CN104304686B - 一种ddgs发酵饲料的添加剂、发酵饲料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种DDGS发酵饲料的添加剂、发酵饲料及其制备方法。该添加剂，其包括复合菌种、中温淀粉酶和强碱；所述复合菌种包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母。利用微生物对DDGS进行发酵处理，通过微生物的代谢作用可以降解DDGS中的粗纤维和非淀粉多糖等，提高蛋白质含量，且将蛋白质大分子降解为小肽等易于吸收的小分子物质；同时发酵过程会大量繁殖的有益微生物，以及产生的大量的乳酸等有机酸和较低的pH值环境能起到对DDGS中的霉菌的抑制作用，发酵产生的乳酸等有机酸使饲料具有酸香甜味进一步提高DDGS在饲料中的添加量。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种DDGS发酵饲料的添加剂、发酵饲料及其制备方法。
背景技术
DDGS(Distillers Dried Grains with Solubles，玉米干酒糟及可溶物)是以玉米为主要原材料发酵制取乙醇过程中对糟液进行加工处理后而获得的玉米酒精糟及残液干燥物，其不仅含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、脂肪、发酵蒸馏过程中生成的未知生长因子，还富含有利于动物生长的多种矿物质。因此，DDGS作为一种蛋白质饲料原料，能广泛应用于畜禽生产。然而DDGS潜在的霉菌毒素污染容易对动物健康和生产性能产生影响，且DDGS中高含量的纤维和非淀粉多糖会影响磷等矿物质离子的吸收、降低营养物质的利用率，以及其较差的适口性等限制了DDGS在饲料中的利用。
微生物固态发酵技术在饲料行业中应用较为广泛，其主要目的是通过固态发酵的方式来提高产品的品质，改善适口性，降低原料中的抗营养因子含量，提高饲料的消化吸收率，使其成为天然无公害高营养的饲料产品。但是目前DDGS饲料没有相关微生物固态发酵的报道。因此，提供一种DDGS发酵饲料的添加剂、发酵饲料及其制备方法具有现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种DDGS发酵饲料的添加剂、发酵饲料及其制备方法。利用微生物对DDGS进行发酵处理，通过微生物的代谢作用可以降解DDGS中的粗纤维和非淀粉多糖等，提高蛋白质含量，且将蛋白质大分子降解为小肽等易于吸收的小分子物质；同时发酵过程会大量繁殖的有益微生物，以及产生的大量的乳酸等有机酸和较低的pH值环境能起到对DDGS中的霉菌的抑制作用，发酵产生的乳酸等有机酸使饲料具有酸香甜味，能很好改善DDGS适口性，能进一步提高DDGS在饲料中的添加量。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种DDGS发酵饲料的添加剂，其包括复合菌种、中温淀粉酶和强碱；
所述复合菌种包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母。
在本发明的一些实施例中，所述复合菌种、所述中温淀粉酶和所述强碱的质量比为3～5:4～6:1～3。
在本发明的一些实施例中，所述复合菌种、所述中温淀粉酶和所述强碱的质量比为3～5:4～6:1。
在本发明的一些实施例中，所述复合菌种中所述乳酸杆菌、所述枯草芽孢杆菌、所述地衣芽孢杆菌、所述酿酒酵母的质量比为1～5:1～3:1～3:1～3。
作为优选，所述复合菌种中所述乳酸杆菌、所述枯草芽孢杆菌、所述地衣芽孢杆菌、所述酿酒酵母的质量比为3:2:2:2。
本发明还提供了一种DDGS发酵饲料，由发酵原料DDGS及包含上述添加剂和水发酵制成。
在本发明的一些实施例中，所述发酵原料DDGS、所述添加剂和水的质量比为28～47:8～12:45～60。
作为优选，所述发酵原料DDGS、所述添加剂和水的质量比为28～47:8～12:55。即优选的，在DDGS发酵饲料中，水分的质量百分含量为55％。
在本发明的一些实施例中，所述发酵为固态发酵。
在本发明的一些实施例中，所述发酵温度为35～40℃，所述发酵时间为3～5d。
作为优选，所述发酵温度为37℃，所述发酵时间为4d
在本发明的一些实施例中，所述发酵之后还包括在50～80℃干燥的步骤。作为优选，发酵之后干燥的温度为65℃。
本发明还提供了上述DDGS发酵饲料的制备方法，其特征在于，取发酵原料DDGS及包含如上述添加剂和水经发酵制得；所述发酵的温度为35～40℃，所述发酵的时间为3～5d。所述发酵之后还包括在50～80℃干燥的步骤。作为优选，发酵之后干燥的温度为65℃。
