一种降低湿糟渣在饲料应用中霉变的生物预处理方法与流程

1.本发明涉及一种物质预处理方法，具体涉及一种降低湿糟渣在饲料应用中霉变的生物预处理方法，属于生物体外预处理技术领域。


背景技术：

2.我国畜禽饲料配方主要以玉米豆粕型为主。据统计我国每年酿造行业产生的白酒糟、醋糟和酱油糟等非粮型糟渣类原料资源达6000多万吨，但由于糟渣类存在水分含量高、易发霉和不易存储等问题，限制了其在畜禽饲料中的应用，使得我国大量的糟渣类资源未被合理利用。
3.因此，开发一种降低湿糟渣在饲料应用中霉变的生物预处理方法的技术就显得非常重要。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种降低湿糟渣在饲料应用中霉变的生物预处理方法。通过优选针对性的微生物和添加剂组合对湿糟渣类原料进行固态厌氧生物发酵预处理，利用快速发酵减少霉菌前期滋生，发酵过程中乳酸菌增殖以及有机酸等代谢产物的富集和添加剂的协同抑制霉菌的方式，大大提高了生物预处理后的湿糟渣类原料的保质期，解决了湿糟渣类原料在饲料应用过程中水分高难以添加和易发霉的痛点问题，从而为替代畜禽配方中一定比例的玉米和豆粕成为了可能。
5.本发明具体是这样实现的：一种降低湿糟渣在饲料应用中霉变的生物预处理方法，包括以下步骤：a.发酵液的制备：将乳酸片球菌0.1～2份（hew-ap27），植物乳杆菌（gbw-lp001）0.1～2份，酿酒酵母（mst01）0.1～1份、葡萄糖1～8份、山梨酸钾0.1～2份、低聚果糖0.1～2份溶于37℃水10～40份中搅拌180s。
6.作为本技术中一种较好的实施方式，所述发酵液的制备中将乳酸片球菌0.5份（hew-ap27），植物乳杆菌（gbw-lp001）0.5份，酿酒酵母（mst01）0.1份、葡萄糖5份、山梨酸钾0.4份、低聚果糖0.5份溶于37℃水40份中搅拌180s。
7.作为本技术中一种较好的实施方式，所述发酵液的制备中乳酸片球菌（hew-ap27）活菌数为1
×
10
10
cfu/g，植物乳杆菌（gbw-lp001）的活菌数为1
×
10
10
cfu/g，酿酒酵母（mst01）的活菌数为1
×
109cfu/g。
8.本发明使用的乳酸片球菌（hew-ap27）来源于北京好实沃生物技术有限公司，其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行了保藏，保藏编号为cgmcc no.15419，其公开的专利文献cn108504601b中进行了记载。
9.本发明使用的植物乳杆菌（gbw-lp001）来源于青岛尚德生物技术有限公司，其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行了保藏，保藏编号为cgmcc no.22078，其公开的专利文献cn113502243b中进行了记载。
10.本发明使用的酿酒酵母（mst01）来源于青岛玛斯特生物技术有限公司，其在中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心进行了保藏，保藏编号为cctcc no:m 2020092，其公开的专利文献cn111733088b中进行了记载。
11.本发明主要通过选择快发酵和高产酸型乳酸菌和益生元促进乳酸菌生长代谢及选用不抑制乳酸菌但抑制霉菌的防霉剂3种相结合的方式对高水分易霉变的糟渣类原料进行生物预处理。研究表明乳酸片球菌具有生长速度快和产乳酸片球菌素等抑菌性代谢产物等特性，植物乳杆菌具有产酸性好和稳定性强等特性，本发明应用的乳酸片球菌和植物乳杆菌通过快速发酵和高产酸等优势可以减少生物预处理过程中杂菌的滋生，提高发酵的成功性和稳定性。另外，高水分糟渣类的原料具有一定的异味，在饲用过程中影响动物采食量，研究表明酿酒酵母在厌氧发酵过程中能够产生乙醇、乙酸乙酯和乙酸异戊酯等芳香味代谢产物，本发明应用的酿酒酵母在生物预处理后可使糟渣类具有酵香味，从而减少糟渣本身的异味对畜禽采食的影响。
12.益生元是不被宿主消化吸收却能够选择性地促进体内有益菌的代谢和增殖的有机物质，益生元可以缩短乳酸菌到达稳定期的时间，促进乳酸菌的增殖和延缓乳酸菌的衰亡。本发明应用的低聚果糖可以促进植物乳杆菌和乳酸片球菌的生长和代谢，提高发酵速率和增加代谢产物，从而减少生物预处理发酵过程中杂菌的滋生，较高的乳酸菌活菌数和代谢产物也可提高生物预处理完后糟渣类的保质期。
13.防霉剂通过抑制微生物的生长达到防治霉菌滋生的目的，但丙酸钙等多数防霉剂对乳酸菌的生长和代谢具有抑制作用，而本发明应用的山梨酸钾在抑制霉菌的滋生的同时并不影响乳酸菌正常的生长代谢，从而达到在生物预处理结束后进一步提高糟渣类保质期的目的。
