CN110384177A - 一种基于白酒糟制备酵母菌培养物的方法及其在动物饲料中的应用 - Google Patents

一种基于白酒糟制备酵母菌培养物的方法及其在动物饲料中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于白酒酒糟制备酵母菌培养物的方法及其在动物饲料中的应用。以固态发酵白酒的副产物白酒糟为主要原料，添加麦麸为辅料，对其进行膨化处理后接种活化的酵母菌，采用固态发酵工艺生产酵母培养物，优化发酵培养物产品的质量。本发明的优点是：固态发酵工艺操作简单，可以有效降低水资源的使用，从而避免废水排放带来的环境污染问题；发酵产品中含有较多的维生素等物质，具有丰富的营养成分，可以作为饲料添加剂添加至普通饲料中达到提升饲料营养价值的目的。

Description

一种基于白酒糟制备酵母菌培养物的方法及其在动物饲料中 的应用
技术领域
本发明涉及发酵工程技术领域，特别涉及一种基于酒糟制备酵母菌培养物及其在动物饲料中的应用。
背景技术
白酒糟是高粱、玉米、小麦等单一原料或者混合原料被发酵并经蒸馏后的剩余物，是营养价值极高的饲料原材料，白酒酿造原料中的碳水化合物被发酵为乙醇后经蒸馏而分离，白酒糟中的粗蛋白质、粗脂肪等含量相比原料均有所提高，无氮浸出物含量则相应降低，B族维生素含量也较高，可作为粗饲料添加到畜禽的日粮中，但白酒糟中还含有大量粗纤维，主要来自于白酒酿造过程中作为填充剂使用的稻壳，这些粗纤维包括木质素、纤维素、半纤维素，均不能被单胃动物所消化，且适口性差，为提高白酒糟的饲用价值，现有技术通常将白酒糟中的稻壳离心筛除，以除去其中大部分粗纤维，或者使用微生物发酵法或者酶解法将白酒糟中的粗纤维降解为纤维二糖、葡萄糖等单胃动物能消化的小分子糖，同时使白酒糟中的部分粗蛋白降解为小分子肽，在一定程度上提高了白酒糟的营养价值；
现有的微生物发酵法和酶解法仍然存在一些不足：木质素与纤维素和半纤维素的降解机理不同，微生物以及酶解法对粗纤维的降解均具有很强的针对性，有的只能有效降解木质素，有的只能有效降解纤维素和半纤维素，只选择其中任何一类微生物用于降解粗纤维，都不能得到较高的粗纤维降解率，例如，若只选用能降解纤维素和半纤维素的木霉进行发酵，则稻壳中的木质素不能得到有效降解，而木质素粘结着纤维素和半纤维素，进而对纤维素和半纤维素的降解产生了抑制作用，使粗纤维整体降解率较低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种基于白酒糟制备酵母菌培养物的方法，将白酒糟进行膨化处理后加入酵母菌进行固态厌氧发酵对白酒糟中的粗纤维进行降解的同时提高白酒糟中的蛋白质含量，高附加值精饲料、生产饲料添加剂，极大地提高了酒糟的商业价值及应用范围。
本发明还有一个目的是提供上述基于白酒糟制备酵母菌培养物的方法所制备的酵母菌培养物。
本发明还有一个目的是提供上述酵母菌培养物在动物饲料中的应用。
技术方案一：一种基于白酒糟制备酵母菌培养物的方法，包括以下步骤：
(1)制备固态发酵原料：将白酒糟和麦麸以质量混合比为(7-4)：(3-6)的比例进行充分混匀后，置于膨化机中，加入混合料重量0.5-1.5％的发酵粉，180-220℃进行膨化处理，对膨化后的混合料进行二次粉碎，过100目筛，分别加入膨化混合料重量5-10％的豆粕和糖蜜，混合均匀，备用；
(2)制备种子液：称取1-5g干酵母与100ml三角瓶中，以1g∶9ml比例加入温度为38-42℃的蒸馏水，1％葡萄糖，封口，于38-42℃水浴15min，28-32℃水浴活化1h，即为活化好的酵母种子液；
(3)将步骤(2)制备的酵母菌种子液接种至步骤(1)制备的固态发酵原料中，进行充分的混匀，在20-30℃条件下先进行6-12h的有氧发酵然后进行48-72小时固态厌氧发酵；