本发明提供一种DDGS发酵饲料的添加剂、发酵饲料及其制备方法。该添加剂，其包括复合菌种、中温淀粉酶和强碱；所述复合菌种包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母。利用微生物对DDGS进行发酵处理，通过微生物的代谢作用可以降解DDGS中的粗纤维和非淀粉多糖等，提高蛋白质含量，且将蛋白质大分子降解为小肽等易于吸收的小分子物质；同时发酵过程会大量繁殖的有益微生物，以及产生的大量的乳酸等有机酸和较低的pH值环境能起到对DDGS中的霉菌的抑制作用，发酵产生的乳酸等有机酸使饲料具有酸香甜味，能很好改善DDGS适口性，能进一步提高DDGS在饲料中的添加量。
通过本发明方法取得的产品，经检验后主要技术指标为：
(1)产品粗蛋白质含量≥30％；
(2)产品小肽含量(占粗蛋白质)≥18％；
(3)产品乳酸含量(以总酸计)≥3％。
具体实施方式
本发明公开了一种DDGS发酵饲料的添加剂、发酵饲料及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供的DDGS发酵饲料的添加剂、发酵饲料及其制备方法中所用原料及试剂均可由市场购得。本发明所用复合菌粉由定州正峰饲料销售有限公司购得。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
1材料与方法
1.1菌种、淀粉酶及来源
试验所用复合菌粉由乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母组成，上述四种菌的比例为3:2:2:2，所用中温淀粉酶是由枯草芽孢杆菌经发酵及后提取技术提炼精致而成的淀粉酶制剂。
1.2DDGS原料来源
DDGS原料为发酵制取乙醇过程中对糟液进行加工处理后而获得的玉米干酒精糟。
1.3试验设计
称取DDGS 200g，按发酵料总量的45％、50％、55％、60％比例添加水分，分别记为M1、M2、M3、M4。NaOH、中温淀粉酶与复合菌种分别按DDGS干物质含量的1％、5‰、4‰称量添加，混合时注意先将NaOH溶解后混入DDGS原料中，后加入中温淀粉酶与复合菌种，混匀，每个处理3个重复。发酵温度控制在37℃，发酵时间4d，发酵结束后65℃烘干，经粉碎后过40目筛，并测定粗蛋白质、小肽、乳酸等指标。
1.4化学分析
粗蛋白质含量检测：按GB/T 5009.5-2003规定执行。
小肽含量检测采用三氯乙酸提取法：准确称取样品1.5g(精确到0.0001g)于100mL烧杯中，加入15％三氯乙酸溶液25mL，振荡5min，静置5min，将溶液定量转移，在3000rpm下离心10min，取全部上清液过滤，准确移取10mL滤液置于消化管中，按GB/T 5009.5-2003方法消化并测定蛋白含量。小肽计算公式如下：
小肽(占粗蛋白质，％)＝(V-V0)*C*6.25*0.014*2.5*100/(M*CP)
式中：V—样品消耗HCl的体积，mL；
V0—空白消耗HCl的体积，mL；
C—盐酸的摩尔浓度，mol/L；
M—样品质量，g；
6.25*0.014—蛋白转换系数；
CP—样品的粗蛋白质含量。
乳酸含量(以总酸计)采用NaOH滴定法测定：称取0.5g样品(准确到0.0002g)于250mL锥形瓶中，加入100mL蒸馏水，60℃水浴30min，取40mL上清液，加入2～3滴酚酞指示剂，用标准NaOH溶液滴定至粉红色，30s不褪色。
乳酸(以总酸计，％)＝(V-V0)*C*0.09008*100/(M*40/100)
式中：V—样品消耗NaOH的体积，mL；
V0—空白消耗NaOH的体积，mL；
0.09008—每毫克当量NaOH相当于乳酸的克数；
M—样品质量，g。
pH测定：称取5g样品置于100mL三角瓶中，加入45mL蒸馏水，摇匀后静置30min，用电极测定pH。
1.5数据处理
数据采用SPSS16.0软件进行单因素方差分析，采用Duncan法进行多重比较。测定结果以“平均值±标准差”表示。
2结果与分析
表1 DDGS原料的化学成分及水分添加量对DDGS发酵的影响
注：同列肩标不同表示差异显著(p<0.05)
由表1可知，DDGS发酵后，粗蛋白质及小肽含量均显著提高(p<0.05)，乳酸虽有所降低，但实际上是由于在DDGS发酵原料中添加NaOH所致。DDGS本身酸度较高，pH值较低，为保证复合菌种正常生长及发酵效果，故在DDGS原料中添加适量的NaOH。在各组DDGS发酵饲料中，M3组(水分添加量为55％)的粗蛋白质及乳酸含量分别为30.94％、3.39％，显著高于M1、M2、M4三组；pH为4.70，低于其他三组；而小肽含量为19.93％(占粗蛋白质)，与其他三组没有显著差异。综合各指标比较，发现M3组发酵效果优于其他三组，即添加55％的水分对发酵效果最好。