14.b.湿糟渣类混合原料的制备：将湿糟渣类原料400～600份、麸皮300～400份、菜粕100～200份、碳酸氢钠1～20份、碳酸钙1～30份混合均匀。
15.作为本技术中一种较好的实施方式，所述湿糟渣类混合原料的制备中将湿糟渣类原料520份，麸皮300份、菜粕118份、碳酸氢钠5份、碳酸钙10份混合均匀。
16.糟渣原料的水分常常在60%～90%左右，而固体生物预处理过程中适宜的水分在30%～55%左右，糟渣类原料单独进行生物预处理存在水分高饲料应用难和碳氮比例不平衡微生物难以发酵等问题。本发明通过加入麸皮和菜粕2种原料，对高水分糟渣类原料进行水分稀释的同时，调节平衡碳氮比例，从而满足生物预处理过程中乳酸菌的生长与代谢。乳酸菌适宜发酵的ph偏中性在6～7范围，但多数糟渣类原料的ph＜5偏酸性，所以通过加入碳酸氢钠和碳酸钙达到在生物预处理前将微生物的处理环境调整为乳酸菌最适宜生长和代谢的中性环境。
17.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿糟渣类混合原料上。
18.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿糟渣类混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度30～40℃恒温室中发酵1～2d。
19.作为本技术中一种较好的实施方式，所述固态密封发酵中将接种完发酵液的湿糟渣类混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵2d。
20.本技术的一个发明目的是保护一种由以上所述一种降低湿糟渣在饲料应用中霉变的生物预处理方法。
21.作为本技术中一种较好的实施方式，利用本发明的一种降低湿糟渣在饲料应用中霉变的生物预处理方法，能够适用于多种高水分的糟渣，相比普通生物预处理，湿糟渣的生物预处理时间缩短50%，保质期可提升60%以上。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（一）本发明提供的方法应用范围广，适用于湿白酒糟、湿啤酒、湿醋糟、湿酱油糟和湿豆糟等多种高水分湿糟渣类原料在饲料中的应用。
22.（二）本发明提供的方法直接以高水分湿糟渣为底物进行生物预处理，无需将湿糟渣烘干后再进行生物预处理后在饲料中应用，保留了湿糟渣中水溶性营养素，并节省了烘干工序的能耗。
23.（三）本发明提供的方法中优选的添加剂，可改变湿糟渣类中难以快速启动发酵的环境，为本发明中优选的微生物提供了最佳发酵启动条件。
24.（四）本发明提供的方法中优选的微生物具有快速发酵的能力，以及通过益生菌加益生元的双益组合，提高了发酵体外预处理效率，从传统固态厌氧发酵时间4～7d缩短至2d，减少了因发酵速率慢和发酵时间过长带来的霉菌滋生。
25.（五）本发明提供的生物预处理法，其发酵过程中丰富的有机酸微生物代谢产物和山梨酸钾的组合能够有效降低高水分湿糟渣在饲料应用过程中的霉变，对比普通生物预处理后，本发明提供的生物预处理法湿糟渣在饲料应该过程中的保质期提高60%以上，为废弃资源的处理和利用提供了合适的解决方案。
附图说明
26.图1为本发明实施例3中处理1常温放置60d时外观图；图2为本发明实施例3中处理2常温放置60d时外观图；图3为本发明实施例3中处理3常温放置60d时外观图。
具体实施方式
27.以下通过具体实施例对本发明的发明内容做进一步的阐释，但不应理解为本发明的范围仅限于以下的实例，根据本发明的发明思路和全文内容，可以将以下实例中的各个技术特征做适当的组合/替换/调整/修改等，这对于本领域技术人员而言是显而易见的，仍属于本发明保护的范畴。
28.以下实施例中所涉及的份数均为重量份，每1重量份可看作1kg。
29.实施例1：湿醋糟是酿造食用醋过程中废弃的副产物，湿醋糟的的水分常常超过75%，在常温放置下常常5天内发生霉变。实例1为在生物预处理前添加不同防霉剂对高水分湿醋糟的防霉效果影响，包括以下步骤：表1 不同处理组防霉剂类别
30.a.发酵液的制备：将乳酸片球菌0.5份（hew-ap27），植物乳杆菌（gbw-lp001）0.5份，酿酒酵母（mst01）0.1份、葡萄糖5份、防霉剂0.4份（不同处理组防霉剂按照添加见表1）、低聚果糖0.5份溶于37℃水40份中搅拌180s。其中，乳酸片球菌（hew-ap27）活菌数为1
×
10
10
cfu/g，植物乳杆菌（gbw-lp001）的活菌数为1
×
10
10
cfu/g，酿酒酵母（mst01）的活菌数为1
×
109cfu/g。
31.b. 湿醋糟混合原料的制备：将湿醋糟520份，麸皮300份、菜粕118份、碳酸氢钠5份、碳酸钙10份混合均匀。
