本发明涉及动物饲料的技术领域，具体涉及一种高蛋白酒糟饲料及其制备方法。
背景技术
白酒糟是高粱、玉米、小麦等单一原料或者混合原料被发酵并经蒸馏后的剩余物，是营养价值极高的饲料原材料。
白酒酿造原料中的碳水化合物被发酵为乙醇后经蒸馏而分离，白酒糟中的粗蛋白质、粗脂肪等含量相比原料均有所提高，无氮浸出物含量则相应降低，b族维生素含量也较高，可作为粗饲料添加到禽畜的日粮中，但白酒糟中还含有大量粗纤维，主要来自于白酒酿造过程中作为填充剂使用的稻壳，这些粗纤维包括木质素、纤维素、半纤维素，均不能被单胃动物所消化，且适口性差，只能用来饲喂反刍动物。
为提高白酒糟的饲用价值，现有技术通常将白酒糟中的稻壳离心筛除，以除去其中大部分粗纤维，或者使用微生物发酵法或者酶解法将白酒糟中的粗纤维降解为纤维二糖、葡萄糖等单胃动物能消化的小分子糖，同时使白酒糟中的部分粗蛋白降解为小分子肽，在一定程度上提高了白酒糟的营养价值。
现有的微生物发酵法和酶解法仍然存在一些不足：首先，木质素与纤维素和半纤维素的降解机理不同，微生物对粗纤维的降解具有很强的针对性，有的只能有效降解木质素，有的只能有效降解纤维素和半纤维素，只选择其中任何一类微生物用于降解粗纤维，都不能得到较高的粗纤维降解率，例如，若只选用能降解纤维素和半纤维素的木霉进行发酵，则稻壳中的木质素不能得到有效降解，而木质素粘结着纤维素和半纤维素，进而对纤维素和半纤维素的降解产生了抑制作用，使粗纤维整体降解率低；其次，没有对微生物发酵降解过程中的部分影响因素进行有效地控制，如碳源和氮源的选择和配比、降解中间产物和底物金属离子及其浓度；最后，用白酒糟发酵制得的高蛋白饲料只含有植物性蛋白，缺少动物性蛋白，营养不够全面，只能作为粗饲料，饲喂禽畜时必须配合其他营养饲料。
技术实现要素：
为了克服现有高蛋白酒糟饲料的以上不足，本发明提供一种以白酒糟、蚕蛹粉为主料的高蛋白酒糟饲料及其制备方法。所述高蛋白酒糟饲料利用黄孢原毛平革菌、里氏木霉和黑曲霉等多菌种对酒糟进行分步发酵，先后对酒糟中的木质素、纤维素和半纤维素进行深度降解，提高了粗纤维的降解率、酒糟的利用率和酒糟饲料的饲喂价值；由本发明的发酵方法制得的高蛋白酒糟饲料的粗纤维含量降低12～15%，粗蛋白含量增加25～28%，营养更全面。
本发明的技术效果通过以下技术方案来实现：
一种高蛋白酒糟饲料的制备方法，包括以下步骤：
（1）预处理，将鲜白酒糟在150～180℃的温度下进行加热，得到水分含量为20％～24％的发酵原料，向所述干燥后的发酵原料添加麸皮作为碳源，所述发酵原料与麸皮的重量配比为5：1～8：1，向所述发酵原料中添加铵盐作为速效氮源，以及重量相当于鲜白酒糟重量10～14％的蚕蛹粉作为迟效氮源，调整ph为6.0～7.0，温度为28～32℃、湿度为82～88%，得到酒糟发酵培养基，将所述发酵培养基进行灭菌处理；
（2）一级降解，将第一菌种接种到所述灭菌后的发酵培养基中，所述第一菌种为黄孢原毛平革菌，接种量为5～8％，发酵4～6d后得到一级降解饲料；
（3）二级降解，调整所述一级降解饲料的温度为26～30℃、ph为5.0～6.5、湿度为85～90%，接入第二菌种，即配比为2：1～4：1的里氏木霉和黑曲霉，发酵3～5d后得到二级降解饲料，将所述二级降解饲料灭活后，以石灰水进行中和，干燥后即得高蛋白酒糟饲料。
