專利名稱：一種利用麥冬渣發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明屬于工業(yè)廢棄物資源化領(lǐng)域，涉及一種利用麥冬渣固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料的方法。
背景技術(shù)：
利用農(nóng)業(yè)剩余物、林業(yè)廢棄物、工業(yè)糟渣等廢棄生物質(zhì)資源發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白是當(dāng)前研究開發(fā)的熱點。固態(tài)發(fā)酵法具有工藝簡單、能耗低、污染輕、設(shè)備投資少、產(chǎn)率高等優(yōu)點，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化領(lǐng)域受到諸多研究者和生產(chǎn)者的青睞。麥冬為百合科植物麥冬的干燥塊根。麥冬為傳統(tǒng)滋陰中藥之一，其味甘、微苦，性 微寒，歸心、肺、胃經(jīng)，有養(yǎng)陰生津，潤肺清心的功效，用于肺燥干咳、虛癆咳嗽、津傷口渴、心煩失眠、內(nèi)熱消渴、腸燥便秘、咽白喉。麥冬主要化學(xué)成分為留體皂苷、高異黃酮類、酚酸、多糖等。現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，麥冬具降血糖、抗氧化、抗衰老及抗心肌缺血等作用。提取有效成分后的麥冬渣通常作為廢棄物拋棄，將其進行資源化利用的技術(shù)還比較少見。已公開的技術(shù)主要是將麥冬作為飼料添加劑使用，研究結(jié)果證實，在復(fù)合飼料中添加麥冬成分可以有效防治畜禽哮喘、增強動物機體的免疫力、抵抗流行性疾病。經(jīng)提取有效成分后的麥冬渣中除了殘留有部分藥用組分外，還含有粗纖維、多糖、氨基酸及各種微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)，利用微生物將其所含有的粗纖維等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，就能夠提高麥冬渣的蛋白含量，獲得一種新型生物飼料產(chǎn)品。這樣做不僅能夠?qū)崿F(xiàn)藥用植物生物量的全利用，而且對消除環(huán)境污染，降低飼料生產(chǎn)成本具有重要意義，同時這種新型生物飼料還具有預(yù)防疾病的功效。為了實現(xiàn)麥冬渣所含粗纖維的高效轉(zhuǎn)化，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題有兩個其一是需要采用適當(dāng)?shù)姆椒▽湺线M行預(yù)處理。因為麥冬渣所含木質(zhì)素和半纖維素存在空間障礙效應(yīng)，再加上纖維素本身具有一定的結(jié)晶度和聚合度，這兩個因素的綜合作用使得纖維素與酶分子間的親合性大大降低，從而影響纖維素酶有效地將纖維素水解為可利用的葡萄糖。因此，要利用天然纖維素類物質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料就必須對原料進行預(yù)處理；其二是需要選擇合適的菌種或菌種組合用于麥冬渣的發(fā)酵轉(zhuǎn)化過程。不同的微生物菌種或菌種組合其自身的蛋白含量、對發(fā)酵基質(zhì)的適應(yīng)能力、產(chǎn)纖維素酶的能力都有較大的差異，因此，需要選擇合適的菌種或菌種組合用于發(fā)酵麥冬渣生產(chǎn)生物飼料。目前，在對廢棄生物質(zhì)原料進行固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料的研究中，發(fā)酵方式通常采用混菌發(fā)酵，這樣做一方面可以克服單一菌種酶系不完全的缺陷，減緩或避免發(fā)酵過程中反饋抑制的影響，另一方面可以發(fā)揮多種微生物之間的協(xié)同性和互補性。常用于混菌協(xié)同發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料的菌種組合包括霉菌和酵母菌。在霉菌/酵母菌組成的混菌發(fā)酵體系中，霉菌能夠產(chǎn)生多種活力強大的酶系，具有催化水解大分子復(fù)合碳源的能力，可以將纖維素等多糖降解為酵母菌能夠直接利用的小分子簡單糖類物質(zhì)，使酵母得以良好的生長繁殖。與其它真菌相比，酵母菌含有豐富的蛋白質(zhì)、核酸、維生素和多種酶類，具有增強動物免疫力、增加飼料適口性和提高畜禽消化能力的功能。