專利名稱:粗糙脈孢菌固態發酵稻草制備蛋白飼料的方法
粗糙脈孢菌固態發酵稻草制備蛋白飼料的方法技術領域：
[0001]本發明涉及飼料技術領域：
，具體涉及一種粗糙脈孢菌固態發酵稻草制備蛋白飼料的方法，所制得的蛋白飼料及其應用。
背景技術：
[0002]蛋白飼料是干物質中粗蛋白含量在20%以上、粗纖維含量低于18%的一類飼料，其蛋白含量高，營養豐富，富含多種必需氨基酸(如植物性飼料缺乏的賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸)和維生素(如維生素B2和B12)，特別有利于飼養動物的吸收利用。此外，此類飼料還含有一種特殊的營養成份(生長因子)，能促進動物提高對營養物質的利用率，并且不同程度地刺激動物的生長和繁殖，是其他營養物質所不能代替的。常用的植物性蛋白飼料包括豆柏、棉柏、菜柏、花生柏等，常用的動物性蛋白飼料包括魚粉、乳制品等。[0003]豆柏是大豆提取豆油后的一種副產品，其作為一種高蛋白物質，是制作牲畜與家禽飼料的主要原料，目前約85%的豆柏被用于家禽和豬的飼養，然而近年來國內豬飼料豆柏的價格一路飛漲，甚至遠高過人們餐桌上的主食。魚粉用一種或多種魚類為原料，經去油、脫水、粉碎加工后的高蛋白質飼料，作為重要的動物性蛋白質添加飼料，目前難以用其他飼料進行替代。我國魚粉的產量不高，每年大約需要進口 70萬噸魚粉，其中約80%來自秘魯，價格昂貴。因此，合理開發和利用非常規蛋白飼料資源來代替常規蛋白原料對我國畜牧業的發展起到至關重要的作用。[0004]目前，已有一些利用農業加工廢棄物進行固態發酵來制備蛋白飼料的相關研究。如公開號為CN1899079A的中國發明專利利用馬鈴薯淀粉廠生產淀粉產生的廢渣通過接種黑曲霉、白地霉、熱帶假絲酵母、康寧木霉等菌種進行生料固態發酵來制備蛋白飼料，其中飼料產品蛋白含量增長60%以上，各種氨基酸含量均有所提高。又如公開號為CN102823725A的中國發明專利公開了一種固態發酵纖維皮渣生產生物蛋白飼料的方法，將木素木霉菌種、產朊假絲酵母菌、釀酒酵母接種到含有濕玉米皮渣、麩皮、稻糠等的發酵原料基料中進行發酵，制得蛋白含量在18-28%的生物蛋白飼料。再如公開號為CN1673343A的中國發明專利利用粉碎的蘋果渣配料成固態發酵培養基，再接入培養成熟的混合菌種進行固態發酵，制得蘋果渣飼料蛋白產品。[0005]農作物秸桿是我國數量最為龐大的一種農業生產的副產品，尤其是稻草，然而其絕大部分被燒掉，不僅浪費資源，而且污染環境，因此大力開發和利用秸桿飼料具有特別重要的意義和廣闊的前景。 稻草中木質素及粗纖維含量高，蛋白質含量低，其消化率和適口性都很差。然而可以利用微生物對稻草進行處理，從而其中的降解抗營養因子，使原本難以消化的物質降解成單糖，雙糖，氨基酸，小肽等動物容易吸收的物質，同時大量繁殖的微生物又提供原本稻草中沒有的菌體蛋白，維生素，抗生素等物質，從而大幅度提高了稻草的消化率和營養價值，目前常用的微生物有枯草芽孢桿菌、木霉、黑曲霉、根霉、酵母等。[0006]公開號為CN1706270A的中國發明專利公開了一種秸桿真菌發酵劑，包括康寧木霉、假絲酵母、白地霉、黑曲霉、米曲霉、青霉、植物乳酸菌，其可用于對玉米秸桿、稻草、麥秸等秸桿進行發酵制備飼料，并且可以使秸桿飼料的DM轉化率提高到90%，纖維素降低12-20%,CP提高到10 20%。