一种适于北方地区廉价高效制备酵母益生菌剂的方法
【专利摘要】本发明是一种适于北方地区廉价高效制备酵母益生菌剂的方法，利用玉米秸秆、稻壳、变性豆粕为原料，适当添加碳源葡萄糖、氮源硫酸铵及微量元素，通过固态发酵制备产朊假丝酵母益生菌剂。所需原料均可北方地区就地取材、来源广泛，原料中秸秆稻壳所占比例大，降低了制备成本。固态发酵工艺条件容易控制，可操作强，设备投资少，运行成本低。发酵时间短，产品活菌数量高，贮藏稳定性好。所制酵母益生菌剂具有宜人的香气，可增加动物摄食欲望、提高生产能力，应用范围广泛。本发明对稻壳秸秆等废弃物的精深加工及解决人畜争粮矛盾、减少环境污染具有重要意义。
【专利说明】一种适于北方地区廉价高效制备酵母益生菌剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明是一种廉价高效制备饲料用酵母益生菌剂的方法，特别是一种利用粮油加 工副产物变性豆柏、稻壳和农作物废弃物玉米秸杆为原料制备高效酵母益生菌剂的方法。
【背景技术】
[0002] 豆柏是大豆经有机溶剂浸提油脂后得到的副产物，富含大豆蛋白和动物所需氨基 酸，目前主要应用于畜禽饲料。但经有机溶剂浸提后的豆柏需要加热脱去溶剂处理，这样导 致蛋白质大量变性，降低了饲料蛋白质的吸收利用率。稻壳即稻谷最外面的壳儿，是加工 糙米时剩余的副产物，主要含有纤维素、木质素、二氧化硅等，而蛋白质、脂类等物质含量极 低，故饲喂动物的消化率仅5%?8%。秸杆是收割农作物剩余的废弃物，北方地区由于是玉 米主产区，每年都剩余大量玉米秸杆。目前对秸杆并没有有效利用，实际上收获玉米剩余的 秸杆，小部分砍下堆砌、闲置在农户家中，用于烧火材料，大部分没有收割都就地大规模焚 烧，严重污染了周边城区空气，使本来污染严重的空气雪上加霜，使其成为雾霾气候的诱因 之一。当今资源匮乏，将豆柏、秸杆、稻壳适当处理、合理利用意义重大。
[0003] 酵母菌虽然不属于动物肠道正常菌群，但作为动物益生菌，被动物摄入后可耐受 胃酸和胆汁的损害到达肠道，产生杀伤病原菌因子，吸附病原菌毒素。经酵母菌发酵的饲料 富含蛋白质和维生素 B族，可作为动物蛋白质饲料。
[0004] 产朊假丝酵母是被广泛公认的畜禽动物益生菌，早在1989年就已被美国FDA (美 国食品和药品管理局）和AAFCC (美国饲料官方协会）批准为可直接饲喂动物的安全菌株， 2008年我国农业部也将其列入允许饲喂的菌种目录。产阮假丝酵母菌体所含蛋白质和维生 素 B含量均较高，且生长所需营养物质简单、可利用许多工农业副产物做原料生长繁殖，菌 体代谢后常常散发出宜人的香气，可增加动物摄食欲望、提高畜禽动物的生产能力。
[0005] 目前，用于饲料益生菌剂酵母菌的制备有液态发酵法和固态发酵法。液态发酵法 设备投资大，发酵运行成本高，后部处理费用大。而固态发酵相对设备投资少，运行成本低， 干制处理费用小。尤其适用于以农作物及加工副产物为原料的菌剂制备。目前固态发酵制 备酵母益生菌剂的原料多采用豆柏、酒糟、棉籽柏、菜籽柏、麸皮、玉米面、DDGS、玉米皮等原 料。
[0006] 北方地区是我国大豆玉米水稻的主产区和加工基地，尤其是玉米秸杆在东北地区 农户家中随处堆放，大部分仅用于烧火燃料甚至废弃，原料利用率低，资源浪费严重。虽然 单纯利用豆柏能够培养制备饲料用酵母菌剂，但相对秸杆、稻壳而言成本偏高。而单纯采用 秸杆为原料，有的需要进行原料酸碱预处理，对设备要求耐腐蚀，加大了投资维护费用；有 的采用多菌种辅助酶解技术，增加了前期菌种纯培养工序和工序复杂性，加大了实际操作 费用。
[0007] 目前，随着淀粉糖技术的进步，葡萄糖价格相对豆柏价格大幅下降，饲料级葡萄糖 价格约在2200元?2400元/吨，而豆柏价格约在3600?4300元/吨，因此，原料中减少 豆柏比例、增加秸杆稻壳比例导致的碳源不足，可以通过添加葡萄糖弥补，以抵消原料豆柏 比例下降对酵母菌数的影响， 同时，由于我国小麦种植区和加工区分布在河南、河北、山东、山西等南方省份，因此培 养饲料酵母优良原料麸皮在东北价格很高，在东北不适宜作饲料酵母的原料。
