专利名称：一种高蛋白发酵木薯的制备方法
技术领域：
本发明涉及饲料原料制备技术，具体涉及一种高蛋白发酵木薯的制备方法。
背景技术：
我国是畜牧业生产大国，畜牧业资源在全世界占有重要的位置。但是，随着耕地资源的减少以及人口的增长，人均占有粮食的比例越来越低，再加上粮油深加工及玉米等主要粮食作物用于生物能源加工业的高速发展，使用于畜牧养殖业的饲用粮食资源越来越少。到目前为止，饲粮的紧缺已经成为制约我国饲料加工以及畜禽养殖等产业发展面临的紧迫而又深具现实意义的瓶颈问题。而在饲料资源短缺的问题中，又以蛋白原料严重依赖进口，能量原料严重缺乏为主。近年来常用原料价格不断上涨，给饲料行业发展提出了更严峻的考验。寻求开发新的饲料原料或者改良现有原料的营养水平已成为行业发展的出头之路。木薯是一种在我国南方和东南亚国家广泛种植的植物，目前主要用于食用、饲用和工业上的开发利用。在饲料应用方面，因木薯淀粉含量较高，热量在13MJ以上，常作为能量饲料用于畜禽养殖业中。但木薯本身存在的缺陷妨碍了它的推广应用，需要研究和实践逐步加以解决。其主要缺点在于1)蛋白质含量很低。据报道，其蛋白质含量范围均在2-3%,maner (1971)分析了 87种木薯风干样本(含水分10%)，蛋白质含量绝大部分都不超过3%。木薯除蛋白质含量低之外，氨基酸组成也很差，量少且不平衡，特别是含硫氨基酸很少，往往单靠豆柏配合仍不足以平衡所需。因此在生产应用上往往要补加氨基酸含量较高的蛋白饲料，如动物性饲料。2)木薯的根块、薯皮和薯叶含有不同程度的氰糖苷。这些糖苷经木薯的内源酶作用，便会释放出氢氰酸(HCN)，对人畜都有害。3)木薯的加工与贮藏比较困难，特别在南方春季收成后常是梅雨季节，一时难以晒干，往往在收获后3-5天便开始霉变，而在使用过程中薯粉配合日粮含量超过50%，会使粉尘飞扬，容易引起呼吸道疾病和眼粘膜受刺激，常使猪和禽的食欲下降。针对木薯蛋白含量低的问题，目前采用的主要办法是在使用木薯饲喂畜禽时添加蛋白质饲料。如在以木薯为主要原料配量高的日粮中，蛋氨酸不足会限制猪的生长，必须添加鱼粉，豆饼或花生饼。但是因为木薯口感较差，在搭配使用时，木薯含量不能超过20%，含量过高不仅影响畜禽的采食量，同时也因其营养含量有限，达到一定剂量后再添加不会对畜禽的生长产生显著效果而造成浪费。目前国内外研究主要倾向于用发酵的方法去除氢氰酸，但是发酵的底物和条件不同，也会大大改变木薯粗蛋白和无氮浸出物的含量。目前我国木薯产量在600万吨以上，且每年以约30%比例增长。摸索一种适用于工业化生产的发酵技术充分利用木薯整个块茎，既能有效消除木薯本身的局限性，又能大大提高木薯的营养价值，符合我国当前饲料资源开发的趋势，具有广阔的市场应用价值
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以生产出优质、高效、安全、环保的木薯的方法。本发明另一目的在于提供上述方法制得的高蛋白木薯。本发明上述目的通过以下技术方案予以实现
本发明采用了绿色木霉、酵母、嗜热放线菌、乳酸菌等为菌种，以高温蒸煮的鲜木薯块茎为底物，混合发酵，生产出新型发酵木薯产品。以上各菌株均为本领域常用菌株，直接购买得到。所述绿色木霉、酵母、嗜热放线菌、乳酸菌的添加顺序为绿色木霉、酵母与嗜热放线菌按照体积比广3 3"5 2"4先进行液体罐发酵，后转入固体发酵罐时，再加入乳酸菌，乳酸菌与绿色木霉、嗜热放线菌、酵母组成的混合菌液以体积比广2 :2飞进行混合添加。获得的发酵木薯产品中，其粗蛋白含量在16. Γ20. 3%，其中粗纤维4. 35飞.15%，可消化蛋白14. 5(Γ16. 51% ;维生素含量胡萝卜素9(T98mg/kg，硫胺素3(T33 mg/kg，烟酸 420 450mg/kg,泛酸 30 35 mg/kg,胆碱 1350 1400 mg/kg,叶酸 4. 5 7. O mg/kg,维生素 E38 43 mg/kg,核黄素 5. 5 7. 5 mg/kg。本发明详细生产方法如下
一种高蛋白发酵木薯的制备方法包括如下步骤
