专利名称：一种多菌种阶梯式发酵降解稻草中纤维素的方法
技术领域：
本发明属于农作物副产物深加工技术领域，涉及菌种制备以及多菌种阶梯式发酵方法降解稻草中的纤维素，并提高发酵产物中营养价值的方法。
背景技术：
我国是农业大国，粮食总产量已达到4.5亿吨，随着粮食产量的不断增长，农产品的副产物如稻草、麦秆、玉米秆、花生藤等农作物秸秆量也相应增加，目前各种可饲用的秸秆及秧、蔓总产量已接近6亿吨，这一巨大的资源目前仅利用25％左右直接用于饲养家畜。
迄今为止，秸秆的处理有3种方法一、物理方法，如粉碎、膨化、浸泡、蒸煮、热喷、辐射等。处理过的秸秆可直接饲喂家畜，采食量和消化率有所提高。该方法常作为其它处理方法的预处理；二、化学方法，如酸水解法、碱水解法和氨化法。但酸、碱度过高时会破坏秸秆中的蛋白质、维生素，氨化秸秆有时会引起氨中毒，因此也只能作为其它处理方法的补充；三、生物学方法，包括发酵、酶解、微生物法处理等，如配合物理和化学方法，效果较佳。
专利(CN1435113)中选用双氮纤维单胞菌、产黄纤维单胞菌、凝结芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、淀粉乳杆菌、复合酶菌、丙酸菌、郎可比假丝酵母、拟内孢霉多菌种联合液体发酵生产秸秆蛋白饲料。专利申请者介绍的饲料制备方法是首先选用以上菌种为菌源，经过多级培养混合后制备多菌种发酵剂；然后利用发酵剂与农作物秸秆混合厌氧发酵35天，得到适应与多种家禽的蛋白饲料。专利(CN1706270)中将康宁木霉、白地霉、黑曲霉等多种真菌发酵剂，与秸秆充分混合发酵处理，得到秸秆生物发酵饲料。以上专利中利用微生物发酵法生产秸秆蛋白饲料，基本上是首先制备多菌种发酵剂，然后直接加入秸秆料中，长时间发酵后得到蛋白饲料。它们多数未涉及多阶段阶梯式发酵方法，由于未经高温发酵处理，杂菌、毒素等无法去除，这样给微生物发酵带来不便，进而导致纤维素降解率不高，转化物中蛋白质含量较低；整体操作条件较为苛刻，不够便捷，同时在技术推广方面也有较多限制。
发明内容
本发明目的在于提供一种利用微生物降解稻草、提高稻草饲料营养价值的多阶段阶梯式发酵方法来生产高营养价值的蛋白饲料；所得到的蛋白饲料产品中蛋白质含量可达16.84～23.24％。该发酵产品为金黄色固体，烘干粉碎后为浅褐色，产品具有较浓郁醇香，并且最终成品率达到75～85％。
本发明中的蛋白饲料是经过两个阶段阶梯式发酵制备而成第一阶段利用嗜皮菌高温堆置发酵产生降解纤维素的酶，分解纤维素为可利用碳源，同时杀灭有害杂菌、去毒；第二阶段以第一阶段产生的纤维素酶降解的产物为底物，利用产朊假丝酵母固态发酵生产单细胞蛋白，提高稻草营养价值。发酵终产物经干燥粉碎后，膨化成颗粒状饲料，可应用到多种家畜的饲养。
本发明的蛋白饲料按下述步骤制备得到(1)将所筛选到嗜皮菌DJSF-1斜面保藏，其培养基组成为(单位为g/L)蛋白胨2，MgSO40.5，K2HPO41，NaCl 0.5g，纤维素粉10g，琼脂；在最适培养条件下(g/L)稻草粉30～70，麸皮5～15，黄豆饼粉5～10，尿素5～10，KH2PO43.0～5.0，CaCl2·2H2O 1.0～5.0，MgSO4·7H2O 1.0～5.0，纤维素粉3.0～8.0；pH5.5～7.0，温度50～70℃，120～160rpm摇床，嗜皮菌深层发酵扩大培养培养4～5天，富集嗜皮菌菌体以及菌体所产的酶液；(2)将步骤(1)所得嗜皮菌培养液加入含水量为30～80％的粉碎稻草粉，其中菌液∶稻草粉＝1∶50～200v/m，拌匀进行高温堆积发酵3～7天，降解稻草中的纤维素为可利用碳源，并同时初步提高发酵产物中的蛋白含量。
