本发明具体涉及一种利用复合菌种对酵母废水和玉米酒精糟混合固体发酵生产生物蛋白饲料的方法。
背景技术：
酵母生产主要以糖蜜为原料，其中以甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜为主，酵母生产产生的清液主要来源于糖蜜本身。糖蜜是糖厂制糖后的副产物，其中含有丰富的糖分，糖蜜中的可利用糖被酵母发酵利用后，剩余不被酵母利用的物质以及酵母新陈代谢产生的代谢产物最终会随发酵分离液排放。因此，酵母废水中含有丰富的氮、磷、钾、钙、铁等无机微量元素，单糖、酵母蛋白、丰富的蛋白酶及焦糖、腐植酸、黄腐酸等大分子有机物。
陈培金等公开了一种用糖蜜作为主要原料生产酵母，利用一级废水和二级废水循环利用，流加到酵母发酵罐中，作为进行连续发酵的稀释用水(陈培金，邱济怀，吴南君.酵母废水循环利用的研究[J].环境污染与防治，1993(5):12-14.)。在该文的技术中，采用酵母分离废水直接回用流加的方式。由于现在酵母生产要求高浓度发酵，产生高活力的酵母，这种方式很难复合高浓度发酵要求，同时所获酵母活力不会很高。
以糖蜜为原料的酵母废水属于高浓度有机废水，其可生化处理性能较差，单一的处理技术并不能将酵母废水处理后达标排放。由于酵母发酵废水中含有丰富的有机质以及多种微量元素。因此，对于酵母废水的处理必须在实现资源化综合利用的基础上采用多种处理技术相结合，最终实现废水的达标排放。如何实现酵母废水的变废为宝是具有重大意义的课题。
玉米酒精糟是酒糟蛋白饲料的商品名，即含有可溶固形物的干酒糟。在以玉米为原料发酵制取乙醇过程中，其中的淀粉被转化成乙醇和二氧化碳，其他营养成分如蛋白质、脂肪、纤维等均留在酒糟中。同时由于微生物的作用，酒糟中蛋白质、B族维生素及氨基酸含量均比玉米有所增加，并含有发酵中生成的未知促生长因子。
但是利用玉米酒精糟制备得到的饲料，存在如下缺点：
(1)酒精糟粗纤维含量较高(达10％)，使酒精糟饲料的蛋白质和其它有机物质消化率降低。
(2)据以往文献报道，玉米酒精糟蛋白质的可溶性差，这使得其在单胃家畜的消化率降低。
(3)玉米酒精糟中含有9％的蛋白质来自其中的酵母菌体(wu等，1981)。这些菌体的细胞壁在家畜胃肠道内消化困难。这一方面使细胞壁本身所含的养分不易消化，另一方面也阻碍细胞内营养成分的消化吸收。
(4)由于酒精糟含有一些发酵生成的有机酸。所以，其酸度较大(原糟液的pH值一般在4左右)，这会加快胃肠蠕动，从而缩短了食糜在消化道内的停留时间，使养分消化率降低。
技术实现要素：
本发明的目的在于充分利用酵母废水生产蛋白饲料原料，一方面处理了酵母废水，降低了环保成本，另外一方面针对酵母废水能产生一定经济效益。
本发明所采取的技术方案是：
一种对酵母废水和玉米酒精糟混合固体发酵生产生物蛋白饲料的方法，包括下列步骤：
1)以玉米酒精糟为原料，酵母废水为辅料；将玉米酒精糟和酵母废水进行混合，混合物料中酵母废水的质量百分比为25％-45％，余量为玉米酒精糟；
2)按照混合后物料质量的0.2％-0.5％加入复合菌种，其中复合菌种为米曲霉、酵母菌和乳酸菌的混合菌种，米曲霉、酵母菌和乳酸菌质量比为(1.5-2.5)：(1.5-2.5)：(0.8-1.2)；
3)将混合物料进行发酵，发酵温度为20℃-55℃，发酵时间为40-72小时；将发酵后的物料于50-75℃流化床中干燥至水分含量不高于12％，然后粉碎包装。
优选的，所选玉米酒精糟中，酒精糟蛋白控制在25％-40％之间，水分控制在10％-15％，按质量百分比计。
优选的，酵母废水固体物质的含量控制在45％-50％，蛋白质量控制15％-20％，无机氮控制在1.5％以内，按质量百分比计。如果不将酵母废水中蛋白质在15％到20％之间，作为饲料利用率将大大降低。
