CN115956625A - 一种棕榈粕发酵饲料的生产方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种棕榈粕发酵饲料的生产方法及其应用，包括以下步骤：制备棕榈粕酶解液过程，用于将棕榈粕进行酶解，形成可用于培养菌剂的酶解液；制备棕榈粕发酵活化液过程，用于使用酶解液进行复合发酵菌菌剂的活化培养；饲料发酵过程，用于将活化后的菌剂与发酵基进行混合发酵，形成棕榈粕发酵饲料。本发明采用液态和固态多阶段深度酶解发酵，将棕榈粕中的抗营养成分有效降解，提高动物对棕榈粕消化利用率，同时，产生丰富的小肽、有机酸、抑菌素以及益生菌等，能够改善动物肠道健康。本工艺改善了棕榈粕的适口性及营养价值，以一定比例替换家禽饲料中的玉米豆粕能降低了饲料成本，改善蛋类产品品质。
Description
技术领域
本发明属于生物工程领域，具体涉及一种棕榈粕发酵饲料的生产方法及应用。
背景技术
随着畜牧业的发展，我国每年有40％-50％的原粮直接用于饲料加工过程，造成饲料粮紧缺和人畜争粮的问题日益突出。探索非常规原料在畜禽养殖中的有效利用成为了行业的热点。棕榈粕是棕榈仁脱壳榨油后的副产物，资源丰富且价格低廉。棕榈粕的粗蛋白含量为14-21％，脂类含量为8％-17％，能同时为动物提供蛋白质和能量，在畜禽饲料中有非常好的应用潜力。但棕榈粕粗的纤维含量高达15％以上，非淀粉多糖含量高，尤其甘露聚糖占比大，这些都会影响其适口性以及阻碍动物对其的转化利用，大大限制了其在畜禽饲料中的应用。
从营养价值和化学成分来看，棕榈粕具有极大的发酵可塑性，其高含量的粗纤维和非淀粉多糖，可以通过非淀粉多糖酶和微生物发酵过程降低，提高其能量利用率，相应提高消化能和代谢能，特别是发酵这些非淀粉多糖可产生大量功能低聚糖，提高动物的免疫功能。彭海龙等报道添加了4％～7％的发酵棕榈粕的日粮来喂养生长猪，可以提高猪的进食量和生长发育i；在日粮中添加了4％的发酵棕榈粕，蛋鸡日产蛋重、哈氏单位和蛋白高度都有提高，蛋黄颜色等级、蛋鸡产蛋性能和蛋品质量均有不同程度的改善。
棕榈粕生物处理方法主要为微生物发酵法、生物酶解法和酶菌协同发酵法。微生物发酵棕榈粕能产生丰富的功能代谢产物(乳酸、挥发性脂肪酸和细菌素等)和大量的益生菌，但是没有针对其中主要抗营养因子(40-42％非淀粉多糖)进行充分降解，发酵棕榈粕成品中仍然存在大量的抗营养因子，能量和纤维的消化率没有从根本上得到改善，饲用价值仍然尚未得到有效改善。棕榈粕的生物酶解是指采用β-甘露聚糖酶、β-木聚糖酶等内切水解酶将大分子多糖切割成寡糖等，以期消除抗营养效应，提高棕榈粕的消化率。但是棕榈粕细胞壁结构致密，不经过预处理，生物酶和底物结合效率低，棕榈粕的主要抗营养因子-甘露聚糖等很难彻底消除。同时，酶解棕榈粕和发酵棕榈粕相比，缺少有机酸、细菌素等具有免疫功能的代谢产物。另外，目前酶解只考虑了内切水解酶，而内切酶只能将多糖水解切割成寡糖或者多聚糖，并且存在底物反馈抑制，不能完全水解甘露聚糖等多糖，要达到完全水解需要不同的外切糖苷酶的参与，如β-甘露聚糖酶，α-半乳糖苷酶等。
发明内容
本发明提供了一种棕榈粕发酵饲料的生产方法及应用，对棕榈粕进行有效利用，制备富含益生菌、有机酸、小肽以及细菌素等代谢产物的棕榈粕发酵饲料，从而提高棕榈粕在畜禽饲料工业中的经济价值。
本发明第一方面提供了一种棕榈粕发酵饲料的生产方法，包括以下步骤：
