混合固态发酵汽爆秸秆制备蛋白饲料的方法技术

本发明专利技术涉及一种混合固态发酵汽爆秸杆制备蛋白饲料的方法，包括以下步骤：秸秆、蒸汽爆碎处理、汽爆料、按配方制成发酵用培养基、灭菌、接入发酵菌种、浅盘固态发酵、烘干、蛋白饲料，其中：发酵用培养基是汽爆秸秆和麸皮与无机盐溶液的混合物，发酵采用的菌种为斜卧青霉菌、黄孢原毛平革菌、和热带假丝酵母的混合物；制得的蛋白饲料产品蛋白质含量可达２０％以上，粗纤维降解率在６０％以上，可以完全代替粮食组成的精料。此外，产品中富含活性酵母和各种消化酶，尤其富含纤维素酶。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于应用微生物
，特别是关于蛋白饲料的生产方法。在利用秸秆生产蛋白饲料的领域，探索秸秆处理措施，提高秸秆的营养价值，扩大适用范围，已成为世界各国广泛关注的重大课题。目前生产秸秆蛋白饲料的主要方法有物理法(包括切碎、泡软、蒸煮)、化学法(包括氨化、碱化、酸化等)和生物法，这些方法的主要目的是提高其适口性和消化利用率，但是物理法没有解决秸秆消化率低和营养物质含量少的根本问题，化学法又有生产成本高，占地面积大、生产周期长，对环境污染严重等缺点，使其推广应用受到很大限制。此外，通过物理法和化学法处理的秸秆只能作为反刍动物的能量饲料。要使秸秆饲料成为配合饲料的原料，适合畜禽的饲喂，最基本的要求就是粗纤维降解率不得低于30％，粗蛋白含量不得低于10％。生物法是利用微生物将秸秆中的纤维素、半维素降解并转化为菌体蛋白的方法。生物法由于具有污染少、效率高、利于工业化等特点，从而成为今后秸秆利用的主导趋势。我国在1958年和1968年曾两次掀起全国性的“发酵饲料”群众运动。名目繁多，但实质都是秸秆堆集自然发酵。既使人工接种，接入的也多是分解淀粉的糖化菌。在生产实践的检验下，很快消声匿迹了。在总结上述经验的基础上，原农林部于1975年提出了“利用微生物提高粗饲料营养价值”的研究课题，由于粗蛋白含量较低(9％)，培养时间长(15天)，未能推广应用。本专利技术是在多年研究纤维素资源综合利用的基础上，选择高效低成本的蒸气爆碎处理秸秆技术，筛选出了具有较高纤维素酶活、半纤维素酶活的高蛋白含量的菌株。用该菌株发酵秸秆，可快速降解汽爆秸秆中的粗纤维，在高蛋白菌丝体增殖的同时，积累大量的纤维素酶和半纤维素酶，从而对秸秆持续降解。为了进一步增加秸秆饲料的蛋白质含量，并使氨基酸组成保持平衡，开发出混合高营养酵母菌，即在秸秆纤维充分降解的基础上，再接入优选的酵母菌种。这样制得的秸秆饲料产品蛋白质含量可达20％以上，粗纤维降解率在60％以上，可以完全代替粮食组成的精料。此外，产品中富含活性酵母和各种消化酶，尤其富含纤维素酶，因此可增强畜禽免疫性能，降低发病率，减少死亡率，促进生长，提高饲料利用率。这种秸秆产品实际上是一种兼备保健功能的蛋白饲料，使得秸秆蛋白饲料的工业化生产成为现实。本专利技术的目的主要有二。一方面，目前国内蛋白饲料严重短缺，生产成本高；而现有利用秸秆作饲料的技术，只是提高秸秆饲料的适口性，根本不能提高其蛋白质含量，克服上述缺点是本专利技术的目的之一。另一方面，我国农作物秸秆资源十分丰富，各类秸秆年总量达7亿多吨，但大部分被农民无用焚烧，既浪费了宝贵的资源，又污染了环境，开发利用丰富易得的秸秆资源，变废为宝，是本专利技术的又一目的。本专利技术的技术方案如下以汽爆处理的秸秆为主要培养料，按一定配方制成发酵用培养基，采用特定的菌种组合，用固态发酵的方式生产蛋白饲料。这样制得的蛋白饲料产品蛋白质含量可达20％以上，粗纤维降解率在60％以上，可以完全代替粮食组成的精料。此外，产品中富含活性酵母和各种消化酶，尤其富含纤维素酶。本专利技术的工艺流程如下秸秆→蒸汽爆碎处理→汽爆料→按配方制成发酵用培养基→灭菌→接入发酵菌种→浅盘固态发酵(30℃，4d)→烘干→蛋白饲料本工艺流程中(1)蒸汽爆碎处理是指先将原料秸秆粗切至20-30mm长，再装入汽爆罐，于1.3-1.7Mpa维压10分钟，瞬间减压释放即得汽爆料；(2)发酵用培养基包括80～90％(重量)汽爆秸秆、10～20％(重量)麸皮和含有2％(NH4)2SO4、0.2％MgSO4和0.5％KH2PO4的无机盐溶液，其中固体(汽爆秸秆和麸皮)和液体(无机盐溶液)的比例为1∶3(按重量计)；(3)灭菌方法为常规蒸汽灭菌方法；(4)发酵采用斜卧青霉菌(Penicillium decumbens JU-A 10)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium ME-446)和热带假丝酵母(Candidatropicalis AS 2.402)的三株混合菌种，它们的配比为1∶1∶1(重量)；(5)浅盘固态发酵和烘干均采用常规方法，其中浅盘固态发酵的条件是在30℃下发酵4天。