蚕蛹粉是一种高蛋白、高脂肪、氨基酸全面且富含常量元素和微量元素的饲料添加剂。其蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸含量高，富含亮氨酸、异亮氨酸和b族维生素，是平衡日粮氨基酸组成的优良组分，适合与其它饲料配伍；其粗脂肪可达22%以上，代谢能水平高达11.71mj/kg；其粗蛋白质含量高达54%，可作为酒糟发酵过程中的迟效氮源；将速效氮源硝酸盐与迟效氮源蚕蛹粉联用，能为微生物生长、繁殖的整个过程提供充足的氮源，促进白酒糟中粗纤维的降解，同时为白酒糟发酵制得的高蛋白饲料增加了动物性蛋白和小分子肽，使其更接近于全价饲料，增加了营养价值。
进一步地，所述速效氮源还包括以蛋白酶酶解的蚕蛹肽或酵母浸膏。
为提高酒糟中粗纤维的降解率，尤其是酒糟中纤维素和半纤维素的降解率，将白酒糟和啤酒糟的混合物在150～180℃中进行加热。一方面，纤维素在120℃左右不稳定，在150～180℃可发生降解，聚合度下降，且化学组成也发生变化，羰基增加，另一方面，在高温加热过程中，酒糟的含水率降低，可为后续的微生物发酵形成固态的培养基。
白腐真菌是一类能够分泌胞外氧化酶降解木质素的真菌,其降解木质素的能力优于降解纤维素的能力。这些能降解木质素的胞外氧化酶分别为木质素过氧化物酶（lip）、锰过氧化物酶(mnp)和漆酶(lac)，木质素过氧化物酶是一系列含fe3+、卟啉环和血红素辅基的同工酶，其催化作用具有非特异性，作用底物广泛；锰过氧化物酶是一种依赖h2o2的亚铁血红素糖蛋白酶；漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，这三种酶均为以一种金属离子作为辅基的金属酶，在降解木质素这一功能上相互协同。现有技术通常选用黄孢原毛平革菌用于降解白酒糟中木质素，其适应性强，产生酶系稳定，具有深度降解木质素的能力，但由于发酵温度、ph、底物中木质素和半纤维素含量、纤维结晶度、中间代谢产物、酶激活剂和抑制抑制剂等多种因素的影响，其降解效率低。
黄孢原毛平革菌的降解酶系缺少漆酶，木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶需要在h2o2的条件下才能发挥作用，而漆酶没有这些条件的限制，杏鲍菇所产漆酶活力高，漆酶在30℃、ph7时活力最高，稳定性更好，将杏鲍菇菌和黄孢原毛平革菌这两种白腐真菌作为第一菌种，以2：1～3：1的配比同时应用于木质素的一级降解，可协同作用，以提高木质素的降解率。在温度28～32℃、ph6.0～7.0、湿度82～88%的发酵条件下发酵4～6d。
进一步地，将所述第一菌种发酵早期的通氧量控制在5：2～7：1，发酵中期控制在1：1～3：1，发酵晚期控制在4：1～4：3。
进一步地，在所述一级降解的发酵培养基中加入cu2+、还原型谷胱甘肽，二者均为酶激活剂，在酶与底物结合时起桥梁作用，促进木质素的降解。