制备棕榈粕酶解液过程，所述制备棕榈粕酶解液过程用于将棕榈粕进行酶解，形成可用于培养菌剂的酶解液；
制备棕榈粕发酵活化液过程，所述棕榈粕发酵活化液过程用于使用酶解液进行复合发酵菌菌剂的活化培养；
饲料发酵过程，所述饲料发酵过程用于将活化后的菌剂与发酵基进行混合发酵，形成棕榈粕发酵饲料。
进一步地，所述制备棕榈粕酶解液过程包括：
S101.将棕榈粕除杂粉碎，并加热预处理；
S102.向处理后的棕榈粕中加入用于降解的复合酶，并酶解1-3h，获得棕榈粕酶解液。
更进一步地，所述复合酶包括：酸性蛋白酶5000-1000U/g，中性蛋白酶5000-120000U/g，β-甘露聚糖酶20000-40000U/g、α-半乳糖苷酶1000-3000U/g、β-甘露糖苷酶50-100U/g、木聚糖酶1000-2000U/g。
进一步地，所述制备棕榈粕发酵活化液过程包括：
向棕榈粕酶解液中加入复合发酵菌剂，并培养，获得棕榈粕发酵活化液；
所述复合发酵菌剂至少包括植物乳杆菌，戊糖片球菌，枯草芽孢杆菌，酿酒酵母菌的两种或两种以上。
更进一步地，所述复合发酵菌剂包括：植物乳杆菌2.0-5.0×108cfu/g，戊糖片球菌1.0-3.0×108cfu/g，枯草芽孢杆菌0.5-1.0×108cfu/g，酿酒酵母菌5-10×107cfu/g。
进一步地，所述饲料发酵过程包括：
S201.将棕榈粕发酵活化液和发酵干基混合；
S202.于发酵容器内进行厌氧固体发酵2-6d，得到棕榈粕发酵饲料；
所述发酵干基包括：10-30重量份的麸皮、2-5重量份红糖和65-88重量份的棕榈粕。
本发明第二方面还公开一种棕榈粕发酵饲料，所述棕榈粕发酵饲料应用上述生产方法制备而成。
进一步地，所述棕榈粕发酵饲料中小肽含量为所含蛋白质的5.0％-30％，益生菌活菌数为2.0-20*108CFU/g，总酸含量为25-45g/公斤，还原糖含量10.0-20.0％。
更进一步地，所述棕榈粕发酵饲料中小肽含量为所含粗蛋白质的8.0％-15.0％，益生菌活菌数为2.0-10*108CFU/g。
本发明第三方面还公开一种生物饲料，所述生物饲料中上述棕榈粕发酵饲料的添加量为5％-20％。
本发明相对于现有技术，优点如下：
1、新增了β-甘露糖苷酶和α-半乳糖酶外切糖苷酶，进一步将棕榈粕中主要抗营养因子—甘露聚糖降解成部分葡萄糖、甘露糖和乳糖，解除了酶解反应的反馈抑制，提高了酶解效率，进而解除棕榈粕的抗营养效用，提高动物对其消化利用效率；
2、本发明将棕榈粕的液态深度发酵和固态发酵的种子液活化工艺合二为一，其中，酶解的产生的小分子糖类可以作为活化增殖的主要营养来源，减少了对葡萄糖、蔗糖等高价值原料的依赖，简化了工艺中投料过程，减低生产成本；
3、本发明通过对液体酶解工艺、液态微氧发酵工艺和固态厌氧发酵多阶段发酵工艺对棕榈粕进行棕榈粕进行了高效深度发酵，有效的效降解了棕榈粕中甘露聚糖和大分子的含量，产生丰富的功能小肽、益生菌、有机酸以及细菌素等代谢产物，提高了棕榈粕生物的能量利用率和免疫功能，提高产品的稳定性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的棕榈粕发酵饲料生产工艺流程示意图；
图2是棕榈粕发酵饲料对产气荚膜梭菌抑菌效果，检测方法采用的牛津杯检测抑菌圈法。
