一種適于北方地區(qū)廉價(jià)高效制備酵母益生菌劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種適于北方地區(qū)廉價(jià)高效制備酵母益生菌劑的方法，利用玉米秸稈、稻殼、變性豆粕為原料，適當(dāng)添加碳源葡萄糖、氮源硫酸銨及微量元素，通過固態(tài)發(fā)酵制備產(chǎn)朊假絲酵母益生菌劑。所需原料均可北方地區(qū)就地取材、來源廣泛，原料中秸稈稻殼所占比例大，降低了制備成本。固態(tài)發(fā)酵工藝條件容易控制，可操作強(qiáng)，設(shè)備投資少，運(yùn)行成本低。發(fā)酵時(shí)間短，產(chǎn)品活菌數(shù)量高，貯藏穩(wěn)定性好。所制酵母益生菌劑具有宜人的香氣，可增加動(dòng)物攝食欲望、提高生產(chǎn)能力，應(yīng)用范圍廣泛。本發(fā)明對(duì)稻殼秸稈等廢棄物的精深加工及解決人畜爭(zhēng)糧矛盾、減少環(huán)境污染具有重要意義。
【專利說明】一種適于北方地區(qū)廉價(jià)高效制備酵母益生菌劑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種廉價(jià)高效制備飼料用酵母益生菌劑的方法，特別是一種利用糧油加 工副產(chǎn)物變性豆柏、稻殼和農(nóng)作物廢棄物玉米秸桿為原料制備高效酵母益生菌劑的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 豆柏是大豆經(jīng)有機(jī)溶劑浸提油脂后得到的副產(chǎn)物，富含大豆蛋白和動(dòng)物所需氨基 酸，目前主要應(yīng)用于畜禽飼料。但經(jīng)有機(jī)溶劑浸提后的豆柏需要加熱脫去溶劑處理，這樣導(dǎo) 致蛋白質(zhì)大量變性，降低了飼料蛋白質(zhì)的吸收利用率。稻殼即稻谷最外面的殼兒，是加工 糙米時(shí)剩余的副產(chǎn)物，主要含有纖維素、木質(zhì)素、二氧化硅等，而蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)含量極 低，故飼喂動(dòng)物的消化率僅5%?8%。秸桿是收割農(nóng)作物剩余的廢棄物，北方地區(qū)由于是玉 米主產(chǎn)區(qū)，每年都剩余大量玉米秸桿。目前對(duì)秸桿并沒有有效利用，實(shí)際上收獲玉米剩余的 秸桿，小部分砍下堆砌、閑置在農(nóng)戶家中，用于燒火材料，大部分沒有收割都就地大規(guī)模焚 燒，嚴(yán)重污染了周邊城區(qū)空氣，使本來污染嚴(yán)重的空氣雪上加霜，使其成為霧霾氣候的誘因 之一。當(dāng)今資源匱乏，將豆柏、秸桿、稻殼適當(dāng)處理、合理利用意義重大。
[0003] 酵母菌雖然不屬于動(dòng)物腸道正常菌群，但作為動(dòng)物益生菌，被動(dòng)物攝入后可耐受 胃酸和膽汁的損害到達(dá)腸道，產(chǎn)生殺傷病原菌因子，吸附病原菌毒素。經(jīng)酵母菌發(fā)酵的飼料 富含蛋白質(zhì)和維生素 B族，可作為動(dòng)物蛋白質(zhì)飼料。
[0004] 產(chǎn)朊假絲酵母是被廣泛公認(rèn)的畜禽動(dòng)物益生菌，早在1989年就已被美國(guó)FDA (美 國(guó)食品和藥品管理局）和AAFCC (美國(guó)飼料官方協(xié)會(huì)）批準(zhǔn)為可直接飼喂動(dòng)物的安全菌株， 2008年我國(guó)農(nóng)業(yè)部也將其列入允許飼喂的菌種目錄。產(chǎn)阮假絲酵母菌體所含蛋白質(zhì)和維生 素 B含量均較高，且生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)簡(jiǎn)單、可利用許多工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物做原料生長(zhǎng)繁殖，菌 體代謝后常常散發(fā)出宜人的香氣，可增加動(dòng)物攝食欲望、提高畜禽動(dòng)物的生產(chǎn)能力。
[0005] 目前，用于飼料益生菌劑酵母菌的制備有液態(tài)發(fā)酵法和固態(tài)發(fā)酵法。液態(tài)發(fā)酵法 設(shè)備投資大，發(fā)酵運(yùn)行成本高，后部處理費(fèi)用大。而固態(tài)發(fā)酵相對(duì)設(shè)備投資少，運(yùn)行成本低， 干制處理費(fèi)用小。尤其適用于以農(nóng)作物及加工副產(chǎn)物為原料的菌劑制備。目前固態(tài)發(fā)酵制 備酵母益生菌劑的原料多采用豆柏、酒糟、棉籽柏、菜籽柏、麩皮、玉米面、DDGS、玉米皮等原 料。
[0006] 北方地區(qū)是我國(guó)大豆玉米水稻的主產(chǎn)區(qū)和加工基地，尤其是玉米秸桿在東北地區(qū) 農(nóng)戶家中隨處堆放，大部分僅用于燒火燃料甚至廢棄，原料利用率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。雖然 單純利用豆柏能夠培養(yǎng)制備飼料用酵母菌劑，但相對(duì)秸桿、稻殼而言成本偏高。而單純采用 秸桿為原料，有的需要進(jìn)行原料酸堿預(yù)處理，對(duì)設(shè)備要求耐腐蝕，加大了投資維護(hù)費(fèi)用；有 的采用多菌種輔助酶解技術(shù)，增加了前期菌種純培養(yǎng)工序和工序復(fù)雜性，加大了實(shí)際操作 費(fèi)用。
[0007] 目前，隨著淀粉糖技術(shù)的進(jìn)步，葡萄糖價(jià)格相對(duì)豆柏價(jià)格大幅下降，飼料級(jí)葡萄糖 價(jià)格約在2200元?2400元/噸，而豆柏價(jià)格約在3600?4300元/噸，因此，原料中減少 豆柏比例、增加秸桿稻殼比例導(dǎo)致的碳源不足，可以通過添加葡萄糖彌補(bǔ)，以抵消原料豆柏 比例下降對(duì)酵母菌數(shù)的影響， 同時(shí)，由于我國(guó)小麥種植區(qū)和加工區(qū)分布在河南、河北、山東、山西等南方省份，因此培 養(yǎng)飼料酵母優(yōu)良原料麩皮在東北價(jià)格很高，在東北不適宜作飼料酵母的原料。
[0008] 結(jié)合北方地區(qū)原料特點(diǎn)，因地制宜就地取材，利用變性豆柏、玉米秸桿、稻殼為原 料經(jīng)固態(tài)發(fā)酵制備酵母益生菌劑是廢物利用、變廢為寶的有效方法之一。對(duì)減少環(huán)境污染、 促進(jìn)畜禽動(dòng)物生長(zhǎng)、減少抗生素使用、促進(jìn)綠色養(yǎng)殖等具有積極作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決每年剩余秸桿、稻殼焚燒污染環(huán)境問題，充分利用秸桿、稻殼等有機(jī)質(zhì)資 源，從北方實(shí)際情況出發(fā)，以玉米秸桿、稻殼、變性豆柏等為原料，采用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)制備成 本廉價(jià)、活菌數(shù)高的酵母益生菌劑，為秸桿、稻殼等資源開發(fā)尋找切實(shí)有效的解決方案，同 時(shí)，所制酵母益生菌劑飼喂畜禽動(dòng)物，可促進(jìn)畜禽動(dòng)物生長(zhǎng)，減少抗生素使用，為綠色養(yǎng)殖 提供保障。
[0010] 一種適于北方地區(qū)廉價(jià)高效制備酵母益生菌劑的方法包括以下步驟： (1)以糧油加工副產(chǎn)物變性豆柏、稻殼及農(nóng)作物廢棄物玉米秸桿為主要原料，補(bǔ)充適量 水分、無機(jī)氮源、碳源及微量元素，制成固態(tài)培養(yǎng)基，滅菌。
[0011] (2)接入對(duì)數(shù)期產(chǎn)朊假絲酵母種子液，按比例加入上述固態(tài)培養(yǎng)基中，28°C?32°C 靜置發(fā)酵24?32h，真空干制后真空包裝即為酵母益生菌劑。
[0012] 本發(fā)明步驟（1)中豆柏粉碎過20?40目篩，秸桿粉碎平均長(zhǎng)度1?5mm，按質(zhì)量 份數(shù)比例，變性豆柏：稻殼：玉米秸桿=5 :1?5 :1?5。
[0013] 本發(fā)明步驟（1)中無機(jī)氮源為0· 5%?2. 5%硫酸銨。
[0014] 本發(fā)明步驟（1)中適量水分為原料質(zhì)量的0. 8?1. 5倍。
[0015] 本發(fā)明步驟（1)中碳源為葡萄糖，添加量為原料質(zhì)量的5%?10%。
[0016] 本發(fā)明步驟（1)微量元素為 NaNO3 0· 3 % ?0· 8%、K2HPO4 0· 1 % ?0· 5 %、KCl 0· 05% ?0· 2%、MgSO4 · 7H20 0· 05% ?0· 2%，F(xiàn)eSO4 0· 001% ?0· 002%。
[0017] 本發(fā)明步驟（2)真空干制真空度-0. 05?-0. 08MPa，干制溫度30°C?45°C。
[0018] 本發(fā)明提供了一種利用產(chǎn)自北方地區(qū)的原料玉米秸桿、稻殼、變性豆柏制備酵母 益生菌劑的方法，所用原料玉米秸桿、稻殼所占比例高，大大降低了原料成本；無須添加麩 皮等北方地區(qū)不易購(gòu)買的原料，降低了因購(gòu)買運(yùn)輸外地原料增加的成本費(fèi)用。采用固態(tài)發(fā) 酵技術(shù)，借助玉米秸桿、稻殼增加培養(yǎng)基通氣性，避免液態(tài)發(fā)酵因通風(fēng)攪拌等增加的費(fèi)用， 發(fā)酵運(yùn)行成本低廉，發(fā)酵條件容易控制，可操作強(qiáng)，發(fā)酵時(shí)間短，產(chǎn)品活菌數(shù)量高，貯藏穩(wěn)定 性好。本發(fā)明所制酵母益生菌劑具有宜人的香氣，可增加動(dòng)物攝食欲望、提高生產(chǎn)能力，飼 喂畜禽范圍廣泛。本發(fā)明所制酵母益生菌劑真空干制后含水率5%，酵母益生菌劑活菌數(shù) 2. 342X IO9 cfu/g (絕干)。本發(fā)明可促進(jìn)稻殼秸桿等廢棄物的精深加工，在一定程度上緩 解人畜爭(zhēng)糧矛盾和減少環(huán)境污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】

【具體實(shí)施方式】 [0020] 一：一、以變性豆柏、稻殼、玉米秸桿為原料，原料總量40g，變性豆 柏：稻殼：玉米秸桿=5 :1?5 :1?5比例，補(bǔ)充原料質(zhì)量0.8?1. 5倍的水分、0. 5%? 2. 5% 硫酸銨、5% ?10% 葡萄糖，微量元素 NaNO3 0· 3 % ?（λ 8%、K2HPO4 (λ 1 % ?(λ 5 %、 KCl 0· 05% ?0· 2%、MgSO4 · 7Η20 0· 05% ?0· 2%，F(xiàn)eSO4 0· 001% ?0· 002%，在容器中混 勻封口，121 °C滅菌15min，冷卻。二、接入對(duì)數(shù)期產(chǎn)朊假絲酵母種子液，按2%?4%比例 加入上述固態(tài)培養(yǎng)基中，鋪成〇.5cm?2cm厚度，28°C?32°C靜置發(fā)酵24?32h，真空 度-0. 05?-0. 08MPa下真空干制，真空包裝即為酵母益生菌劑。

【具體實(shí)施方式】 [0021] 二：本實(shí)施方式與一不同的是分別將變性豆柏：稻 殼：玉米秸桿按5:2:1，5:2:2, 5:2:3, 5:2:4, 5:2:5比例混勻，再分別向每份原料添加50mL 水及微量元素溶液，葡萄糖lg，在容器中混勻封口，滅菌，接種，30°C培養(yǎng)24h，取樣測(cè)定酵 母活菌數(shù)。結(jié)合原料成本與活菌數(shù)量綜合考慮，選擇豆柏：稻殼：玉米秸桿=5:2:2較適宜。 其它步驟與一相同。

【具體實(shí)施方式】 [0022] 三：本實(shí)施方式與一不同的是分別將變性豆柏：玉米 秸桿：稻殼按5:2:1，5:2:2, 5:2:3, 5:2:4, 5:2:5比例混勻，再分別向每份原料添加50mL水 及微量元素溶液，葡萄糖lg，在容器中混勻封口，滅菌，接種，30°C培養(yǎng)24h，取樣測(cè)定酵母 活菌數(shù)。結(jié)合原料成本與活菌數(shù)量綜合考慮，選擇豆柏：稻殼：玉米秸桿=5:2:2較適宜。

【具體實(shí)施方式】 [0023] 四：本實(shí)施方式與一不同的是原料變性豆柏、玉米秸 桿和稻殼按5:2:2混勻，依次加入葡萄糖]^，28,38,48,58，再分別向每份原料添加5〇1111^水 及微量元素溶液，混勻，滅菌，接種，30°C培養(yǎng)24h，取樣測(cè)定酵母活菌數(shù)，選擇添加葡萄糖 4g為宜。其它步驟與一相同。

【具體實(shí)施方式】 [0024] 五：本實(shí)施方式與一不同的是，變性豆柏、玉米結(jié)桿和 稻殼按5:2:2混勻，向每份原料中依次加入硫酸銨0. 2、0. 4、0. 6、0. 8、lg，或尿素0. 2、0. 4、 0. 6、0. 8、Ig ;再分別向每份原料加入50mL水及微量元素溶液，葡萄糖lg，在容器中混勻封 口，滅菌，接種，30°C培養(yǎng)24h，取樣測(cè)定酵母活菌數(shù)后，選擇硫酸銨添加量0. 4g較適宜。其 它步驟與一相同。

【具體實(shí)施方式】 [0025] 六：本實(shí)施方式與一不同的是，對(duì)培養(yǎng)基成分中影響 酵母菌生長(zhǎng)數(shù)量的因素葡萄糖、硫酸銨、微量元素營(yíng)養(yǎng)液添加倍數(shù)進(jìn)行三因素三水平正交 試驗(yàn)，以確定最佳培養(yǎng)基成分配比，見表1。在容器中混勻封口，滅菌，接種，30°C培養(yǎng)24h， 取樣測(cè)定酵母活菌數(shù)后，采用sspsl7. 0對(duì)上述影響因素進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果顯示葡 萄糖差異呈極顯著，硫酸銨和微量元素差異不顯著，故選擇硫酸銨〇. 2g和微量元素1倍濃 度。采用Tukey HSD法對(duì)葡萄糖因素不同水平差異進(jìn)行多重比較后，選擇葡萄糖添加量4g 為宜。其它步驟與一相同。
[0026] 表1正交試驗(yàn)因素水平表

【權(quán)利要求】
1. 一種適于北方地區(qū)廉價(jià)高效制備酵母益生菌劑的方法其特征在于：（1)以糧油加 工副產(chǎn)物變性豆柏、稻殼及農(nóng)作物廢棄物玉米秸桿為主要原料，補(bǔ)充適量水分、無機(jī)氮源、 碳源及微量元素，制成固態(tài)培養(yǎng)基，滅菌；（2)接入對(duì)數(shù)期產(chǎn)朊假絲酵母種子液，按比例加 入上述固態(tài)培養(yǎng)基中，28°C?32°C靜置發(fā)酵24?32h，真空干制后真空包裝即為酵母益生 菌劑。
2. 權(quán)利要求1中所述方法，其特征在于：步驟（1)中豆柏粉碎過20?40目篩，玉米秸 桿粉碎平均長(zhǎng)度1?5mm，按質(zhì)量份數(shù)比例，變性豆柏：稻殼：玉米秸桿=5 :1?5 :1?5。
3. 權(quán)利要求1中所述方法，其特征在于：步驟（1)中無機(jī)氮源為0. 5%?2. 5%硫酸銨。
4. 權(quán)利要求1中所述方法，其特征在于：步驟（1)中適量水分為原料質(zhì)量的0. 8?1. 5 倍。
5. 權(quán)利要求1中所述方法，其特征在于：步驟（1)中碳源為葡萄糖，添加量為原料質(zhì)量 的5%?10%。
6. 權(quán)利要求1中所述方法，其特征在于：步驟（1)微量元素為NaN03 0.3 %?0.8%、 K2HP04 0? 1 % ?0? 5 %、KC1 0? 05% ?0? 2%、MgS04 ? 7H20 0? 05% ?0? 2%，F(xiàn)eS04 0? 001% ? 0.002%。
7. 權(quán)利要求1-6中任意所述的方法得到的酵母益生菌劑。
【文檔編號(hào)】A23K1/14GK104431317SQ201410634580
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】徐速, 江連洲, 孫慧, 許巖, 穆瑩, 張秀玲, 謝鳳英, 楊海明 申請(qǐng)人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)