(4)采用螺杆挤压方式将发酵物料进行造粒得酵母培养物颗粒，烘干，包装置于阴凉处储藏。
将白酒糟和麦麸进行高温膨化后粉碎一方面可以降低酒糟中原有的霉菌毒素等物质，另一方面高温膨化破坏了植物的细胞结构使其进一步分解，使原料中的纤维素、半纤维素、木质素等发生断裂、膨松、初步分解、破坏，从而使原料中的纤维素得到降解，在一定程度上提高了白酒糟的营养价值，同时在发酵粉的膨化作用下，原料呈现蓬松的多孔结构，具有较大的表面积，将其作为固态发酵原料为酵母菌的附着生长提供更大的空间支持，有利于酵母菌的大量繁殖，以及营养物质的消化吸收和转化，提高发酵产物中的蛋白质及营养物质含量；
酵母菌属于兼性菌，在发酵前期采取有氧发酵可以加速菌体的繁殖加快发酵的速度, 产生的产物一般为初级代谢产物，然后采用厌氧发酵，培养物中高浓度的酵母菌通过厌氧发酵产生更多的次级代谢产物，代谢活动将酒糟中的淀粉、糖类等营养物质转化为自身的代谢产物，同时产生脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶等酶类，进一步降解酒糟中的纤维素，促进动物的消化吸收利用、酵母菌发酵酒糟将无机氮、植物蛋白转化为菌体蛋白，提高蛋白含量，改变酒糟中蛋白质结构、氨基酸组成及比例。
优选的，上述步骤(1)中膨化料中还加入质量混合料重量1-5％组合酶液，充分混匀后将混合物料置于30-50℃，相对湿度25-35％环境中酶解24-48h；其中组合酶液是由β-葡聚糖酶、木糖醇酶、纤维素酶按照质量比(1-2)∶(1-2)∶(2-4)配置而成；
组合酶对膨化过程中膨松、初步分解等未完成充分降解的粗纤维进行进一步的分解，使原料中的纤维素得到最大限度的降解。
优选的，步骤(3)中酵母菌种子液接种量为10-15％；
优选的，步骤(3)中每隔12h通风并翻料一次；
每隔12小时对物料进行通风翻料一次有助于固态发酵原料中的营养物质和酵母菌种均匀分布，同时补充一定的氧气促进酵母菌的大量繁殖。
优选的，步骤(3)厌氧发酵结束后，向其中加入发酵液重量6％NaCl溶液以及0.04％的木瓜蛋白酶，混合均匀后调节温度至35-55℃放置24h，调节发酵培养物pH值为6.5；
酵母菌通过厌氧发酵将发酵原料中的糖类分解产生乙醇和水，乙醇是酵母自溶助剂，它可以溶解脂肪，促进细胞膜渗透性的提高，并抑制细菌的腐败，向发酵后的产物中加入 NaCl溶液促进酵母细胞壁破裂，促使酵母细胞内溶物的溶出，细胞内溶物中富含矿物质、维生素、增味物质、消化酶、甘露寡糖、β-葡聚糖和氨基酸以及“未知促生长因子”，这些物质对于动物胃肠道中的微生物而言是绝好的营养物质，然而酵母细胞内蛋白源酶活力有限，随着自溶的进行，其活力也不断降低，加入木瓜蛋白酶可以有效改善这种状况，同时pH影响着酵母细胞内蛋白酶的活性，酵母细胞内蛋白酶最适宜的pH值多为微酸偏中性，在自溶过程中胞内磷脂酶、核酸酶、蛋白酶的激活使碳水化合物，当放置温度最适宜的为50-55℃，即有助于胞内酶保持较高的活性，同时也有助于发酵产物中的乙醇挥发去除。
优选的，步骤(4)中酵母培养物颗粒烘干温度45-75℃、烘干时间12-36h，颗粒中含水量质量分数10-12％；
该温度下烘干可以有效的保障物料中营养物质如维生素、酶类和生长因子等的完整性，避免其在烘干过程中流失。
技术方案二：上述基于白酒糟制备酵母菌培养物的方法所制备的酵母菌培养物；
技术方案三：上述酵母菌培养物在动物饲料中的应用，将上述制备的酵母培养物颗粒与基础饲料混合，作为动物的饲料进行饲喂；
优选的，酵母培养物颗粒与基础饲料质量混合比例为(1-3):10。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明应用的固态发酵工艺，以膨化后的白酒糟及一定比例的麸皮及其他物质为底物，进行固态发酵，有效避免了发酵产生的废水量，符合绿色工艺的理念，同时省略了去除白酒糟中难以被动物消化吸收的稻壳等富含粗纤维物质的操作，简化了发酵步骤；