制備的秸桿生物發酵飼料中粗蛋白質彡10%，可以用作牛、羊的基礎日糧，也可以在豬的日糧中加入10%以上。然而，此秸桿發酵劑所包含的菌種繁多，制備秸桿發酵飼料工藝復雜，不利于大規模工業化的生產和利用。[0007]粗糙脈孢菌(Neurospora crassa)屬于脈孢菌屬(Neurospora)的一種常見真菌，其具有疏松網狀的菌絲，有分枝和分隔，無性繁殖形成分生孢子。研究表明其營養條件簡單、生長迅速、發酵周期短、實際生產過程易于控制，并且可產高活力纖維素酶，從而為農副廢棄物的開發利用提供了一條有效地途徑。目前粗糙脈孢菌在發酵工業中的應用研究主要包括產纖維素酶、產乙醇、產黑色素、合成漆酶等，應用研究范圍較為局限。[0008]公開號為CN101579039A的中國發明專利公開了一種粗壯脈紋孢菌發酵油茶餅柏生產動物飼料的方法，其將油提取茶皂素后的茶餅柏粉碎過篩后配以豆渣或米糠和少量無機鹽作為發酵培養基，在接種活化、富集的發酵菌種后進行固態發酵，從而改善茶柏品質，增加飼料的利用率和消化率。公開號為CN101584376A的中國發明專利公開了一種粗壯脈紋孢菌發酵啤酒糟生產動物飼料的方法，其可以改善啤酒糟品質，增加飼料中￠-胡蘿卜素的含量。然而，茶餅餅柏和啤酒糟這類發酵底物來源有限，并且價格相對較高。
發明內容
[0009]本發明的首要目的是針對上述現有技術存在的問題提供一種利用來源廣泛、價格低廉的農業廢棄物稻草作為固態發酵培養基來制備蛋白飼料的方法，本發明方法可以節約資源、保護環境，具有極大的經濟效益；此外，制備的蛋白飼料安全、無毒副作用，并且粗蛋白含量高，富含賴氨酸、蘇氨酸和維生素B12。[0010]為了達到上述目的，本發明一 方面提供一種粗糙脈孢菌固態發酵稻草制備蛋白飼料的方法，其特征在于，包括如下步驟:[0011]A)將稻草與液體培養基進行混合，制得固態發酵培養基；[0012]B)向所述固態發酵培養基中接入粗糙脈孢菌進行固態發酵。[0013]本發明采用的粗糙脈孢菌(Neurospora crassa)屬于脈孢菌屬(Neurospora),購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，菌種編號為AS3.1602，其能夠產生纖維素酶、半纖維素酶、漆酶等，在發酵稻草時可以大幅度降低稻草中的粗纖維含量，此外生長的菌體為稻草提供了大量的蛋白，發酵后的稻草品質及適口性有所改善、粗蛋白含量大幅提高，并且飼料的利用率和消化率均有所增加。[0014]其中,所述步驟A)具體包括:[0015]Al)將所述稻草粉碎、過篩，制得稻草粉；[0016]A2)將所述稻草粉與所述液體培養基進行混合，制得固態發酵培養基。[0017]特別是，所述粉碎的作用是增加稻草的比表面積，從而有利于抗營養因子木質素的溶出，同時有利于微生物菌絲的穿插，從而提高纖維素酶、半纖維素酶、漆酶等的酶解效率；所述過篩為過40-80目篩。[0018]其中,所述步驟A)具體包括:[0019]al)將所述稻草粉碎、過篩，制得稻草粉；[0020]a2)將所述稻草粉進行酸處理，制得酸化稻草粉；[0021]a3)將所述酸化稻草粉與液體培養基進行混合，制得固態發酵培養基。[0022]特別是，al)中所述過篩為過40-80目篩；a2)中所述酸處理采用pH值為4.0_6.0的酸進行，所述酸的PH值優選為4.5-5.5，所述酸優選為揮發性酸，進一步優選為醋酸；酸處理后的稻草粉的pH值為4.0-6.0，優選為4.5-5.5。