本发明涉及生物饲料制备
技术领域：
，尤其涉及一种生物高效混合蛋白饲料及其制备方法与应用。
背景技术：
蛋白，是动物生长必不可少的营养要素。显然，蛋白原料是组成动物日粮中比例最大的也是最重要的原料之一。随着畜牧业和饲料工业的发展，蛋白原料逐渐被规范化。目前，使用量最大的植物性蛋白源是豆粕，动物性蛋白源是鱼粉。就本土资源来说，豆粕和鱼粉数量都非常有限，大部分依赖进口，这给中国畜牧业带来了很大的难题，中国人口众多，耕地资源有限，短时间内靠扩大耕地面积解决植物性蛋白源的不足显然不行。把现有的蛋白资源进行深度加工，使蛋白的利用率更高是解决这一难题的有效途径之一。研究者开始高度重视新蛋白质资源的开发和利用，同时也开始关注蛋白原料中抗营养因子如何消除、适口性如何提高、蛋白如何提高其利用率的问题。微生物发酵处理是降低蛋白中抗营养因子含量、提高蛋白消化利用率的有效方法。微生物法生产发酵豆粕可提高豆粕的营养价值和适口性，降低抗营养因子含量，提高蛋白品质，对缓解早期断奶仔猪的应激和腹泻有益。经生物发酵发酵后，植物蛋白源（如豆粕、棉粕等）中大分子蛋白有效降解为肽类物质，易被幼龄动物消化吸收，某些小肽具有特殊的生理作用，对断奶仔猪生长发育和健康有利，因此，植物发酵蛋白可作为早期断奶仔猪日粮配制时供选用的一种优质蛋白原料。在植物蛋白中，豆粕与棉粕的氨基酸组成都非常适合动物食用。但是豆粕中的抗营养因子（抗原蛋白）和棉粕中的游离棉酚是限制这两类蛋白原料使用的重要因素。消除抗原蛋白和游离棉酚方法较多，主要有物理法、化学法、酶水解法、微生物发酵法。物理法对棉酚消除效果较好，但对抗原蛋白效果较差；利用化学法会产生物质残留，对机体产生毒副作用；酶解法会产生苦味和臭味，影响适口性；微生物发酵法可有效去除豆粕中的抗营养因子，同时微生物发酵产生多种有益菌和芳香气味，提高饲料适口性和吸收利用率，是当前的研究热点。生物发酵蛋白，就是利用微生物对复合蛋白进行发酵处理，利用其在生长过程中产生的水解酶，消除底物中的抗营养因子，从而提高畜禽消化吸收的一种有效方法。复合蛋白在发酵过程中会产生蛋白酶、非淀粉多糖酶、淀粉酶等，能消除抗营养因子，把大分子蛋白质分解为多肽、寡肽、小肽和氨基酸，提高蛋白质水溶性，利用畜禽消化吸收利用。技术实现要素：本发明的目的之一在于提供一种生物高效混合蛋白饲料制备方法，利用该方法生产的饲料具有生物活性高、抗营养因子含量低、蛋白溶解度高的优点。为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种生物高效混合蛋白饲料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）制备复合蛋白原料：将豆粕与棉粕按照质量比7:3混合均匀制得复合蛋白原料；2）制备复合发酵菌液：将地衣芽孢杆菌、植物乳杆菌、酿酒酵母、木瓜蛋白酶、果胶酶、甘露聚糖酶与水和蔗糖混匀制得复合发酵菌液；3）将步骤2）所得到的复合发酵菌液接种至步骤1）的复合蛋白原料，得到接种菌液的复合原料；4）将步骤3）接种菌液后的复合原料进行发酵，形成发酵混合蛋白；5）将步骤4）得到的发酵混合蛋白进行低温干燥并粉碎形成混合蛋白饲料成品。进一步的，所述步骤1中豆粕的蛋白含量≥46%，棉粕的蛋白含量≥45%。进一步的，所述步骤2）中复合发酵菌液的制备中地衣芽孢杆菌的质量份为200-300份、植物乳杆菌的质量份为200-300份、酿酒酵母的质量份为150-200份、果胶酶的质量份为1000-1500份、甘露聚糖酶的质量份为500-750份、木瓜蛋白酶的质量份为1000-1500份，水为35℃的温水，所述水与地衣芽孢杆菌的用量比具体为100l：200-300g，所述水与蔗糖的用量比具体为100l：2.5kg。进一步的，所述地衣芽孢杆菌的活菌数具体为1×1011cfu/g；植物乳杆菌的活菌数具体为5×1010cfu/g，酿酒酵母的活菌数具体为2×1010cfu/g，果胶酶酶活具体为40000u/g、甘露聚糖酶的酶活具体为50000u/g和木瓜蛋白酶酶活具体为100000u/g。