一种芦苇高蛋白饲料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及植物秸杆发酵饲料领域，具体地说是一种芦苇高蛋白饲料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着我国畜牧业的快速发展，我国对饲料原料的需求与日倶增，但是目前我国饲 料资源中蛋白质资源较为短缺。据统计，在2012年，我国蛋白饲料的需求量为0. 66亿吨， 而可供量仅为〇. 22亿吨。可见，我国蛋白饲料的供给量已经严重不足，高蛋白饲料的供给 已存在巨大缺口。
[0003] 木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源。例如各种农作物秸杆、城市纤维质垃 圾、农产品加工副产物如玉米芯、蔬菜茎叶、果蔬渣等。木质纤维素由于数量极大又廉价而 成为自然界中具有重大应用价值的复杂生物质。但是由于木质纤维素的组成与结构复杂， 因而难以被单胃动物消化。因此，将木质纤维素高效低成本地进行生物转化，使其替代部分 高价且长期依赖进口的豆柏原料，将是饲料产业发展的重要增长点。
[0004] 微生物发酵是实现木质纤维素类农业副产物低成本高效生物转化的有效途径。微 生物发酵法主要是利用微生物将原料转化成营养丰富的微生物菌体蛋白饲料，以酵母菌单 细胞蛋白饲料为多，具有很高的营养价值，含有B族维生素、矿物质以及其他生理活性物 质，还含有丰富的酶类，如胃蛋白酶、淀粉酶等。酵母发酵饲料还可促进动物体消化道内有 益微生物繁殖，提高动物的消化率，促进增重。因此，行业内的研究人员开展了一系列以不 同类型新鲜的植物茎叶发酵制备菌体蛋白饲料的研究。如CN101584378B公开了一种以甜 高粱秸杆为原料生产高蛋白饲料的方法，该方法以高粱秸杆为原料制备了蛋白饲料，但是 该方法采用热带假丝酵母（Candida tropicalis)发酵，这是一种条件致病菌，对生产人员 具有潜在的危险，另外，甜高粱杆本身含糖量就很高，糖度在15-21%之间，得到含粗蛋白 35% -40%的饲料，相对而言原料的转化率很低。又如CN101744106B公开了利用牧草基乳 酸菌强化发酵制备高蛋白发酵饲料的方法，是利用牧草做基质发酵乳酸菌制备乳酸菌发酵 剂，替代商品乳酸菌剂，再用以发酵秸杆和工业糟渣，然而乳酸菌并没有较强的合成和积累 蛋白质的能力，因此得到的发酵饲料的粗蛋白含量较低。
[0005] 芦_ (Phragmitescommunis)，多年生禾本科芦_属植物，春发秋熟，在4-9月间芦 苇茎叶积累了大量的氮素，秋冬之前氮素转移至芦根，来年春季再生发，在自然界氮素循环 中起着非常重要的作用。芦苇具极强的抗逆性和生存竞争能力，广泛分布于全国各地，在水 资源丰富的地区如河边滩涂，芦苇生长旺盛，生物量大，是含丰富纤维素成分的巨大资源， 具有"第二森林"的美誉。此外，自然条件下芦苇很少受到病虫害的侵袭，因此，芦苇也被称 为无农残的天然植物。芦苇全身是宝，芦根、芦茎、芦叶、芦须等都各用途。目前，芦苇资源 的利用多为天然使用，如芦苇的茎杆主要用以编织苇席、苇篓和造纸；芦根和芦须主要作为 中药材使用；少数品种的芦苇叶在端午节期间用来包粽子；而最主要的人工开发利用方式 是将成熟的芦苇茎杆用于建材和造纸。由此可见，对于具有较强再生力、在自然条件下产鲜 草3. 9~13. 9吨/公顷、每年可刈割2~3次的芦苇来说，目前对芦苇的开发利用是非常 有限的，尤其是生长时期的茎叶资源，除了少数品种的芦苇叶可以用来包粽子之用，其余大 量的芦苇叶基本废弃，并无开发利用的技术，基本还处于技术空白期。
[0006] 据相关研究报道，芦苇茎叶含有多种生物活性成分，具有一定的医药功能。芦苇叶 含有一定量的黄酮类化合物，具有一定的抗氧化作用，能用于食品保鲜。芦苇叶的乙醇浸提 液中10余种化合物，初步定性出其中有9种化合物为黄酮类。芦苇叶水提物对农作物种子 发芽及生长还具有一定的促进作用。芦苇本身富含戊聚糖、薏苡素、蛋白质、脂肪、碳水化合 物、D-葡萄糖、D-半乳糖、多种维生素等，具有极高的营养价值和药用价值。所以行业的研 究人员以芦苇茎叶为原料，对其药用成分进行了提取研究，如CN101649253 B公开了一种芦 苇生物质的综合应用方法，报道了先从芦苇茎叶中采用超临界萃取进行芦苇茎叶中生物活 性物质的提取分离，剩余的富含纤维素生物质的芦苇茎叶残渣进行相应的预处理后，糖化 发酵，形成生物燃料乙醇，芦苇残渣经酵母菌发酵后可作为奶牛的饲料。该方法不失为一种 变废为宝的利用方法，但是提取芦苇中的活性物质需要昂贵的仪器设备，提取方法繁琐复 杂，提取效率低，而且营养成分和活性物质被提取之后，定会导致芦苇残渣营养匮乏，基本 只剩下难以降解的木质素，酵母细胞难以分解利用和生长繁殖，最终得到蛋白含量低、营养 成分匮乏的饲料。