其中，CK为100μl的浓度为150ppm盐酸金霉素对产气荚膜梭菌的抑制圈，A和B分别为100μL实施例1和实施例2生产的棕榈粕发酵饲料的浸出液(生物饲料和水比例1:3)对产气荚膜梭菌的抑菌圈。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
本发明实施例第一方面提供了一种多阶段酶菌协同深度发酵棕榈粕的生产工艺，包括以下步骤：
制备棕榈粕酶解液过程，所述制备棕榈粕酶解液过程用于将棕榈粕进行酶解，形成可用于培养菌剂的酶解液；
制备棕榈粕发酵活化液过程，所述棕榈粕发酵活化液过程用于使用酶解液进行复合发酵菌菌剂的活化培养；
饲料发酵过程，所述饲料发酵过程用于将活化后的菌剂与发酵基进行混合发酵，形成棕榈粕发酵饲料。
本发明实施例将制备棕榈粕酶解液过程、制备棕榈粕发酵活化液过程、饲料发酵过程分别进行，本领域技术人员可基于各步骤的最佳条件进行处理，以期实现饲料发酵程度最优化。
可选的，所述制备棕榈粕酶解液过程包括：
S101.将棕榈粕除杂粉碎，并加热预处理；
S102.向处理后的棕榈粕中加入用于降解的复合酶，并酶解1-3h，获得棕榈粕酶解液。
其中，所述复合酶包括：酸性蛋白酶5000-1000U/g，中性蛋白酶5000-120000U/g，β-甘露聚糖酶20000-40000U/g、α-半乳糖苷酶1000-3000U/g、β-甘露糖苷酶50-100U/g、木聚糖酶1000-2000U/g。
本发明实施例采用的复合酶可对棕榈粕的多种成分进行全面降解。
可选的，所述制备棕榈粕发酵活化液过程包括：
向棕榈粕酶解液中加入复合发酵菌剂，并培养，获得棕榈粕发酵活化液；
所述复合发酵菌剂至少包括植物乳杆菌，戊糖片球菌，枯草芽孢杆菌，酿酒酵母菌的两种或两种以上。
其中，所述复合发酵菌剂包括：植物乳杆菌2.0-5.0×108cfu/g，戊糖片球菌1.0-3.0×108cfu/g，枯草芽孢杆菌0.5-1.0×108cfu/g，酿酒酵母菌5-10×107cfu/g。
本发明实施例通过采用复合发酵菌剂，可对棕榈粕进行全面降解，产生丰富的功能小肽、益生菌、有机酸以及细菌素等代谢产物。
可选的，所述饲料发酵过程包括：
S201.将棕榈粕发酵活化液和发酵干基混合；
S202.于发酵容器内进行厌氧固体发酵2-6d，得到棕榈粕发酵饲料；
所述发酵干基包括：10-30重量份的麸皮、2-5重量份红糖和65-88重量份的棕榈粕。
本发明实施例第二方面还公开一种棕榈粕发酵饲料，所述棕榈粕发酵饲料应用上述生产方法制备而成。
可选的，所述棕榈粕发酵饲料中小肽含量为所含蛋白质的5.0％-30％，益生菌活菌数为2.0-20*108CFU/g，总酸含量为25-45g/公斤，还原糖含量10.0-20.0％。
可选的，所述棕榈粕发酵饲料中小肽含量为所含粗蛋白质的8.0％-15.0％，益生菌活菌数为2.0-10*108CFU/g。
本发明实施例第三方面还公开一种生物饲料，所述生物饲料中上述棕榈粕发酵饲料的添加量为5％-20％。
本发明实施例1-3中，中性蛋白酶和β-木聚糖酶由广东溢多利生物科技有限公司提供，β-甘露聚糖酶，α-半乳糖苷酶和β-甘露糖苷酶由东莞泛亚太生物科技有限公司提供。植物乳杆菌由发明人筛选，保藏编号为ACCC10171；戊糖片球菌保藏编号：CICC 22734；酿酒酵母菌购自湖北安琪酵母股份有限公司；枯草芽孢杆菌购自浙江惠嘉生物科技股份有限公司。
实施例1
本发明实施例1采用传统酶菌协同固态发酵制备棕榈粕发酵饲料(传统的酶菌协同发酵工艺)制备方法如下(参考专利CN202011292693.8)：