[0008] 结合北方地区原料特点，因地制宜就地取材，利用变性豆柏、玉米秸杆、稻壳为原 料经固态发酵制备酵母益生菌剂是废物利用、变废为宝的有效方法之一。对减少环境污染、 促进畜禽动物生长、减少抗生素使用、促进绿色养殖等具有积极作用。
【发明内容】
[0009] 为了解决每年剩余秸杆、稻壳焚烧污染环境问题，充分利用秸杆、稻壳等有机质资 源，从北方实际情况出发，以玉米秸杆、稻壳、变性豆柏等为原料，采用固态发酵技术制备成 本廉价、活菌数高的酵母益生菌剂，为秸杆、稻壳等资源开发寻找切实有效的解决方案，同 时，所制酵母益生菌剂饲喂畜禽动物，可促进畜禽动物生长，减少抗生素使用，为绿色养殖 提供保障。
[0010] 一种适于北方地区廉价高效制备酵母益生菌剂的方法包括以下步骤： (1)以粮油加工副产物变性豆柏、稻壳及农作物废弃物玉米秸杆为主要原料，补充适量 水分、无机氮源、碳源及微量元素，制成固态培养基，灭菌。
[0011] (2)接入对数期产朊假丝酵母种子液，按比例加入上述固态培养基中，28°C?32°C 静置发酵24?32h，真空干制后真空包装即为酵母益生菌剂。
[0012] 本发明步骤（1)中豆柏粉碎过20?40目筛，秸杆粉碎平均长度1?5mm，按质量 份数比例，变性豆柏：稻壳：玉米秸杆=5 :1?5 :1?5。
[0013] 本发明步骤（1)中无机氮源为0· 5%?2. 5%硫酸铵。
[0014] 本发明步骤（1)中适量水分为原料质量的0. 8?1. 5倍。
[0015] 本发明步骤（1)中碳源为葡萄糖，添加量为原料质量的5%?10%。
[0016] 本发明步骤（1)微量元素为 NaNO3 0· 3 % ?0· 8%、K2HPO4 0· 1 % ?0· 5 %、KCl 0· 05% ?0· 2%、MgSO4 · 7H20 0· 05% ?0· 2%，FeSO4 0· 001% ?0· 002%。
[0017] 本发明步骤（2)真空干制真空度-0. 05?-0. 08MPa，干制温度30°C?45°C。
[0018] 本发明提供了一种利用产自北方地区的原料玉米秸杆、稻壳、变性豆柏制备酵母 益生菌剂的方法，所用原料玉米秸杆、稻壳所占比例高，大大降低了原料成本；无须添加麸 皮等北方地区不易购买的原料，降低了因购买运输外地原料增加的成本费用。采用固态发 酵技术，借助玉米秸杆、稻壳增加培养基通气性，避免液态发酵因通风搅拌等增加的费用， 发酵运行成本低廉，发酵条件容易控制，可操作强，发酵时间短，产品活菌数量高，贮藏稳定 性好。本发明所制酵母益生菌剂具有宜人的香气，可增加动物摄食欲望、提高生产能力，饲 喂畜禽范围广泛。本发明所制酵母益生菌剂真空干制后含水率5%，酵母益生菌剂活菌数 2. 342X IO9 cfu/g (绝干)。本发明可促进稻壳秸杆等废弃物的精深加工，在一定程度上缓 解人畜争粮矛盾和减少环境污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的生产工艺流程图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0020] 一：一、以变性豆柏、稻壳、玉米秸杆为原料，原料总量40g，变性豆 柏：稻壳：玉米秸杆=5 :1?5 :1?5比例，补充原料质量0.8?1. 5倍的水分、0. 5%? 2. 5% 硫酸铵、5% ?10% 葡萄糖，微量元素 NaNO3 0· 3 % ?（λ 8%、K2HPO4 (λ 1 % ?(λ 5 %、 KCl 0· 05% ?0· 2%、MgSO4 · 7Η20 0· 05% ?0· 2%，FeSO4 0· 001% ?0· 002%，在容器中混 匀封口，121 °C灭菌15min，冷却。二、接入对数期产朊假丝酵母种子液，按2%?4%比例 加入上述固态培养基中，铺成〇.5cm?2cm厚度，28°C?32°C静置发酵24?32h，真空 度-0. 05?-0. 08MPa下真空干制，真空包装即为酵母益生菌剂。