(3)将步骤(2)嗜皮菌高温固态堆置发酵产物为底物，利用筛选的产朊假丝酵母固态发酵，生产单细胞蛋白，所述培养条件为以含水量为50％的嗜皮菌发酵产物为培养料，接入菌龄为12～24h的产朊假丝酵母进行固态发酵，起始pH值3.5～6.5，培养温度20～40℃；培养时间30～50小时。
(4)将步骤(3)所得的蛋白饲料烘干，粉碎后，进行膨化处理，得到最终的蛋白饲料产品料。
本发明的蛋白饲料成品率为75～89％，蛋白含量达到16.84～23.24％，具有酒曲香味。
本发明所述蛋白饲料，具有较好的适口性，可直接或根据需要配合与其他饲料相结合，应用于多种家禽或家畜的饲养。可提高产物中可利用蛋白的含量。
本发明具有原料来源广泛，制备工艺简便，得率高等优点。不需要经过太多复杂贵重的仪器设备，符合大规模生产要求，制作成本低，实施容易。该制备方法科学合理，通过高温堆置发酵，不仅降解稻草中的纤维素为可利用碳源，同时能去除其他杂菌，经过第二阶段产朊假丝酵母的固态发酵充分提高饲料中蛋白含量，同时改变了稻草料的成色、适口性，从而可以更大范围的应用到其他动物的饲养。并且本发明能充分利用农产品的废弃资源改善农业生态环境、减少环境污染。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细阐述实施例1嗜皮菌DJSF-1斜面培养保存用培养基组成为(单位为g/L)蛋白胨2g，MgSO40.5g，K2HPO41g，NaCl 0.5g，纤维素粉10g，琼脂；挑取嗜皮菌DJSF-1菌种于相应的培养基中，菌体生长培养基组成为(单位为g/L)稻草粉30，麸皮5，黄豆饼粉5，尿素5，KH2PO43.0，CaCl2·2H2O 1.0，MgSO4·7H2O1.0，纤维素粉3.0；培养pH5.5～7.0，温度50～70℃，120～160rpm摇床培养4～5天后即得菌体及发酵酶液；取机械粉碎的稻草料120Kg，其含水量为30％；；将富集的嗜皮菌种及酶液，接种上述于上述稻草料中进行堆积发酵，按菌液∶稻草粉＝1∶50v/m，60～65℃发酵3天后发酵产物中粗蛋白含量10.35％，氨态氮含量为3.24％。接入菌龄为12h的产朊假丝酵母菌种于用上述嗜皮菌DJSF-1发酵的培养料，含水量50％，起始pH值3.5，培养温度20℃，发酵培养30小时，发酵结束后，即可获得一种高营养价值的蛋白饲料，其中总蛋白含量为18.31g/100g发酵前干培养料。发酵产物具有较浓郁的酒曲香味，并且最终成品率达到80.32％，饲料中蛋白质含量为16.84％，发酵产物基本满足精细饲料蛋白质含量要求。
实施例2嗜皮菌DJSF-1斜面培养保存用培养基组成为(单位为g/L)蛋白胨2，MgSO40.5，K2HPO41，NaCl 0.5，纤维素粉10，琼脂；挑取嗜皮菌DJSF-1菌种于相应的培养基中，菌体生长培养基组成为(单位为g/L)稻草粉50，麸皮10，黄豆饼粉7，尿素7，KH2PO47，CaCl2·2H2O 3，MgSO4·7H2O 3，纤维素粉3；培养pH5.5～7.0，温度50～70℃，120～160rpm摇床培养4～5天后即得菌体及发酵酶液；取机械粉碎的稻草料120Kg，其含水量为50％；将富集的嗜皮菌种及酶液，接种上述于上述稻草料中进行堆积发酵，其中菌液∶稻草粉＝1∶100v/m，60～65℃发酵5天后发酵产物中粗蛋白含量15.72％，氨态氮含量为3.91％。接入菌龄为18h的产朊假丝酵母菌种于用上述嗜皮菌DJSF-1发酵的培养料，含水量50％，起始pH值5.0，培养温度30℃，发酵培养40小时，发酵结束后，即可获得一种高营养价值的蛋白饲料，其中总蛋白含量为20.31g/100g发酵前干培养料。发酵产物具有较浓郁的酒曲香味，并且最终成品率达到84.58％，饲料中蛋白质含量为20.18％，发酵产物基本满足精细饲料蛋白质含量要求。