纤维素和半纤维素的降解主要依靠细菌和真菌等微生物分泌的纤维素酶，纤维素酶按照其催化功能可分为3大类：外切-β-1,4-葡聚糖酶（exo-β-1,4-glucanases），内切-β-1,4-葡聚糖酶（endo-β-1,4-glucanases）和β-葡萄糖苷酶（β-1,4-glucosidases）。研究表明，结晶纤维素的彻底降解至少需要这3组纤维素酶的协同作用：外切酶水解纤维素的结晶区，从纤维素链的还原端（reducingend）或非还原端（non-reducingend）开始持续水解，释放纤维二糖，是水解天然纤维素底物的首要条件；内切酶主要作用于纤维素的非结晶区，随机水解纤维素链中的糖苷键，把纤维素的长链切断，变成大量不同聚合度的纤维素短链，使得纤维素分子的聚合度降低，可供外切酶作用的纤维素链末端数增加；β-葡萄糖苷酶则主要水解纤维二糖和可溶性纤维寡糖，最终将纤维素转化为可利用的葡萄糖。
纤维素酶的产生菌主要有木霉、曲霉和青霉，本发明的二级降解以里氏木霉和黑曲霉降解纤维素和半纤维素，以2：1～4：1的配比进行发酵，在温度26～30℃、ph5.0～6.5、湿度85～90%的发酵条件下发酵3～5d，将所述二级降解发酵早期的通氧量控制在4：1～6：1，发酵中期控制在1：1～2：1，发酵晚期控制在4：3～3：1。
里氏木霉和黑曲霉在产酶条件下均不产生毒素和抗生素，且在该发酵条件下，里氏木霉所产纤维二糖酶和黑曲霉所产外切葡聚糖酶量大、活力高、酶稳定性好。结晶纤维素的降解是整个纤维素降解过程中的主要限速步骤，外切葡聚糖酶的增加可使结晶纤维素迅速释放纤维素二糖，为后续深度降解快速提供底物，提高降解速度和降解程度；纤维二糖酶的增加可使纤维素中间代谢物纤维二糖进一步降解，避免纤维二糖积聚而对酶促反应产生抑制作用，从而提高降解速度和降解率。
进一步地，在一级降解、二级降解的发酵中期以5-8r/min的速度进行搅拌，使菌体及其分泌的纤维素酶与培养基充分接触，同时分散菌体产生的中间代谢产物，使局部的中间代谢产物含量降低，减轻中间代谢产物对酶促反应的抑制作用，促进纤维深度降解，从而提高降解率。
啤酒糟是以大麦为原料，经糖化工艺，直接压榨过滤后的副产物。啤酒糟中粗蛋白质含量占干重的22%～27%，粗脂肪占6%～8%，亚油酸占3.23%，营养丰富，而粗纤维含量低，可作为大部分蓄禽的饲料；啤酒糟没有经过酿酒发酵过程，只是糖化糟，里面还残留了大量的麦芽糖和葡萄糖，无氮浸出物占39%～48%，可作为微生物发酵的碳源，其丰富铁是微生物生长、繁殖所需的大量元素，锰、铜是微生物生长、繁殖所需的微量元素，可作为酶的激活剂，同时也是部份酶的组成元素。但啤酒糟极易发霉变质，可将鲜啤酒糟与麸皮混合，按5：1～8：1的配比混入白酒糟中进行发酵，既为白酒糟发酵提供了碳源，弥补了白酒糟中无氮浸出物含量低的不足，又解决了鲜啤酒糟不易储存的问题。
进一步地，可将含大量蔗糖、葡萄糖及果糖的甘蔗汁加入鲜啤酒糟中，有利于微生物前期的迅速增长。
更进一步地，酒糟经里氏木霉和黑曲霉发酵后，在其中加入经去杂、脱苦后的啤酒废酵母。啤酒废酵母主要成分是活性啤酒酵母，还有少量麦芽、大米碎渣，包含48%～55%的蛋白质、23%～28%的碳水化合物、6%～8%的核糖核酸、2%的b族维生素、1%的谷胱甘肽，以及丰富的氨基酸和多种矿物质。经去杂、脱苦、灭活后的啤酒废酵母，可作为营养添加剂加入到本发明的酒糟饲料中，既有效利用了啤酒酿造的副产物，又增加了本发明酒糟饲料的蛋白含量及综合营养价值。