(1)底物的处理将新鲜木薯粒粉碎，高压蒸煮，将蒸煮木薯和麸皮(过80目筛)、水按照质量比为1:2的比例混合，并于该混合物内加入混合物重量的19Γ5%牛肉膏、O. Γ0. 15%的FeSO4'及I. (Tl. 5%的Na2HPO4制成木薯培养物；
(2)将绿色木霉、酵母分别置于马铃薯糖琼脂培养基上进行斜面培养；
(3)将嗜热放线菌置于高氏一号培养基进行培养；
(4)将乳酸菌置于乳酸菌斜面培养基中进行培养；
(5)将步骤(2)得到的经斜面培养后的绿色木霉置于霉菌发酵瓶培养基中进行扩大培
养;
(6)将酵母置于酵母种子瓶培养基进行扩大培养；
(7)将嗜热放线菌置于嗜热菌种子瓶培养基进行扩大培养；
(8)将乳酸菌置于乳酸菌种子瓶培养基扩大培养；
(9)将扩大培养后的绿色木霉与嗜热放线菌菌液与步骤(6)得到的酵母培养液按照体积比广3 2^4 :3 5，接种三角瓶液体菌种，以麸皮汁为培养基，液体发酵罐制备生产用液体菌种；
(10)将步骤(9)得到的混合菌液与步骤(8)得到的乳酸菌以体积比2飞Γ2比例进行混合；
(11)将步骤(I)得到的底物装入固体发酵罐中，并步骤(9)得到的混合菌液以100克底物添加l(T35mL混合菌液的比例将混合菌液喷洒在固体发酵原料上，发酵48 72h。(12)将步骤(11)得到的发酵产物烘干即得相应的高蛋白木薯产品。作为一种优选方案，上述制备方法中，步骤(9)中，所述绿色木霉嗜热放线菌酵母培养液比例为I :2 :3、2 :3 :4或3 4 :5。作为一种优选方案，上述制备方法中，步骤(10)中，所述混合菌液与乳酸菌的混合比例为3 :1、2 :1或3 :2。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果(I)、提高饲料的品质。传统饲料使用的木薯多为木薯粒，仅作为能量饲料中使用，需搭配豆柏等蛋白原料才可，使用量不超过20%。经过纤维素酶高产组合物、酵母、乳酸菌发酵的木薯产品，其营养价值大幅度提高，尤其是蛋白的含量与品质明显提高，同时在微生物处理过程中产生的大量丰富的微生物菌体蛋白及其他有用的代谢产物，如有机酸、醇、醛、酯、维生素、抗生素、微量元素，能够使饲料变软变香，改善饲料的适口性，提高饲料营养价值。(2)、降低生产的成本。本发明发酵木薯产品，其消化能为3. 2(Γ3. 45 cal/kg，代谢能为2. 95 3. 15cal/kg，在肉鸭饲料配方中·能够同时替代50 60%玉米和60 70%小麦，25 30%豆柏和45 55%菜柏，在蛋鸭饲料中可同时替代25 35%玉米，15 25%豆柏、15 25%菜柏。而发酵木薯产品生产成本远远低于玉米、小麦、豆柏、菜柏的价格，整个配方的成本更低。(3)、提高养殖动物产品的安全性。本发明生产出来的饲料不添加任何化学抗生素等添加剂，在微生物处理过程中产生的菌体蛋白、各种酶类可以降低饲料原料的抗营养因子，维持胃肠道微生物平衡，增强动物机体免疫力，提高抗病能力。(4)、减少圈舍臭味，维持良好的养殖环境。本发明生产出来的饲料可提高蛋白质的消化吸收率，同时发酵产生可分解硫化氢的酶类，能降解粪便中氨、硫化氢等有害气体的浓度，使氨浓度降低70%以上,从而起到保护养殖环境的作用。
具体实施例方式以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。实施例I
I. I菌种
绿色木霉购于广州市微生物囷种保减中心，编号AS 3. 2942 ；
嗜热放线菌购于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，编号CGMCCNo0032 ；
乳酸菌购于广州市微生物菌种保藏中心，编号AS I. 1864 ；
酵母菌购于广州市微生物菌种保藏中心，编号AS 2.210。1.2培养基
(I)斜面培养基的制备
马铃薯糖琼脂培养基(PDA)配方(用于绿色木霉、酵母)
