一种过瘤胃发酵豆粕及其制备方法与应用

本发明涉及动物饲料，尤其涉及一种过瘤胃发酵豆粕及其制备方法与应用。

背景技术：

1、豆粕是动物饲料的重要原料之一，目前豆粕的主要处理方法包括发酵豆粕、酶解豆粕和过瘤胃豆粕等。其中，发酵豆粕是使用菌剂或菌酶混合制剂发酵豆粕，通过细菌增殖、生长，产生消化酶、解毒酶等代谢产物，可降低毒素含量和抗营养因子含量，产出的菌体蛋白还可提高蛋白质质量。发酵豆粕主要包含有机酸和益生菌，可提高饲料的酸度，降低饲料ph，可促进动物的肠道健康，提高消化率。酶解豆粕是利用酶制剂对豆粕进行酶解处理，其中添加的酶可将豆粕蛋白质分解为小肽和氨基酸，提高了消化率和营养价值。过瘤胃豆粕采用过瘤胃技术手段（热处理、添加缩合单宁、水解单宁等）对豆粕进行处理，主要针对于反刍动物，提高豆粕蛋白质中过瘤胃蛋白的比例。在瘤胃中粗蛋白被瘤胃微生物摄取转化为菌体蛋白，再由小肠吸收，在荷斯坦奶牛中利用效率为65.9%，即1000g粗蛋白可提供659g可代谢蛋白；而过瘤胃后，蛋白质在小肠吸收后的利用效率更高（可达80%），提供的可代谢蛋白更多。

2、豆粕中的毒素如黄曲霉素b1、呕吐毒素等严重危害动物健康，会导致采食量、日增重和饲料转化率的降低。在奶牛上还会导致产奶量和牛奶品质降低；使奶牛繁殖性能紊乱，导致死胎和流产；导致奶牛神经系统紊乱，痉挛和缺乏协调性；免疫力降低，易感染疾病。豆粕中的抗营养因子可导致蛋白质消化率和利用率下降；β-伴大豆球蛋白有较强的免疫原性，可导致动物的过敏反应；大豆胰蛋白酶抑制因子可导致动物胰腺肿大。反刍动物的瘤胃是天然的发酵罐，与非反刍动物相比，虽然其对某些毒素和抗营养因子的耐受力较强，但仍受到一定影响，制约了大豆、豆粕和膨化大豆等原料在反刍饲料上的使用。某些毒素和抗营养因子不受高温影响，热处理对降低豆粕中的抗营养因子和毒素的作用有限，而直接加入多种酶制剂的成本较高，因此生物发酵成为了低成本下降低毒素与抗营养因子的首选手段。

3、目前市场上投入生产的发酵豆粕主要作为鱼粉的替代物，主要应用于猪、家禽、水产和瘤胃未发育的幼龄反刍动物。与普通豆粕相比，发酵豆粕提高了豆粕的蛋白质质量和消化率，促进动物的肠道健康。而豆粕的蛋白利用效率主要取决于提供的可代谢蛋白的比例，反刍动物对饲料粗蛋白的利用主要分为瘤胃可降解蛋白和瘤胃不可降解蛋白（过瘤胃蛋白），如前所述，这两部分最终提供的小肠可代谢蛋白效率分别为65.9%和80%，因此适度提高豆粕中过瘤胃蛋白的比例是提高豆粕粗蛋白利用效率的关键。目前尚无同时保证较高的粗蛋白含量、低毒素和抗营养因子含量以及高过瘤胃蛋白比例的豆粕加工方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种过瘤胃发酵豆粕及其制备方法与应用。

2、为解决目前尚无同时保证较高的粗蛋白含量、低毒素和抗营养因子含量以及高过瘤胃蛋白比例的豆粕加工方法的问题，本发明将发酵豆粕与过瘤胃处理技术相结合，通过两者的配合作用显著提高了制得过瘤胃发酵豆粕的粗蛋白含量以及其中过瘤胃蛋白的占比，显著降低了毒素和抗营养因子的含量。过瘤胃发酵豆粕可为奶牛等反刍动物提供有机酸、益生菌和更高比例的可代谢蛋白，提高豆粕粗蛋白的利用效率，促进反刍动物肠道健康。

