专利名称：一种玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法
技术领域：
本发明涉及农业环保技术，特别是一种玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法。
背景技术：
我国是畜牧业大国，对于牲畜饲料的需求量很大，20世纪80年代以来，畜牧业连续保持高速增长，使得饲料资源缺口不断增大，年缺口量约2000万吨，需要进口大量饲料， 而我国人口众多，“人畜争粮”还没有得到有效解决。中国经济的进步也使得肉产品需求量极增，对谷物饲料供给提出更严峻的挑战，能量饲料供应一直比较紧缺。近些年来，粮食作物更是成为发展生物燃料的重要原料，进一步造成了饲料来源的紧缺。再者，畜牧业饲料中需要大量的粮食作为精饲料，使得饲料成本价格受粮食价格波动影响较大且有逐年攀升之势。玉米秸秆是一种来源广泛的生物质，其中碳、氧、氢三种化学成分总和占95%以上，其余包含钾、氮、磷、硅、钙、镁、硫等矿物质元素，但含量较低，有机成分以纤维素、半纤维素为主，其次为木质素、蛋白质、脂肪、灰分。我国农作物秸秆资源丰富，理论资源量为 8. 20亿吨，其中，作为饲料利用2. 11亿吨，占30. 69%，玉米秸为2. 65亿吨，占农作物秸秆总量的32. 3%。但是，我国农作物秸秆饲料化技术水平较低，秸秆有效利用率低。一方面，造成了秸秆资源的极大浪费，另一方面，也造成了环境的污染，如秸秆露天焚烧等。蔗渣是热带及亚热带地区甘蔗加工后的副产物，在我国一般用作饲料、蔗渣发电和造纸的原料。蔗渣属于草类纤维物质，而草类纤维短，纤维以外杂质多，用于造纸需用大量化学剂处理、消耗大量水，造成了严重的环境污染问题，故近年来国家对草类造纸提出了更加严格的限制条件，并提倡以木质纤维代替草类纤维造纸。干燥蔗渣大部分含量为有机物，半纤维素、纤维素、木质素3种成分一般占90%以上，蔗渣中含有1-3%的糖，还含有少量无机物与水分。蔗渣用于饲料添加物或饲料产品具有一定的利用价值，利用氨化技术能够打破木质纤维素、纤维素与半纤维素的结合状态，使得霉菌能够有效利用纤维素产生糖类物质，在经过酵母菌的发酵作用，能够有效提高原料的蛋白含量，同时，粗纤维含量能够有效降低，一方面，原料营养价值得到提高，另一方面，发酵后的饲料能够增大牲畜适口性， 减少动物消化能，提高采食量。目前，我国农业生物质固体废弃物资源化利用的步伐没有能够跟上技术发展的步伐，农作物秸秆资源化利用技术急待进一步的开发。利用混合菌种对氨化后玉米秸秆和蔗渣进行发酵能够提高秸秆、蔗渣的利用价值，使得农业废弃物的资源化水平进一步得到提高。无论从环境保护、资源循环利用的角度，还是从缓解饲料需求的紧张状况而言，玉米秸秆和蔗渣制取混合发酵饲料的技术都提供了一个有效的解决途径。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，以减少蔗渣污染状况、提高玉米秸秆和蔗渣资源利用效率、缓解粮食饲料紧缺状况为目标。本发明技术方案
一种玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，以干燥的玉米秸秆和蔗渣为原料，首先进行氨化处理，然后采用两步菌液发酵法进行发酵制备，具体步骤如下
1)将干燥的玉米秸秆和蔗渣进行粉碎处理后混合；
2)将玉米秸秆和蔗渣混合物料进行氨化处理，方法是将浓氨水均勻喷洒于混合物料上，常温条件下反应6-8周，得到发酵底物；
3)将I号混合发酵菌液和无菌水加入发酵底物中并混合均勻，常温下进行第一步发酵 3-5天，每天翻料1-2次，湿度保持在30-40% ；
4)将II号混合发酵菌液和无菌水加入第一步发酵后的物料中并混合均勻，常温下进行第二步发酵3-5天，每天翻料1-2次，湿度保持在30-40% ；