采用本专利技术方法制得的秸秆饲料产品蛋白质含量可达20％以上，粗纤维降解率在60％以上，可以完全代替粮食组成的精料。此外，产品中富含活性酵母和各种消化酶，尤其富含纤维素酶，因此可增强畜禽免疫性能，降低发病率，减少死亡率，促进生长，提高饲料利用率。这种秸秆产品实际上是一种兼备保健功能的蛋白饲料，使得秸秆蛋白饲料的工业化生产成为现实。下面通过实施例对本专利技术进行进一步说明。实施例1．汽爆麦草将已粗切至约25mm长的麦草80kg装入1M3汽爆罐中，通入蒸汽，待排出罐内冷空气后，关闭装料阀，升压到1.5Mpa，维压10min，打开放料阀，瞬间减压释放即得汽爆麦草。2．发酵用培养基的制备及灭菌培养基的配方如下90％汽爆秸秆，10％麸皮，无机盐溶液为含有2％(NH4)2SO4、0.2％MgSO4和0.5％KH2PO4的溶液，固液比为1∶3。于大型灭菌锅中灭菌，0.1Mpa，维持50分钟。3．接种及装盘发酵将已灭菌的培养基打散，于无菌室接入如下表1第2列所示的各菌种(菌种试管斜面及茄子瓶斜面制作同微生物常规操作法)进行比较试验，混匀，装入已灭菌的搪瓷盘。移入发酵室，30℃静置培养4天，期间注意保湿。4．利用汽爆秸秆混合固态发酵蛋白饲料的条件实验结论(1)斜卧青霉菌(Penicillium decumbens JU-A 10)，黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium ME-446)发酵料的粗纤维降解率高，并且分别具有较高的纤维素酶活和木质素酶活；而混合培养酵母菌热带假丝酵母(Candidatropicalis AS 2.402)，一是酵母菌可利用酶降解纤维素、半纤维素的糖，降低降解产物对酶的反馈抑制，二是发挥酵母菌的高营养性，因此，混合培养上述三菌种可使粗蛋白质达到了21.8％，粗纤维降解了43.7％，并具有较高酶活。结果见表1。(2)以几种主要农作物秸秆为底物，固态发酵后均使粗蛋白质提高到10％以上，其中经过汽爆处理秸秆的发酵料蛋白质含量到20.87％。这说明汽爆处理，可提高了微生物对秸纤维素的降解性。结果见表2。(3)由于近年来配合饲料的大量发展，摆脱了传统的单一粮食或青秸秆草的养殖方式，但现有配合饲料大多缺乏一定量的粗纤维或双歧生长因子，使之饲料利用较低，有时需添加酵母粉、双歧菌和乳酸菌。而本专利技术产品不仅具有高含量蛋白质和生物酶活，而且有酵母菌、粗纤维和半纤维素水解物等双歧生长因子存在，可大大提高饲料利用率。因此，我们不能把秸秆发酵产品仍简单地称之为粗饲料，应看到它的多营养性。(4)本专利技术秸秆蛋白饲料产品的氨基酸组成分析16种氨基酸总计为138.52mg/g，氨基酸组成齐全，因此，是一种较好的蛋白饲料(表3)。表1不同菌株固态发酵蛋白饲料的比较(30℃，4天，汽爆麦草) 表2不同原料发酵比较(原料∶麸皮=9∶1) 表3汽爆麦草生物蛋白饲料氨基酸分析权利要求1．一种，其特征在于包括以下步骤秸秆→蒸汽爆碎处理→汽爆料→按配方制成发酵用培养基→灭菌→接入发酵菌种→浅盘固态发酵→烘干→蛋白本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合固态发酵汽爆秸秆制备蛋白饲料的方法，其特征在于包括以下步骤： 秸秆→蒸汽爆碎处理→汽爆料→按配方制成发酵用培养基→灭菌→接入发酵菌种→浅盘固态发酵→烘干→蛋白饲料； 其中： （１）蒸汽爆碎处理是指先将原料秸秆粗切至２０－３０ｍｍ长，再装入汽爆罐，于１．３－１．７Ｍｐａ维压１０分钟，瞬间减压释放即得汽爆料； （２）发酵用培养基包括８０～９０％汽爆秸秆、１０～２０％麸皮和含有２％（ＮＨ↓［４］）↓［２］ＳＯ↓［４］、０．２％ＭｇＳＯ↓［４］和０．５％ＫＨ↓［２］ＰＯ↓［４］的无机盐溶液，其中固液比为１∶３； （３）发酵采用的菌种为斜卧青霉菌、黄孢原毛平革菌和热带假丝酵母的三株混合菌种，它们的配比为１∶１∶１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健，陈洪章，李佐虎，
申请(专利权)人：中国科学院化工冶金研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]