[0023]尤其是，所述酸處理具體包括:將所述稻草粉浸泡于揮發性酸中處理5-60分鐘，然后取出稻草粉并揮干揮發性酸。所述酸處理的目的是有利于所述粗糙脈孢菌產生酸性纖維素酶、半纖維素酶、漆酶等，并且在所述各酶的最佳酶解條件下降解稻草中的纖維素、半纖維素、木質素等，從而更加有利于降低蛋白飼料中的粗纖維、提高蛋白飼料的消化率、提聞詞養效果以及提聞詞養動物的抗病力和適應環境的能力。[0024]其中，所述液體培養基的配方為:蛋白胨l-10g/L，KH2P04l-5g/L, MgSO40.5_2g/L，NH4Cll-5g/L,即每升液體培養基中含有蛋白胨 l-10g，KH2P04l-5g，MgSO40.5_2g，NH4Cll_5g ；所述液體培養基的配方優選為:蛋白胨3-6g/L，KH2P04l-3g/L, MgSO40.5-lg/L, NH4Cl2-4g/L ;進一步優選為:蛋白胨 5g/L，KH2P042g/L，MgSO40.8g/L，NH4C13g/L。[0025]特別是，所述稻草粉與所述液體培養基的重量配比為(1-5):1，優選為(2-3):1，進一步優選2.3:1。[0026]其中，進行固態發酵前按照現有技術中的常規方法對所述粗糙脈孢菌進行活化和/或擴大培養，特別是所述活化采用PDA固體培養基，所述擴大培養培養基采用上述固態發酵培養基。[0027]特別是，采用擴大培養后的粗糙脈孢菌菌種進行固態發酵時控制固態發酵培養基的厚度為5-15cm ;固態發酵菌種接種量為1-5% (即每IOOkg固態發酵培養基中接入l_3kg擴大培養的粗糙脈孢菌)，優選為2-4%，進一步優選為3% ;固態發酵的溫度為20-32°C，優選為25-30°C ;時間為48-7 2小時，優選為60小時。在固態發酵過程中，粗糙脈孢菌的營養菌絲體利用稻草中的粗纖維作為營養物質進行生長，從而降解稻草中的粗纖維，同時大量富集的菌絲體給發酵后的稻草飼料提供了豐富的粗蛋白，此外固態發酵過程中還產生多種氨基酸及維生素。[0028]尤其是，將所述固態發酵后的產物在60_70°C下進行干燥，制得所述蛋白飼料，其中所述蛋白飼料的含水率< 10%，優選為5-8%。[0029]本發明另一方面提供一種按照上述方法制備的蛋白飼料，其中所述蛋白飼料中粗蛋白的質量百分含量為55-65%。特別是，所述蛋白飼料中粗纖維的質量百分含量< 10%。[0030]尤其是，所述蛋白飼料中還包含賴氨酸、蘇氨酸和維生素B12 ;其中賴氨酸的質量百分含量為3.5-5%,蘇氨酸的質量百分含量為2.5-4.5%,維生素B12的質量百分含量為0.01-0.03%。[0031 ] 本發明再一方面提供上述蛋白飼料的應用，其中所述蛋白飼料用于在飼養農業或牧業動物時替代其飼料中的部分豆柏或魚粉。特別是，所述蛋白飼料用于在飼養生長豬時替代仔豬日糧中20-40wt%的豆柏或5-15wt%的魚粉。[0032]相對于現有技術，本發明具有以下優點:[0033]1、本發明方法發酵菌種單一、活性好，發酵工藝簡單、周期短、無三廢產生、生產過程易于控制，容易實現大規模化生產，尤其是采用農業廢棄物稻草作為發酵原料不僅節約資源，還有利于保護環境，具有極大的經濟效益；[0034]2、本發明制備的蛋白飼料中粗蛋白含量高、粗纖維含量低，并且富含賴氨酸、蘇氨酸和維生素B12，飼料產品安全、無毒副作用，適口性好；特別是與其它飼料配合時不僅營養互補，還可以促進飼料的消化吸收，提高飼料的轉化率，可用于部分替代傳統飼料中的豆柏或魚粉，從而降低飼料成本。
