一种废弃羽毛生物转化制备动物饲料的方法技术

本发明专利技术公开了一种废弃羽毛生物转化制备动物饲料的方法。该方法利用筛选得到的一株高产碱性蛋白酶的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HC2(保藏号为GDMCC No.62466)对膨化的废弃羽毛进行高密度发酵，获得高密度菌体及其降解羽毛的混合物；向其中加入8～12％的甘蔗渣、9～15％的麦麸、8～12％的淀粉，复配后造粒制得动物饲料。该饲料可溶性蛋白含量高(20.2g/L)且含有高密度的活性益生菌(2.13

【技术实现步骤摘要】
一种废弃羽毛生物转化制备动物饲料的方法


[0001]本专利技术属于饲料
，具体涉及了一种废弃羽毛生物转化制备动物饲料的方法。

技术介绍

[0002]羽毛是禽畜养殖业的主要副产物，粗蛋白含量在90％左右。除少量品质较好的羽毛用于衣物和体育用品，大部分羽毛被丢弃、填埋或焚烧，易造成环境污染、疾病传播和资源浪费。随着养殖业的集约化发展，我国每年产生数百万吨的废弃羽毛。废弃羽毛是一种廉价的高含蛋白资源，将其转化为动物饲料既可变废为宝实现废弃羽毛的资源化利用，又可避免其对环境产生的不利影响。
[0003]羽毛结构中存在大量的二硫键，而二硫键的交联促使羽毛结构折叠，导致难以被降解。目前的报道主要采用高温膨化法、酶解法和微生物法处理废弃羽毛。经高温膨化获得的羽毛粉可用于饲喂动物，但动物对它的消化率低(<30％)；复合酶制剂可提高羽毛的降解效率，但酶的制备工艺复杂，成本较高。近年来，越来越多的降解羽毛微生物被发现。微生物法是绿色制造最具潜力的方法，但微生物降解羽毛普遍存在时间长的问题。
[0004]益生菌是一类通过代谢产生抗菌物质且对宿主产生有益功能(如增强宿主抗病能力)的活性微生物，具有替代抗生素潜力，在饲料、食品和医药等领域极具应用价值。目前，在饲料方面益生菌主要作为饲料添加剂应用，而采用益生菌降解废弃羽毛并制备动物饲料的研究还未见报道。因此，筛选益生菌降解废弃羽毛并制备益生动物饲料可助力废弃羽毛的高值化利用和畜禽养殖业绿色循环发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种具有较高活性的碱性蛋白酶和角蛋白酶活性的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HC2，其于2022年5月12日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，地址：广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，邮编：510070，保藏号GDMCC No：62466。
[0006]本专利技术的第二个目的是提供上述枯草芽孢杆菌HC2在降解羽毛粉中的应用。
[0007]优选，所述的羽毛粉是膨化废弃的鸡毛、鸭毛和鹅毛而获得。
[0008]本专利技术的第三个目的是提供一种废弃羽毛生物转化制备动物饲料的方法，其包括以下步骤：
[0009]在枯草芽孢杆菌HC2发酵液中加入废弃羽毛粉进行发酵和羽毛粉的生物降解，获得降解羽毛的混合物，在混合物中加入甘蔗渣、麦麸、淀粉，复配均匀后造粒，制得动物饲料。
[0010]优选，具体步骤为：
[0011]1)将枯草芽孢杆菌HC2接种于液体LB培养基中培养10～18h，制得种子液；
[0012]2)将种子液以体积比4～8％的接种量接种至发酵培养基，在37℃和160～220r/
min条件下培养2～4天，期间，通过分批补加葡萄糖和羽毛粉，其中葡萄糖是按发酵液总体积的0.5％(质量体积比，w/v)补加，羽毛粉是按发酵液总体积的5～8％(质量体积比，w/v)补加，进行高密度发酵和羽毛的生物降解，获得降解羽毛的混合物；
[0013]所述的发酵培养基：按质量分数计，包括NaCl 0.02～0.08％、KH2PO
4 0.02～0.06％、K2HPO40.01～0.05％、MgSO4·
7H2O 0.015～0.055％，6～8％羽毛粉，pH为8.5～9.5；
[0014]3)将步骤2)的混合物与混合物质量8～12％的甘蔗渣、混合物质量9～15％的麦麸、混合物质量8～12％的淀粉复配均匀，在230～240r/min条件下进行造粒，制得动物饲料。
[0015]优选，所述的发酵培养基为：按质量分数计，NaCl 0.05％、KH2PO
4 0.04％、K2HPO
4 0.03％、MgSO4·
7H2O 0.025％，6％羽毛粉，余量为水，pH为9.0，其配制方法是将各成分混合均匀，115℃灭菌30min。
[0016]本专利技术联合膨化法和微生物法降解废弃羽毛快速制备动物饲料，采用凯氏定氮法(GB/T6432
‑
