专利名称：一种玉米青贮专用添加剂的制作方法
技术领域：
本发明是一种用产酸益生菌和分解粗纤维的酶及其发酵助剂组成的玉米专用青贮饲料添加剂，主要作用是加强玉米青贮主导菌群的发酵，提高粗纤维的利用，改善动物青贮饲料的质量，提高动物的生产性能，属于青贮饲料加工领域。
随着我国人民经济收入和食物消费水平的提高，我国奶业正呈现大发展的趋势。到2003年底，奶牛的存栏数已超过600万头，并且存栏数仍在增加。奶牛每日需青贮饲料20千克左右，占总进食量的40％以上。一头奶牛年需要青贮饲料5-7吨，青贮饲料的质量与供给量直接影响奶牛的产奶量和其它生产性能。奶牛场成功与否的关键因素之一是优质青贮饲料的供给，这已经成为奶牛饲养者的一个共识。
青贮是青绿饲草贮存的最有效方式。我国属于季风气候区，各地饲草收获加工的时期正好是雨季，给干草调制带来很大困难，常造成饲草的严重损失。与饲草晾晒成干草相比，饲草青贮可以大幅度缩短从收割到贮存的时间，避免不良天气造成的饲草损失，贮存期大大延长，使青绿饲草的营养成分得到最大限度的保存，而且能够显著提高牛奶产量和质量。玉米全株青贮或玉米秸秆青贮是目前最常见的青贮饲料，它在青贮饲料中约占90％以上，常规的玉米青贮存在成功率的问题，在青贮过程中存在着因乳酸菌数量不足，造成酸化速度慢而引起营养成分损失的问题，还存在开窖后的二次发酵等一系列问题，它们都直接或间接影响青贮的质量。改善玉米青贮对提高我国整个青贮饲料的质量和供给量都有重要的意义，并且会带来巨大的经济效益。对奶业发展有极其重要的推动作用。
饲草青贮技术在欧美等国家有150多年的发展历史，尽管如此，饲草的青贮技术仍然得到重视，新的技术不断地得到研究与开发。尤其近年来，由于采取了新的技术，青贮饲料的质量得到很大的改善，为本国的奶牛业发展做出了很大贡献。在青贮物料上通过采用萎蔫、半干和青贮添加剂技术，在青贮方式上通过更先进的机械加工和贮藏设备等措施，改进了青贮技术，改善了加工工艺，从而使青贮调制真正成为饲草加工贮存的最有效方法。西欧国家为冬季饲养而贮备的饲草中，有60％以上是以青贮的方式来贮存的。高质量的饲草青贮涉及到牧草学、生物化学、微生物学、材料学、饲草加工工艺和机械制造等多学科知识的综合应用。
饲草青贮技术在我国虽然有一定的应用，但远落后于发达国家。尤其是在青贮添加剂的开发、研究与使用显得非常落后。美国科汉森公司所生产的青贮添加剂产品已大举进入我国，产品价格高达1800元/千克，并开始占有市场。青贮饲料添加剂是世界各国研究的热门课题，目前，所研究开发的青贮添加剂也各有不同，比如有机酸添加剂、无机酸添加剂和乳酸杆菌添加剂等，其中以益生菌作为添加剂的研究方向最有前景。我国在这个领域的研究是薄弱环节，理应加快研究开发速度和力度，缩短与国外水平的差距。我国青贮饲料以玉米青贮占主导，提出用于玉米青贮的添加剂有利于提高玉米青贮的质量，提高动物的生产性能。
我国在青贮饲料添加剂的研究领域已取得进展，已有不少专利申报，例如CN1379994A中公开了一种微生物青贮饲料添加剂及其制备方法，采用乳酸杆菌(Lactobacillus)作为初始发酵菌种，以长双岐杆菌(B.longum)作为后续发酵菌种，采用二次发酵技术和冷冻保活后加工技术而制得。其发酵过程选用优化的种子培养基配伍，发酵罐培养基配伍，并添加发酵促进激活剂和低温保护剂以保证产品的活性和高效，有效控制青贮饲料的发酵模式。