优选的，步骤1)中酵母废水和玉米酒精糟经过水分检测，按上述配方进行配料，得到混合物料，控制混合后物料含水量为35％-45％。
优选的，复合菌种中米曲霉、酵母菌和乳酸菌质量比为(1.8-2.2)：(1.8-2.2)：1。
上述比例是最佳比例，其中酵母菌为朊假丝酵母，如果利用其他菌种如酿酒酵母等，还原性糖将要提高，从而影响可吸收原料蛋白含量。
优选的，混合物料中酵母废水的质量百分比为30％-40％，余量为玉米酒精糟。
优选的，复合菌种中米曲霉活菌数不低于50亿/g，酵母活菌数不低于200亿/g，乳酸菌活菌数不低于100亿/g。
优选的，复合菌种先利用质量百分比为1％-2％的葡萄糖水进行复苏后加入混合物料中。
优选的，发酵温度在30-45℃，发酵最适时间为70-75小时。
优选的，烘干后的物料水分控制在10％-12％，粉碎后过40-80目。
本发明的有益效果是：
本发明首次利用酵母废水和玉米酒精糟进行发酵，属于国内首创。本发明利用混合菌种发酵方法对酵母废水和玉米酒精糟混合发酵生产改性肽蛋白的方法，该方法工艺简单，操作容易，生产周期短，生产成本低，产品质量好。
本发明是以酵母发酵浓水作为辅料，利用浓水中的丰富的单糖和无机氮，为菌株发酵提供好的能量和氮源，有利于菌株生长代谢，有效降解玉米酒精糟粗纤维的含量，通过酵母军体的自身繁殖，有效提高原料可吸收蛋白质的含量。本发明获得的发酵后有机蛋白原料中可吸收性蛋白明显提高，含大量活性物质多肽、小肽和单糖等，还有丰富的酵母蛋白，生物利用率高，有利于水产动物的消化吸收。
本发明发酵方法采用的复合菌种及其配比，能促进动物体肠道微生态平衡的益菌群，综合产酶产酸能力强：不但可以将玉米酒精糟中的蛋白大量的大分子蛋白降解成可溶性小分子蛋白质、多肽和游离氨基酸；也可将纤维素分解成单糖和寡糖，大大提高原料利用率。发酵品营养均衡，产品外观黄褐色，具有发酵产品的特殊芳香和醇香味。
本发明产品经过流化床低温干燥后，益生菌基本能保持活性，对动物的肠道微生态平衡有一定的促进作用，可促使肠道中的淀粉酶和蛋白酶活性，有利于动物的生长和消化性能，增强动物机体免疫力。
本发明将酵母生产副产物发酵浓水变废为宝，解决了我国的糖源浪费情况，同时也有利于推动我国的环保事业。
具体实施方式
本发明使用的术语“酵母废水”指生产酵母的过程中产生的废水，包括酵母分离后的上清液及酵母洗涤用水，也称为酵母清液，含有较高的黑色素、酚类以及焦糖等物质，颜色较深，呈棕黑色；酵母废水中含约0.5％的干物质，主要成分为酵母蛋白质、纤维素、胶体物质以及未被充分利用的废糖蜜中的营养成分如残糖等。
本发明所选用的玉米酒精糟为提取玉米油后的玉米胚芽蛋白，蛋白含量在25％以上，脂肪含量在3％以下。本发明所选用的辅料为酵母废水，是本公司生产酵母后的废水，进行蒸发浓缩，控制废水中固体物质的含量为45％-50％，可以提高废水中固形物的量，增加原料中折干废水的载入量，其中蛋白质量控制15％-20％之间，无机氮控制在1.5％以内。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。
实施例1
(1)原辅料混合与接种
准备原料玉米酒精糟1200kg，其含水量为12％，玉米酒精糟的蛋白含量控制在30％；辅料为酵母废水，也就是酵母生产中分离出酵母后的发酵废水，重量为800kg，其中酵母废水固体物质的含量为45％，蛋白质量在18％，无机氮控制在1.2％。将玉米酒精糟与酵母废水进行充分混合，调节混合后物料含水量为40％-45％，物料混合均匀度小于10％；
称取4公斤米曲霉(活菌数不低于50亿/g)、4公斤产朊假丝酵母(活菌数不低于200亿/g)和2公斤乳酸菌(活菌数不低于100亿/g)；然后利用1％-2％的葡萄糖水进行活化培养半小时，采用水流加方式均匀加入混合物料中。