进一步的，步骤3）复合原料接种的方法为：将复合蛋白原料与复合发酵菌液和水利用搅拌器混合，搅拌时间25min，转速40-60转/min；所述复合蛋白原料、复合发酵菌液和水的重量比为：10:1:4。进一步的，所述步骤4）中的发酵为好氧发酵和厌氧发酵；所述好氧发酵时间为48h，厌氧发酵时间为24h，发酵温度均为30-40℃。进一步的，所述步骤5）中低温干燥的干燥温度为60-70℃，干燥后的混合蛋白饲料的水分含量为8-10%，粉碎后的混合蛋白饲料粒度大小为：20目筛通过率100%，60目筛通过率≥60%。本发明的另一目的在于提供了一种利用上述方法制得的生物高效混合蛋白饲料。本发明的另一目的在于提供了上述生物高效混合蛋白饲料在牲畜养殖中的应用。进一步的，所述牲畜为猪时，生物高效混合蛋白饲料与其他饲料的质量比为3-15:100。本发明制备方法得到的生物高效混合蛋白饲料中粗蛋白高、酸溶蛋白含量高、挥发性盐基氮（tvb-n）含量适中，游离棉酚含量低，蛋白溶解度适中，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白含量低，粗蛋白含量在50%以上，酸溶蛋白在12%以上，挥发性盐基氮（tvb-n）在30-80mg/100g，游离棉酚在500mg/kg以下，蛋白溶解度在70%-85%，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白在35-50mg/g。粗蛋白含量测定参考国标gb/t6432，酸溶蛋白含量测定参考qb/t2653-2004，挥发性盐基氮（tvb-n）含量测定参考gb/t5009.45-2003，游离棉酚含量测定参考gb/t5009.148-2011，蛋白溶解度含量测定参考gb/t19541-2004，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白含量测定利用elisa检测试剂盒测定（北京龙科方舟生物工程技术有限公司，货号分别为sg150601和sc150201）。本发明和现有技术相比具有如下优点：（1）生物活性高。本发明采用合适的菌种和酶复合进行发酵，低温干燥技术，整个过程大大提高了发酵水平及代谢产物含量，如消化酶、未知生长因子、维生素等生物活性，微生物活性没有丧失，有益活菌数≥2×107cfu/g,酸溶蛋白含量在12%以上，是普通发酵饲料的3倍左右。酸溶蛋白（小肽）含量增加，增加了动物的消化利用率。（2）抗营养因子含量低。通过本发明进行发酵产生的发酵豆粕中大豆球蛋白和β—伴大豆球蛋白含量均降解70%以上，是同类产品的1倍以上，游离棉酚含量在500mg/kg以下，降解75%以上，能够显著提高豆粕被动物消化吸收的能力。抗营养因子降低，减少动物特别是幼龄动物因抗营养因子带来的营养性腹泻。（3）蛋白溶解度高，相对有些使用“热处理”生产得到的蛋白产品，本发明产品的蛋白溶解度在70%以上，本产品的蛋白营养价值和吸收利用效果要更好。具体实施方式下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下述实施例中所述含量如无特别说明，均为质量百分含量。下述实施例中，所用地衣芽孢杆菌（bacilluslicheniformis），购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为cgmcc1.5639。所用植物乳杆菌（lactobacillusplantarum），购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为cicc21790。所用酿酒酵母（saccharomycescerevisiae），购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为cicc32236。