CN1409986A号专利公开了一种青贮专用乳酸菌接种剂，含两种活干菌原粉，纤维素酶，半纤维素酶，碳水化合物，硫酸锰，硅藻土等。该青贮饲料专用乳酸菌接种剂由中温减压干燥和明胶—淀粉双包被法或活菌冷冻干燥法制得。该发明最后的制成品活菌数量大于900亿CFU/g。
CN1217891A号专利公开了一种适合长途装运的混合饲料产品的牲畜货物单元，其包括一种干饲料和发酵青贮饲料的混合饲料产品，该干饲料和青贮饲料按比例生产出一混合饲料产品，其水份范围在15％-40％之间，其中所述的混合饲料产品被压缩成密度为500-700KG/M；和隔绝空气密封该压缩混合饲料产品的装置。
上述专利技术存在的问题如下CN1379994A的发明，只用了两种产酸的微生物，以加强自然界中的乳酸菌的产酸能力，而对植物秸秆纤维没有产生分解作用。
CN1409986A发明在产酸微生物中只使用了2种菌，在短时间内发酵的力度不够，使青贮速度达到Ph4的时间延长，并且对杂菌的抑制力度缺乏，容易造成营养物质的损失；虽然使用了酶制剂，只有纤维素酶对秸秆的分解有意义，半纤维素酶分解纤维素对反刍动物营养没有意义，并且没有分解果胶的酶、木聚糖酶和纤维二糖脱氢酶，不能对秸秆中的中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)及木质素产生分解作用，这将影响粗纤维的利用；该发明中没有使用果糖，不利于益生菌的快速繁衍；没有使用天然的麦饭石和海泡石，不利于益生菌的激活和繁衍。
面对生产中的需要，本发明产品克服了前述产品的缺点，在产酸益生菌的选择上有突破，在酶制剂的选用上有独特之处，在益生元(果糖)的使用上和麦饭石等的使用上均存在其它产品无可比拟的优点。就像中草药组方一样，相同的物质独特的配方产生独特的效果，本发明的组方是经过多年试验研究筛选的最佳比例，其使用效果是最好的。
本发明针对玉米青贮中存在的问题，提出一种有活菌、复合酶制剂以及微生物营养剂和活菌促进剂组成玉米青贮组合物及其使用方法。用本发明配制的玉米青贮添加剂，在加快青贮的酸化速度，对有害菌的抑制有独特之处；青贮饲料的粗纤维素成分中含有中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、木质素和果胶等物质，本发明中的复合酶制剂可以对这些粗饲料成分进行分解，提高它们的消化率，是另一个独特之处。
一、产酸益生菌的最佳结合本发明的组合物中的产酸益生菌包括戊糖片球菌、植物乳芽孢杆菌和乳酸片球菌。
乳酸片球菌主要分离自酸泡菜和发酵的麦芽汁。乳酸片球菌细胞圆球状，直径0.6-1.0μm，在直角两个平面交替分裂形成四联体一般细胞成对生。革兰氏阳性，不运动，兼性厌氧菌。接触酶阴性，不产细胞色素，能利用半乳糖、阿拉伯糖、木糖和果糖等玉米淀粉分解的单糖产酸，不分解蛋白质，不产生吲哚，不还原硝酸盐，不水解马尿酸盐。能够在52℃条件下生长，乳酸片球菌产酸能力强，可竞争性地抑制病原微生物，能产生有益的代谢产物，激活酸性蛋白酶的活性。乳酸片球菌的使用可以使混合菌的产酸能力提高，在青贮发酵过程中产生互补和协作作用，同时对杂菌产生抑制作用。
戊糖片球菌革兰氏阳性，球形，成对或四位体形式存在，非孢子形状，兼性厌氧菌，过氧化氢酶阴性，需多种营养，最佳PH值6.4～6.5，范围4.0～7.5，最适温度25～37℃，范围13～42℃。无蛋白水解作用，发酵糖(右旋葡萄糖，蔗糖或果糖)为乳酸。在青贮饲料发酵中起初发酵菌的作用。