(2)发酵
采用箱式通风发酵方式，蒸汽热源采用热风炉，发酵环境温度控制在20-45度，水分控制35％-40％，发酵72小时。当温度降到50度左右时候，进入烘干程序。
(3)干燥
发酵结束后将物料于50-75℃流化床中干燥至水分10％左右的物料，干燥后物料经过锤片式粉碎机粉碎后过40目筛后包装即得成品。
发酵前粗蛋白33％-36％，酸溶蛋白1％-3％，硫甙50mmol/g，益生菌0.1亿/克。发酵后成品内控标准结果如下，见表1。
表1
由表1可知：本发明获得的发酵后有机蛋白原料中可吸收性蛋白明显提高，含大量活性物质多肽、小肽和单糖等，还有丰富的酵母蛋白，生物利用率高，有利于水产动物的消化吸收。
实施例2
(1)原辅料混合与接种
准备原料玉米酒精糟1400kg，其含水量为10％，酒精糟蛋白控制在40％；辅料为酵母浓水，重量为600kg，其中酵母废水固体物质的含量为50％，蛋白质量为20％，无机氮控制在1.3％。将玉米酒精糟与酵母废水进行充分混合，调节混合后物料含水量为35％-40％，物料混合均匀度小于10％；
称取3.6公斤米曲霉(活菌数不低于50亿/g)、3.6公斤产朊假丝酵母(活菌数不低于200亿/g)和2.0公斤乳酸菌(活菌数不低于100亿/g)；然后利用1％-2％的葡萄糖水进行活化培养半小时，采用水流加方式均匀加入混合物料中。
(2)发酵
采用箱式通风发酵方式，采用箱式发酵，堆高1米，每发酵箱装物料1.5-2吨，蒸汽热源采用热风炉，发酵温度30-45度，原料水分控制在35％-45％，发酵时间70小时。当温度降到50度左右时候，进入烘干程序。
(3)干燥
发酵结束后将物料糟50-75℃流化床中干燥成水分12％左右的物料，干燥后物料经过锤片式粉碎机粉碎后过60目筛后包装即得成品。
实施例3
(1)原辅料混合与接种
准备原料玉米酒精糟1300kg，其含水量为15％，蛋白控制在25％，辅料为酵母废水，也就是酵母生产中分离出酵母后的发酵废水，重量为700kg，其中酵母废水中固体物质的含量为45％，蛋白质量在15％，无机氮控制在1.2％。将玉米酒精糟与酵母废水进行充分混合，调节混合后物料含水量为35％-40％，物料混合均匀度小于10％；
称取3.8公斤米曲霉(活菌数不低于50亿/g)、4.2公斤产朊假丝酵母(活菌数不低于200亿/g)和2公斤乳酸菌(活菌数不低于100亿/g)；然后利用1％-2％的葡萄糖水进行活化培养半小时，采用水流加方式均匀加入混合物料中。
(2)发酵
采用箱式通风发酵方式，蒸汽热源采用热风炉，发酵环境温度控制在20-45度，水分控制35％-40％，发酵70-75小时。当温度降到50度左右时候，进入烘干程序。
(3)干燥
发酵结束后将物料于50-75℃流化床中干燥至水分12％左右的物料，干燥后物料经过锤片式粉碎机粉碎后过60目筛后包装即得成品。
利用本发明的生物蛋白饲料进行养殖实验验证。
养殖试验一
1)试验时间及地点
试验于2016年4月～10月在孝感同星牧业进行。
2)材料与方法
三黄鸡为28日龄健壮小鸡。肉鸡随机分成4个处理，每个处理4次重复，每个重复30羽。其中，处理1：饲喂自配无任何抗生素的全价饲料，处理2：在鸡日粮中添加10％实施例1制备得到的生物蛋白饲料，处理3：在鸡日粮中添加20％实施例1制备得到的生物蛋白饲料，处理4：在鸡日粮中添加30％实施例1制备得到的生物蛋白饲料。
3)饲养管理
饲养方式为地面散养，自由采食、饮水。
4)测定项目
生产性能测定：于56、91、120日龄从各处理中随机抽取20羽肉鸡进行称重、结料，计算肉鸡的日均耗料量、日均增重及料肉比。观察各处理鸡的食欲、健康及死亡情况。
5)实验结果与分析
结果见表2。
表2：日粮中添加生物蛋白饲料对肉鸡生产性能的影响