马铃薯(去皮后切成小块，煮沸30min) 20g ;水100mL ;琼脂2g ;糖(培养霉菌时用蔗糖，培养酵母时用葡萄糖)2g。嗜热放线菌斜面培养基的制备配方可溶性淀粉、KNO3> NaCL, K2HPO4 3H20、MgSO47H20、FeSO4 7H20、琼脂。乳酸菌斜面培养基的制备配方牛肉膏0. 15g;蛋白胨0.5g;NaCl :0. 25g;琼月旨Ig ;水50mLo(2)种子瓶培养基的制备
霉菌种子瓶培养基配方(用于绿色木霉)
蛋白胨 3g, (NH4)2SO4 5g，MgSO4O. 4g，蔗糖 30g，KH2P042g,7jC IOOOmL0
酵母菌种子瓶培养基配方
葡萄糖IOg,蛋白胨IOg,酵母浸出粉5g, KH2P043g,水1000mL。嗜热放线菌种子瓶培养基配方
酵母浸粉4g，麦芽浸粉10g，葡萄糖4g，水1000mL。乳酸菌种子瓶培养基配方
胰蛋白胨2g，酵母膏O. 5g，蛋白胨0. 5g，葡萄糖O. 5g，吐温80 O. 005g,番茄汁25g，水IOOOmL0实施例2 绿色木霉、酵母、嗜热放线菌、乳酸菌斜面菌种的培养 I. I菌种的活化
取已知效价且生产性能优良的绿色木霉、酵母、嗜热放线菌、乳酸菌菌种各一支，分别放置在恒温培养箱(30°C ±0. 5°C)活化30min。I. 2试管斜面种子培养
将活化的绿色木霉、酵母转接到PDA斜面培养基中，接种量广4%，在30±0. 5°C下培养24 48h。嗜热放线菌转接到嗜热菌斜面培养基中，接种量2 8%，30±0. 5°C下培养32 48h。乳酸菌转接到乳酸菌斜面培养基中，接种量广5%，30°C培养36 48h。实施例3
将绿色木霉、嗜热放线菌、酵母的斜面菌种分别接种在500mL的三角瓶内，恒温震荡30min。按照绿色木霉和嗜热放线菌、酵母种子瓶培养基配比原料，并将原料分别装入三角摇瓶中，每瓶150mL，进行高压灭菌。高压灭菌条件为温度121°C，灭菌45min。将灭过菌的摇瓶放于室温下自然冷却，然后分别接种绿色木霉、嗜热放线菌、酵母，进行摇瓶培养；摇瓶培养条件温度30±0. 5°C，转速200 300转/min，接种量I 3%，培养24 36h。实施例4
将摇瓶培养的绿色木霉、嗜热放线菌、酵母种子液取出，分别接种到IL液体种子罐内培养。将三种菌的种子瓶培养基按比例进行配比后分装入种子罐中。设定温度121°C，3个大气压，高温高压灭菌30min。待罐体自然冷却后，分别在液体种子罐内的培养基内接种绿色木霉、嗜热放线菌、酵母，并进行种子罐培养；
种子罐培养条件温度30±0. 5°C，通风量14 18m3/h，罐压0. 05 0. IMpa，接种量4 8%，时间36 48h。实施例5
将新鲜木薯粒粉碎，高压蒸煮，将蒸煮木薯和麸皮(过80目筛)、水按照质量比为1:2的比例混合，并于该混合物内加入混合物重量的1°/Γ5%牛肉膏、0. Γ0. 15%的FeSO4、及
I.(Tl. 5%的Na2HPO4制成固体发酵原料。设定温度121°C，3个大气压，经高温高压灭菌45min，使固态发酵原料自然冷却，再将实施例4种子罐中混合菌液与乳酸菌按3 1的比例均匀喷洒接种于固态发酵原料，并把接种后的固态发酵原料无菌传输到固态发酵罐内，进行固态发酵；
固态发酵条件温度30±0. 5°C，含水量50%，空气湿度控制在6(Γ80%，通风量14 18m3/h，罐压0. 05 0. IMpa，接种量9 14%，时间48 72h。实施例6发酵完毕后，将固体发酵罐中的物料取出，自然风干或者35°C下烘干，即得本发酵产
品O实施例6肉鸭养殖实验 I材料与方法
1.I试验材料将实施例1-5制得的发酵木薯，经广东海大集团股份有限公司畜牧水产研究中心测定其含量为粗蛋白18. 4%，粗纤维5. 25%，钙O. 3%，磷O. 8%，赖氨酸O. 9%，蛋氨酸+胱氨酸I. 0%。维生素含量胡萝卜素93 mg/kg,硫胺素32 mg/kg,烟酸430 mg/kg,泛酸 33 mg/kg,胆碱 1380 mg/kg，叶酸 4. 9 mg/kg,维生素 E 40 mg/kg，核黄素 6. I mg/kg。将其替代部分玉米和豆柏制作成试验鸭饲料，对照饲料为广州市番禺区大川饲料有限公司生产的肉鸭料305，市场可购得。I. 2试验动物与处理