(2)接种活化的酵母菌至膨化后的固体发酵原料中，在适宜温度下酵母菌得到大量的繁殖，发酵物中酵母菌含量可以达到1011cfu/g；
(3)培养物中高浓度的酵母菌对于酒糟中的霉菌毒素有良好的降解作用，从而保证所得产品安全无毒,该饲料去毒方法中符合绿色生产的要求；
(4)发酵后产物中的酵母进行自溶，进一步增加发酵产物中多种维生素、矿物质和生物活性物质，包括钙、铜等金属离子以及谷胱甘肽、维生素等，显著增加发酵产物的营养价值；
(5)将高蛋白以及高营养物质含量的酵母培养物以10-30％的比例加入至常规饲料中，有效提高饲料中可吸收蛋白的含量及比例，可以减少额外蛋白的添加，从而大大降低饲料的生产成本。酵母培养物中丰富的维生素及生物活性物质具有较好的风味及营养价值，有利于提高动物的采食量，维护动物的健康并促进其生长。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
一种基于白酒酒糟制备酵母菌培养物的方法，包括以下步骤：
(1)制备固态发酵原料：将白酒糟和麦麸以质量混合比为7：3的比例进行充分混匀后，置于膨化机中，加入混合料重量1％的发酵粉，180-220℃进行膨化处理，对膨化后的混合料进行二次粉碎，过100目筛，分别加入膨化混合料重量10％的豆粕和糖蜜，混合均匀，备用；
(2)制备种子液：称取2g干酵母与100ml三角瓶中，以1g∶9ml比例加入温度为40℃的蒸馏水，1％葡萄糖，封口，于40℃水浴15min，30℃水浴活化1h，即为活化好的酵母种子液；
(3)将步骤(2)制备的酵母菌种子液接种至步骤(1)制备的固态发酵原料中，种子液接种量为10％，进行充分的混匀，在30℃条件下先进行12h的有氧发酵然后进行72小时固态厌氧发酵；
(4)采用螺杆挤压方式将发酵物料进行造粒得酵母培养物颗粒，55℃烘干，24h，颗粒中含水质量分数10％，包装置于阴凉处储藏。
实施例2
同实施例1，区别在于白酒糟和麦麸的以质量混合比为4：6。
实施例3
同实施例2，区别在于步骤(1)中膨化料中还加入质量混合料重量5％组合酶液，充分混匀后将混合物料置于50℃，相对湿度25-35％环境中酶解24h；其中组合酶液是由β- 葡聚糖酶、木糖醇酶、纤维素酶按照质量比1∶1∶2配置而成。
实施例4
同实施例3，区别在于每12h进行通风翻料一次。
实施例5
同实施例3，区别在于步骤(3)厌氧发酵结束后调节发酵培养物pH值为6.5，向其中加入发酵液重量6％NaCl溶液以及0.04％的木瓜蛋白酶，混合均匀后调节温度至55℃放置24h。
实施例6
同实施例5，区别在于在对白酒糟和麸皮进行膨化前，先将白酒糟在180℃的温度下进行加热至水分含量为20％～24％。
对比例1
同实施例5，区别在于不对白酒糟和麸皮进行膨化处理。
对比例2
同实施例5，区别在于发酵过程为直接进行固态厌氧发酵，且过程中只翻料，不通风。
将实施例1-6及对比例1-2的的酵母培养物进行营养成分检测，检测结果见表1。
饲料中蛋白质含量的检测方法选用质谱分析法，该方法能准确的测定出每一种蛋白质的含量，饲料中粗纤维素含量的测定依据《GB/T 6434-94饲料中粗纤维含量的测定方法》。
表1实施例1-6及对比例1-2的的酵母培养物中的营养物质成分变化表
总蛋白含量％ 可溶性蛋白含量％ 粗纤维素含量％
实施例1 ﹢45 ﹢36 -65
实施例2 ﹢50 ﹢45 -69
实施例3 ﹢57 ﹢54 -72
实施例4 ﹢63 ﹢61 -78
实施例5 ﹢68 ﹢64 -82
实施例6 ﹢71 ﹢69 -85
对比例1 ﹢35 ﹢22 -35
对比例2 ﹢39 ﹢28 -42
