專利名稱：發(fā)酵的蔗渣飼料和其制備及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)酵的蔗渣飼料和其制備及應(yīng)用，特別是涉及由堿處理的蔗渣制備的發(fā)酵蔗渣飼料，以及它們的制備與應(yīng)用。
雖然蔗渣已部分地用作燃料來源，但它是一種含有大量纖維素和半纖維素的糖甘蔗的壓榨廢物，并且未能發(fā)現(xiàn)其他用途。問題是全世界每年排棄的1億多噸蔗渣仍未得到利用。
另一方面，食草家畜或牛、羊等反芻動(dòng)物與人、豬和家禽等單胃動(dòng)物不同，它們可同化天然植物的纖維素和半纖維素，并進(jìn)一步在生理上利用所說的纖維素和半纖維素作為能源。
目前，對(duì)牛肉和牛奶等家畜產(chǎn)品的消耗量不斷增加，從而顯著地發(fā)展了集約化家畜飼養(yǎng)系統(tǒng)，以在小飼養(yǎng)棚中飼養(yǎng)大量以同一方向站立的牛；所說的集約化家畜飼料系統(tǒng)集中了飼養(yǎng)所需牧草的供應(yīng)，并且已導(dǎo)致迅速增加了對(duì)可代替牧草之含纖維素和半纖維素粗飼料的需求。
長(zhǎng)時(shí)間來對(duì)利用蔗渣作粗飼料的問題作了許多研究，但除纖維素和半纖維素外，蔗渣還含有大量與纖維樣纖維素緊密鍵合的木質(zhì)素，并且象竹一樣所說的鍵合緊密了蔗渣的結(jié)構(gòu)。當(dāng)反芻動(dòng)物能同化蔗渣本身時(shí)，對(duì)于反芻動(dòng)物來說蔗渣的可消化性相對(duì)較低，并且其味道和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也很不理想。已知，當(dāng)牛同化粗飼料時(shí)，可引起所說蔗渣的碎片刺入牛的瘤胃壁內(nèi)的危險(xiǎn)。
為了改善蔗渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，已提出許多通過分解木質(zhì)素來軟化蔗渣的結(jié)構(gòu)以增加其可消化性的建議。大多數(shù)所說的建議包括，用堿處理蔗渣，然后發(fā)酵所得的堿處理的蔗渣。在如Biotechnology and Bioengineering，Vol.26，PP.2126-433(1984)中所述的堿處理中，已知是使用氫氧化鈉、氫氧化鈣及碳酸鈉等堿試劑。在發(fā)酵堿處理的蔗渣時(shí)，例如按Animal Feed Science and Technology，Vol.9，pp.1-17(1983)中所述用氫氧化鈉青儲(chǔ)堿處理的蔗渣是已知的。
我們積極地研究了這些常規(guī)方法，發(fā)現(xiàn)在用氫氧化鈉進(jìn)行堿處理的情況下，由于它的強(qiáng)堿性。相當(dāng)小量的氫氧化鈉即可使蔗渣混合物的PH保持在相當(dāng)高的水平，從而很容易分解木質(zhì)素以軟化蔗渣的結(jié)構(gòu)，卻不容易破壞粗飼料所必需的纖維素和半纖維素。另外，發(fā)現(xiàn)堿處理的蔗渣的PH水平在長(zhǎng)時(shí)間里逐步降低到乳酸菌增殖的范圍，并且在從堿處理的蔗渣制備發(fā)酵蔗渣飼料所需的25至90天的長(zhǎng)時(shí)間里進(jìn)一步降低。已發(fā)現(xiàn)，為了避免所說的缺點(diǎn)并迅速提高堿處理的蔗渣的PH水平，應(yīng)使用酸性溶液中和所說的堿處理的蔗渣，而且常規(guī)方法中還有許多其他缺點(diǎn)。
發(fā)現(xiàn)在使用氫氧化鈣和碳酸鈉的情況下，因?yàn)樗鼈兊膲A性較弱，堿試劑的用量便須增加到約占蔗渣的12-30W/W%，(按干固體計(jì))本文使用的“W/W%”一詞在下文中縮寫為“%”)，這樣就提高了堿處理的成本，并且在反芻動(dòng)物消耗過多堿試劑時(shí)須用大量的水，以致它們將大量排尿。因此，發(fā)現(xiàn)常規(guī)方法對(duì)于反芻動(dòng)物的正常生理功能是極為不利的。
本發(fā)明提供了能克服上述缺陷發(fā)酵蔗渣飼料及其應(yīng)用，而且考慮到對(duì)所說蔗渣飼料的大量需求，本發(fā)明還提供了以相對(duì)低成本和相對(duì)短的時(shí)間方便地制備所說發(fā)酵蔗渣飼料的方法。