实施例3嗜皮菌DJSF-1斜面培养保存用培养基组成为(单位为g/L)蛋白胨2，MgSO40.5，K2HPO41，NaCl 0.5g，纤维素粉10g，琼脂；挑取嗜皮菌DJSF-1菌种于相应的培养基中，菌体生长培养基组成为(单位为g/L)稻草粉70，麸皮15，黄豆饼粉10，尿素10，KH2PO410，CaCl2·2H2O 5，MgSO4·7H2O 5，纤维素粉5；培养pH5.5～7.0，温度50～70℃，120～160rpm摇床培养4～5天后即得菌体及发酵酶液；取机械粉碎的稻草料120Kg，其含水量为80％；将富集的嗜皮菌种及酶液，接种上述于上述稻草料中进行堆积发酵，其中菌液∶稻草粉＝1∶200v/m，60～65℃发酵7天后发酵产物中粗蛋白含量18.72％。接入菌龄为24h的产朊假丝酵母菌种于用上述嗜皮菌DJSF-1发酵的培养料，含水量50％，起始pH值6.5，培养温度40℃，发酵培养50小时，发酵结束后，即可获得一种高营养价值的蛋白饲料，其中总蛋白含量为25.65g/100g发酵前干培养料。发酵产物具有较浓郁的酒曲香味，并且最终成品率达到87.57％，饲料中蛋白质含量为23.24％，发酵产物基本满足精细饲料蛋白质含量要求。
权利要求
1.一种多菌种阶梯式发酵降解稻草中纤维素的方法，其特征是第一阶段利用嗜皮菌高温堆置发酵产生降解纤维素的酶；第二阶段以第一阶段产生的纤维素酶降解的产物为底物，利用产朊假丝酵母固态发酵生产单细胞蛋白，发酵终产物经干燥粉碎后，膨化成颗粒状饲料。
2.根据权利要求1所述的一种多菌种阶梯式发酵降解稻草中纤维素的方法，其特征是按下述步骤制备得到(1)将所筛选到嗜皮菌斜面保藏，其培养基组成为，单位为g/L蛋白胨2，MgSO40.5，K2HPO41，NaCl 0.5g，纤维素粉10g，琼脂；在以下培养条件下，单位为g/L稻草粉30～70，麸皮5～15，黄豆饼粉5～10，尿素5～10，KH2PO43.0～5.0，CaCl2·2H2O 1.0～5.0，MgSO4·7H2O 1.0～5.0，纤维素粉3.0～8.0；pH 5.5～7.0，温度50～70℃，120～160rpm摇床，嗜皮菌深层发酵扩大培养培养4～5天，富集嗜皮菌菌体以及菌体所产的酶液；(2)将步骤(1)所得嗜皮菌培养液加入粉碎至10～60目、含水量为30～80％的稻草粉，其中菌液∶稻草粉＝1∶50～200v/m，拌匀进行高温堆积发酵3～7天；(3)将步骤(2)嗜皮菌高温固态堆置发酵产物为底物，利用筛选的产朊假丝酵母固态发酵，生产单细胞蛋白，所述培养条件为以含水量为50％的嗜皮菌发酵产物为培养料，接入菌龄为12～24h的产朊假丝酵母进行固态发酵，起始pH值3.5～6.5，培养温度20～40℃；培养时间30～50小时；(4)将步骤(3)所得的蛋白饲料烘干，粉碎后，进行膨化处理，得到最终的蛋白饲料产品料。
全文摘要
本发明属于农作物副产物深加工技术领域，涉及多菌种阶梯式发酵方法降解稻草中的纤维素，并提高发酵产物中营养价值的方法。其经过两个阶段阶梯式发酵制备而成第一阶段利用嗜皮菌高温堆置发酵产生降解纤维素的酶，分解纤维素为可利用碳源，同时杀灭有害杂菌、去毒；第二阶段以第一阶段产生的纤维素酶降解的产物为底物，利用产朊假丝酵母固态发酵生产单细胞蛋白。发酵终产物经干燥粉碎后，膨化成颗粒状饲料。所得到的蛋白饲料中蛋白质含量可达16.84～23.24％。产品具有较浓郁醇香，并且最终成品率达到75～85％。本发明具有原料来源广泛，制备工艺简便，得率高等优点。不需要经过太多复杂贵重的仪器设备，符合大规模生产要求，制作成本低，实施容易。
文档编号A23K1/14GK1934986SQ20061009674
公开日2007年3月28日 申请日期2006年10月13日 优先权日2006年10月13日
发明者黄达明, 张志才, 崔凤杰, 吴春笃, 肖香, 钱静亚 申请人:江苏大学