32.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿醋糟混合原料上。
33.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿醋糟混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵2d。
34.按上述方法生产好的生物预处理湿醋糟放于高温高湿培养箱（温度38℃，相对湿度80%）下密封保存，每天观察是否有霉变情况，当观察到处理组出现霉菌菌丝时的天数定义为防霉天数，并在保存第30d时按照《gbt13092-2006饲料中霉菌总数测定方法》测定各处理组样品的霉菌总数。
35.由表2可知，生物预处理后的湿醋糟在高温高湿环境下防霉天数各处理组为处理2（山梨酸钾组）＞处理4（苯甲酸钠组）＞处理3（丙酸钙组）＞处理5（双乙酸钠组）＞处理1（空白对照组）。防霉天数越长说明防霉效果越好，在同等添加剂量下5种防霉剂的防霉效果以山梨酸钾的防霉效果最好，相较于处理1（空白对照组）防霉时间提升66.67%。在放置30d后各处理组霉菌总数方面，对比其他处理组，处理2（山梨酸钾组）在高温高湿环境下的霉菌总数最低，并符合《gb13078-2017 饲料卫生标准》中霉菌总数要求。
36.表2 不同处理组防霉剂对生物预处理后的湿醋糟防霉天数的影响
37.表3 不同处理组防霉剂对生物预处理后的湿醋糟放置30d的霉菌总数影响
38.实施例2：实例2为本发明生物预处理法和商业发酵菌剂对高水分酱油糟发酵速率和防霉效果的影响比较。包括以下步骤：
39.表4 实例2处理组
40.处理组1包括以下步骤：a.发酵液的制备：将乳酸片球菌0.5份（hew-ap27），植物乳杆菌（gbw-lp001）0.5份，酿酒酵母（mst01）0.1份、葡萄糖5份、山梨酸钾0.4份、低聚果糖0.5份溶于37℃水40份中搅拌180s。其中，乳酸片球菌（hew-ap27）活菌数为1
×
10
10
cfu/g，植物乳杆菌（gbw-lp001）的活菌数为1
×
10
10
cfu/g，酿酒酵母（mst01）的活菌数为1
×
109cfu/g。
41.b. 湿酱油糟混合原料的制备：将湿酱油糟440份，麸皮360份、菜粕148份、碳酸氢钠2份、碳酸钙10份混合均匀。
42.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿酱油糟混合原料上。
43.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿酱油糟混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵。
44.处理组2包括以下步骤：a.发酵液的制备：将商业发酵剂酵源58003按照产品说明书剂量4份溶于37℃水40份中搅拌180s。
45.b. 湿酱油糟混合原料的制备：将湿酱油糟440份，麸皮360份、菜粕148份混合均匀。
46.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿酱油糟混合原料上。
47.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿酱油糟混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵。
48.处理组3包括以下步骤：a.发酵液的制备：将商业发酵剂商业发酵剂强微99按照产品说明书剂量0.3份溶
于37℃水40份中搅拌180s。
49.b. 湿酱油糟混合原料的制备：将湿酱油糟440份，麸皮360份、菜粕148份混合均匀。
50.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿酱油糟混合原料上。
51.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿酱油糟混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵。
52.按上述各处里组的方法在发酵第2d、3d和4d时测定发酵后的乳酸菌数、总酸和ph。将最终生产好的生物预处理湿酱油糟放于高温高湿培养箱（温度38℃，相对湿度80%）中保存，每天观察是否有霉变情况，当观察到处理组出现霉菌菌丝时的天数定义为防霉天数。