協(xié)同發(fā)酵的各菌株之間存在的互利共生關(guān)系可以促進發(fā)酵基質(zhì)中不溶性碳源的轉(zhuǎn)化，達到富集蛋白和提高飼料品質(zhì)的目的。綜上，本發(fā)明采用先進的混菌固態(tài)發(fā)酵工藝技術(shù)，利用由霉菌和酵母菌共同組成的復(fù)合微生物體系，將麥冬渣轉(zhuǎn)化為新型生物飼料，極大地提高了發(fā)酵產(chǎn)物的營養(yǎng)價值和適口性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用麥冬渣固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料的方法。本發(fā)明所述利用麥冬渣固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料的方法，其工藝步驟依次如下
I、麥冬渣的預(yù)處理
將麥冬渣烘干后粉碎過篩，選擇粒徑O. 1-0. 5mm的麥冬渣進行預(yù)處理，各種不同預(yù)處理方法的具體工藝如下
酸處理將粉碎過篩后的麥冬渣與濃度為1-5% (質(zhì)量比)的硫酸溶液按1:3-1:6的質(zhì)量比混合，攪拌均勻，常壓煮沸回流I. 5-2. 5小時，抽濾，水洗至濾液呈中性，然后將濾渣烘干備用。堿處理將粉碎過篩后的麥冬渣與濃度為I. 5-2. 5% (質(zhì)量比)的氫氧化鈉溶液按照1:4-1:6的質(zhì)量比混合，攪拌均勻，室溫放置24小時，抽濾，水洗至濾液呈中性，然后將濾渣烘干備用。高壓蒸汽處理將粉碎過篩后的麥冬渣裝入壓力反應(yīng)器，然后通入高壓水蒸汽，在20-30kgf/cm2, 190°C _210°C條件下維持5_10分鐘，隨后迅速減壓至常壓，將麥冬渣烘干后備用。麥冬渣可以采用上述三種預(yù)處理方法中的任何一種進行預(yù)處理后再用于后續(xù)工藝過程。2、配料與混料
將經(jīng)過預(yù)處理的麥冬渣、麩皮、適量的氮源和水混合均勻，具體配料方式如下
取預(yù)處理后的麥冬渣100份，麩皮15-25份，氮源3-5份，配料時先將氮源加入到水中混合均勻，再將所配制的溶液與麥冬渣、麩皮混合均勻。在配制好的發(fā)酵原料中固態(tài)物料與水的質(zhì)量比為1:1. 5-1:2. 5。3、滅菌
將混合料采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌處理蒸汽壓力latm，溫度121°C，時間至少為30分鐘。4、發(fā)酵
將滅菌處理后的混合料進行混菌發(fā)酵，菌種按10% -20%的接種量進行接種，發(fā)酵條件壓力為常壓，溫度為28°C -32°C，發(fā)酵周期為5天-7天。5、干燥
發(fā)酵結(jié)束后將發(fā)酵培養(yǎng)物烘干后就得到生物飼料產(chǎn)品。所述方法中，配料時所用的氮源為硫酸銨或尿素。所述方法中，步驟4中進行發(fā)酵時至少使用一種霉菌和一種酵母菌。所述方法中，步驟4中使用的霉菌為擬康氏木霉pseudokoningii3. 3002)、黑曲霉niger 3. 6249)中的一種或兩種。
所述方法中，步驟4中使用的酵母菌為產(chǎn)朊假絲酵母^Candida util is
2.1012)、熱帶假絲酵母{Candida tropicalis 2. 637)、釀酒酵 ^^iSacchaxomycescerevisiae 2· 1793)、異常漢遜酵母(/YcAia anomala 2.795)中的一種或多種。本發(fā)明具有以下有益效果
I、采用本發(fā)明所述方法，可將麥冬渣轉(zhuǎn)化為生物飼料，既可以減輕其對環(huán)境造成的污染，又能降低飼料生產(chǎn)的成本，具有較好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
2、本發(fā)明所提供的生物飼料含有豐富的飼用酶，如纖維素酶、木聚糖酶等，蛋白含量較高，氨基酸種類齊全，營養(yǎng)豐富。3、本發(fā)明所提供的生物飼料含有豐富的B族維生素、留體皂苷、高異黃酮類、酚酸、多糖等多種天然免疫因子和生物活性物質(zhì)，具有預(yù)防疾病的功能。4、本發(fā)明所提供的生物飼料不含抗生素，有助于實現(xiàn)綠色養(yǎng)殖。
具體實施例方式實施例I本實施例以麥冬渣為原料，黑曲霉Usper爐77心/ i職r 3. 6249)/熱帶假絲酵母tropi cali s 2. 637)為菌種進行混菌固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料。具體步驟如下
I、麥冬渣的預(yù)處理