实施例2
1材料与方法
1.1菌种、淀粉酶及来源
试验所用复合菌粉由乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母组成，上述四种菌的比例为3:2:2:2，所用中温淀粉酶是由枯草芽孢杆菌经发酵及后提取技术提炼精致而成的淀粉酶制剂。
1.2DDGS原料来源
DDGS原料为发酵制取乙醇过程中对糟液进行加工处理后而获得的玉米干酒精糟。
1.3试验设计
称取DDGS 200g，按发酵料总量的55％比例添加水分。NaOH、中温淀粉酶与复合菌种分别按DDGS干物质含量的1％、4‰、3‰称量添加，混合时注意先将NaOH溶解后混入DDGS原料中，后加入中温淀粉酶与复合菌种，混匀，每个处理3个重复。发酵温度控制在37℃，发酵时间4d，发酵结束后65℃烘干，经粉碎后过40目筛，并测定粗蛋白质、小肽、乳酸等指标。
1.4化学分析
粗蛋白质含量检测：按GB/T 5009.5-2003规定执行。
小肽含量检测采用三氯乙酸提取法：准确称取样品1.5g(精确到0.0001g)于100mL烧杯中，加入15％三氯乙酸溶液25mL，振荡5min，静置5min，将溶液定量转移，在3000rpm下离心10min，取全部上清液过滤，准确移取10mL滤液置于消化管中，按GB/T 5009.5-2003方法消化并测定蛋白含量。小肽计算公式如下：
小肽(占粗蛋白质，％)＝(V-V0)*C*6.25*0.014*2.5*100/(M*CP)
式中：V—样品消耗HCl的体积，mL；
V0—空白消耗HCl的体积，mL；
C—盐酸的摩尔浓度，mol/L；
M—样品质量，g；
6.25*0.014—蛋白转换系数；
CP—样品的粗蛋白质含量。
乳酸含量(以总酸计)采用NaOH滴定法测定：称取0.5g样品(准确到0.0002g)于250mL锥形瓶中，加入100mL蒸馏水，60℃水浴30min，取40mL上清液，加入2～3滴酚酞指示剂，用标准NaOH溶液滴定至粉红色，30s不褪色。
乳酸(以总酸计，％)＝(V-V0)*C*0.09008*100/(M*40/100)
式中：V—样品消耗NaOH的体积，mL；
V0—空白消耗NaOH的体积，mL；
0.09008—每毫克当量NaOH相当于乳酸的克数；
M—样品质量，g。
pH测定：称取5g样品置于100mL三角瓶中，加入45mL蒸馏水，摇匀后静置30min，用电极测定pH。
1.5数据处理
数据采用SPSS16.0软件进行单因素方差分析，采用Duncan法进行多重比较。测定结果以“平均值±标准差”表示。
2结果与分析
表2 DDGS原料发酵前后的化学成分
注：同列肩标不同表示差异显著(p<0.05)
由表2可知，DDGS发酵后，粗蛋白质及小肽含量均显著提高(p<0.05)，分别达到30.52％，18.86％(占粗蛋白质)，因发酵原料中添加了NaOH，故乳酸含量比原料低，但仍然达到3.02(以总酸计)。
实施例3
1材料与方法
1.1菌种、淀粉酶及来源
试验所用复合菌粉由乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母组成，上述四种菌的比例为3:2:2:2，所用中温淀粉酶是由枯草芽孢杆菌经发酵及后提取技术提炼精致而成的淀粉酶制剂。
1.2DDGS原料来源
DDGS原料为发酵制取乙醇过程中对糟液进行加工处理后而获得的玉米干酒精糟。
1.3试验设计
称取DDGS 200g，按发酵料总量的55％比例添加水分。NaOH、中温淀粉酶与复合菌种分别按DDGS干物质含量的1％、6‰、5‰称量添加，混合时注意先将NaOH溶解后混入DDGS原料中，后加入中温淀粉酶与复合菌种，混匀，每个处理3个重复。发酵温度控制在37℃，发酵时间4d，发酵结束后80℃烘干，经粉碎后过40目筛，并测定粗蛋白质、小肽、乳酸等指标。
1.4化学分析
粗蛋白质含量检测：按GB/T 5009.5-2003规定执行。
小肽含量检测采用三氯乙酸提取法：准确称取样品1.5g(精确到0.0001g)于100mL烧杯中，加入15％三氯乙酸溶液25mL，振荡5min，静置5min，将溶液定量转移，在3000rpm下离心10min，取全部上清液过滤，准确移取10mL滤液置于消化管中，按GB/T 5009.5-2003方法消化并测定蛋白含量。小肽计算公式如下：
小肽(占粗蛋白质，％)＝(V-V0)*C*6.25*0.014*2.5*100/(M*CP)
式中：V—样品消耗HCl的体积，mL；
V0—空白消耗HCl的体积，mL；
C—盐酸的摩尔浓度，mol/L；
