CN104126733B - 利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法。该方法使用工业废弃物木薯渣为主要原料配以辣蓼，以同步糖化发酵方式进行发酵，工艺简单，操作强度下降，效率提高，可以有效降低生产成本，变废为宝，有利于工业化生产。通过该方法得到的饲料添加剂蛋白质含量为14.98％以上，黄酮浸出率18％以上，且容易被动物消化吸收，适口性好，能够有效提高动物的机体免疫力，改善肉质。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵生产领域，特别涉及一种利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法。
背景技术
辣蓼(PolygonumhydropiperL)是属于蓼属(Polygonaceae)蓼科(PolygonumL)的一年生草本植物，在我国广泛分布，是一种资料丰富，易于获得的廉价中草药。它在植物源农药、医药、兽药和食品添加剂等方面都有着良好的开发应用前景。目前对辣蓼的研究和应用主要集中在：(1)作为肠胃炎中成药枫蓼肠胃康的臣药，是一种成熟的市场药；(2)在酒曲中作为辅料添加，增强酒曲的糖化和酶解性能；(3)在各种饲料添加剂中作为辅料，以增强饲料的促生长、抗疾病的功效；(4)提取辣蓼的主要成分，研究其抗菌、抗虫、抗氧化等功效。辣蓼作为一种非常独特有效的抗菌、抗氧化中草药，在饲料添加剂方面具有其他中草药无可比拟的优势。
黄酮是一种重要的植物活性成分，在植物中广泛存在。研究表明，黄酮具有高抗氧化性能，植物水提液的黄酮含量和它的DPPH清除能力高度正相关。辣蓼富含类黄酮成分，高达4.79％，包括芦丁、槲皮素、金丝桃苷、鼠李糖、山奈酚等黄酮成分。这也赋予了辣蓼抗氧化功效，可以保护机体，提高免疫力，维持机体的新陈代谢平衡。当用其作饲料添加剂时，可以有效的防止和缓解有毒物质和饲养的不良条件对畜禽的机体损伤，提高生长速度和出肉率，改善肉质。
木薯渣(Cassavapulp)是一种工业废弃物，产自于木薯淀粉工业。全国年产木薯1000多万吨，而木薯淀粉工业产生的木薯渣以干物质计约有30万吨左右。大量的木薯渣如果不能得到有效的处理，必然会导致环境污染。事实上木薯渣由于含水量较高，很容易滋生微生物，内部的氰苷类物质容易转化为氢氰酸等剧毒物质，污染土壤和大气。木薯渣的主要成分是纤维素、半纤维素和淀粉，少部分的蛋白质(4％左右)。由于脂肪和蛋白质等营养物质的含量较低，木薯渣并不是一种理想的饲料或者饲料添加剂。因此，对木薯渣的合理转化和处理就显得尤为重要。
辣蓼和木薯渣作为饲料和饲料添加剂的前景一直都受到研究者的关注。中国专利CN102228152A将辣蓼作为辅料的一种，提取混合植物有效成分，该提取物用作猪饲料添加剂，具有抗病促生长功效。中国专利CN101385803A利用辣蓼作为辅料的一种，通过浸提获得复方中草药药剂，用于治疗畜禽腹泻具有很好的疗效。但是，中国专利CN102228152A和CN101385803A均是在高温条件下进行辣蓼和其他中草药的有效成分提取，不可避免的，一些高温敏感成分就会损失，同时这两项专利的工序非常繁复，生产成本较高。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法。
本发明的另一目的在于提供通过上述方法得到的饲料添加剂。
本发明的再一目的在于提供所述的饲料添加剂的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法，包括如下步骤：
(1)原料的处理：粉碎木薯渣，得到木薯渣粉；粉碎辣蓼，得到辣蓼粉；
(2)发酵培养基A的制备：配制发酵培养基A，每升发酵培养基A含如下成分：木薯渣粉40～150g、辣蓼粉7～33.3g、磷酸氢二铵5.5～24g、玉米浆0.3g，余量为水，pH值为4～5；接着灭菌，冷却；
(3)糖化发酵：往步骤(2)得到的灭菌发酵培养基A中添加过滤除菌的淀粉酶、糖化酶和纤维素酶，得到发酵培养基B；将活化后的酿酒酵母菌液接种到发酵培养基B中，同步糖化发酵；
(4)将步骤(3)得到的发酵液干燥，得到饲料添加剂；
步骤(1)中所述的木薯渣粉优选为能过40目筛的木薯渣粉；
步骤(1)中所述的辣蓼粉优选为能过200目筛的辣蓼粉；
步骤(2)中所述的灭菌的条件优选为115～121℃灭菌15～30min；
步骤(3)中所述的淀粉酶的添加量为每升灭菌发酵培养基A加入6400～36000U淀粉酶；优选为每升灭菌发酵培养基A加入8000～36000U淀粉酶；
