一种低水分固态发酵玉米新工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于玉米发酵技术领域，具体涉及一种低水分固态发酵玉米新工艺。 技术背景
[0002] 随着中国畜牧业的快速发展，饲料资源短缺逐渐成为制约其发展的主要因素。提 高现有饲料原料的利用效率和开发新的饲料资源是解决饲料原料不足的重要途径。
[0003] 长期以来，畜禽养殖中大多使用玉米一豆柏型的日粮结构，把玉米作为主要能量 来源。玉米适口性好、氨基酸较平衡、种植面积广，因此在养殖业中得到广泛应用，是断奶 仔猪的主要能量来源，占日粮总重量的60%以上。但对于仔猪而言，其消化系统发育尚未 完善，消化酶分泌不足，对淀粉利用率很低。消化利用效率的下降又会造成断奶仔猪食欲下 降、腹泻、生长停滞等一系列问题。
[0004] 生产上大多利用挤压膨化和细粉碎的方法来提高玉米的利用效率，但是有报道称 膨化处理和细粉碎并不能提高玉米淀粉的消化率，如何进一步提高玉米中能量消化率成为 改善日粮能量短缺状况和节约成本的关键措施。因此促使我们寻找能够更好改造玉米使其 有利于幼龄动物吸收利用的方法。
[0005] 大量研究表明：微生物对饲料有很好的改造作用。微生物在生长过程中产生的各 种酶类可以降低饲料中营养物质的相对分子质量，使其更加有利于幼龄动物消化吸收。另 外微生物蛋白本身也是一种优质的蛋白资源，可以提高饲料中蛋白质的含量，使其氨基酸 组成更加合理。微生物还可以产生各种有益物质，如一些简单的有机酸和某些低分子量的 抗菌物质。
[0006] 本申请研究了微生物发酵前后玉米中能量物质的变化，探讨了微生物对玉米中碳 水化合物的改造作用，为发酵能量饲料提供理论依据，为玉米在幼龄动物上得到更好的应 用提供加工方法的参考。
【发明内容】
[0007] 本发明目的在于提供了一种低水分固态发酵玉米新工艺，其预先利用高温a_淀 粉酶对玉米粉进行灭菌酶解，然后再接种枯草芽孢杆菌、屎肠球菌和酿酒酵母进行发酵，该 工艺可以使玉米粉中的可溶性糖含量由12%左右提高到61. 2%，总酸含量提高到1. 52。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种低水分固态发酵玉米新工艺，其包括如下步骤： 1) 取粉碎过的玉米粉，与高温a-淀粉酶及部分水混合后，于90 - 100°C灭菌酶解 20 - 30min，自然冷却至室温，补足余量的水，备用； 2) 将枯草芽孢杆菌、酿酒酵母及屎肠球菌接种至步骤1)所得产物中，于30 - 40°C发 酵48 - 72h，即得。
[0009] 具体的，步骤1)中，高温Ct-淀粉酶的添加量为10-30 U/g玉米粉；玉米粉与 水的重量比（即固液比或料水比）为1 :〇. 50 - 0. 60,且第一次添加的水量占总水体积量的 50 - 60%〇
[0010] 步骤2)中枯草芽孢杆菌、酿酒酵母及屎肠球菌的接种量分别为3 - 5%、5 - 7%和 5 - 9%。其中，优选的，枯草芽孢杆菌、酿酒酵母及屎肠球菌的接种量分别为5%、7%和9%。本 发明中，枯草芽孢杆菌、酿酒酵母及屎肠球菌分别购自中国工业微生物菌种保藏管理中心， 商品编号分别为 CICC20819 ;CICC1355 ;CICC6078。
[0011]固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在，在有一定湿度的水不溶性固态基质 中，用一种或多种微生物发酵的一个生物反应过程。研究表明：微生物发酵对饲料有很好的 改造作用。微生物发酵蛋白饼柏饲料，可以去除杂柏中的多种抗营养因子、提高蛋白质量、 降低蛋白相对分子质量，增加小肤物质和对动物有益的微生物代谢产物。然而目前微生物 发酵能量饲料的研究报道较少。