3、具体地，本发明提供以下所述的技术方案。

4、本发明提供一种过瘤胃发酵豆粕的制备方法，所述方法包括：先将含有豆粕的发酵原料在酶制剂和发酵菌剂的作用下经固态发酵得到发酵豆粕，再将发酵豆粕以过瘤胃技术进行处理，得到过瘤胃发酵豆粕；

5、所述发酵包括：先进行有氧发酵，再进行无氧发酵；

6、其中，所述有氧发酵使用的发酵菌剂包括黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌。

7、针对发酵与过瘤胃技术联合的豆粕处理方法，本发明的发酵过程采用先有氧发酵后无氧发酵相结合的固态发酵，并对发酵菌剂的菌种组成和配比进行了优化，经不同菌种组合和不同配比的筛选，发现采用黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌四种微生物进行有氧发酵，尤其是将其在特定配比下接种，不仅能够显著提高发酵豆粕的粗蛋白含量、降低毒素和抗营养因子的含量，而且经过瘤胃技术处理后，更有利于促进过瘤胃蛋白的含量提高，进而使得发酵处理和过瘤胃处理更好地协调、配合作用。

8、优选地，所述有氧发酵使用的发酵菌剂中，黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的有效活菌数之比为（1-2）：（1-2）：3：3。

9、本发明发现，将黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的比例控制在上述范围内，有利于发酵处理和过瘤胃处理更好地配合作用，在提高发酵豆粕的粗蛋白含量的同时，显著提高其中过瘤胃蛋白的含量，进而提升豆粕蛋白的利用效率。

10、优选地，所述有氧发酵使用的发酵菌剂的添加量为（6-12）×108cfu/kg发酵豆粕。更优选为（8-10）×108cfu/kg发酵豆粕。

11、以上所述的方法中，所述无氧发酵使用的发酵菌剂包括产朊假丝酵母和植物乳杆菌。

12、本发明发现，在无氧发酵中使用产朊假丝酵母和植物乳杆菌，尤其是加入高比例植物乳杆菌，能够确保发酵豆粕的酸度降低，并抑制杂菌和有氧发酵阶段加入的好氧菌生长，延长了制得发酵豆粕的保质期。

13、优选地，所述无氧发酵使用的发酵菌剂中，产朊假丝酵母和植物乳杆菌的有效活菌数之比为（1-2.5）：3。更优选为（1.9-2.1）：3。

14、优选地，所述无氧发酵使用的发酵菌剂的添加量为（6-9）×108cfu/kg发酵豆粕。更优选为（7-8）×108cfu/kg发酵豆粕。

15、上述有氧发酵为先在29-31℃条件下发酵20-28h，再在27-28℃条件下发酵44-52h。

16、在有氧发酵过程中，间隔5-10h将发酵料进行搅拌。

17、上述无氧发酵为在29-31℃条件下发酵90-110h。

18、在无氧发酵过程中，间隔5-10h将发酵袋翻转摇匀。

19、上述发酵温度为发酵装置（例如恒温箱）设置的温度。

20、以上所述的方法中，所述酶制剂包括：纤维素酶2100-2200u/g，木聚糖酶1400-1500u/g，β-甘露聚糖酶1200-1300u/g，果胶酶5400-5500u/g，淀粉酶325-335u/g，糖化酶8050-8150u/g，菠萝蛋白酶3450-3550u/g，木瓜蛋白酶3550-3650u/g，酸性蛋白酶1700-1800u/g。