所述的淀粉酶优选诺维信α-淀粉酶耐温SC型；
步骤(3)中所述的糖化酶的添加量为每升灭菌发酵培养基A加入6400～36000U糖化酶；优选为每升灭菌发酵培养基A加入8000～36000U淀粉酶；
所述的糖化酶优选诺维信AmylaseAG300L；
步骤(3)中所述的纤维素酶的添加量为每升灭菌发酵培养基A加入90～375FPU纤维素酶；优选为每升灭菌发酵培养基A加入190～275FPU纤维素酶；
所述的纤维素酶优选诺维信Celluclast1.5L；
步骤(3)中所述的活化后的酿酒酵母菌液优选通过如下步骤制备得到：将冷冻保存的酿酒酵母菌接种于固体培养基上，得到一级种子；将得到的单菌落接种至液体培养基中振荡培养，得到二级种子；将二级种子再接种到液体培养基中振荡培养，得到三级种子，即为活化后的酿酒酵母菌液；
所述的固体培养基优选为酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)琼脂培养基；
所述的液体培养基优选为酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)培养基；
所述的活化后的酿酒酵母菌液更优选通过如下步骤制备得到：将冷冻保存的酿酒酵母菌划线于酵母浸出粉胨葡萄糖琼脂培养基制成的斜面上，30℃静止培养24h；将得到的单菌落接种至酵母浸出粉胨葡萄糖培养基中，30℃、180rpm培养12h，得到二级种子；将二级种子按接种量为体积百分比10％接种到酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)培养基中，30℃、180rpm培养12h，得到活化后的酿酒酵母菌液；
所述的酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)培养基的组成如下：20g/L葡萄糖、10g/L酵母浸出粉、5g/L蛋白胨；
所述的酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)琼脂培养基的组成如下：20g/L葡萄糖、10g/L酵母浸出粉、5g/L蛋白胨、20g/L琼脂；
所述的酿酒酵母优选为酿酒酵母GIM2.121；
步骤(3)中所述的接种的体积量为发酵培养基B体积的2～20％；优选为6～12％；
步骤(3)中所述的同步糖化发酵的温度优选为28～37℃；更优选为28～32℃；最优选为30℃；
步骤(3)中所述的同步糖化发酵的时间优选为48～120h；更优选为96～120h；
步骤(4)所述的干燥为喷雾干燥或冷冻干燥；
一种饲料添加剂，通过上述方法得到；
所述的饲料添加剂的蛋白质含量为14.98％以上，黄酮浸出率18％以上；
所述的饲料添加剂不仅含有活性酵母，还含有辣蓼黄酮浸出物，可直接用作禽类的饲料添加剂。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明工艺简单，使用的原料丰富而廉价，生产得到的饲料添加剂，辣蓼有效成分浸提率和蛋白质含量显著提升，且容易被动物消化吸收，适口性好，能够有效提高动物的机体免疫力，改善肉质。
(2)使用工业废弃物木薯渣为主要原料以同步糖化发酵方式进行发酵，工艺简单，操作强度下降，效率提高，可以有效降低生产成本，变废为宝，有利于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)酵母种子液准备：将-80℃保存的酿酒酵母(SaccharomycesCerevisiaeGIM2.121，广东省微生物菌种保藏中心)，划线于YPD琼脂培养基制成的试管斜面上，30℃静止培养24h；将得到的单菌落接种至YPD液体培养基中，30℃、180rpm培养12h，得到二级种子；将二级种子按接种量为体积百分比10％接种到YPD液体培养基中，30℃、180rpm培养12h，得到酵母种子液(细胞数达到108个/mL)。YPD培养基的组成：葡萄糖20g/L，酵母粉10g/L，蛋白胨5g/L；斜面时添加20g/L琼脂；培养基初始pH自然。
(2)发酵培养基准备及灭菌：木薯渣粉碎后过40目筛，得到木薯渣粉；辣蓼粉碎后过200目筛，得到辣蓼粉。木薯渣40g/L、辣蓼33.3g/L，补充氮源(NH4)2HPO4至浓度为15.5g/L，添加玉米浆(Aladdin，Cas66071-94-1，下同)至浓度为0.3g/L，玉米浆的作用是补充微量元素，余量为水，用1M盐酸溶液调pH值为4～5，得到发酵培养基。15ml发酵培养基置于150mL锥形瓶中，8层纱布封口。115℃，15min灭菌。