M—样品质量，g；
6.25*0.014—蛋白转换系数；
CP—样品的粗蛋白质含量。
乳酸含量(以总酸计)采用NaOH滴定法测定：称取0.5g样品(准确到0.0002g)于250mL锥形瓶中，加入100mL蒸馏水，60℃水浴30min，取40mL上清液，加入2～3滴酚酞指示剂，用标准NaOH溶液滴定至粉红色，30s不褪色。
乳酸(以总酸计，％)＝(V-V0)*C*0.09008*100/(M*40/100)
式中：V—样品消耗NaOH的体积，mL；
V0—空白消耗NaOH的体积，mL；
0.09008—每毫克当量NaOH相当于乳酸的克数；
M—样品质量，g。
pH测定：称取5g样品置于100mL三角瓶中，加入45mL蒸馏水，摇匀后静置30min，用电极测定pH。
1.5数据处理
数据采用SPSS16.0软件进行单因素方差分析，采用Duncan法进行多重比较。测定结果以“平均值±标准差”表示。
2结果与分析
表3 DDGS原料发酵前后的化学成分
注：同列肩标不同表示差异显著(p<0.05)
由表3可知，DDGS发酵后，粗蛋白质及小肽含量均显著提高，分别达到31.40％，19.13％(占粗蛋白质)，因发酵原料中添加了NaOH，故乳酸含量比原料低，但仍然达到3.27％(以总酸计)。
实施例4小规模发酵验证试验
1.菌种、淀粉酶及来源
试验所用复合菌粉由乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母组成，上述四种菌的比例为3:2:2:2，所用中温淀粉酶是由枯草芽孢杆菌经发酵及后提取技术提炼精致而成的淀粉酶制剂。
2.DDGS原料来源
DDGS原料为发酵制取乙醇过程中对糟液进行加工处理后而获得的玉米干酒精糟。
3.发酵料准备
称取5kg DDGS原料，并按1％、5‰、4‰的比例分别称取50g NaOH、25g中温淀粉酶、20g复合菌种待用。量取发酵料总量55％的温水(约37℃)，一部分用于溶解NaOH后加入DDGS原料中，拌匀，一部分用于溶解中温淀粉酶与复合菌种后加入DDGS原料中，混合均匀。
4.发酵
将接种后且混合均匀的DDGS装入尼龙袋中，并密封完好，置于37℃培养箱中发酵4d后取出。
5.烘干
发酵DDGS经80℃烘干，即得发酵产品。
6.检测
经检测发酵样品的粗蛋白质含量为31.14％、小肽为19.97％(占粗蛋白质)、乳酸含量为3.36％，如表4。
表4 DDGS原料小规模发酵前后的化学成分
由此可见，本发明提供的添加剂及DDGS发酵饲料能够提高营养物质的利用率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于DDGS发酵的添加剂，其特征在于，由复合菌种、中温淀粉酶和强碱组成；
所述复合菌种由乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母组成。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述复合菌种、所述中温淀粉酶和所述强碱的质量比为3～5:4～6:1～3。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述复合菌种、所述中温淀粉酶和所述强碱的质量比为3～5:4～6:1。
4.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述复合菌种中所述乳酸杆菌、所述枯草芽孢杆菌、所述地衣芽孢杆菌、所述酿酒酵母的质量比为1～5:1～3:1～3:1～3。
5.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述复合菌种中所述乳酸杆菌、所述枯草芽孢杆菌、所述地衣芽孢杆菌、所述酿酒酵母的质量比为3:2:2:2。
6.一种DDGS发酵饲料，其特征在于，由发酵原料DDGS及包含如权利要求1至5任一项所述添加剂和水发酵制成。
7.根据权利要求6所述的DDGS发酵饲料，其特征在于，所述发酵原料DDGS、所述添加剂和水的质量比为28～47:8～12:45～60。
8.根据权利要求6所述的DDGS发酵饲料，其特征在于，所述发酵为固态发酵。
9.根据权利要求6所述的DDGS发酵饲料，其特征在于，所述发酵温度为35～40℃，所述发酵时间为3～5d。
10.根据权利要求6至9任一项所述的DDGS发酵饲料的制备方法，其特征在于，取发酵原料DDGS及包含如权利要求1至5任一项所述添加剂和水经发酵制得；所述发酵的温度为35～40℃，所述发酵的时间为3～5d。
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