步骤1：将1.0公斤复合发酵菌剂(菌剂组成：植物乳杆菌5×108cfu/g，戊糖片球菌5×108cfu/g，枯草芽孢杆菌5×107cfu/g，酿酒酵母菌1×107cfu/g)、1.0公斤合酶制剂(酶活组成：酸性蛋白酶10000U/g，中性蛋白酶20000U/g，β-甘露聚糖酶30000U/g、木聚糖酶20000U/g)和5公斤红糖溶解于100公斤份温水(30-37℃)中，混合均匀，制备菌液水。
步骤2：称取475公斤棕榈粕、140公斤小麦麸皮,粉碎至2.0mm颗粒，加入15公斤红糖，制备发酵干基；然后将630公斤发酵干基、100公斤菌液水和265公斤自来水混合均匀，装入带有呼吸阀的包装袋，每包40公斤，密封堆放于30±5℃的发酵房发酵5d，发酵过程每天抽样取样检测水分、pH、粗蛋白、小肽含量、总酸及活菌数。
设置对照组，具体为未接发酵菌剂的棕榈粕，制备方法同步骤2，称取步骤2的63公斤发酵干基、36.5公斤自来水混合均匀，装入包装袋，取样检测各项指标。
实施例2
本发明实施例2多阶段酶菌协同发酵制备棕榈粕发酵饲料制备方法具体步骤如下：
步骤1：称取125公斤粉碎至1.0mm颗粒的棕榈粕、10公斤蔗糖和365公斤水投到1.0吨发酵罐中搅拌均匀，加热至85℃保温20min，待温度降至50℃时，用l.0mol/L磷酸溶液将pH调至5.5，加入1公斤复合酶制剂(酶活组成：酸性蛋白酶5000U/g，中性蛋白酶10000U/g，β-甘露聚糖酶30000U/g、木聚糖酶20000U/g、α-半乳糖苷酶1000U/g和β-甘露糖苷酶50U/g)搅拌均匀，保持100rpm转速搅拌，恒温酶解3.0h，得到棕榈粕酶解液。
步骤2：待步骤a所得棕榈粕酶解液温度降至35℃时，加入1公斤复合发酵菌剂(菌剂组成：植物乳杆菌5×108cfu/g，戊糖片球菌5×108cfu/g，枯草芽孢杆菌5×107cfu/g，酿酒酵母菌1×107cfu/g)在罐压0.01Mpa、转速100rpm、温度37℃条件下，增殖培养12h，即获得发酵菌剂活化液。
步骤3：将500公斤发酵干基(350公斤棕榈粕、100公斤小麦麸和10公斤红糖)和步骤2所得发酵菌剂活化液以1:1进行充分搅拌均匀后，装入带有呼吸阀的包装袋，每包40公斤，密封堆放于30±5℃的发酵房发酵5d；发酵过程每天抽样检测pH、小肽含量、总酸及活菌数。检测结果如图2所示，实施例1(图2中A)的抑菌圈明显小于实施例2(图2中B)的抑菌圈，说明本发明实施例2小肽含量、总酸和益生菌总数比先前的技术(实施例1)明显提高，并产生的丰富的抑菌素，对产气荚膜梭菌有显著的抑菌作用。
本发明实施例及对照例饲料各项成分指标表。
酶菌协同发酵发酵饲料各项成分指标
实施例3
本发明实施例3中，选择400日龄的产蛋后期的海兰褐产蛋鸡2160只，按照随机分配的原则随机分为3个组，每组5个重复，每个重复144只。对照组喂食玉米豆粕型基础日粮，试验组1是在对照组日粮基础上，将实施例1制得的发酵棕榈粕饲料添加10％替代原配方中2％玉米3％豆粕5％麸皮配置而成的日粮，实验组2是在对照组日粮基础上，将实施例2制得的发酵棕榈粕饲料添加10％替代原配方中2％玉米3％豆粕5％麸皮配置而成的日粮，进行21天饲养试验。试验结果见下表2：
表2发酵棕榈粕对蛋鸡生产性能的影响