(3)酶液准备及灭菌：纤维素酶、淀粉酶和糖化酶分别稀释至所需浓度，经过0.22μm滤膜过滤除菌后备用。
(4)同步糖化发酵：发酵培养基的体积为15mL，无菌操作下，添加2.86FPU纤维素酶(Celluclast1.5L,诺维信,丹麦)，120U淀粉酶(诺维信α-淀粉酶耐温SC型)，120U糖化酶(诺维信AmylaseAG300L)。接着加入步骤(1)得到的酵母种子液，接种量为体积百分比6％。30℃、180rpm振荡培养48h。
(5)干燥：将步骤(4)得到的发酵液冷冻干燥，得到饲料添加剂。
(6)检测(检测方法下同)：
①发酵液黄酮的含量测定根据吴亮亮等采用的分光度法(吴亮亮,石雪萍,张卫明.花椒总黄酮测定方法研究[J].食品工业科技,2010(10):372-374.)进行测定；辣蓼总黄酮的测定根据张国英论文的方法(张国英.辣蓼主要成分的提取、分离与鉴定[D].南京林业大学,2004.)进行测定。计算黄酮浸出率：黄酮浸出率＝发酵液黄酮含量/辣蓼总黄酮*100％。
②使用凯氏定氮法测定蛋白质含量。
检测结果为：黄酮浸出率为27.56％，蛋白质含量为14.98％。
实施例2
(1)酵母种子液准备：同实施例步骤(1)。
(2)发酵培养基准备及灭菌：木薯渣粉碎后过40目筛，得到木薯渣粉；辣蓼粉碎后过200目筛，得到辣蓼粉。木薯渣60g/L、辣蓼30g/L，补充氮源(NH4)2HPO4至浓度为5.5g/L，添加玉米浆至浓度为0.3g/L，以补充微量元素，余量为水，用1M盐酸溶液调pH值为4～5，置于150mL锥形瓶中，8层纱布封口。115℃，15min灭菌。
(3)酶液准备及灭菌：纤维素酶、淀粉酶和糖化酶分别稀释至所需浓度，经过0.22μm滤膜过滤除菌后备用。
(4)同步糖化发酵：发酵液的体积为20mL，无菌操作下，添加4.23FPU纤维素酶，288U淀粉酶，192U糖化酶。酵母种子液的接种量为体积百分比10％。30℃、180rpm振荡培养96h。
(5)干燥：将步骤(4)得到的发酵液冷冻干燥，得到饲料添加剂。经检测，黄酮浸出率为19.69％，蛋白质含量为16.40％。
实施例3
(1)酵母种子液准备：同实施例步骤(1)。
(2)发酵培养基准备及灭菌：木薯渣粉碎后过40目筛，得到木薯渣粉；辣蓼粉碎后过200目筛，得到辣蓼粉。木薯渣150g/L、辣蓼7g/L，补充氮源(NH4)2HPO4至浓度为24g/L，添加玉米浆至浓度为0.3g/L，以补充微量元素，余量为水，用1M盐酸溶液调pH值为4～5，置于150mL锥形瓶中，8层纱布封口。115℃，15min灭菌。
(3)酶液准备及灭菌：纤维素酶、淀粉酶和糖化酶分别稀释至所需浓度，经过0.22μm滤膜过滤除菌后备用。
(4)同步糖化发酵：发酵的体积为20mL，无菌操作下，添加5.48FPU纤维素酶，720U淀粉酶，720U糖化酶。酵母种子液的接种量为体积百分比10％。30℃、180rpm振荡培养96h。
(5)干燥：将步骤(4)得到的发酵液冷冻干燥，得到饲料添加剂。经检测，黄酮浸出率为66.92％，蛋白质含量为16.33％。
实施例4
(1)酵母种子液准备：同实施例步骤(1)。
(2)发酵培养基准备及灭菌：木薯渣粉碎后过40目筛，得到木薯渣粉；辣蓼粉碎后过200目筛，得到辣蓼粉。木薯渣150g/L、辣蓼7g/L，补充氮源(NH4)2HPO4至浓度为24g/L，添加玉米浆至浓度为0.3g/L，以补充微量元素，余量为水，用1M盐酸溶液调pH值为4～5，置于150mL锥形瓶中，8层纱布封口。115℃，15min灭菌。
(3)酶液准备及灭菌：纤维素酶、淀粉酶和糖化酶分别稀释至所需浓度，经过0.22μm滤膜过滤除菌后备用。
(4)同步糖化发酵：发酵的体积为20mL，无菌操作下，添加5.48FPU纤维素酶，600U淀粉酶，600U糖化酶。酵母种子液的接种量为体积百分比12％。30℃、180rpm振荡培养120h。
(5)干燥：将步骤(4)得到的发酵液冷冻干燥，得到饲料添加剂。经检测，黄酮浸出率为91.94％，蛋白质含量为20.46％。
对比例1
(1)酵母种子液准备：同实施例1步骤(1)。
(2)发酵培养基准备及灭菌：同实施例4步骤(2)。
(3)酶液准备及灭菌：淀粉酶稀释至所需浓度，经过0.22μm滤膜过滤除菌后备用。
(4)同步糖化发酵：发酵的体积为20mL，无菌操作下，添加600U淀粉酶。接种量为体积百分比12％。30℃、180rpm振荡培养120h。