试验动物为150羽樱桃谷鸭，按照3组X5重复(每重复10羽)设计，选择11日龄的健康鸭，饲养28天。I. 3试验饲粮
基础日粮参照NRC (1994)肉鸭的饲养标准和台湾畜牧学会(1993)建议的肉鸭的营养需要配制对照组以玉米、小麦作为能量原料，豆柏和菜柏作为蛋白原料；试验组将高蛋白木薯作为能量和蛋白原料，作为能量原料可替代大部分玉米和部分小麦，作为蛋白原料可替代部分豆柏和菜柏，具体饲料配方及营养水平见表I :
表I试验饲粮设计
权利要求
1.一种高蛋白发酵木薯的制备方法，其特征在于是以绿色木霉、酵母、嗜热放线菌、乳酸菌为菌种，以高温蒸煮的鲜木薯块茎为底物，混合发酵，生产得到；其中，所述绿色木霉、酵母与嗜热放线菌按照体积比广3 3"5 :2 4先进行液体罐发酵，转入固体发酵罐时，再加入乳酸菌，乳酸菌与绿色木霉、嗜热放线菌、酵母组成的混合菌液以体积比广2 :2飞进行混合添加。
2.权利要求I所述制备方法制得的高蛋白发酵木薯，其特征在于其粗蛋白含量为16. 4 20. 3%，其中粗纤维4. 35 6. 15%，可消化蛋白14. 50 16. 51% ;维生素含量胡萝卜素90 98mg/kg,硫胺素 30 33 mg/kg,烟酸 420 450mg/kg,泛酸 30 35 mg/kg,胆碱 1350 1400mg/kg,叶酸 4. 5 7. O mg/kg,维生素 E 38 43 mg/kg,核黄素 5. 5 7. 5 mg/kg。
3.根据权利要求I所述高蛋白发酵木薯的制备方法，其特征在于包括如下步骤 (1)底物的处理将新鲜木薯粒粉碎，高压蒸煮，将蒸煮木薯和麸皮(过80目筛)、水按照质量比为1:2的比例混合，并于该混合物内加入混合物重量的19Γ5%牛肉膏、O. Γ0. 15%的FeSO4'及I. (Tl. 5%的Na2HPO4制成木薯培养物； (2)将绿色木霉、酵母分别置于马铃薯糖琼脂培养基上进行斜面培养； (3)将嗜热放线菌置于高氏一号培养基进行培养； (4)将乳酸菌置于乳酸菌斜面培养基中进行培养； (5)将步骤(2)得到的经斜面培养后的绿色木霉置于霉菌发酵瓶培养基中进行扩大培养; (6)将酵母置于酵母种子瓶培养基进行扩大培养； (7)将嗜热放线菌置于嗜热菌种子瓶培养基进行扩大培养； (8)将乳酸菌置于乳酸菌种子瓶培养基扩大培养； (9)将扩大培养后的绿色木霉与嗜热放线菌菌液与步骤(6)得到的酵母培养液按照体积比广3 2^4 :3 5，接种三角瓶液体菌种，以麸皮汁为培养基，液体发酵罐制备生产用液体菌种； (10)将步骤(9)得到的混合菌液与步骤(8)得到的乳酸菌以体积比2飞Γ2比例进行混合； (11)将步骤(I)得到的底物装入固体发酵罐中，并步骤(9)得到的混合菌液以100克底物添加l(T35mL混合菌液的比例将混合菌液喷洒在固体发酵原料上，发酵48 72h ； (12)将步骤(11)得到的发酵产物烘干即得相应的高蛋白木薯产品。
4.根据权利要求3所述的高蛋白发酵木薯的制备方法，其特征在于步骤(9)中，所述绿色木霉嗜热放线菌酵母培养液比例为I :2 :3、2 :3 :4或3 4 :5。
5.根据权利要求3所述的高蛋白发酵木薯的制备方法，其特征在于步骤(10)中，所述混合菌液与乳酸菌的混合比例为3 :1、2 :1或3 :2。
全文摘要
本发明公开了一种高蛋白发酵木薯的制备方法。本发明所述方法采用绿色木霉、酵母、嗜热放线菌、乳酸菌等为菌种，以高温蒸煮的鲜木薯块茎为底物，混合发酵，生产出新型发酵木薯产品。通过本发明方法得到的发酵木薯可以提高饲料的品质，同时降低了生产成本，提高了养殖动物产品的安全性，在养殖业中存在巨大的应用价值。
文档编号A23K1/175GK102835551SQ20121030725
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者李旭宁 申请人:广州市番禺区大川饲料有限公司, 广东海大集团股份有限公司, 东莞市海大饲料有限公司, 佛山市海航饲料有限公司, 江门海大饲料有限公司, 广州市海维饲料有限公司