所用木瓜蛋白酶，购自南宁庞博生物工程有限公司，产品编号为pc0101。所用甘露聚糖酶，购自济南诺能生物工程有限公司，产品编号为404。所用果胶酶，购自杭州保安康生物技术有限公司，产品编号为2016115。按照gb/t6432的规定进行下述实施例中粗蛋白含量的测定。按照gb/t6435-2006的规定进行下述实施例中水分的测定。按照gb/t5009.148-2011的规定进行下述实施例中游离棉酚的测定。按照gb/t5917.1的规定进行下述实施例中粒度的测定。按照qb/t2653-2004的规定进行下述实施例中酸溶蛋白的测定。按照gb/t19541-2004的规定进行下述实施例中蛋白溶解度的测定。按照gb/t5009.45-2003的规定进行下述实施例中挥发性盐基氮（tvb-n）的测定。所述大豆球蛋白含量测定利用elisa检测试剂盒测定，所述试剂盒购自北京龙科方舟生物工程技术有限公司，货号为sg150601。所述β-伴大豆球蛋白含量测定利用elisa检测试剂盒测定，所述试剂盒购自北京龙科方舟生物工程技术有限公司，货号为sc150201。实施例1、生物高效混合蛋白饲料的制备方法1）复合蛋白原料的制备。取豆粕（蛋白≥46%）和棉粕（蛋白≥45%）按质量比为7:3，即豆粕700kg、棉粕300kg，用搅拌器（搅拌时间5min，转速40-60转/min）搅拌混合均匀2）复合发酵菌液的制备。制备该复合发酵菌的菌种为地衣芽孢杆菌、植物乳杆菌、酿酒酵母、果胶酶、甘露聚糖酶和木瓜蛋白酶，且质量比为200:200:150:1000:500:1000。即取枯草芽孢杆菌200g、植物乳杆菌200g、酿酒酵母150g、果胶酶1000g、甘露聚糖酶500g和木瓜蛋白酶1000g加入到100l35℃温水中，并加入2.5kg蔗糖，用搅拌器（搅拌时间25min，转速40-60转/min）搅拌混合均匀，制成复合发酵菌液。3）为复合蛋白原料接种。将复合蛋白原料与发酵菌液、35℃水按照质量比10:1:4混合。即取复合蛋白原料1000kg，发酵液100kg、35℃水400kg在搅拌设备中混合均匀（搅拌时间2-3min，转速60-100转/min）。4）发酵高效混合蛋白饲料。将混合好的高效混合蛋白饲料和复合菌液放入发酵罐中，通气（物料高度80-120cm，每12h翻料一次，发酵温度在30-40℃），好氧发酵48h，之后密封（置于密封设备，发酵温度为30-40℃），厌氧发酵24h。5）取步骤4）中的发酵高效混合蛋白饲料进行低温干燥并粉碎形成干燥高效混合蛋白饲料。干燥温度为60-70℃，直至干燥水分含量为8-10%。粉碎时，粉碎的粒度大小为20目筛通过率100%，60目筛通过率≥60%。所得样品即为成品。实施例2、生物高效混合蛋白饲料的营养价值的比较分析1试验材料上述实施例1所得生物高效混合蛋白饲料为样品1；收集市场上同类发酵或酶解蛋白产品3种，分别为样品2、样品3、样品4；未处理棉粕为样品5；未发酵蛋白含量46%的豆粕产品为样品6。2试验方法将上述样品按照如下检测方法分别检测样品粗蛋白、水分、粒度、酸溶蛋白、蛋白溶解度、挥发性盐基氮（tvb-n）、大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白的含量。具体检测方法参考如下：（1）粗蛋白：按gb/t6432的规定进行（2）水分：按gb/t6435-2006的规定进行（3）游离棉酚：按gb/t5009.148-2011的规定进行（4）粒度：按gb/t5917.1的规定进行（5）酸溶蛋白：按qb/t2653-2004规定进行，测定占粗蛋白含量（6）蛋白溶解度：按gb/t19541-2004规定进行（7）挥发性盐基氮（tvb-n）：按gb/t5009.45-2003规定进行（8）大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白：elisa试剂盒法（购自北京龙科方舟生物工程技术有限公司，货号为sg150601和sc150201）。