【具体实施方式】 [0021] 二：本实施方式与一不同的是分别将变性豆柏：稻 壳：玉米秸杆按5:2:1，5:2:2, 5:2:3, 5:2:4, 5:2:5比例混匀，再分别向每份原料添加50mL 水及微量元素溶液，葡萄糖lg，在容器中混匀封口，灭菌，接种，30°C培养24h，取样测定酵 母活菌数。结合原料成本与活菌数量综合考虑，选择豆柏：稻壳：玉米秸杆=5:2:2较适宜。 其它步骤与一相同。
【具体实施方式】 [0022] 三：本实施方式与一不同的是分别将变性豆柏：玉米 秸杆：稻壳按5:2:1，5:2:2, 5:2:3, 5:2:4, 5:2:5比例混匀，再分别向每份原料添加50mL水 及微量元素溶液，葡萄糖lg，在容器中混匀封口，灭菌，接种，30°C培养24h，取样测定酵母 活菌数。结合原料成本与活菌数量综合考虑，选择豆柏：稻壳：玉米秸杆=5:2:2较适宜。
【具体实施方式】 [0023] 四：本实施方式与一不同的是原料变性豆柏、玉米秸 杆和稻壳按5:2:2混勻，依次加入葡萄糖]^，28,38,48,58，再分别向每份原料添加5〇1111^水 及微量元素溶液，混匀，灭菌，接种，30°C培养24h，取样测定酵母活菌数，选择添加葡萄糖 4g为宜。其它步骤与一相同。
【具体实施方式】 [0024] 五：本实施方式与一不同的是，变性豆柏、玉米結杆和 稻壳按5:2:2混匀，向每份原料中依次加入硫酸铵0. 2、0. 4、0. 6、0. 8、lg，或尿素0. 2、0. 4、 0. 6、0. 8、Ig ;再分别向每份原料加入50mL水及微量元素溶液，葡萄糖lg，在容器中混匀封 口，灭菌，接种，30°C培养24h，取样测定酵母活菌数后，选择硫酸铵添加量0. 4g较适宜。其 它步骤与一相同。
【具体实施方式】 [0025] 六：本实施方式与一不同的是，对培养基成分中影响 酵母菌生长数量的因素葡萄糖、硫酸铵、微量元素营养液添加倍数进行三因素三水平正交 试验，以确定最佳培养基成分配比，见表1。在容器中混匀封口，灭菌，接种，30°C培养24h， 取样测定酵母活菌数后，采用sspsl7. 0对上述影响因素进行单因素方差分析，结果显示葡 萄糖差异呈极显著，硫酸铵和微量元素差异不显著，故选择硫酸铵〇. 2g和微量元素1倍浓 度。采用Tukey HSD法对葡萄糖因素不同水平差异进行多重比较后，选择葡萄糖添加量4g 为宜。其它步骤与一相同。
[0026] 表1正交试验因素水平表
【权利要求】
1. 一种适于北方地区廉价高效制备酵母益生菌剂的方法其特征在于：（1)以粮油加 工副产物变性豆柏、稻壳及农作物废弃物玉米秸杆为主要原料，补充适量水分、无机氮源、 碳源及微量元素，制成固态培养基，灭菌；（2)接入对数期产朊假丝酵母种子液，按比例加 入上述固态培养基中，28°C?32°C静置发酵24?32h，真空干制后真空包装即为酵母益生 菌剂。
2. 权利要求1中所述方法，其特征在于：步骤（1)中豆柏粉碎过20?40目筛，玉米秸 杆粉碎平均长度1?5mm，按质量份数比例，变性豆柏：稻壳：玉米秸杆=5 :1?5 :1?5。
3. 权利要求1中所述方法，其特征在于：步骤（1)中无机氮源为0. 5%?2. 5%硫酸铵。
4. 权利要求1中所述方法，其特征在于：步骤（1)中适量水分为原料质量的0. 8?1. 5 倍。
5. 权利要求1中所述方法，其特征在于：步骤（1)中碳源为葡萄糖，添加量为原料质量 的5%?10%。
6. 权利要求1中所述方法，其特征在于：步骤（1)微量元素为NaN03 0.3 %?0.8%、 K2HP04 0? 1 % ?0? 5 %、KC1 0? 05% ?0? 2%、MgS04 ? 7H20 0? 05% ?0? 2%，FeS04 0? 001% ? 0.002%。
7. 权利要求1-6中任意所述的方法得到的酵母益生菌剂。
【文档编号】A23K1/14GK104431317SQ201410634580
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】徐速, 江连洲, 孙慧, 许岩, 穆莹, 张秀玲, 谢凤英, 杨海明 申请人:东北农业大学