具體實施方式
[0035]下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護范圍內。[0036]本發明所使用的粗糙脈孢菌購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，其菌種編號為 AS3.1602。[0037]實施例1[0038]1、制備固態發酵培養基[0039]先將稻草秸桿粉碎后過40目篩，制得稻草粉；再將所述稻草粉浸泡于PH5.0的醋酸溶液中進行酸處理，在酸處理30分鐘后取出稻草粉并揮干揮發性酸，制得pH5.0的酸化稻草粉；[0040]向IL自來水中加入蛋白胨5g，KH2P042g, MgSO40.8g，NH4C13g，攪拌溶解后，制得液體培養基；[0041]將上述酸化稻草粉與上述液體培養基按照重量配比70:30進行混合，制得固態發酵培養基；[0042]2、固態發酵[0043]將粗糙脈孢菌接種于滅菌的PDA固體培養基中進行活化，活化的菌種轉接至上述固態發酵培養基中進行擴大培養；[0044]將固態發酵培養基平鋪至厚度為10cm，按照3%的接種量將上述擴大培養的粗糙脈孢菌接種至固態發酵培養基中，于25°C下固態發酵60h，發酵結束后在60°C下干燥發酵產物，即制得含水率為8 %的稻草發酵蛋白飼料；[0045]按照GB/T6432-1994方法測定飼料中的粗蛋白質，按照GB/T6434-1994方法測定飼料中的粗纖維，按照GB/T18246-2000方法測定飼料中的氨基酸，按照GB/T17819-1999測定飼料中的維生素B12，結果見表I。[0046]實施例2[0047]1、制備固態發酵培養基[0048]先將稻草秸桿粉碎后過80目篩，制得稻草粉；再將所述稻草粉浸泡于PH4.5的醋酸溶液中進行酸處理，在酸處理10分鐘后取出稻草粉并揮干揮發性酸，制得pH4.5的酸化稻草粉；[0049]向IL自來水中加入蛋白胨3g，KH2P043g, MgSO40.5g，NH4Cllg,攪拌溶解后，制得液體培養基；[0050]將上述酸化稻草粉與上述液體培養基按照重量配比80:20進行混合，制得固態發酵培養基；[0051]2、固態發酵
將粗糙脈孢菌接種于滅菌的PDA固體培養基中進行活化，活化的菌種轉接至上述固態發酵培養基中進行擴大培養；
將固態發酵培養基平鋪至厚度為15cm，按照5%的接種量將上述擴大培養的粗糙脈孢菌接種至固態發酵培養基中，于20°C下固態發酵72h，發酵結束后在70°C下干燥發酵產物，即制得含水率為6%的稻草發酵蛋白飼料，其中各成分的含量結果見表I。
實施例3
1、制備固態發酵培養基
先將稻草秸桿粉碎后過60目篩，制得稻草粉；再將所述稻草粉浸泡于PH5.5的醋酸溶液中進行酸處理，在酸處理60分鐘后取出稻草粉并揮干揮發性酸，制得pH5.5的酸化稻草粉；向IL自 來水中加入蛋白胨8g, KH2PO4Ig, MgSO4L 5g, NH4C14g,攪拌溶解后,制得液 體培養基；
將上述酸化稻草粉與上述液體培養基按照重量配比60:40進行混合，制得固態發酵培養基；
2、固態發酵