植物乳杆酸菌革兰氏阳性，杆状，以单个、成对或短链形式存在，非孢子形状，微嗜氧菌，过氧化氢酶阴性，需多种营养，最佳PH值5.4～5.8，范围4.0～6.0，最适温度30～37℃，范围12～42℃。无蛋白水解作用，发酵糖(右旋葡萄糖，蔗糖或果糖)为乳酸。在青贮饲料发酵中起终发酵菌的作用。
将这三种产酸益生菌按其自然属性和特定比例混合，乳酸片球菌加强了初始的发酵速度，增强了产酸能力和对杂菌的抑制能力。青割玉米添加本研究产品后，能在24小时内酸度降到PH4.0以下，乳酸菌数达到3.4×109，明显高于同类产品6.1×108，是其它产品很难达到的。同时可以有效抑制青贮饲料中霉菌和酵母菌的繁衍，试验表明(表1)，本研究产品对这两种有害菌的抑制效果是同类产品的1倍以上。国内外生产的戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)、植物乳芽孢杆菌(Lactobacillus plantarum)和乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)均可用于本发明的添加剂中。
二、功能强的复合酶青贮饲料属于粗饲料，粗纤维素成分中含有中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、木质素和果胶等物质。木质素是动物不能利用的物质，果胶是植物的保护层，如果不进行破坏处理，则微生物难于通过保护层进入植物细胞。本发明的组合物中的复合酶主要有，纤维素酶、纤维二糖脱氢酶、木聚糖酶和果胶酶。
纤维素酶，纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶，各个组分大多是糖蛋白，含糖的比例各不相同，最适Ph4～5，最适合温度40～60℃。它的功用主要是水解β-1.4葡萄糖苷键，将粗饲料中的一部分纤维素转化为可被利用的纤维二糖或葡萄糖。
木聚糖酶，木聚糖酶是一种复合酶，主要包括β-1.4木聚糖酶和β木聚苷酶。其分子量变异范围很大，最适合温度一般在40～60℃。不同微生物所产木聚糖酶耐受的PH为3～10，最适合PH一般为4～7。它能水解阿拉伯木聚糖。在饲料中添加木聚糖酶能显著降低谷类日粮中阿拉伯木聚糖分子量，对木质素有破坏作用，能够促进营养物质尤其是脂肪和蛋白质的消化和吸收，改善日粮的表观代谢能。青贮饲料中使用木聚糖酶可以破坏青贮饲料中的木质素成分，可以通过分解作用使玉米淀粉成为微生物的发酵基础。
纤维二糖脱氢酶，又称纤维二糖氧化酶，该酶主要由一些可降解木质纤维素的丝状真菌合成，可以氧化纤维二糖和纤维寡糖生成相应的内酯。该酶在木质纤维素降解中起重要作用，它可以生成羟自由基起氧化降解纤维素的作用。还可以还原自由基从而消除木质素降解过程易于发生的中间体的再聚合反应，促进木质素的降解。
果胶酶，果胶酶是一类包含多种酶的复合酶，分为8种不同的果胶酶组成的果胶酶系。它能降解原果胶和果胶酸，甲基化半乳糖醛酸和半乳糖醛酸。可以裂解单糖之间的糖苷键，并脱去随风子，分解包括在植物表皮的果胶，促进植物组织的分解。本发明由于添加了果胶酶，可以使植物的表层的保护层受到破坏，益生菌可以进入植物组织并对粗饲料成分进行分解，提高青贮饲料的消化率，提高青贮饲料的饲喂效果。