5)将第二步发酵后的物料常温下干燥后，即可制得玉米秸秆和蔗渣氨化后的混合发酵饲料。所述玉米秸秆和蔗渣的粉碎粒径均为0. 2-0. 5cm ；在玉米秸秆和蔗渣混合物料中玉米秸秆粉粒的重量占75-85%。所述玉米秸秆和蔗渣混合物料进行氨化处理中，浓氨水的重量百分比浓度为 25%，该浓氨水的喷洒量占混合物料重量的8-16%。所述I号混合发酵菌液由黑曲霉Uspergillu sniger, WB-4757)、白腐菌 {Phanerochae te chrysosporium ) > ttipt^ifelf lif {Bacillus subtil is subsp. Subtilis， 附025)、康宁木霉(Jrichoderma koningii,201-9)组成，各菌种的混合质量比为1:1:1:1， 其制备方法是将上述4种菌种置于30°C摇床中，在速率为170r/min条件下振荡培养 36-72h 制得。所述I号混合发酵菌液、无菌水和发酵底物的混合物中，各组分的质量百分比为 发酵底物60-70%、I号混合发酵菌液5-10%、余量为无菌水。所述II号混合发酵菌液由产朊假丝酵母UtiliS, Υ25)、植物乳酸 MiLactobacillus ρlantarum)、白地獄Geotrichum candidum, F137)、酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae, =AKU 4038)>( {.Aspergillus oryzae, L201) ^ILj^, 菌种的混合质量比为1:1:1:1，其制备方法是将上述5种菌种置于30°C摇床中，在速率为 170r/min条件下振荡培养36-7 制得。所述II号混合发酵菌液、无菌水和第一步发酵后物料的混合物中，各组分的质量百分比为第一步发酵后物料60-70%、II号混合发酵菌液5-10%、余量为无菌水。本发明的优点是
1)本发明涉及氨化的预处理过程，该预处理起到原料中木质素、纤维素、半纤维素脱除的作用，能够提高后续发酵过程中微生物对于木质素、纤维素、半纤维素的利用效率。利用氨解反应，破坏链接木质素与多糖之间的脂链，提高秸秆的消化率，同时若饲喂反刍动物，能够补充瘤胃中微生物所需的氮素，降低饲料蛋白质在瘤胃中的降解，有利于提高饲料中蛋白质的利用率。本发明提供了一种蔗渣高效利用的途径。2)本发明利用I号混合发酵菌液对玉米秸秆与蔗渣进行发酵，I号混合发酵菌液中不同的微生物能够产生不同的、互补性的酶类，能够对底物木质素、纤维素、半纤维素起到充分降解的作用，使得物料利用效率提高。利用II号混合发酵菌液发酵为饲料提供了不同的菌体蛋白质来源，解决了饲料菌体蛋白单一的缺陷，营养更加均衡。3.本发明需要的设备简单，并且工艺流程比较简便、便于操作；不仅解决了环境的污染与资源的有效再利用问题，同时能够为大规模的生产带来一定的经济效益，提供了一种蔗渣高效利用的途径。
具体实施例方式实施例1:
一种玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，步骤如下
1)将干燥的玉米秸秆和蔗渣进行粉碎为0.2-0. 5cm的颗粒后混合，混合物料中玉米秸秆粉粒的重量占75%，蔗渣为25% ；
2)将玉米秸秆和蔗渣混合物料进行氨化处理，方法是将重量百分比浓度为25%的浓氨水均勻喷洒于混合物料上，常温条件下反应6周，得到发酵底物；
3)配制I号混合发酵菌液，I号混合发酵菌液由黑曲霉Us/^r^/BMniger, WB-4757 )、白腐菌{Phanerochae te chrysosporium )、 古草芽抱杆菌{Bacillus sub tills subsp. Subtilis, N1025)、康宁木霉(Jrichoderma koningii组成，黑曲霉、白腐菌、枯草芽孢杆菌和康宁木霉的培养基均为每IOOOml中含有土豆(切块、煮烂使用纱布过滤，取滤液)200g、葡萄糖20g、磷酸二氢钾3g、硫酸镁1. 5g、PH7. 0，I号混合发酵菌液中各菌种的混合质量比为1:1:1:1，其制备方法是将上述4种菌种置于30°C摇床中，在速率为 170r/min条件下振荡培养36-7 制得；
将I号混合发酵菌液和无菌水加入发酵底物中并混合均勻，发酵底物、发酵菌液和无菌水的质量百分比为70^^10^^20%,常温下进行第一步发酵3天，每天翻料1次，湿度保持在40% ；
4)配制II号混合发酵菌液，II号混合发酵菌液由产朊假丝酵母utilis, Y25 ) >Uac tobacillus plantarum\mtM<iGeotrichum candidum, F137)、酿