由表2可知，本发明实施例2中制备的发酵棕榈粕饲料在替代饲料中玉米豆粕麸皮后，能够明显提高蛋鸡产蛋率5.78％，提高蛋壳强度。另外，由于本发明实施例2的棕榈粕发酵饲料含有丰富的益生菌及代谢产物，在实际的养殖试验中，能够改善肠道蛋鸡肠道健康，使脏蛋率明显降低，且蛋鸡的死亡数量明显少于其他组(对照组及试验1)。养殖户在实际养殖过程中，使用棕榈粕发酵饲料的后，养殖成本降低(来自于配方节约的成本，采用发酵棕榈粕饲料，每吨配合料节约50-60元)，经济收入增加(来自提高产蛋率带来的鸡蛋销售收益)。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种棕榈粕发酵饲料的生产方法，其特征在于，所述生产工艺包括以下步骤：
制备棕榈粕酶解液过程，所述制备棕榈粕酶解液过程用于将棕榈粕进行酶解，形成可用于培养菌剂的酶解液；
制备棕榈粕发酵活化液过程，所述棕榈粕发酵活化液过程用于使用酶解液进行复合发酵菌菌剂的活化培养；
饲料发酵过程，所述饲料发酵过程用于将活化后的菌剂与发酵基进行混合发酵，形成棕榈粕发酵饲料。
2.根据权利要求1所述一种棕榈粕发酵饲料的生产方法，其特征在于，所述制备棕榈粕酶解液过程包括：
S101.将棕榈粕除杂粉碎，并加热预处理；
S102.向处理后的棕榈粕中加入用于降解的复合酶，并酶解1-3h，获得棕榈粕酶解液。
3.根据权利要求2所述一种棕榈粕发酵饲料的生产方法，其特征在于，所述复合酶包括：酸性蛋白酶5000-1000U/g，中性蛋白酶5000-120000U/g，β-甘露聚糖酶20000-40000U/g、α-半乳糖苷酶1000-3000U/g、β-甘露糖苷酶50-100U/g、木聚糖酶1000-2000U/g。
4.根据权利要求1所述一种棕榈粕发酵饲料的生产方法，其特征在于，所述制备棕榈粕发酵活化液过程包括：
向棕榈粕酶解液中加入复合发酵菌剂，并培养，获得棕榈粕发酵活化液；
所述复合发酵菌剂至少包括植物乳杆菌，戊糖片球菌，枯草芽孢杆菌，酿酒酵母菌的两种或两种以上。
5.根据权利要求4所述一种棕榈粕发酵饲料的生产方法，其特征在于，所述复合发酵菌剂包括：植物乳杆菌2.0-5.0×108cfu/g，戊糖片球菌1.0-3.0×108cfu/g，枯草芽孢杆菌0.5-1.0×108cfu/g，酿酒酵母菌5-10×107cfu/g。
6.根据权利要求1所述一种棕榈粕发酵饲料的生产方法，其特征在于，所述饲料发酵过程包括：
S201.将棕榈粕发酵活化液和发酵干基混合；
S202.于发酵容器内进行厌氧固体发酵2-6d，得到棕榈粕发酵饲料；
所述发酵干基包括：10-30重量份的麸皮、2-5重量份红糖和65-88重量份的棕榈粕。
7.一种棕榈粕发酵饲料，其特征在于，所述棕榈粕发酵饲料应用权利要求1-6任意一项所述生产方法制备而成。
8.根据权利要求7所述一种棕榈粕发酵饲料，其特征在于，所述棕榈粕发酵饲料中小肽含量为所含蛋白质的5.0％-30％，益生菌活菌数为2.0-20*108CFU/g，总酸含量为25-45g/公斤，还原糖含量10.0-20.0％。
9.根据权利要求8所述一种棕榈粕发酵饲料，其特征在于，所述棕榈粕发酵饲料中小肽含量为所含粗蛋白质的8.0％-15.0％，益生菌活菌数为2.0-10*108CFU/g。
10.一种生物饲料，其特征在于，所述生物饲料中权利要求7-9任意一项所述棕榈粕发酵饲料的添加量为5％-20％。
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