本发明的4种酶分别作用于纤维素，木质素、阿拉伯木聚糖和植物的果胶层，便于益生菌及时进入植物细胞内发挥作用，可以有效提高饲料的消化率。同时添加的木聚糖酶和纤维素酶可以破坏植物纤维的结构，使纤维素转化为可以利用的碳水化合物，从而降低青贮饲料中中性洗涤纤维(NDF)含量3％以上，降低酸性洗涤纤维(ADF)含量4.49％以上，是其它产品所不具备的特点。
本发明不使用半纤维素酶，是因为反刍动物可以利用半纤维素，如果使用半纤维素酶，一方面造成半纤维素酶浪费，另一方面半纤维素酶对半纤维素进行分解，造成营养物质的损失。
国内外生产的纤维素酶、木聚糖酶、纤维二糖脱氢酶和果胶酶，均可用于本发明的组合物。
三、对益生菌和复合酶有营养和促进作用的混合物本发明的组合物中的营养混合物，无水葡萄糖、果糖和硫酸锰(MnH2SO4H2O)。它们的作用是为产酸益生菌提供必要的生命元素，刺激产酸益生菌的繁殖。
硫酸锰，锰是一种过渡元素。它功能是一部分作为金属酶的一种组成成分，还作为酶的一种激化剂，锰还是生物体的一种必要成分。锰可以作为微生物繁衍的必需元素，也是复合酶制剂的激活剂。本发明中添加一水硫酸锰对于复合酶作用和益生菌的产酸能力都有很大意义。
葡萄糖，是一种分为α和β型的单糖，是动物吸收淀粉分解产物的基本物质之一，它可以被动物体利用，它也是一种能量物质。本发明添加葡萄糖主要是作为能量的载体使用。
果糖，果糖是一种单糖，果糖的结构是β-1.4糖苷键，是一种不能被动物体吸收但能被益生菌很好的利用的糖原。在青贮过程的开始，青贮饲料中缺少微生物生存和繁衍所需要的果糖，抑制或限制了益生菌的繁衍，加入果糖后益生菌可以加速繁衍速度，增加产酸能力。
本发明的组合物中的微生物激活剂，麦饭石和海泡石协同对微生物的繁衍有激活和促进作用。麦饭石和海泡石均来自于天然产品，含有多种稀有元素和微量元素，这些元素为益生菌的生长和繁殖提供了必需生命元素，同时也为添加剂中复合酶的活性起到激活作用。
国内外生产或出产的无水葡萄糖、果糖、硫酸锰、麦饭石、海泡石，只要达到食品级或饲料级，均可用于本发明的组合物。
本发明的玉米青贮添加剂具体配制方法是1、配制混合菌粉，将乳酸片球菌、植物乳芽孢杆菌和戊糖片球菌配制成混合菌粉，其中戊糖片球菌(2-8×1010CFU/G)14-20份，优选16份；植物乳杆酸菌2-5份(1-8×1011CFU/G)，优选3份；乳酸片球菌(1-5×1010CFU/G)1-3份，优选2份。将三种活菌混合均匀，混合物中活菌数量大于1011CFU/G。
2、配制复合酶，木聚糖酶、纤维素酶、纤维二糖脱氢酶和果胶酶配制成混合酶粉，其中木聚糖酶占28-35份，优选33份；纤维素酶占16-25份，优选20份；纤维二糖脱氢酶，1-3份，优选2份；果胶酶10-18份，优选14份。将四种酶混合均匀。
3、配制营养混合物，无水葡萄糖、果糖和1水硫酸锰配制成营养混合物，其中无水葡萄糖占3份，果糖占1份，硫酸锰占1份。将3种原料混合均匀。
4、配制益生菌天然激活剂，麦饭石和海泡石，其中麦饭石占1份，海泡石占1份。将2种原料混合均匀。
5、玉米青贮添加剂的配制混合菌粉22-29份，优选26份；复合酶35-40份，优选40份；营养混合物30-38份，优选33份；激活剂1-3份，优选1份。将所有组分混合均匀，变异系数小于5％，封装成不同规格分包装袋。