可见，将芦苇茎叶用作提取有效成分的原料并不是随时随地可行且高效 利用的理想途径。而在利用芦苇开发饲料相关制品方面，CN103300210B公开了一种生物转 化芦苇和花生饼柏制备饲料用复合酶兼益生菌制剂的方法，该方法将普洱熟茶、香菇菌棒、 茶树菇菌棒、芦苇、花生饼柏、麦麸、苹果渣发酵制备饲料用复合酶兼益生菌制剂，利用普洱 茶中固有的微生物菌落做发酵剂，以多种材料为发酵基质，制备了复合饲料，但是该方法中 芦苇的用量很少，添加芦苇的主要目的是制备复合酶制剂，因此这种方法不但难以转化巨 大的芦苇资源，而且由于采用的是混菌发酵，所以得到饲料的蛋白质含量较低。此外，纵观 已报道的对植物秸杆的微生物转化方法，多数是将不同微生物菌株按照一定比例混合，再 接入预处理的植物秸杆进行共同发酵，这种方法虽然具有操作方便的优点，但由于不同菌 株生长和产酶及酶解作用条件不同，混菌一步发酵的结果很难制备出粗蛋白含量较高的发 酵饲料。如CN101884362B公开的多菌种固态发酵醋糟生产蛋白饲料方法，报道了以平菇+ 白地霉+酿酒酵母+产朊假丝酵母发酵醋糟、酒糟生产蛋白饲料的方法，发酵前原料中粗蛋 白含量为27. 38%，发酵后仅达到31. 75%，仅提高了 4. 37%，而且原料成本高，推广应用受到 局限。
[0007] 我国芦苇资源丰富，分布广泛，生长集中、易于砍伐，而且当芦苇地上部分茎叶生 长到一定高度时，从根部采割以后，还仍然可以再长出6-7尺高，每年可以采割2-3次，最后 一茬的生物量与不采割相差无几，不影响秋季收获成熟的芦苇茎杆。如此高产量的芦苇茎 叶，如果当地没有相配套的技术配套产业，必然造成大量芦苇茎叶的丢弃和浪费。因此，若 能开发一种以芦苇为主要原料转化高蛋白饲料的制备方法，对当地芦苇茎叶的即时利用具 有十分重要的意义，也对填补我国高蛋白饲料的缺口具有十分重要的作用。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种芦苇发酵高蛋白饲料及其制备方法，以解决现有芦苇茎 叶开发利用率低，采用传统方法制备芦苇饲料蛋白质含量很低的问题。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种芦苇发酵高蛋白饲料，通过以下 方法制备： (a) 活化木霉菌株，得木霉孢子；将所述木霉孢子扩大培养，得木霉种曲； (b) 分别活化产朊假丝酵母和产酯假丝酵母，扩大培养，分别得产朊假丝酵母扩培液和 产酯假丝酵母扩培液； (c) 粉碎芦苇，将粉碎的芦苇与麸皮按质量比为9~8:1~2混合，再加入所述芦苇和 麸皮混合物总质量I. 0~1. 3倍的水，混匀，得发酵原料； (d) 在所述发酵原料中按所述发酵原料质量5~15%的接种量接种所述木霉种曲，混 匀，堆料，28~32 °C发酵48~72h，得木霉发酵料； (e) 将氯化钙、硫酸镁或磷酸钙中的一种或两种以上的盐溶解在0. 01~0. lmol/L的盐 酸水溶液中，使盐的总质量百分比含量为〇. 05~0. 2%，喷洒于所述木霉发酵料中，混匀，使 所述木霉发酵料的pH值在4. 8~6. 0,堆料，在保温保湿条件下，40~55°C酶解24~48h ; 得酶解物料； (f) 在酶解物料中添加所述酶解物料质量2~10%的无机氮源，再接种所述酶解物料质 量5-20%的假丝酵母混菌，所述假丝酵母混菌为所述产酯假丝酵母扩培液与产朊假丝酵母 扩培液按质量比为1-3:9-7组成的混合菌，混匀，28~35°C发酵48~96h，得芦苇发酵高蛋 白饲料。
[0010] 本发明步骤（a)所述的木霉菌株为产纤维素酶丰富的绿色木霉（Trichoderma viride)、里氏木霉（Trichoderma reesei)、康宁木霉（Trichoderma koningii)或哈茨木霉 (Trichoderma harzianum)中的一种或两种以上任意比例的混合物；优选绿色木霉、里氏木 霉或康宁木霉中一种或几种。
[0011] 本发明步骤（a)所述活化木霉菌株是指将木霉菌株接种在无菌PDA斜面培养基 上，28~32°C通气培养48~96h，斜面上长满木霉孢子即可。
[0012] 本发明中PDA斜面培养基为马铃薯葡萄糖培养基，其按以下组分比例及工艺条件 配制：马铃薯200g、葡萄糖20g、琼脂18-20g、水1000 mL ;自然pH值，搅拌均匀后摆斜面，采 用0· IOMPa灭菌20min即得。
[0013] 本发明步骤（a)所述扩大培养是指将所述木霉孢子按质量的10%的接种量接种于 豆柏麸皮培养基