2018)测定饲料中的粗蛋白和可溶性蛋白，采用过滤法(GB/T 6434
‑
2006)测定粗纤维含量。制备饲料的粗蛋白含量为34.6％，粗纤维含量为6.1％，可溶性蛋白为22.2g/L。采用Folin
‑
酚法和分光光度法检测发酵液的上清液中碱性蛋白酶活力(QB 747
‑
80)和角蛋白酶活力(全饲标[2021]52号)。角蛋白酶活力为591.4U/mL左右，碱性蛋白酶活力为697.5U/mL左右，见图2。它们高于很多研究报道的初筛酶活甚至优化后的酶活。通过稀释梯度法检测发酵液和饲料中活性益生菌数量。发酵液中的益生菌活菌数为3.75
×
108cfu/mL左右；造粒后饲料中的益生菌活菌数为2.13
×
108cfu/g左右，保持较高的益生菌活菌数，明显高于Q/HBMSY001
‑
2019企业标准中益生菌的数量。
[0017]现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0018]1、枯草芽孢杆菌HC2具有相对较高的碱性蛋白酶活性。
[0019]2、益生菌及其发酵液直接添加辅料后造粒，无需离心除菌或灭菌，节约成本。
[0020]3、制得的饲料中粗蛋白和可溶性蛋白含量高，且含有高密度的活性益生菌。
[0021]4、饲料本身的益生菌及其发酵产生的抗菌物质能够抑制动物肠道有害微生物的生长、调节肠道免疫、增强抗病能力，具有替代抗生素的潜力。
[0022]Bacillus subtilis HC2，其于2022年5月12日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，地址：广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，邮编：510070，保藏号GDMCC No：62466。
附图说明
[0023]图1是筛选的菌株产生的透明圈。
[0024]图2是枯草芽孢杆菌HC2以羽毛粉为底物进行补料发酵的发酵液中碱性蛋白酶与角蛋白酶的活力。
[0025]图3是制备的动物饲料。
具体实施方式
[0026]以下实施例是对本专利技术进一步说明，而不是对本专利技术的限制。
[0027]实施例1高产碱性蛋白酶菌的筛选
[0028]从土样环境采集样品，取5g土样放于100mL液体LB培养基在37℃和180r/min富集20h左右；取10
‑5、10
‑6、10
‑7三个梯度的菌悬液50～100μl分别涂布于固体LB培养基，37℃培养20h。挑取单菌落并转接至脱脂牛奶培养基并在37℃培养25～30h，筛选产透明圈直径与菌直径比最大的菌株HC2(该比值为2.12)，结果见图1。经16S rDNA测序与Blast比对鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，命名为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HC2，其于2022年5月12日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，地址本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HC2，保藏号GDMCC No：62466。2.权利要求1所述的枯草芽孢杆菌HC2在降解羽毛粉中的应用。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的羽毛粉是膨化废弃的鸡毛、鸭毛和鹅毛而获得。4.一种废弃羽毛生物转化制备动物饲料的方法，其特征在于，包括以下步骤：在权利要求1所述的枯草芽孢杆菌HC2发酵液中加入羽毛粉进行生物发酵与降解，获得降解羽毛的混合物，在混合物中加入甘蔗渣、麦麸、淀粉，复配均匀后造粒，制得动物饲料。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，具体步骤为：1)将枯草芽孢杆菌HC2接种于液体LB培养基中培养10～18h，制得种子液；2)将种子液以体积比4～8％的接种量接种至发酵培养基，在37℃和160～220r/min条件下培养2～4天，期间，通过分批补加葡萄糖和羽毛粉，其中葡萄糖是按发酵液体积的0.5％(质量体积比，w/v)补加，羽毛粉是按发酵液体积的5～8％(质量体积比，w/v)补加，进行高密度发酵和羽毛的生物降解，获得降解羽毛的混合物；所述的发酵培养基：按质量分数计，包括NaCl 0.02～0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清心，王钦庆，吴金川，
申请(专利权)人：广东省科学院生物与医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：