{Saccharomyces cerevisiae, =AKU 4038 )>7^: ^Aspergillus oryzae, L201) 成，其中朊假丝酵母和酿酒酵母的培养基为每IOOOml中含有葡萄糖10g、蛋白胨10g、酵母粉5g、PH 7.0，植物乳酸菌的培养基为每IOOOml中含有牛肉膏10g、蛋白胨10g、葡萄糖 20g、磷酸氢二钾2g、柠檬酸二胺2g、乙酸钠5g、硫酸镁0. 58g、硫酸锰0. 25g、吐温(80)lml、 PH 6. 0-6. 5，白地霉和米曲霉的培养基为每IOOOml中含有土豆(切块、煮烂使用纱布过滤， 取滤液)200g、葡萄糖20g、磷酸二氢钾3g、硫酸镁1. 5g、PH7. 0，II号混合发酵菌液中各菌种的混合质量比例为1:1:1:1，其制备方法是将上述5种菌种置于30°C摇床中，在速率为 170r/min条件下振荡培养36-7 制得；
将II号混合发酵菌液和无菌水加入第一步发酵后的物料中并混合均勻，第一步发酵后的物料、II号混合发酵菌液和无菌水的质量百分比为70%、10 %、20%，常温下进行第二步发酵3天，每天翻料1次，湿度保持在40% ；
5)将第二步发酵后的物料常温下干燥后，即可制得玉米秸秆和蔗渣氨化后的混合发酵饲料，混合发酵饲料中粗蛋白含量为12-16%。
实施例2:
一种玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，步骤如下
1)将干燥的玉米秸秆和蔗渣进行粉碎为0.2-0. 5cm的颗粒后混合，混合物料中玉米秸秆粉粒的重量占80%，蔗渣为20% ；
2)将玉米秸秆和蔗渣混合物料进行氨化处理，方法是将重量百分比浓度为25%的浓氨水均勻喷洒于混合物料上，常温条件下反应7周，得到发酵底物；
3)配制I号混合发酵菌液，配制方法与实施例1相同，将I号混合发酵菌液和无菌水加入发酵底物中并混合均勻，发酵底物、发酵菌液和无菌水的质量百分比为65%、10%、 25%，常温下进行第一步发酵3天，每天翻料1次，湿度保持在40% ；
4)配制II号混合发酵菌液，配制方法与实施例1相同，将II号混合发酵菌液和无菌水加入第一步发酵后的物料中并混合均勻，第一步发酵后的物料、II号混合发酵菌液和无菌水的质量百分比为65^^10^^25%,常温下进行第二步发酵4天，每天翻料1次，湿度保持在 40% ；
5)将第二步发酵后的物料常温下干燥后，即可制得玉米秸秆和蔗渣氨化后的混合发酵饲料，混合发酵饲料中粗蛋白含量为13-17%。实施例3:
一种玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，步骤如下
1)将干燥的玉米秸秆和蔗渣进行粉碎为0.2-0. 5cm的颗粒后混合，混合物料中玉米秸秆粉粒的重量占85%，蔗渣为15% ；
2)将玉米秸秆和蔗渣混合物料进行氨化处理，方法是将重量百分比浓度为25%的浓氨水均勻喷洒于混合物料上，常温条件下反应8周，得到发酵底物；
3)配制I号混合发酵菌液，配制方法与实施例1相同，将I号混合发酵菌液和无菌水加入发酵底物中并混合均勻，发酵底物、发酵菌液和无菌水的质量百分比为60%、10%、 30%，常温下进行第一步发酵3天，每天翻料1次，湿度保持在40% ；
4)配制II号混合发酵菌液，配制方法与实施例1相同，将II号混合发酵菌液和无菌水加入第一步发酵后的物料中并混合均勻，第一步发酵后的物料、II号混合发酵菌液和无菌水的质量百分比为60^^10^^30%,常温下进行第二步发酵4天，每天翻料1次，湿度保持在 40% ；
5)将第二步发酵后的物料常温下干燥后，即可制得玉米秸秆和蔗渣氨化后的混合发酵饲料，混合发酵饲料中粗蛋白含量为13-17%。
权利要求
1.一种玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，其特征在于以干燥的玉米秸秆和蔗渣为原料，首先进行氨化处理，然后采用两步菌液发酵法进行发酵制备，具体步骤如下1)将干燥的玉米秸秆和蔗渣进行粉碎处理后混合；2)将玉米秸秆和蔗渣混合物料进行氨化处理，方法是将浓氨水均勻喷洒于混合物料上，常温条件下反应6-8周，得到发酵底物；3)将I号混合发酵菌液和无菌水加入发酵底物中并混合均勻，常温下进行第一步发酵 3-5天，每天翻料1-2次，湿度保持在30-40% ；4)将II号混合发酵菌液和无菌水加入第一步发酵后的物料中并混合均勻，常温下进行第二步发酵3-5天，每天翻料1-2次，湿度保持在30-40% ；5)将第二步发酵后的物料常温下干燥后，即可制得玉米秸秆和蔗渣氨化后的混合发酵饲料。