21、酶制剂的作用主要是将豆粕等发酵原料中的大分子多糖、蛋白等进行酶解，一方面增加发酵豆粕中可代谢吸收营养物质的含量，一方面为发酵菌种生长提供小分子物质。微生物摄取单糖效率最高，本发明特异地引入了目前在发酵豆粕制备中极少使用的糖化酶，利用发酵时微生物分解碳水化合物产热，发酵料内部温度升高，使温度接近糖化酶最适反应温度，加速豆粕中的多糖向单糖转化，为微生物生长提供更多单糖底物，进而促进发酵菌种生长和发酵进程。

22、以上所述的酶制剂的添加量为3-5g/kg发酵豆粕。

23、以上所述的方法中，所述发酵原料包括质量比为（10-15）：1的豆粕和玉米面。

24、优选地，所述发酵原料还包括水，水与豆粕和玉米面的总质量之比为0.2-0.5ml：1g。

25、优选地，在有氧发酵和无氧发酵过程中添加营养助剂，所述营养助剂包括助剂a以及助剂b，其中，助剂a包括如下组分：nh4cl 30-40g/l，kh2po47-10g/l，nah2po45-10g/l，mgso45-10g/l，mncl2·4h2o 0.1-0.4g/l；助剂b包括如下组分：泛酸钙10-20g/l，柠檬酸三钙60-80g/l。

26、在本发明的一些具体实施方式中，助剂a包括如下组分：nh4cl 35g/l，kh2po48.75g/l，nah2po47g/l，mgso47g/l，mncl2·4h2o 0.23g/l。助剂b包括如下组分：泛酸钙14g/l，柠檬酸三钙70g/l。

27、在有氧发酵中，所述营养助剂的添加量为：助剂a 0.006-0.007l/kg发酵豆粕，助剂b 0.003-0.004l/kg发酵豆粕。

28、在无氧发酵中，所述营养助剂的添加量为：助剂a 0.01-0.015l/kg发酵豆粕，助剂b 0.006-0.007l/kg发酵豆粕。

29、本发明中，所述过瘤胃技术包括但不限于单宁处理等包膜缓释技术、热处理等。

30、优选地，所述过瘤胃技术进行处理为将所述发酵豆粕与单宁混合进行处理。

31、优选地，所述单宁的添加量为发酵豆粕干物质含量的1-3%。

32、单宁可与蛋白质形成可逆的单宁-蛋白质复合物，在瘤胃的中性环境下（ph 6.0-7.0）可保持稳定，但在到达皱胃遇胃酸后解离，使豆粕的瘤胃不可降解蛋白比例增加，进而使豆粕的可代谢蛋白质比例增加。

33、在本发明的一些实施方式中，所述单宁为栗木单宁或白坚木单宁。

34、所述将发酵豆粕与单宁混合进行处理包括：将发酵豆粕与单宁混合，充分搅拌至豆粕颗粒表面呈棕色。

35、本发明还提供一种过瘤胃发酵豆粕，其由以上所述的过瘤胃发酵豆粕的制备方法制备得到。

36、上述过瘤胃发酵豆粕中，可代谢蛋白质的质量百分含量不低于41%。优选地，其中粗蛋白的质量百分含量不低于50%。

37、本发明提供以上所述的过瘤胃发酵豆粕在反刍动物饲料制备或反刍动物养殖中的应用。

38、本发明还提供一种反刍动物饲料，其包括以上所述的过瘤胃发酵豆粕。

39、本发明的有益效果至少包括：本发明将发酵技术和过瘤胃技术结合，制得的过瘤胃发酵豆粕不仅具有高粗蛋白含量、低毒素和抗营养因子含量，而且显著提高了过瘤胃蛋白的占比，能够提供更多的可代谢蛋白，有效提高了豆粕蛋白的利用效率。本发明的过瘤胃发酵豆粕完全针对反刍动物的消化代谢特点，为反刍动物提供益生菌和有机酸，促进了肠道健康；降低豆粕中的毒素和抗营养因子，提高了豆粕蛋白质的质量和利用效率，有利于实现反刍动物饲料中的豆粕减量替代。