將粗糙脈孢菌接種于滅菌的PDA固體培養基中進行活化，活化的菌種轉接至上述固態發酵培養基中進行擴大培養；
將固態發酵培養基平鋪至厚度為5cm，按照1%的接種量將上述擴大培養的粗糙脈孢菌接種至固態發酵培養基中，于30°C下固態發酵48h，發酵結束后在60°C下干燥發酵產物，即制得含水率為7%的稻草發酵蛋白飼料，其中各成分的含量結果見表I。
表I稻草及稻草發酵蛋白飼料中各成分的質量百分含量(wt%)
權利要求
1.一種粗糙脈孢菌(Neurospora crassa)固態發酵稻草制備蛋白飼料的方法,其特征在于，包括如下步驟: A)將稻草與液體培養基進行混合，制得固態發酵培養基； B)向所述固態發酵培養基中接入粗糙脈孢菌進行固態發酵。
2.如權利要求
1所述的方法，其特征在于，所述步驟A)具體包括: Al)將所述稻草粉碎、過篩，制得稻草粉； A2)將所述稻草粉與所述液體培養基進行混合，制得固態發酵培養基。
3.如權利要求
1所述的方法，其特征在于，所述步驟A)具體包括: al)將所述稻草粉碎、過篩，制得稻草粉； a2)將所述稻草粉進行酸處理，制得酸化稻草粉； a3)將所述酸化稻草粉與液體培養基進行混合，制得固態發酵培養基。
4.如權利要求
1-3中任一所述的方法，其特征在于，所述液體培養基的配方為:蛋白胨l-10g/L, KH2P04l-5g/L, MgSO40.5_2g/L，NH4Cl l_5g/L。
5.如權利要求
2或3所述的方法，其特征在于，所述稻草粉與所述液體培養基的重量配比為(1-5):1。
6.如權利要求
1-3中任一所述的方法，其特征在于，所述固態發酵的溫度為20-32°C，時間為48-72小時。
7.如權利要求
1-3中任一所述的方法，其特征在于，將所述固態發酵后的產物在60-70°C下進行干燥，制得所述蛋白飼料。
8.一種蛋白飼料，其特征在于，按照權利要求
1-3中任一所述方法制備得到，其中所述蛋白飼料中粗蛋白的質量百分含量為55-65%。
9.如權利要求
8所述的蛋白飼料，其特征在于，所述蛋白飼料中還包含賴氨酸、蘇氨酸和維生素B12。
10.權利要求
8或9所述蛋白飼料的應用，其特征在于，所述蛋白飼料用于在飼養農業或牧業動物 時替代其飼料中的部分豆柏或魚粉。
專利摘要
本發明公開了一種粗糙脈孢菌固態發酵稻草制備蛋白飼料的方法，首先將稻草與液體培養基進行混合，制得固態發酵培養基；再向所述固態發酵培養基中接入粗糙脈孢菌進行固態發酵。本發明方法發酵菌種單一、工藝簡單、周期短、無三廢產生、生產過程易于控制，采用農業廢棄物稻草作為發酵原料不僅節約資源，還有利于保護環境，具有極大的經濟效益；此外，本發明制備的蛋白飼料中粗蛋白含量高，且富含賴氨酸、蘇氨酸和維生素B12，飼料產品安全、無毒副作用，與其它飼料配合時不僅營養互補，還可以促進飼料的消化吸收，提高飼料的轉化率，可用于部分替代傳統飼料中的豆粕或魚粉，從而降低飼料成本。
文檔編號A23K1/14GKCN103229888SQ201310120218
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月8日
發明者祝發明, 韓春元, 彭勇, 翟亞玲, 賈武利, 白曉婷, 同文江 申請人:陜西石羊集團飼料發展有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan