利用辣蓼和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用辣蓼和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法。該方法使用工業(yè)廢棄物木薯渣為主要原料配以辣蓼，以同步糖化發(fā)酵方式進行發(fā)酵，工藝簡單，操作強度下降，效率提高，可以有效降低生產成本，變廢為寶，有利于工業(yè)化生產。通過該方法得到的飼料添加劑蛋白質含量為14.98％以上，黃酮浸出率18％以上，且容易被動物消化吸收，適口性好，能夠有效提高動物的機體免疫力，改善肉質。
【專利說明】利用辣蓼和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵生產領域，特別涉及一種利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法。

【背景技術】
[0002]辣寥(PolygonumhydropiperL)是屬于寥屬(Polygonaceae)寥科(PolygonumL)的一年生草本植物，在我國廣泛分布，是一種資料豐富，易于獲得的廉價中草藥。它在植物源農藥、醫(yī)藥、獸藥和食品添加劑等方面都有著良好的開發(fā)應用前景。目前對辣寥的研究和應用主要集中在:(I)作為腸胃炎中成藥楓寥腸胃康的臣藥，是一種成熟的市場藥；(2)在酒曲中作為輔料添加，增強酒曲的糖化和酶解性能；(3)在各種飼料添加劑中作為輔料，以增強飼料的促生長、抗疾病的功效；(4)提取辣寥的主要成分，研究其抗菌、抗蟲、抗氧化等功效。辣寥作為一種非常獨特有效的抗菌、抗氧化中草藥，在飼料添加劑方面具有其他中草藥無可比擬的優(yōu)勢。
[0003]黃酮是一種重要的植物活性成分，在植物中廣泛存在。研究表明，黃酮具有高抗氧化性能，植物水提液的黃酮含量和它的DPPH清除能力高度正相關。辣寥富含類黃酮成分，高達4.79%，包括蘆丁、槲皮素、金絲桃苷、鼠李糖、山奈酚等黃酮成分。這也賦予了辣寥抗氧化功效，可以保護機體，提高免疫力，維持機體的新陳代謝平衡。當用其作飼料添加劑時，可以有效的防止和緩解有毒物質和飼養(yǎng)的不良條件對畜禽的機體損傷，提高生長速度和出肉率，改善肉質。
[0004]木薯洛(Cassava pulp)是一種工業(yè)廢棄物,產自于木薯淀粉工業(yè)。全國年產木薯1000多萬噸，而木薯淀粉工業(yè)產生的木薯渣以干物質計約有30萬噸左右。大量的木薯渣如果不能得到有效的處理，必然會導致環(huán)境污染。事實上木薯渣由于含水量較高，很容易滋生微生物，內部的氰苷類物質容易轉化為氫氰酸等劇毒物質，污染土壤和大氣。木薯渣的主要成分是纖維素、半纖維素和淀粉，少部分的蛋白質(4%左右)。由于脂肪和蛋白質等營養(yǎng)物質的含量較低，木薯渣并不是一種理想的飼料或者飼料添加劑。因此，對木薯渣的合理轉化和處理就顯得尤為重要。
[0005]辣寥和木薯渣作為飼料和飼料添加劑的前景一直都受到研究者的關注。中國專利CN102228152A將辣寥作為輔料的一種，提取混合植物有效成分，該提取物用作豬飼料添加齊U，具有抗病促生長功效。中國專利CN101385803A利用辣寥作為輔料的一種，通過浸提獲得復方中草藥藥劑，用于治療畜禽腹瀉具有很好的療效。但是，中國專利CN102228152A和CN101385803A均是在高溫條件下進行辣寥和其他中草藥的有效成分提取，不可避免的，一些高溫敏感成分就會損失，同時這兩項專利的工序非常繁復，生產成本較高。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供通過上述方法得到的飼料添加劑。
[0008]本發(fā)明的再一目的在于提供所述的飼料添加劑的應用。
[0009]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):一種利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法，包括如下步驟:
[0010](I)原料的處理:粉碎木薯渣，得到木薯渣粉；粉碎辣寥，得到辣寥粉；
[0011](2)發(fā)酵培養(yǎng)基A的制備:配制發(fā)酵培養(yǎng)基A，每升發(fā)酵培養(yǎng)基A含如下成分:木薯渣粉40?150g、辣寥粉7?33.3g、磷酸氫二銨5.5?24g、玉米漿0.3g，余量為水，pH值為4?5 ;接著滅菌，冷卻；
[0012](3)糖化發(fā)酵:往步驟⑵得到的滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A中添加過濾除菌的淀粉酶、糖化酶和纖維素酶，得到發(fā)酵培養(yǎng)基B ;將活化后的釀酒酵母菌液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基B中，同步糖化發(fā)酵；
[0013](4)將步驟(3)得到的發(fā)酵液干燥，得到飼料添加劑；
[0014]步驟⑴中所述的木薯渣粉優(yōu)選為能過40目篩的木薯渣粉；
[0015]步驟(I)中所述的辣寥粉優(yōu)選為能過200目篩的辣寥粉；
[0016]步驟⑵中所述的滅菌的條件優(yōu)選為115?121°C滅菌15?30min ；
[0017]步驟(3)中所述的淀粉酶的添加量為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入6400?36000U淀粉酶；優(yōu)選為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入8000?36000U淀粉酶；
[0018]所述的淀粉酶優(yōu)選諾維信α -淀粉酶耐溫SC型；
[0019]步驟(3)中所述的糖化酶的添加量為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入6400?36000U糖化酶；優(yōu)選為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入8000?36000U淀粉酶；
[0020]所述的糖化酶優(yōu)選諾維信Amylase AG300L ；
[0021]步驟(3)中所述的纖維素酶的添加量為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入90?375FPU纖維素酶；優(yōu)選為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入190?275FPU纖維素酶；
[0022]所述的纖維素酶優(yōu)選諾維信Celluclastl.5L ；
[0023]步驟(3)中所述的活化后的釀酒酵母菌液優(yōu)選通過如下步驟制備得到:將冷凍保存的釀酒酵母菌接種于固體培養(yǎng)基上，得到一級種子；將得到的單菌落接種至液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)，得到二級種子；將二級種子再接種到液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)，得到三級種子，即為活化后的釀酒酵母菌液；
[0024]所述的固體培養(yǎng)基優(yōu)選為酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)瓊脂培養(yǎng)基；
[0025]所述的液體培養(yǎng)基優(yōu)選為酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)培養(yǎng)基；
[0026]所述的活化后的釀酒酵母菌液更優(yōu)選通過如下步驟制備得到:將冷凍保存的釀酒酵母菌劃線于酵母浸出粉胨葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基制成的斜面上，30°C靜止培養(yǎng)24h ;將得到的單菌落接種至酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基中，30°C、180rpm培養(yǎng)12h，得到二級種子；將二級種子按接種量為體積百分比10%接種到酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)培養(yǎng)基中，30°C、180rpm培養(yǎng)12h，得到活化后的釀酒酵母菌液；
[0027]所述的酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)培養(yǎng)基的組成如下:20g/L葡萄糖、10g/L酵母浸出粉、5g/L蛋白胨；
[0028]所述的酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)瓊脂培養(yǎng)基的組成如下:20g/L葡萄糖、10g/L酵母浸出粉、5g/L蛋白胨、20g/L瓊脂；
[0029]所述的釀酒酵母優(yōu)選為釀酒酵母GM2.121 ；
[0030]步驟(3)中所述的接種的體積量為發(fā)酵培養(yǎng)基B體積的2?20% ;優(yōu)選為6?12% ；
[0031]步驟(3)中所述的同步糖化發(fā)酵的溫度優(yōu)選為28?37°C ;更優(yōu)選為28?32°C ；最優(yōu)選為30°C ；
[0032]步驟(3)中所述的同步糖化發(fā)酵的時間優(yōu)選為48?120h ;更優(yōu)選為96?120h ；
[0033]步驟(4)所述的干燥為噴霧干燥或冷凍干燥；
[0034]一種飼料添加劑，通過上述方法得到；
[0035]所述的飼料添加劑的蛋白質含量為14.98%以上，黃酮浸出率18%以上；
[0036]所述的飼料添加劑不僅含有活性酵母，還含有辣寥黃酮浸出物，可直接用作禽類的飼料添加劑。
[0037]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果:
[0038](I)本發(fā)明工藝簡單，使用的原料豐富而廉價，生產得到的飼料添加劑，辣寥有效成分浸提率和蛋白質含量顯著提升，且容易被動物消化吸收，適口性好，能夠有效提高動物的機體免疫力，改善肉質。
[0039](2)使用工業(yè)廢棄物木薯渣為主要原料以同步糖化發(fā)酵方式進行發(fā)酵，工藝簡單，操作強度下降，效率提高，可以有效降低生產成本，變廢為寶，有利于工業(yè)化生產。

【具體實施方式】
[0040]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0041]實施例1
[0042](I)酵母種子液準備:將-8CTC保存的釀酒酵母(Saccharomyces CerevisiaeGIM2.121，廣東省微生物菌種保藏中心)，劃線于YH)瓊脂培養(yǎng)基制成的試管斜面上，30°C靜止培養(yǎng)24h ;將得到的單菌落接種至YPD液體培養(yǎng)基中，300C、180rpm培養(yǎng)12h，得到二級種子；將二級種子按接種量為體積百分比10 %接種到YPD液體培養(yǎng)基中，300C、180rpm培養(yǎng)12h，得到酵母種子液(細胞數(shù)達到18個/mL)。YPD培養(yǎng)基的組成:葡萄糖20g/L，酵母粉10g/L，蛋白胨5g/L ;斜面時添加20g/L瓊脂；培養(yǎng)基初始pH自然。
[0043](2)發(fā)酵培養(yǎng)基準備及滅菌:木薯渣粉碎后過40目篩，得到木薯渣粉；辣寥粉碎后過200目篩，得到辣寥粉。木薯渣40g/L、辣寥33.3g/L，補充氮源(NH4) 2ΗΡ04至濃度為15.5g/L，添加玉米漿(Aladdin，Cas66071-94_1，下同)至濃度為0.3g/L，玉米漿的作用是補充微量元素，余量為水，用IM鹽酸溶液調pH值為4?5，得到發(fā)酵培養(yǎng)基。15ml發(fā)酵培養(yǎng)基置于150mL錐形瓶中，8層紗布封口。115°C，15min滅菌。
[0044](3)酶液準備及滅菌:纖維素酶、淀粉酶和糖化酶分別稀釋至所需濃度，經過0.22 μ m濾膜過濾除菌后備用。
[0045](4)同步糖化發(fā)酵:發(fā)酵培養(yǎng)基的體積為15mL，無菌操作下，添加2.86FPU纖維素酶(Celluclastl.5L,諾維信，丹麥)，120U淀粉酶(諾維信α -淀粉酶耐溫SC型)，120U糖化酶(諾維信Amylase AG300L)。接著加入步驟(I)得到的酵母種子液，接種量為體積百分比6%。30°C、180rpm振蕩培養(yǎng)48h。
[0046](5)干燥:將步驟(4)得到的發(fā)酵液冷凍干燥，得到飼料添加劑。
[0047](6)檢測(檢測方法下同):
[0048]①發(fā)酵液黃酮的含量測定根據吳亮亮等采用的分光度法(吳亮亮，石雪萍，張衛(wèi)明.花椒總黃酮測定方法研究[J].食品工業(yè)科技，2010(10):372-374.)進行測定；辣寥總黃酮的測定根據張國英論文的方法(張國英.辣寥主要成分的提取、分離與鑒定[D].南京林業(yè)大學，2004.)進行測定。計算黃酮浸出率:黃酮浸出率=發(fā)酵液黃酮含量/辣寥總黃酮 *100%。
[0049]②使用凱氏定氮法測定蛋白質含量。
[0050]檢測結果為:黃酮浸出率為27.56%，蛋白質含量為14.98%。
[0051]實施例2
[0052](I)酵母種子液準備:同實施例步驟⑴。
[0053](2)發(fā)酵培養(yǎng)基準備及滅菌:木薯渣粉碎后過40目篩，得到木薯渣粉；辣寥粉碎后過200目篩，得到辣寥粉。木薯渣60g/L、辣寥30g/L，補充氮源(NH4)2ΗΡ04至濃度為5.5g/L，添加玉米漿至濃度為0.3g/L，以補充微量元素，余量為水，用IM鹽酸溶液調pH值為4?5，置于150mL錐形瓶中，8層紗布封口。115°C，15min滅菌。
[0054](3)酶液準備及滅菌:纖維素酶、淀粉酶和糖化酶分別稀釋至所需濃度，經過0.22 μ m濾膜過濾除菌后備用。
[0055](4)同步糖化發(fā)酵:發(fā)酵液的體積為20mL，無菌操作下，添加4.23FPU纖維素酶，288U淀粉酶，192U糖化酶。酵母種子液的接種量為體積百分比10%。30°C、180rpm振蕩培養(yǎng) 96h。
[0056](5)干燥:將步驟(4)得到的發(fā)酵液冷凍干燥，得到飼料添加劑。經檢測，黃酮浸出率為19.69%，蛋白質含量為16.40%。
[0057]實施例3
[0058](I)酵母種子液準備:同實施例步驟⑴。
[0059](2)發(fā)酵培養(yǎng)基準備及滅菌:木薯渣粉碎后過40目篩，得到木薯渣粉；辣寥粉碎后過200目篩，得到辣寥粉。木薯渣150g/L、辣寥7g/L，補充氮源(NH4)2ΗΡ04至濃度為24g/L，添加玉米漿至濃度為0.3g/L，以補充微量元素，余量為水，用IM鹽酸溶液調pH值為4?5，置于150mL錐形瓶中，8層紗布封口。115°C，15min滅菌。
[0060](3)酶液準備及滅菌:纖維素酶、淀粉酶和糖化酶分別稀釋至所需濃度，經過0.22 μ m濾膜過濾除菌后備用。
[0061](4)同步糖化發(fā)酵:發(fā)酵的體積為20mL，無菌操作下，添加5.48FPU纖維素酶，720U淀粉酶，720U糖化酶。酵母種子液的接種量為體積百分比10%。30°C、180rpm振蕩培養(yǎng)96h。
[0062](5)干燥:將步驟(4)得到的發(fā)酵液冷凍干燥，得到飼料添加劑。經檢測，黃酮浸出率為66.92%，蛋白質含量為16.33%。
[0063]實施例4
[0064](I)酵母種子液準備:同實施例步驟⑴。
[0065](2)發(fā)酵培養(yǎng)基準備及滅菌:木薯渣粉碎后過40目篩，得到木薯渣粉；辣寥粉碎后過200目篩，得到辣寥粉。木薯渣150g/L、辣寥7g/L，補充氮源(NH4)2ΗΡ04至濃度為24g/L，添加玉米漿至濃度為0.3g/L，以補充微量元素，余量為水，用IM鹽酸溶液調pH值為4?5，置于150mL錐形瓶中，8層紗布封口。115°C，15min滅菌。
[0066](3)酶液準備及滅菌:纖維素酶、淀粉酶和糖化酶分別稀釋至所需濃度，經過
0.22 μ m濾膜過濾除菌后備用。
[0067](4)同步糖化發(fā)酵:發(fā)酵的體積為20mL，無菌操作下，添加5.48FPU纖維素酶，600U淀粉酶，600U糖化酶。酵母種子液的接種量為體積百分比12%。30°C、180rpm振蕩培養(yǎng)120h。
[0068](5)干燥:將步驟(4)得到的發(fā)酵液冷凍干燥，得到飼料添加劑。經檢測，黃酮浸出率為91.94%，蛋白質含量為20.46%。
[0069]對比例I
[0070](I)酵母種子液準備:同實施例1步驟⑴。
[0071](2)發(fā)酵培養(yǎng)基準備及滅菌:同實施例4步驟(2)。
[0072](3)酶液準備及滅菌:淀粉酶稀釋至所需濃度，經過0.22 μ m濾膜過濾除菌后備用。
[0073](4)同步糖化發(fā)酵:發(fā)酵的體積為20mL，無菌操作下，添加600U淀粉酶。接種量為體積百分比12%。30°C、180rpm振蕩培養(yǎng)120h。
[0074](5)干燥:將步驟(4)得到的發(fā)酵液冷凍干燥，得到飼料添加劑。經檢測，蛋白質含量為12.56%。
[0075]對比例2
[0076](I)酵母種子液準備:同實施例1步驟⑴。
[0077](2)發(fā)酵培養(yǎng)基準備及滅菌:同實施例4步驟(2)。
[0078](3)酶液準備及滅菌:糖化酶稀釋至所需濃度，經過0.22 μ m濾膜過濾除菌后備用。
[0079](4)同步糖化發(fā)酵:發(fā)酵的體積為20mL，無菌操作下，添加600U糖化酶。接種量為體積百分比12%。30°C、180rpm振蕩培養(yǎng)120h。
[0080](5)干燥:將步驟(4)得到的發(fā)酵液冷凍干燥，得到飼料添加劑。經檢測，蛋白質含量為13.22%。
[0081 ] 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)原料的處理:粉碎木薯渣，得到木薯渣粉；粉碎辣寥，得到辣寥粉； (2)發(fā)酵培養(yǎng)基A的制備:配制發(fā)酵培養(yǎng)基A，每升發(fā)酵培養(yǎng)基A含如下成分:木薯渣粉40?150g、辣寥粉7?33.3g、磷酸氫二銨5.5?24g、玉米漿0.3g，余量為水，pH值為4?5;接著滅菌，冷卻； (3)糖化發(fā)酵:往步驟(2)得到的滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A中添加過濾除菌的淀粉酶、糖化酶和纖維素酶，得到發(fā)酵培養(yǎng)基B ;將活化后的釀酒酵母菌液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基B中，同步糖化發(fā)酵； (4)將步驟(3)得到的發(fā)酵液干燥，得到飼料添加劑。
2.根據權利要求1所述的利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法，其特征在于: 步驟(3)中所述的淀粉酶的添加量為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入6400?36000U淀粉酶； 步驟(3)中所述的糖化酶的添加量為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入6400?36000U糖化酶； 步驟(3)中所述的纖維素酶的添加量為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入90?375FPU纖維素酶。
3.根據權利要求2所述的利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法，其特征在于: 所述的淀粉酶的添加量為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入8000?36000U淀粉酶； 所述的糖化酶的添加量為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入8000?36000U淀粉酶； 所述的纖維素酶的添加量為每升滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基A加入190?275FPU纖維素酶。
4.根據權利要求1所述的利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法，其特征在于: 步驟(I)中所述的木薯渣粉為能過40目篩的木薯渣粉； 步驟(I)中所述的辣寥粉為能過200目篩的辣寥粉； 步驟(2)中所述的滅菌的條件為115?121°C滅菌15?30min ； 步驟(3)中所述的接種的體積量為發(fā)酵培養(yǎng)基B體積的2?20% ; 步驟(3)中所述的同步糖化發(fā)酵的溫度為28?37°C ； 步驟(3)中所述的同步糖化發(fā)酵的時間為48?120h ； 步驟(4)所述的干燥為噴霧干燥或冷凍干燥。
5.根據權利要求1所述的利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法，其特征在于:步驟(3)中所述的活化后的釀酒酵母菌液通過如下步驟制備得到:將冷凍保存的釀酒酵母菌接種于固體培養(yǎng)基上，得到一級種子；將得到的單菌落接種至液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)，得到二級種子；將二級種子再接種到液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)，得到三級種子，即為活化后的釀酒酵母菌液。
6.根據權利要求5所述的利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法，其特征在于:所述的固體培養(yǎng)基為酵母浸出粉胨葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基； 所述的液體培養(yǎng)基為酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基。
7.根據權利要求5所述的利用辣寥和木薯渣為原料發(fā)酵生產飼料添加劑的方法，其特征在于:所述的活化后的釀酒酵母菌液通過如下步驟制備得到:將冷凍保存的釀酒酵母菌劃線于酵母浸出粉胨葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基制成的斜面上，30°C靜止培養(yǎng)24h ;將得到的單菌落接種至酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基中，30°C、180rpm培養(yǎng)12h，得到二級種子；將二級種子按接種量為體積百分比10%接種到酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基中，30°C、ISOrpm培養(yǎng)12h，得到活化后的釀酒酵母菌液。
8.—種飼料添加劑，通過權利要求1?7任一項所述的方法得到。
9.根據權利要求8所述的飼料添加劑，其特征在于:所述的飼料添加劑的蛋白質含量為14.98%以上，黃酮浸出率18%以上。
10.權利要求8或9所述的飼料添加劑的應用，其特征在于:將所述的飼料添加劑直接用作禽類的飼料添加劑。
【文檔編號】A23K1/16GK104126733SQ201410367606
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權日:2014年7月29日
【發(fā)明者】朱明軍, 宋振濤 申請人:華南理工大學