3结果与分析将实施例1所得生物高效混合蛋白饲料成品与市场上收集到的同类产品及棉粕和未发酵的蛋白含量46%的原料豆粕进行相关指标的测定，结果如表1所示：表1：各产品相关指标测定结果（1）粗蛋白与水分分析粗蛋白高低是蛋白源产品的一个基本指标，市场上未经发酵的豆粕其粗蛋白含量一般分为43%和46%两种规格。用46%豆粕发酵而成的发酵豆粕其蛋白一般在50%以上，上述样品1-5中，其水分均在8%左右，并没有较大差异，但样品1的粗蛋白比其他产品（hp300除外，hp300由于其原料的不同，粗蛋白含量高）高出3%以上，说明使用本配方菌种发酵的产品，其发酵程度更高，发酵更加完全。（2）酸溶蛋白分析酸溶蛋白是用来判定样品中小肽含量的指标，是衡量经过微生物发酵后，大分子蛋白质降解为小肽的程度高低。小肽含量越多，说明大分子蛋白降解程度越高，产品越容易被动物消化吸收。从表1中可以看出，使用本配方菌种发酵的产品，其小肽含量可以达到12%以上，明显高于其他市场同类产品。（3）挥发性盐基氮（tvb-n）分析tvb-n值是指蛋白质因微生物滋长或酵素作用，使其蛋白质分解成较低分子量、具有挥发性的氨、二甲氨和三甲基氨等物质的多少。可以用来判断豆粕发酵程度，tvb-n值很低，说明发酵水平不高，菌种活力较弱；tvb-n值过高，说明发酵过度，或者菌种脱氨能力过强，会影响产品的新鲜度。一般认为，植物性蛋白经发酵后的tvb-n值在30-80mg/100g之间比较合理，使用本菌种发酵的产品符合这一要求。（4）蛋白溶解度分析蛋白溶解度一般用来判断豆粕是否“过熟”，它常与脲酶指标（判断豆粕是否“过生”）同时使用来鉴别豆粕的生熟度。过生或者过熟的豆粕都会给动物带来不利影响，一般认为，豆粕的蛋白溶解度在70%-85%比较合适。豆粕经过发酵，蛋白溶解度会略有降低，一般在65-80%。如果低于60%，很可能是由于发酵工艺中采取的过度的热处理，蛋白溶解度低，蛋白质的营养价值就会降低，影响动物对蛋白质的利用，样品4蛋白溶解度明显较低。（5）抗原蛋白与游离棉酚分析豆粕中的主要抗原蛋白是大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白，它们是造成动物营养性腹泻的主要原因之一。通过化学、生物、高压高温湿化等方式处理，可以降低抗原蛋白含量。使用本菌种配方发酵得到的产品，这两项指标均在40mg/g左右，降解率在65%以上。抗原蛋白的降解效果比样品2和样品4要好。游离棉酚是影响棉粕使用的最关键因素，现行饲料卫生标准要求饲料中游离棉酚量≤1200mg/kg。样品1中游离棉酚含量不到400mg/kg，完全符合国家规定。4结论（1）本产品是一种高效混合蛋白发酵饲料，相比原料豆粕和棉粕，其产品最大的两个优势：一是酸溶蛋白（小肽）含量增加，增加了动物的消化利用率；二是抗营养因子（抗原蛋白和游离棉酚）降低，减少动物特别是幼龄动物因抗营养因子带来的营养性腹泻。（2）以酸溶蛋白指标来说，因目前国内发酵豆粕生产厂家和其他同类产品，基本上都是用固态发酵进行生产，因其水分偏低，微生物繁殖效果没有液态发酵效果好，产酶量低，酶促反应效果也不好，所以酸溶蛋白的量提高幅度不高。本配方对酸溶蛋白的提升作用非常显著，是市面一般产品的三倍以上。（3）豆粕抗原蛋白中，以大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白为主要的抗营养因子，其有良好的热稳定性，普通生物发酵方法降解效果十分有限。一些发酵豆粕生产厂家，为了降低抗原蛋白含量，采取高压蒸汽或湿膨胀法处理豆粕，使豆粕中抗原蛋白得到降解，但该方法会直接降低豆粕的蛋白溶解度，使豆粕营养价值降低。使用本配方发酵的豆粕，不通过高压高湿法处理，抗原蛋白降解效果明显，而且对豆粕的蛋白溶解度没有不利影响。