6、本发明的玉米青贮专用添加剂的用法，每吨玉米青贮的用量为5-10克，具体操作为玉米青贮专用添加剂每10克兑2千克水，所用水不应含有氯离子。水溶液用喷雾器或其它用具，喷洒到玉米青贮的物料中，青贮的其它操作规程和方法与常规的玉米青贮相同。
本发明使用实例1、对玉米青贮发酵效果用本发明的玉米青贮添加剂处理玉米青贮和使用CN1409986A的产品作对照；可以看出使用本发明的产品，青贮饲料的酸化过程得到加快，霉菌数和酵母菌数得到有效抑制，NDF和ADF的量得到减少。
结果见表1。
表1 玉米青贮专用添加剂对酸度和乳酸菌及杂菌的影响
注对照组为CN1409986A的产品处理试验表明，和同类产品的处理相比，本研究产品的青贮发酵速度(PH值水平较低)，乳酸菌的数量(较高)，对杂菌的抑制效果都有明显的提高；同时在发酵40天后青贮玉米中的NDF和ADF的含量都低于对照组。
2、奶牛饲喂效果对奶牛的产奶效果的影响，北京三元绿荷养殖中心，用本发明的玉米青贮添加剂处理玉米青贮，然后饲喂奶牛。按照配对试验原则，根据圈舍分布将120头奶牛也分成对照组和处理组，每组60头。两组奶牛的精饲料供给水平相同，对照组奶牛饲喂常规玉米青贮，每日每头18千克；试验组奶牛饲喂微生物处理的玉米青贮18千克。
奶牛试验前和试验期内泌乳量测结果见表2。可以看出，试验开始后两组奶牛产奶量均有提高，对照组平均日增产鲜奶0.78千克/头，试验组奶牛增产1.33千克/头，试验组比对照组多产奶0.55千克/头。
表2产奶量比较 单位千克/头试验 试验前 试验期间产奶量处理 日产量 平均产奶量与试验前比较与对照组比较对照组 30.50±3.9031.28±5.92 0.780.00试验组 29.67±4.5931.00±3.90 1.33+0.55
乳脂率 试验奶牛乳脂率测定结果见表3。试验期间两组奶牛的产奶量都得到提高，导致乳脂率略微下降，对照组奶牛和试验前相比乳脂率下降0.21个百分点，试验组奶牛下降0.11个百分点，和对照组奶牛比较试验组奶牛少下降0.10，相对提高乳脂率0.1个百分点。表明，给奶牛饲喂微生物青贮玉米在提高产奶量的同时，乳脂率也有所提高。
表3 乳脂率比较单位％试验 试验前 试验期间乳脂率处理 乳脂率 平均乳脂率与试验前比较 与对照组比较对照组 3.72±0.33.51±0.33 -0.21 0.00试验组 4.08±0.47 3.97±0.38 -0.11 0.10乳蛋白用DHI测定的鲜奶中蛋白质含量见表4。和乳脂率相类似，试验开始后，乳蛋白含量有所下降，两组奶牛鲜奶中蛋白质含量下降幅度均不明显，两组之间无显著差异。
表4乳蛋白含量比较 单位％试验 试验前 试验期间乳蛋白含量处理 乳蛋白 平均乳脂率与试验前比较 与对照组比较对照组 3.28±0.17 3.24±0.18 -0.04 0.00试验组 3.49±0.11 3.37±0.23 -0.12 0.08乳糖含量。试验奶牛鲜奶的乳糖测定结果表明，试验期间奶牛鲜奶中乳糖含量均有下降(表5)。鲜奶中乳糖含量比较稳定，可以维持在一个恒定范围内，并且不影响鲜奶的质量。
表5乳糖含量比较 单位％试验 试验前 试验期间乳糖含量处理 乳糖量 平均乳糖量与试验前比较 与对照组比较对照组 3.28±0.17 3.24±0.18 -0.04 0.00试验组 3.49±0.11 3.37±0.23 -0.12 0.08
