比混合，酶解，過濾，上清液濃縮，得到木寡糖濃縮液；(3)用扣囊擬內孢霉酵母培養物對木寡糖濃縮液進行吸附，烘干。
2.如權利要求1所述的富含木寡糖的復合微生態飼料添加劑的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟(1)木聚糖酶粗酶液的制備玉米秸、芯70～80份，麩皮20～30份，硫酸銨1～2份，潤水，料∶水＝1∶2.8～3.0，滅菌，接黑曲霉An76二級菌種5～7份，在25～28℃，無菌條件下發酵4～6天，空氣相對濕度80～85％，80℃以下低溫干燥，粉碎；發酵培養物按1∶(4～6)的比例加水浸泡10～13小時，過濾，上清液即為木聚糖酶的粗酶液，以上均為重量份、重量比；(2)酶解玉米秸、芯制備木寡糖木聚糖酶粗酶液與經過蒸汽爆碎預處理的半纖維素原料按照(10～11)∶1的比例混合，45～50℃酶解6～9小時，酶解液經過濾，上清液低壓真空濃縮至原體積的25～35％，得到木寡糖濃縮液；(3)吸附木寡糖濃縮液與扣囊擬內孢霉酵母培養物按1∶1重量比進行吸附，采用低溫流化床工藝烘干，其氣流溫度不超過90℃。
3.如權利要求1或2所述的富含木寡糖的復合微生態飼料添加劑的制備方法，其特征在于，所述的原料的預處理是，用粉碎機將玉米秸、芯原料粉碎至15～20目，碎料加50％的水拌勻，入高壓蒸汽噴爆機內，加壓至1.2～1.5兆帕，保持5～15分鐘，再突降至正常氣壓，使碎料爆破成松粉狀。
4.如權利要求1或2所述的富含木寡糖的復合微生態飼料添加劑的制備方法，其特征在于，所述的扣囊擬內孢霉酵母培養物是以扣囊擬內孢霉為菌株，以豆粕30～40份、玉米50～60份、麩皮20～30份，硫酸銨1～2份為培養基，潤水含水量55～65％，滅菌，接扣囊擬內孢霉二級菌種5～7份，淺層發酵20～24小時，溫度28～30℃，相對濕度80～85％，80℃以下低溫干燥、粉碎而得，均為重量份。
全文摘要
富含木寡糖的復合微生態飼料添加劑的制備方法,屬于應用微生物飼料添加劑技術領域。包括采用蛋白酶產率高的黑曲霉An－76為菌株,配以玉米芯、麩皮、硫酸銨和水,接種An76二級菌種,將發酵培養物加水浸泡,過濾上清液為木聚糖酶的粗酶液;木聚糖酶粗酶液與蒸汽爆碎的玉米秸稈和/或玉米芯原料按(10～11)∶1的重量比混合,酶解,過濾,上清液濃縮,得到木寡糖濃縮液;用扣囊擬內孢霉酵母培養物對木寡糖濃縮液進行吸附,烘干。本發明集酶工程技術和發酵工程技術于一體,發明產品具有活菌制劑和雙岐因子的雙重功能。在開發利用秸稈資源的同時,無三廢排出,避免秸稈焚燒對環境造成的嚴重污染。
文檔編號A23K1/14GK1341372SQ0112744
公開日2002年3月27日 申請日期2001年9月26日 優先權日2001年9月26日
發明者張玉忠, 李建偉, 高培基, 劉玉慶, 陳秀蘭 申請人:山東大學