在本发明的高蛋白酒糟饲料制备方法中，以啤酒糟作为微生物发酵的碳源，既弥补了白酒糟中糖类物质的不足，又解决了鲜啤酒糟不易储存的问题，其丰富铁是微生物生长、繁殖所需的大量元素，锰、铜是微生物所需的微量元素；以铵盐、蚕蛹粉分别作为微生物生长、繁殖的速效氮源和迟效氮源，促进白酒糟中粗纤维的降解，同时为酒糟饲料增加了动物性蛋白，使其营养成分更趋于全价饲料；在发酵过程中，先以黄孢原毛平革菌分泌的胞外过氧化物酶降解木质素，消除木质素与半纤维素之间的共价键，释放出纤维素与半纤维素，并以纤维素酶降解部分木质素与半纤维素，再以纤维素降解能力更强的里氏木霉和黑曲霉联合黄孢原毛平革菌降解纤维素与半纤维素，以分步发酵的方式先后对酒糟中的木质素、纤维素和半纤维素进行深度降解。
与现有技术相比，本发明的高蛋白酒糟饲料制备方法综合利用了白酒糟、啤酒糟和啤酒废酵母这三种酿酒工业副产物，利用多菌种对酒糟进行分步发酵，提高了酒糟中粗纤维的降解率和蛋白质含量，从而增加了酒糟饲料的饲喂价值；由本发明的发酵方法制得的高蛋白酒糟饲料的粗纤维含量降低12-15%，粗蛋白含量增加25-28%，营养更全面。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种高蛋白酒糟饲料的制备方法，包括以下步骤：
（1）预处理，将鲜白酒糟在150℃的温度下进行加热到水分含量为23％，向干燥后的发酵原料添加麸皮作为碳源，发酵原料与麸皮的重量配比为5：1，添加铵盐作为速效氮源，以及重量相当于鲜白酒糟重量12％的蚕蛹粉作为迟效氮源，调整ph为6.0，温度为30℃、湿度为82%，得到酒糟发酵培养基，将所述发酵培养基进行灭菌处理；
（2）一级降解，将第一菌种接种到灭菌后的发酵培养基中，所述第一菌种为黄孢原毛平革菌，接种量为7％，发酵早期通氧量控制在7：2，发酵中期控制在2：1，发酵晚期控制在4：1，发酵6d后得到一级降解饲料；
（3）二级降解，调解一级降解饲料的温度为26℃、ph为6.0、湿度为87%，接入第二菌种，即配比为4：1的里氏木霉和黑曲霉，发酵早期通氧量控制在6：1，发酵中期控制在2：1，发酵晚期控制在4：3，发酵4d后得到二级降解饲料，将二级降解饲料灭活后，以石灰水进行中和，干燥后即得高蛋白酒糟饲料。
实施例2
一种高蛋白酒糟饲料的制备方法，包括以下步骤：
（1）预处理，将鲜白酒糟和鲜啤酒糟以2：1混合后，在180℃的温度下进行加热，得到水分含量为20％的发酵原料，向其中添加麸皮，发酵原料与麸皮的重量配比为6：1，添加铵盐作为速效氮源以及重量相当于鲜白酒糟重量10％的蚕蛹粉作为迟效氮源，调整ph为6.5，温度为28℃、湿度为84%，得到酒糟发酵培养基，将所述发酵培养基进行灭菌处理；
（2）一级降解，将第一菌种接种到灭菌后的发酵培养基中，所述第一菌种为黄孢原毛平革菌，接种量为5％，发酵早期通氧量控制在4：1，发酵中期控制在1：1，发酵晚期控制在2：1；发酵5d后得到一级降解饲料；