53.一般饲料原料经过生物发酵体外预处理后的理想ph应该小于5.3左右，且发酵生产中常以ph降低至5.3以下时作为发酵生产的终点。生物预处理的效率也与防霉效果有关，在生物预处理过程中，乳酸菌等优势微生物生长越迅速，发酵越快，饲料中霉菌滋生机率也越小。由表5可知，各处理组到达理想发酵终点ph的时间为处理组1为第2d，处理组2为第3d，处理组3为第4d，即在生物发酵预处理酱油渣中发酵速度为处理组1＞处理2＞处理组3。发酵速度越快说明微生物的生长速度更快，这与各处里组乳酸菌数处理组1＞处理2＞处理组3的结果保持一致。在防霉方面，由表6可知，生物预处理后的湿酱油糟在高温高湿环境下防霉天数各处理组为处理组1＞处理2＞处理组3。相比商业发酵菌剂处理组2，在高温高湿环境下处理组1的防霉天数延长了12d，防霉天数提升75%；相比商业发酵菌剂处理组3，在高温高湿环境下处理组1的防霉天数延长了16d，防霉天数提升133.33%。霉菌难以在高乳酸菌和低ph酸性环境条件下滋生，处理组1为本发明生物预处理下的乳酸菌数和总酸都高于其他商业菌剂生物预处理组，这也与处理组1的防霉天数最久有关。
54.表5 发酵天数对不同生物预处理湿酱油糟的发酵影响
55.表6 不同生物预处理法对湿酱油糟防霉天数的影响
56.实施例3：实例3为本发明生物预处理法和商业发酵菌剂对高水分酱油糟发酵在实际生产和应用过程中常温存储放置下防霉的比较。包括以下步骤：将实例2生产的3个处理组于2021年8月27日生物预处理完后在成都铁骑力士饲料有限公司常温放置30d后，于2021年9月24日由成都铁骑力士饲料有限公司再转移到梓潼圣迪乐蛋鸡养殖公司进行饲喂，在饲喂过程中当发现处理组出现霉菌菌丝时的天数定义为防霉天数。
57.由表7和附图1至3可知，在实际生产和应用过程中，本发明中的生物预处理方法处理组1的防霉天数最长。相比商业发酵菌剂处理组2，在常温环境下处理组1的防霉天数延长了26d，防霉天数提升61.90%；相比商业发酵菌剂处理组3，在常温环境下处理组1的防霉天数延长了32d，防霉天数提升88.89%。
58.表7 不同生物预处理法对湿酱油糟防霉天数的影响
59.实施例4：一种能有效降低湿白酒糟在饲料应用中霉变的生物预处理方法，包括以下步骤：a.发酵液的制备：将乳酸片球菌0.5份（hew-ap27），植物乳杆菌（gbw-lp001）0.5份，酿酒酵母（mst01）0.1份、葡萄糖5份、山梨酸钾0.4份、低聚果糖0.5份溶于37℃水40份中搅拌180s。其中，乳酸片球菌（hew-ap27）活菌数为1
×
10
10
cfu/g，植物乳杆菌（gbw-lp001）的活菌数为1
×
10
10
cfu/g，酿酒酵母（mst01）的活菌数为1
×
109cfu/g。
60.b. 湿白酒糟混合原料的制备：将湿白酒糟480份，麸皮370份、菜粕123份、碳酸氢钠10份、碳酸钙10份混合均匀。
61.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿白酒糟混合原料上。
62.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿白酒糟混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵2d。
63.按上述方法生产好的生物预处理湿白酒糟放于高温高湿培养箱（温度38℃，相对湿度80%）下密封保存，每天观察是否有霉变情况，当观察到处理组出现霉菌菌丝时的天数定义为防霉天数。
64.在高温高湿环境下，未生物预处理的湿白酒糟防霉天数为4d，按照实例4生物预处
理的湿白酒糟防霉天数为42d。
65.实施例5：一种能有效降低湿酱油糟在饲料应用中霉变的生物预处理方法，包括以下步骤：a.发酵液的制备：将乳酸片球菌0.5份（hew-ap27），植物乳杆菌（gbw-lp001）0.5份，酿酒酵母（mst01）0.1份、葡萄糖5份、山梨酸钾0.4份、低聚果糖0.5份溶于37℃水40份中搅拌180s。其中，乳酸片球菌（hew-ap27）活菌数为1
×
10
10
cfu/g，植物乳杆菌（gbw-lp001）的活菌数为1
×
10
10
cfu/g，酿酒酵母（mst01）的活菌数为1
×
109cfu/g。
66.b. 湿酱油糟混合原料的制备：将湿酱油糟440份，麸皮360份、菜粕148份、碳酸氢钠2份、碳酸钙10份混合均匀。
67.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿酱油糟混合原料上。
68.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿酱油糟混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵2d。
69.按上述方法生产好的生物预处理湿酱油糟放于高温高湿培养箱（温度38℃，相对湿度80%）下密封保存，每天观察是否有霉变情况，当观察到处理组出现霉菌菌丝时的天数定义为防霉天数。