首先將麥冬渣在常壓、60°C下用烘箱進行烘干，時間以麥冬藥渣呈易粉碎狀態(tài)為限。將干燥后的麥冬渣粉碎后過篩，選擇粒徑O. 2-0. 3mm的麥冬渣進行酸處理將粉碎過篩后的麥冬渣與濃度為2% (質(zhì)量比)的硫酸溶液按1:4的質(zhì)量比混合，攪拌均勻，常壓煮沸回流2小時，抽濾，水洗至濾液呈中性，然后將濾渣烘干備用。2、配料與混料
先將4g硫酸銨加入到260g水中，混合均勻，然后再將該溶液與經(jīng)過預(yù)處理的IOOg麥冬渣、20g麩皮混合均勻。3、滅菌
將混合料采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌處理蒸汽壓力latm，溫度121°C，時間至少為30分鐘。4、發(fā)酵
采用異步接種方式進行發(fā)酵，在滅菌處理后的混合料中先接入黑曲霉niger 3. 6249),發(fā)酵24小時后再接入熱帶假絲酵母tropicalis 2. 637)進行發(fā)酵，霉菌和酵母的接種比為1:2，總接種量為10%，發(fā)酵條件壓力為常壓，溫度為30°C，發(fā)酵周期為6天。5、干燥
發(fā)酵結(jié)束后將發(fā)酵培養(yǎng)物經(jīng)烘箱在常壓、60°C干燥后就得到生物飼料產(chǎn)品。實施例2本實施例以麥冬洛為原料,擬康氏木霉pseudokoningii
3.3002) /產(chǎn)朊假絲酵母Utilis 2. 1012)為菌種進行混菌固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料。具體步驟如下
I、麥冬渣的預(yù)處理
首先將麥冬渣在常壓、60°C下用烘箱進行烘干，時間以麥冬藥渣呈易粉碎狀態(tài)為限。將干燥后的麥冬渣粉碎后過篩，選擇粒徑O. 2-0. 4mm的麥冬渣進行堿處理將粉碎過篩后的麥冬渣與濃度為2% (質(zhì)量比)的氫氧化鈉溶液按照1:5的質(zhì)量比混合，攪拌均勻，室溫放置24小時，抽濾，水洗至濾液呈中性，然后將濾渣烘干備用。2、配料與混料
先將3. 8g尿素加入到250g水中，混合均勻，然后再將該溶液與經(jīng)過預(yù)處理的IOOg麥冬渣、15g麩皮混合均勻。3、滅菌
將混合料采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌處理蒸汽壓力latm，溫度121°C，時間至少為30分鐘。4、發(fā)酵· 采用異步接種方式進行發(fā)酵，先在滅菌處理后的混合料中接入擬康氏木霉(Trichoderma pseudokoningii 3. 3002),然后在發(fā)酵24小時后再接入產(chǎn)朊假絲酵母{Candida util is 2. 1012)進行發(fā)酵，霉菌和酵母的接種比為1: 1，總接種量為15%，發(fā)酵條件壓力為常壓，溫度為30°C，發(fā)酵周期為6. 5天。5、干燥
發(fā)酵結(jié)束后將發(fā)酵培養(yǎng)物經(jīng)烘箱在常壓、60°C干燥后就得到生物飼料產(chǎn)品。實施例3本實施例以麥冬渣為原料，黑曲霉(如/7從爐77心/ i職r 3. 6249)/擬康氏木霉(斤icAoofe/ma pseudokoningii 3. 3002)/釀酒酵母cerevisiae
2.1793)為菌種進行混菌固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料。具體步驟如下
I、麥冬渣的預(yù)處理
首先將麥冬渣在常壓、60°C下用烘箱進行烘干，時間以麥冬藥渣呈易粉碎狀態(tài)為限。將干燥后的麥冬渣粉碎后過篩，選擇粒徑O. 1-0. 2mm的麥冬渣進行高壓蒸汽處理將粉碎過篩后的麥冬渣裝入壓力反應(yīng)器，然后通入高壓水蒸汽，在25kgf/cm2，200°C條件下維持8分鐘，然后迅速減壓至常壓，將麥冬渣烘干后備用。2、配料與混料
先將3. 5g硫酸銨加入到280g水中，混合均勻，然后再將該溶液與經(jīng)過預(yù)處理的IOOg麥冬渣、25g麩皮混合均勻。3、滅菌
將混合料采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌處理蒸汽壓力latm，溫度121°C，時間至少為30分鐘。4、發(fā)酵
采用異步接種方式進行發(fā)酵，先在滅菌處理后的混合料中接入黑曲霉(X 57 ergi Ilusniger 3. 6249)和擬康氏木霉pseudokoningii 3. 3002),然后在發(fā)酵 24 小時后再接入釀酒酵母cerevisiae 2. 1793)進行發(fā)酵,黑曲霉、擬康氏木霉和釀酒酵母的接種比為1:1:2，總接種量為20%，發(fā)酵條件壓力為常壓，溫度為30°C，發(fā)酵周期為7天。5、干燥