（3）二级降解，调解一级降解饲料的温度为29℃、ph为6.5、湿度为85%，接入第二菌种，即配比为3：1的里氏木霉和黑曲霉，发酵早期通氧量控制在4：1，发酵中期控制在1：1，发酵晚期控制在3：1，发酵5d后得到二级降解饲料，将二级降解饲料灭活后，以石灰水进行中和，干燥后即得高蛋白酒糟饲料。
实施例3
一种高蛋白酒糟饲料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）预处理，将鲜白酒糟、鲜啤酒糟和甘蔗汁以12：4：1混合后，在160℃的温度下进行加热，得到水分含量为24％的发酵原料，向其中添加麸皮，发酵原料与麸皮的重量配比为6：1，添加铵盐作为速效氮源，以及重量相当于鲜白酒糟重量14％的蚕蛹粉作为迟效氮源，调整ph为7.0，温度为32℃、湿度为88%，得到酒糟发酵培养基，将所述发酵培养基进行灭菌处理；
（2）一级降解，将第一菌种接种到灭菌后的发酵培养基中，所述第一菌种为杏鲍菇菌和黄孢原毛平革菌，接种量分别为2％和8％，发酵早期通氧量控制在5：1，发酵中期控制在2：1，发酵晚期控制在3：1，发酵4d后得到一级降解饲料；
（3）二级降解，调解一级降解饲料的温度为28℃、ph为5.5、湿度为90%，接入第二菌种，即配比为2：1的里氏木霉和黑曲霉，发酵早期通氧量控制在5：1，发酵中期控制在3：2，发酵晚期控制在2：1，发酵3d后得到二级降解饲料，将二级降解饲料灭活后，以石灰水进行中和，干燥后即得高蛋白酒糟饲料。
实施例4
一种高蛋白酒糟饲料的制备方法，包括以下步骤：
（1）预处理，将鲜白酒糟和鲜啤酒糟以7：2混合后，在170℃的温度下进行加热，得到水分含量为23％的酒糟混合物，向其中添加麸皮，发酵原料与麸皮的重量配比为7：1，添加铵盐和酵母浸膏作为速效氮源，以及重量相当于鲜白酒糟重量13％的蚕蛹粉作为迟效氮源，调整ph为7.0，温度为31℃、湿度为86%，得到酒糟发酵培养基，将所述发酵培养基进行灭菌处理；
（2）一级降解，将第一菌种接种到灭菌后的发酵培养基中，所述第一菌种为杏鲍菇菌和黄孢原毛平革菌，接种量分别为1％和5％，发酵早期通氧量控制在5：1，发酵中期控制在1：1，发酵晚期控制在2：1，在发酵中期以5r/min的速度对所述发酵培养基进行搅拌，发酵6d后得到一级降解饲料；
（3）二级降解，调解一级降解饲料的温度为30℃、ph为6.5、湿度为86%，接入第二菌种，即配比为2：1的里氏木霉和黑曲霉，发酵早期通氧量控制在4：1，发酵中期控制在1：1，发酵晚期控制在3：1，在发酵中期以8r/min的速度对所述一级降解饲料进行搅拌，发酵5d后得到二级降解饲料，将二级降解饲料灭活后，以石灰水进行中和，干燥后即得高蛋白酒糟饲料。
实施例5
本实施例与实施例4的区别在于，所述速效氮源为铵盐和蚕蛹肽，所述杏鲍菇菌和黄孢原毛平革菌的质量比为1：3。
实施例6
本实施例与实施例4的区别在于，在所述步骤（3）的二级降解饲料灭活前，将经去杂、脱苦后的啤酒废酵母加入二级降解饲料中，所述啤酒废酵母的加入量为鲜白酒糟重量的5％。
实施例7
本实施例与实施例6的区别在于，在所述步骤（2）的发酵培养基中加入cu2+，所述啤酒废酵母的加入量为鲜白酒糟重量的8％。
实施例8
本实施例与实施例6的区别在于，在所述步骤（2）的发酵培养基中加入还原型谷胱甘肽，所述啤酒废酵母的加入量为鲜白酒糟重量的7％。