[0012] 和现有技术相比，本发明的有益效果： 本申请采用多种微生物混合发酵与酶解工艺相结合的能量饲料发酵技术，避免了高 温高压或其他物理方式对玉米等能量原料物质结构的破坏，保留了其自然结构特性；通过 微生物的发酵，改善玉米的适口性、提高消化率，同时在发酵过程中微生物菌体及其在生长 代谢过程中所分泌的酶类与原料充分接触，破坏了物质表面的大分子结构使其更易于动物 肠道的消化吸收，这在一定程度上也提高了能量利用率；由于微生物代谢规律的限制及固 态发酵固有的缺点，添加一定的外源淀粉酶类可以弥补微生物分泌的酶类不足或过少的问 题，还能水解玉米原料为微生物生长提供部分能量。本申请为幼龄动物能更有效的利用籽 实饲料，挖掘能量饲料的营养潜力寻求新的技术和方法，为微生物发酵淀粉类饲料，更好利 用籽实饲料提供基础依据；也为配合饲料工业有效利用玉米等能量原料提供技术及方法上 的参考。
【具体实施方式】
[0013] 以下通过实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。
[0014] 1 材料与方法 1. 1、材料 1. 1. 1、菌株 枯草芽孢杆菌、酿酒酵母及屎肠球菌分别购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，商 品编号分别为 CICC20819 ;CICC1355 ;CICC6078。
[0015] 高温a-淀粉酶：适宜温度80 - 110°C，酶活100000U/g，购自济宁和信生物技术 有限公司。
[0016] 1. 1. 2、培养基 LB培养基：胰蛋白胨lg、酵母粉0. 5g、氯化钠0. 5g、水100ml、pH7. 0 YH)培养基：葡萄糖2g、酵母粉lg、胰蛋白胨2g、水100ml。
[0017] MRS培养基：葡萄糖2g，胰蛋白胨lg、牛肉蛋白胨lg，酵母粉0.5g，结晶乙酸钠 〇. 5g，磷酸氢二钾0. 2g，柠檬酸三铵0. 2g，结晶硫酸镁0. 05g，硫酸锰0. 02g，吐温80 0. lml， 水 100ml。
[0018] 1. 1. 3、试剂与设备 1. 1. 3. 1、试剂：蒽酮、乙酸乙酯、浓硫酸、氢氧化钠、福林试剂，DNS试剂、碘液等。
[0019] 1. 1. 3. 2、设备：灭菌锅、离心机、分光光度计、摇床、超净台、三角瓶等。
[0020] 1.1. 4、材料 玉米粉(过20目筛）。
[0021] 2?实验方法 2. 1、检测指标及方法 可溶性糖的测定：葱酮法 粗蛋白的测定：凯式定氮法 总酸测定方法；氢氧化钠滴定法 活菌数的测定：平板涂布法 霉菌毒素测定方法：液相色谱。
[0022] 2. 2、固态发酵条件优化 2. 2. 1、复合菌发酵最佳接种量的优化 设计复合菌发酵接种量正交试验。以玉米粉为发酵基质，料水比1:0. 45,100°C灭菌20 min，发酵48 h，以发酵后可溶性糖的含量、酸度为指标，综合确定混菌发酵各菌的最佳接种 比例。
[0023] 表1复合菌发酵最佳接种量的优化正交试验因素水平表
注：表中数字5,7,9表示百分含量，即所接入种子液的量占所接入体系的体积百分比。
[0024] 2. 2. 2复合菌发酵条件的优化 在复合菌发酵接种比例优化结果的基础上，采用正交试验对混菌发酵条件进行优化。
[0025] 表2复合菌发酵条件的优化正交试验因素水平表Lg(33)
2. 3、外源淀粉酶对复合发酵的影响 2. 3. 1、外源酶最适添加量的确定 以玉米粉为培养基质，1〇〇°(：高温灭菌2〇1^11，自然口11，料水比1:0.45，高温€ [淀粉酶添 加量为10、20、30 U/g玉米粉；每组三个平行，35°C培养48h，样品65°C烘箱中烘干，粉碎过 60目筛，检测可溶性糖的含量，以可溶性糖含量为指标。
[0026] 2. 3. 2、酶解工艺的选择对复合菌发酵的影响 考虑到1. 2. 3. 2选择的高温淀粉酶的最适温度均高于70度，结合发酵工艺，特选择酶 解工艺结合固态培养基的灭菌过程。
[0027] 3、结果 3. 1由2. 2. 1方法得出结果如下 表3-1 复合菌发酵最佳接种量的优化结果
注：表中A，B，C代表试验因素，即分别代表枯草芽孢杆菌，酿酒酵母，屎肠球菌；表中数 字1，2, 3表示A，B，C三种因素的接种量，即1，2, 3分别代表接种量为5%，7%，9%。
[0028] 对总酸的影响因素：屎肠球菌> 酿酒酵母> 枯草芽孢杆菌，系统给出的最优组合 为AiB2C3，即：枯草芽孢杆菌接种量5%、酿酒酵母接种量7%、屎肠球菌种量为9%。