70.在高温高湿环境下，未生物预处理的湿酱油糟防霉天数为2d，按照实例5生物预处理的湿酱油糟防霉天数为28d。
71.实施例6：一种能有效降低湿啤酒糟在饲料应用中霉变的生物预处理方法，包括以下步骤：a.发酵液的制备：将乳酸片球菌0.5份（hew-ap27），植物乳杆菌（gbw-lp001）0.5份，酿酒酵母（mst01）0.1份、葡萄糖5份、山梨酸钾0.4份、低聚果糖0.5份溶于37℃水40份中搅拌180s。其中，乳酸片球菌（hew-ap27）活菌数为1
×
10
10
cfu/g，植物乳杆菌（gbw-lp001）的活菌数为1
×
10
10
cfu/g，酿酒酵母（mst01）的活菌数为1
×
109cfu/g。
72.b. 湿啤酒糟混合原料的制备：将湿啤酒糟480份，麸皮300份、菜粕151份、碳酸氢钠10份、碳酸钙10份混合均匀。
73.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿啤酒糟混合原料上。
74.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿啤酒糟混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵2d。
75.按上述方法生产好的生物预处理湿啤酒糟放于高温高湿培养箱（温度38℃，相对湿度80%）下密封保存，每天观察是否有霉变情况，当观察到处理组出现霉菌菌丝时的天数定义为防霉天数。
76.在高温高湿环境下，未生物预处理的啤酒糟防霉天数为3d，按照实例6生物预处理的湿啤酒糟防霉天数为36d。
77.实施例7：
78.一种能有效降低湿醋糟在饲料应用中霉变的生物预处理方法，包括以下步骤：a.发酵液的制备：将乳酸片球菌0.5份（hew-ap27），植物乳杆菌（gbw-lp001）0.5份，酿酒酵母（mst01）0.1份、葡萄糖5份、山梨酸钾0.4份、低聚果糖0.5份溶于37℃水40份中搅拌180s。其中，乳酸片球菌（hew-ap27）活菌数为1
×
10
10
cfu/g，植物乳杆菌（gbw-lp001）的活菌数为1
×
10
10
cfu/g，酿酒酵母（mst01）的活菌数为1
×
109cfu/g。
79.b. 湿醋糟混合原料的制备：将湿醋糟520份，麸皮300份、菜粕118份、碳酸氢钠5份、碳酸钙10份混合均匀。
80.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿醋糟混合原料上。
81.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿醋糟混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵2d。
82.按上述方法生产好的生物预处理湿醋糟放于高温高湿培养箱（温度38℃，相对湿度80%）下密封保存，每天观察是否有霉变情况，当观察到处理组出现霉菌菌丝时的天数定义为防霉天数。
83.在高温高湿环境下，未生物预处理的湿醋糟防霉天数为5d，按照实例7生物预处理的湿醋糟防霉天数为35d。
84.实施例8：一种能有效降低湿豆糟在饲料应用中霉变的生物预处理方法，包括以下步骤：a.发酵液的制备：将乳酸片球菌0.5份（hew-ap27），植物乳杆菌（gbw-lp001）0.5份，酿酒酵母（mst01）0.1份、葡萄糖5份、山梨酸钾0.4份、低聚果糖0.5份溶于37℃水40份中搅拌180s。其中，乳酸片球菌（hew-ap27）活菌数为1
×
10
10
cfu/g，植物乳杆菌（gbw-lp001）的活菌数为1
×
10
10
cfu/g，酿酒酵母（mst01）的活菌数为1
×
109cfu/g。
85.b. 湿醋糟混合原料的制备：将湿豆糟450份，麸皮300份、菜粕149份、碳酸氢钠4份、碳酸钙20份混合均匀。
86.c.发酵液的接种：将发酵液均匀喷洒在湿豆糟混合原料上。
87.d.固态密封发酵：将接种完发酵液的湿豆糟混合原料置于密封的呼吸袋中，在温度37℃恒温室中发酵2d。
88.按上述方法生产好的生物预处理湿豆糟放于高温高湿培养箱（温度38℃，相对湿度80%）下密封保存，每天观察是否有霉变情况，当观察到处理组出现霉菌菌丝时的天数定义为防霉天数。
89.在高温高湿环境下，未生物预处理的湿豆糟防霉天数为2d，按照实例8生物预处理的湿豆糟防霉天数为30d。
90.前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
91.尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。