实施例3、本发明产品替代鱼粉对断奶仔猪生产性能和经济效益的影响1试验设计选择180头胎次相近、健康的初始体重7.5kg左右杜长大断奶仔猪，共分3个组，即进口鱼粉组（天津远平国际贸易有限公司，秘鲁进口鱼粉）、国产鱼粉组（山东荣成第一鱼粉厂）和本发明产品组，预混料为济南欧维普乐动物营养品有限公司产品（主要成分：血浆蛋白粉8%，葡萄糖3%，熟豆油0.2%，酸化代乳粉30%，沸石粉13.385%，乳清粉12%，血球蛋白粉10%，肤红素0.1%，酸化剂2.4%，香味剂0.2%，超甜素0.2%，0.5%乳猪核心料0.45%，磷酸氢钙8.5%，细石粉6%，食盐2.4%，50%胆碱0.83%，赖氨酸2%，蛋氨酸0.33%，抗氧化剂0.005%）每个组设5个重复，每个重复12头仔猪。表2试验设计处理玉米豆粕进口鱼粉国产鱼粉本产品预混料合计进口鱼粉（%）612340012100国产鱼粉（%）612304012100本发明产品（%）6119008121002饲养管理试验在福建某猪场进行，试验全期为15天，试验猪饲养在封闭式猪舍内，水泥地面，通风良好。试验期间自由采食和饮水，按猪场常规程序进行消毒、驱虫和免疫。3指标测定生长性能：平均日增重：分别在试验起始、实验结束早上8点对仔猪进行空腹称重，计算平均日增重。平均日采食量：试验期间准确记录每天每只（栏）采食量，计算平均日采食量。料重比：根据平均日增重和平均日采食量计算料重比。料重比=平均日采食量(kg)/平均日增重(kg)腹泻率：试验期内，每天早晚记录腹泻情况，并进行评分，腹泻评分由同一个人观察记录。评分的依据如下表3，腹泻率=腹泻头次/总头次*100。表3、腹泻评分标准腹泻程度粪便外观粪便评分正常条形或粒状0轻微软粪，能成形1中度稠状，不成形，粪水分离2严重液状，不成形，粪水分离34试验结果检测指标及结果如下表4：:表4试验结果处理初始平均体重（kg）终末平均体重（kg）平均日增重（kg）总采食量（kg）平均日采食量（kg）料肉比腹泻率（%）进口鱼粉7.5213.700.412515.70.5731.396.7国产鱼粉7.5913.650.404509.40.5661.408.3本产品7.4613.610.410516.60.5741.403.3由表4可知，本发明产品对降低料肉比、改善腹泻方面具有较好的效果。从养殖成本（按照当时原料与猪肉市场价格计算）来看，使用本发明产品饲料成本每吨低于进口鱼粉组约180元，每吨低于国产鱼粉组约60元。实施例4、本发明产品替代鱼粉对哺乳母猪生产性能的影响1试验设计选用40头经产哺乳母猪，共分2个组，即鱼粉组（天津远平国际贸易有限公司，秘鲁进口鱼粉）与本发明产品组，预混料为济南新星饲料有限公司产品（主要成分：食盐9.376%，细石粉26.3%。磷酸氢钙34.274%，砻糠11%，氧化镁4%，氯化胆碱2%，元明粉2.5%，赖氨酸1.25%，大苏打4%，有机铬0.5%，国产植酸酶0.375%，母猪复合维生素0.625%，复合微量元素2.5%，金霉素1.25%，抗氧化剂0.05%），膨化大豆为哈尔滨普凡饲料有限公司产品。每个组设4个重复，每个重复5头母猪，随机分组。在母猪分娩前2周开始试验喂食，直至25日断奶结束。表5：试验设计处理玉米豆粕进口鱼粉本产品麸皮膨化大豆预混料进口鱼粉6013301554本发明产品60130315542饲养管理试验在浙江某猪场进行，试验全期为37天，试验猪饲养在封闭式猪舍内，水泥地面，通风良好。试验期间自由采食和饮水，按猪场常规程序进行消毒、驱虫和免疫。3试验结果检测指标与结果如下表6：表6：试验结果处理活仔数仔猪初生重仔猪断奶重进口鱼粉10.11.307.12本发明产品10.31.277.21由表6可知，使用本产品替代进口鱼粉后，母猪产仔数情况变化不大，仔猪初生重和断奶体重略有增加。饲料成本（按当时市场原料价格计算）每吨降低180元左右；而且，喂本产品后，猪舍臭味降低，这可能与使用本产品后，蛋白的消化利用率增高有关。当前第1页12