發(fā)酵結(jié)束后將發(fā)酵培養(yǎng)物經(jīng)烘箱在常壓、60°C干燥后就得到生物飼料產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種以麥冬渣為原料，通過固態(tài)發(fā)酵工藝生產(chǎn)生物飼料的方法，其具體工藝特征如下 (1)麥冬渣的預(yù)處理 將麥冬渣烘干后粉碎過篩，選擇粒徑O. 1-0. 5mm的麥冬渣進行預(yù)處理，各種不同的預(yù)處理方法具體工藝如下 酸處理將粉碎過篩后的麥冬渣與濃度為1-5% (質(zhì)量比)的硫酸溶液按1:3-1:6的質(zhì)量比混合，攪拌均勻，常壓煮沸回流I. 5-2. 5小時，抽濾，水洗至濾液呈中性，然后將濾渣烘干備用; 堿處理將粉碎過篩后的麥冬渣與濃度為I. 5-2.5% (質(zhì)量比)的氫氧化鈉溶液按照1:4-1:6的質(zhì)量比混合，攪拌均勻，室溫放置24小時，抽濾，水洗至濾液呈中性，然后將濾渣烘干備用； 高壓蒸汽處理將粉碎過篩后的麥冬渣裝入壓力反應(yīng)器，然后通入高壓水蒸汽，在20-30kgf/cm2, 190°C _210°C條件下維持5_10分鐘，隨后迅速減壓至常壓，將麥冬渣烘干后備用; 麥冬渣可以采用上述三種預(yù)處理方法中的任何一種進行預(yù)處理后再用于后續(xù)工藝過程; (2)配料與混料 將經(jīng)過預(yù)處理的麥冬渣、麩皮、適量的氮源和水混合均勻，具體配料方式如下 取預(yù)處理后的麥冬渣100份，麩皮15-25份，氮源3-5份，配料時先將氮源加入到水中混合均勻，再將所配制的溶液與麥冬渣、麩皮混合均勻，在配制好的混合料中固態(tài)物料與水的質(zhì)量比為1:1. 5-1:2. 5 ; (3)滅菌 將混合料采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌處理蒸汽壓力latm，溫度121°C，時間至少為30分鐘； (4)發(fā)酵 將滅菌處理后的混合料進行混菌發(fā)酵，菌種按10% -20%的接種量進行接種，發(fā)酵條件壓力為常壓，溫度為28°C -32°C，發(fā)酵周期為5天-7天； (5)干燥 發(fā)酵結(jié)束后將發(fā)酵產(chǎn)物烘干后就得到生物飼料產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于配料時所用的氮源為硫酸銨或尿素。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于發(fā)酵時使用的霉菌為擬康氏木霉^Trichoderma pseudokoningii 3. 3002)、黑曲霉045/76 /及_/77"5· niger 3. 6249)中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，發(fā)酵時使用的酵母菌為產(chǎn)朊假絲酵母utilis 2. 1012)、熱帶假絲酵母tropicalis 2. 637)、釀酒酵母(feccAaro焊cescerevisiae 2. 1793)、異常漢遜酵母(/YcAia anomala 2. 795)中的一種或多種。
5.—種權(quán)利要求1-4之一所述方法獲得的生物飼料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用麥冬渣發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料的方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的(1)對麥冬渣進行干燥、粉碎、篩分后再采用化學(xué)方法或物理方法進行預(yù)處理；(2)將經(jīng)過預(yù)處理的麥冬渣、麩皮、水和氮源按一定比例混合均勻；(3)將混合均勻的物料進行蒸汽滅菌處理；(4)在滅菌后的物料上接種霉菌和酵母菌進行混菌固態(tài)發(fā)酵；(5)發(fā)酵培養(yǎng)物經(jīng)干燥后就得到生物飼料產(chǎn)品。采用本發(fā)明所述方法，可以將麥冬渣轉(zhuǎn)化為生物飼料產(chǎn)品，降低了飼料生產(chǎn)成本，為養(yǎng)殖業(yè)提供了一種既能預(yù)防疾病又不含抗生素的新型飼料產(chǎn)品，具有較好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
文檔編號A23K1/00GK102894182SQ20121043212
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者譚顯東, 羊依金 申請人:成都信息工程學(xué)院