根据表1的数据，通过整个试验可以计算出，处理2、3、4与处理1(对照)比较，日均增重分别提高了7.02％、6.95％和11.18％，采食量分别提高了5.95％、5.82％和11.11％。在料肉比方面，处理2、3、4比对照降低1％、1％、1％；在发病率方面，处理2、3、4比对照分别降低了12％、6％和6％。综合各项指标可知，在鸡日粮中添加生物蛋白饲料，可以降低养殖成本、提高成活率和经济效益。
综上所述，本发明在肉鸡日粮中添加10％、20％或30％本发明的生物蛋白饲料，有利于提高肉鸡的日均增重、采食量，降低死亡率、发病率、料肉比，可以降低养殖成本、提高成活率和经济效益。
对处理2-4获得的三黄鸡与普通饲料养殖的三黄鸡，以及农村散养谷物饲喂的三黄鸡进行肉蛋奶品质对比实验。
结果表明：本发明生物蛋白饲料饲喂的三黄鸡(处理2-4)肉蛋奶品质显著提高，优于普通饲料喂养的三黄鸡。具体表现为：鸡肉颜色较深，成黄色，与农村散养谷物饲喂的三黄鸡品质相当。同时，本发明的三黄鸡所产鸡蛋，蛋壳的质量和颜色得到改善，蛋清厚稠，蛋黄鲜红。使用生物蛋白饲料60天后；平均每枚蛋重增加1--3克、产蛋高峰期增长；产蛋期长期使用，最少增加产蛋期1--2个月、平均每只鸡多产4--5斤蛋、此外，三黄鸡不易生病淘汰，且羽毛光亮增加出售的价格。
养殖试验二
1)试验时间及地点
试验于2016年2月在襄大集团猪场。
2)材料与方法
对3000头母猪存栏量，对比效果：
选用仔猪120头，分对照组和实验组各60头；选用中猪120头，分对照组和实验组各60头；选用肥猪120头，分对照组和实验组各60头。
对照组选用豆粕(添加用量分别为10％、15％、20％)作为日粮，实验组用10％、15％、20％实施例2的生物蛋白饲料代替全价料。
3)实验结果：
3.1)仔猪阶段：
实验组：猪末平均体重为：21.52kg，平均日增重467.7g，耗料量为19.79kg，料重比为1.42：1；
对照组：猪末平均体重为：20.08kg，平均日增重420.7g，耗料量为19.05kg，料重比为1.51：1；
实验结果数据表明：实验组在仔猪阶段饲料消耗降低6％，平均日增重提高47g，提高11.17％，腹泻率降低6.6％，总体发病率降低13.14％，料肉比重改善0.09，降低饲料消耗6％。
3.2)中猪阶段：
实验组：猪末平均体重为：48.46kg，平均日增重：607g，耗料量为40.97kg，料重比为：2.25∶1；
对照组：猪末平均体重为：47.10kg，平均日增重：525g，耗料量为39.85kg，料重比为：2.53：1；
实验结果数据表明：实验组在中猪阶段，日增重提高15.62％，料重比改善0.28，降低饲料消耗为：11.11％。
3.3)肥猪阶段：
实验组：猪末平均体重为：86.9kg，平均日增重890g，耗料72.2kg，料重比为：2.7：1；
对照组：猪末平均体重为：86.7kg，平均日增重840g，耗料73.42kg，料重比为：2.9：1；
实验数据表明：实验组在肥猪阶段平均日增重提高50g，提高10％，料重比改善：0.2，降低饲料消耗2％。
结果发现：与对照组的猪相比，实验组的猪(包括仔猪、中猪和肥猪)使用生物蛋白饲料3～5天后，发现猪的食欲更旺盛；使用生物蛋白饲料7～10天后，猪的粪便颜色变深、粪便膨松、玉米粒减少或消失、圈舍氨气浓度降低；使用生物蛋白饲料20～30天后，猪的皮肤红润、色泽光亮；而却适口性好，采食量明显提高通过比较，使用本发明的生物蛋白饲料，可以缩短猪出栏周期6-12天。
所以，使用本发明的生物蛋白饲料，可以降低料肉比、提高成活率、增强免疫力与抗病力、缩短出栏周期。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。