2.根据权利要求1所述玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，其特征在于所述玉米秸秆和蔗渣的粉碎粒径均为0. 2-0. 5cm ；在玉米秸秆和蔗渣混合物料中玉米秸秆粉粒的重量占75-85%。
3.根据权利要求1所述玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，其特征在于所述玉米秸秆和蔗渣混合物料进行氨化处理中，浓氨水的重量百分比浓度为25%，该浓氨水的喷洒量占混合物料重量的8-16%。
4.根据权利要求1所述玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，其特征在于所述I号混合发酵菌液由黑曲霉UspergUlusniger，WB-4757)、白腐菌 {Phanerochae techrysosporium^Baci Ilus subtil is subsp. Subtilis， 附025)、康宁木霉ijrichodermakoningii,2价-论组成，各菌种的混合质量比为1:1:1:1， 其制备方法是将上述4种菌种置于30°C摇床中，在速率为170r/min条件下振荡培养 36-72h 制得。
5.根据权利要求1所述玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，其特征在于所述I号混合发酵菌液、无菌水和发酵底物的混合物中，各组分的质量百分比为发酵底物 60-70%, I号混合发酵菌液5-10%、余量为无菌水。
6.根据权利要求1所述玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，其特征在于所述II号混合发酵菌液由产朊假丝酵母〈Candida utilis, Y25)、植物乳酸菌(Lactobacillusplantarum,)、白地 #(Geotrichumcandidum, F137)> 酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae, =AKU 4038)> ( ^ {Aspergi 1 lusoryzae, L201)组成，各菌种的混合质量比为1:1:1:1，其制备方法是将上述5种菌种置于30°C摇床中，在速率为 170r/min条件下振荡培养36-7 制得。
7.根据权利要求1所述玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，其特征在于所述 II号混合发酵菌液、无菌水和第一步发酵后物料的混合物中，各组分的质量百分比为第一步发酵后物料60-70%、II号混合发酵菌液5-10%、余量为无菌水。
全文摘要
一种玉米秸秆和蔗渣混合发酵饲料的制备方法，以干燥的玉米秸秆和蔗渣为原料，首先进行氨化处理，以脱除秸秆和蔗渣中木质素、半纤维素与纤维素，然后分别用Ⅰ号混合发酵菌液Ⅱ号混合发酵菌液喷洒混合物料进行两步发酵，使物料木质素、半纤维素、纤维素得到充分降解和增加菌体蛋白含量，以提高最终饲料产品粗蛋白和其他营养物质含量。本发明的优点是该方法将饲料发酵常用菌株混合搭配，所用菌株不产生明显拮抗作用，且均为非致病菌系；混合菌株共同发酵能够有效提高秸秆与蔗渣资源利用效率与营养物质含量；设备及工艺流程简单、便于操作、易于推广应用，为环境保护与资源高效再利用提供了一条有效渠道，推动了农作物秸秆资源化利用技术进步。
文档编号A23K1/14GK102356813SQ20111027501
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者佟树敏, 刘博群, 刘金鹏, 吴文韬, 王平, 鞠美庭 申请人:南开大学