注：﹢代表含量的提高，-代表含量的降低，以未经处理的添加原料中总蛋白含量、可溶性蛋白含量与纤维素蛋白含量为基准。
应用例
选用45只体重相近的牛仔随机分为9组，每组5只，将实施例1-6及对比例1-2的的酵母培养物以10％的加入量添加入普通饲料中，空白组只饲喂普通饲料，饲喂30天后，将各组实验猪的体重增长状况进行统计，统计结果见表2。
表2实施例1-6及对比例1-2和空白对照组的体重增长状况
由此可得，将本发明制备的酵母培养物加以一定比例添加至饲料中可显著增加动物的日均增重量。实施例6中对将白酒糟在180℃中进行加热，一方面，纤维素在120℃左右不稳定，在180℃可发生降解，聚合度下降，且化学组成也发生变化，羰基增加，另一方面，在高温加热过程中，酒糟的含水率降低，可为后续的微生物发酵形成固态的培养基，显著提高了酵母培养物中的营养物质含量。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里的示出。

Claims (9)

1.一种基于白酒酒糟制备乳酸菌培养物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备固态发酵原料：将白酒糟和麦麸以质量混合比为(7-4)：(3-6)的比例进行充分混匀后，置于膨化机中，加入混合料重量0.5-1.5％的发酵粉，180-220℃进行膨化处理，对膨化后的混合料进行二次粉碎，过100目筛，分别加入膨化混合料重量5-10％的豆粕和糖蜜，混合均匀，备用；
(2)制备种子液：称取1-5g干酵母于100ml三角瓶中，以1g∶9ml比例加入温度为38-42℃的蒸馏水，1％葡萄糖，封口，于38-42℃水浴15min，28-32℃水浴活化1h，即为活化好的酵母种子液；
(3)将步骤(2)制备的酵母菌种子液接种至步骤(1)制备的固态发酵原料中，进行充分的混匀，在20-30℃条件下先进行6-12h的有氧发酵然后进行48-72小时固态厌氧发酵；
(4)采用螺杆挤压方式将发酵物料进行造粒得酵母培养物颗粒，烘干，包装置于阴凉处储藏。
2.如权利要求1所述的基于白酒酒糟制备酵母菌培养物的方法，其特征在于，步骤(1)中膨化料中还加入质量为混合料重量1-5％的组合酶液，充分混匀后将混合物料置于30-50℃，相对湿度25-35％环境中酶解24-48h；其中组合酶液是由β-葡聚糖酶、木糖醇酶、纤维素酶按照质量比(1-2)∶(1-2)∶(2-4)配制而成。
3.如权利要求1所述的基于白酒酒糟制备酵母菌培养物的方法，其特征在于，步骤(3)中酵母菌种子液接种量为10-15％。
4.如权利要求1所述的基于白酒酒糟制备酵母菌培养物的方法，其特征在于，步骤(3)中每隔12h翻料一次。
5.如权利要求1所述的基于白酒酒糟制备酵母菌培养物的方法，其特征在于，步骤(3)厌氧发酵结束后调节发酵培养物pH值为6.5，向其中加入发酵液重量6％NaCl溶液以及0.04％的木瓜蛋白酶，混合均匀后调节温度至35-55℃放置24h。
6.如权利要求1所述的基于白酒酒糟制备酵母菌培养物的方法，其特征在于，步骤(4)中酵母培养物颗粒烘干温度45-75℃、烘干时间12-36h，颗粒中含水量质量分数10-12％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于白酒酒糟制备酵母菌培养物的方法所制备的酵母菌培养物。
8.如权利要求7所述的酵母菌培养物在动物饲料中的应用，其特征在于，将权利要求1-5任一项制备的酵母培养物颗粒与基础饲料混合，作为动物的饲料进行饲喂。
9.如权利要求8所述的酵母菌培养物在动物饲料中的应用，其特征在于，酵母培养物颗粒与基础饲料质量混合比例为(1-3):10。
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