3、肉牛饲喂效果，试验在新疆维吾尔自治区昌吉市大西渠“华新养殖场”进行。
玉米带穗全株粉碎后，将粉碎好的青贮料均匀地撒入窖内，同时用喷雾器将配好的添加剂水溶液喷洒在窖内，经链轨拖拉机分层压紧压实后封窖。同时制备另一窖全株玉米青贮为对照组。30天后开窖按试验组、对照组分别饲喂杂种肉牛。
370头杂种架子牛(12月～15月龄)混合随机编组，186头组成试验组，184头组成对照组。
两组饲养管理条件完全一致。饲草料统一配制，同量饲喂。精料由玉米、豌豆、麸皮、油渣和矿质添加剂等按一定比例配成，粗料为干麦秸粉。试验组喂用微生物青贮剂处理的青贮玉米，对照组喂没有用微生物青贮剂处理的青贮玉米，试验结果见表6。
表6肉牛育肥试验结果 单位千克初始重 终重 日增重试验组 347.3±2.1 401.4±2.50.902对照组 348.6±1.9 396.4±2.80.797在60天的试验中，试验组增重54.1千克，平均日增重0.902千克，对照组增重47.8千克，平均日增重0.797千克，试验组比对照组多增重6.6千克，平均每天多增重0.105千克。
权利要求
1.一种用于制备青贮饲料的添加剂，该添加剂以重量计包含植物乳芽孢杆菌、戊糖片球菌和乳酸片球菌配制成的混合菌粉20-29份；木聚糖酶、纤维素酶、纤维二糖脱氢酶和果胶酶配制成的混合酶粉35-45份；无水葡萄糖、果糖和一水硫酸锰配制成的营养混合物30-38份；麦饭石和海泡石配制成的益生菌繁衍的激活剂1-3份。
2.根据权利要求1的添加剂，该添加剂包含植物乳芽孢杆菌、戊糖片球菌和乳酸片球菌配制成的混合菌粉26份；木聚糖酶、纤维素酶、纤维二糖脱氢酶和果胶酶配制成的混合酶粉40份；无水葡萄糖、果糖和一水硫酸锰配制成的营养混合物33份；麦饭石和海泡石配制成的强化剂1份。
3.根据权利要求1的添加剂，其中所述混合菌粉中各菌粉的重量比如下戊糖片球菌14-20份，植物乳芽孢杆菌2-5份，乳酸片球菌1-3份，然后混合，混合菌粉中活菌数量大于1011CFU/G。
4.根据权利要求1的添加剂，其中所述混合酶粉中各酶粉的重量比如下木聚糖酶28-35份；纤维素酶16-25份；纤维二糖脱氢酶1-3份；果胶酶10-18份。
5.根据权利要求1的添加剂，其中所述营养混合物中各成分重量比如下无水葡萄糖2-5份，果糖1-2份，一水硫酸锰1-2份。
6.根据权利要求1的添加剂，其中所述益生菌繁衍激活剂中各成分重量比如下麦饭石1-2份，海泡石1-2份。
全文摘要
本发明是一种用于制备玉米青贮饲料的添加剂，由产酸的微生物乳酸片球菌、植物乳芽孢杆菌和戊糖片球菌配制成混合菌粉和用木聚糖酶、纤维二糖脱氢酶、纤维素酶和果胶酶配制成的复合酶以及微生物繁衍生存所必须的营养生命元素混合物及其益生菌激活剂按一定比例配制的青贮添加剂。使用本发明的玉米青贮专用添加剂可以明显改善玉米青贮的发酵效果，提高粗饲料的利用，提高奶牛的产奶性能，提高肉牛的增重效果。
文档编号A23K3/03GK1568755SQ20041003794
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月14日 优先权日2004年5月14日
发明者刁其玉, 时建忠, 王建华, 屠焰, 张乃锋, 付彤 申请人:中国农业科学院饲料研究所