(5)干燥：将步骤(4)得到的发酵液冷冻干燥，得到饲料添加剂。经检测，蛋白质含量为12.56％。
对比例2
(1)酵母种子液准备：同实施例1步骤(1)。
(2)发酵培养基准备及灭菌：同实施例4步骤(2)。
(3)酶液准备及灭菌：糖化酶稀释至所需浓度，经过0.22μm滤膜过滤除菌后备用。
(4)同步糖化发酵：发酵的体积为20mL，无菌操作下，添加600U糖化酶。接种量为体积百分比12％。30℃、180rpm振荡培养120h。
(5)干燥：将步骤(4)得到的发酵液冷冻干燥，得到饲料添加剂。经检测，蛋白质含量为13.22％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)原料的处理：粉碎木薯渣，得到木薯渣粉；粉碎辣蓼，得到辣蓼粉；
(2)发酵培养基A的制备：配制发酵培养基A，每升发酵培养基A含如下成分：木薯渣粉40～150g、辣蓼粉7～33.3g、磷酸氢二铵5.5～24g、玉米浆0.3g，余量为水，pH值为4～5；接着灭菌，冷却；
(3)糖化发酵：往步骤(2)得到的灭菌发酵培养基A中添加过滤除菌的淀粉酶、糖化酶和纤维素酶，得到发酵培养基B；将活化后的酿酒酵母菌液接种到发酵培养基B中，同步糖化发酵；
(4)将步骤(3)得到的发酵液干燥，得到饲料添加剂。
2.根据权利要求1所述的利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的淀粉酶的添加量为每升灭菌发酵培养基A加入6400～36000U淀粉酶；
步骤(3)中所述的糖化酶的添加量为每升灭菌发酵培养基A加入6400～36000U糖化酶；
步骤(3)中所述的纤维素酶的添加量为每升灭菌发酵培养基A加入90～375FPU纤维素酶。
3.根据权利要求2所述的利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法，其特征在于：
所述的淀粉酶的添加量为每升灭菌发酵培养基A加入8000～36000U淀粉酶；
所述的糖化酶的添加量为每升灭菌发酵培养基A加入8000～36000U淀粉酶；
所述的纤维素酶的添加量为每升灭菌发酵培养基A加入190～275FPU纤维素酶。
4.根据权利要求1所述的利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的木薯渣粉为能过40目筛的木薯渣粉；
步骤(1)中所述的辣蓼粉为能过200目筛的辣蓼粉；
步骤(2)中所述的灭菌的条件为115～121℃灭菌15～30min；
步骤(3)中所述的接种的体积量为发酵培养基B体积的2～20％；
步骤(3)中所述的同步糖化发酵的温度为28～37℃；
步骤(3)中所述的同步糖化发酵的时间为48～120h；
步骤(4)所述的干燥为喷雾干燥或冷冻干燥。
5.根据权利要求1所述的利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的活化后的酿酒酵母菌液通过如下步骤制备得到：将冷冻保存的酿酒酵母菌接种于固体培养基上，得到一级种子；将得到的单菌落接种至液体培养基中振荡培养，得到二级种子；将二级种子再接种到液体培养基中振荡培养，得到三级种子，即为活化后的酿酒酵母菌液。
6.根据权利要求5所述的利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法，其特征在于：所述的固体培养基为酵母浸出粉胨葡萄糖琼脂培养基；
所述的液体培养基为酵母浸出粉胨葡萄糖培养基。
7.根据权利要求5所述的利用辣蓼和木薯渣为原料发酵生产饲料添加剂的方法，其特征在于：所述的活化后的酿酒酵母菌液通过如下步骤制备得到：将冷冻保存的酿酒酵母菌划线于酵母浸出粉胨葡萄糖琼脂培养基制成的斜面上，30℃静止培养24h；将得到的单菌落接种至酵母浸出粉胨葡萄糖培养基中，30℃、180rpm培养12h，得到二级种子；将二级种子按接种量为体积百分比10％接种到酵母浸出粉胨葡萄糖培养基中，30℃、180rpm培养12h，得到活化后的酿酒酵母菌液。
8.一种饲料添加剂，通过权利要求1～7任一项所述的方法得到。
9.根据权利要求8所述的饲料添加剂，其特征在于：所述的饲料添加剂的蛋白质含量为14.98％以上，黄酮浸出率18％以上。
10.权利要求8或9所述的饲料添加剂的应用，其特征在于：将所述的饲料添加剂直接用作禽类的饲料添加剂。
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