為了克服上述缺陷，我們主要集中研究了能夠在含有堿處理的蔗渣的相對(duì)高的PH或高鹽濃度的培養(yǎng)基中繁殖的乳酸菌種子培養(yǎng)物。結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，能夠在不低于PH9.5的堿性營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基或含有6.5%氯化鈉的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中繁殖的乳酸菌是較好的，且通過將本發(fā)明的乳酸菌種子培養(yǎng)物接種到堿處理過的蔗渣中，能夠很容易地從該不低于PH9的堿處理蔗渣制備出高質(zhì)量的發(fā)酵蔗渣飼料，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明使用了一種發(fā)酵方法，其中接種的是能夠在PH9.5的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基或含有6.5%氯化鈉的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中繁殖的乳酸菌，優(yōu)選屬于腸球菌屬的乳酸菌，該方法具有如下特征(1)不經(jīng)酸中和在早期接種乳酸菌種子培養(yǎng)物，因?yàn)樵撊樗峋軌蛟诓坏陀?.5的高PH條件下繁殖；(2)在制備堿處理的蔗渣時(shí)使用能夠在相對(duì)高的濃度下進(jìn)行堿化的氫氧化鈣、碳酸鈉等作為堿化劑，而不僅限于能夠在相對(duì)低的濃度下進(jìn)行堿化的氯化鈉，而且還可如下所述任意使用加有或未加氫氧化鈉的氧化鈣；(3)選用于由堿處理的蔗渣大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵蔗渣飼料，因?yàn)樗子诳刂?、時(shí)間短且生產(chǎn)成本相對(duì)較低。
而且，我們發(fā)現(xiàn)，在蔗渣的堿處理過程中使用加有或未加氫氧化鈉的氧化鈣合適于制備堿處理的蔗渣及利用該堿處理的蔗渣制備發(fā)酵蔗渣飼料，從而完成了本發(fā)明。具體地說，本發(fā)明利用加有或沒加有氫氧化鈉的氧化鈣作為堿試劑對(duì)蔗渣進(jìn)行堿處理，具有幾方面的特征(1)生產(chǎn)堿處理的蔗渣軟化了蔗渣結(jié)構(gòu)，而幾乎沒有破壞作為蔗渣之有效成分的纖維素和半纖維素；(2)因?yàn)檠趸}是一種活性堿試劑或吸收水并可放出足以促進(jìn)堿性反應(yīng)的熱量，所以在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)以相對(duì)小量的堿試劑即可達(dá)到堿處理的目的；(3)因?yàn)閴A處理的蔗渣的PH水平能相對(duì)迅速地降低，所以可不用酸中和而在早期階段接種乳酸菌的種子培養(yǎng)物；(4)因?yàn)槿菀卓刂?、處理時(shí)間短并且生產(chǎn)成本較低，故適于大規(guī)模生產(chǎn)堿處理的蔗渣和使用所說的蔗渣生產(chǎn)發(fā)酵蔗渣飼料；(5)因?yàn)橄鄬?duì)于蔗渣來說只使用小量堿試劑而沒有考慮過多攝入堿試劑的問題，并且因?yàn)橄蚱渲屑尤脒m當(dāng)量的鈣或礦物鹽而強(qiáng)化了蔗渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，所以對(duì)于反芻動(dòng)物在營(yíng)養(yǎng)上更為適宜；(6)按本發(fā)明制得的發(fā)酵蔗渣飼料具有相對(duì)高的質(zhì)量、極好的可消化性及食物味道。
下文詳細(xì)解釋本發(fā)明。
可用于本發(fā)明的蔗渣通常按下述方法制備可使用當(dāng)在精煉糖廠廢棄時(shí)水含量約為40-50%的蔗渣，必要時(shí)也可使用干燥的和儲(chǔ)存的蔗渣。在堿處理中共存的優(yōu)選水含量范圍是，從其中蔗渣與堿試劑能夠充分混合的下限到其中防止堿溶液從堿處理的蔗渣中漏出的上限。具體地說，水含量約40到90%，更適宜的水含量是45到80%。
就用作本發(fā)明堿試劑的氧化鈣來說，應(yīng)具有較高活性，即盡可能地沒有水，必要時(shí)可選用顆?；蚍勰┬问降摹＿m用于本發(fā)明的氧化鈣的量在于固體基礎(chǔ)(d.s.b)上一般不超過蔗渣的5%，較好在2至4%范圍內(nèi)。與本發(fā)明氧化鈣一起使用的氫氧化鈉的量一般不超過氧化鈣的用量，較好不多于3%。
當(dāng)在與水共存情況下向蔗渣中加入堿試劑時(shí)，可使用使堿試劑與一定量水之蔗渣混合的任何方法，例如可首先將蔗渣浸軟并與堿試劑充分混合，或反之亦可?？稍谑覝叵虑彝ǔＴ诖蠹s10至35℃范圍內(nèi)進(jìn)行這些處理。
如此得到的蔗渣的最初PH水平一般不小于約PH10.3，較好在PH10.5至12范圍內(nèi)，并在室溫下放置所說的蔗渣，可很容易地得到不大于PH10，更好是不大于PH9.5的堿處理的蔗渣，如此即可在大約10至40小時(shí)的短時(shí)間內(nèi)達(dá)到堿處理的目的。
如此得到的堿處理的蔗渣是已被軟化的，并且沒有實(shí)質(zhì)上破壞纖維素和半纖維素，具體地說，在使用氧化鈣連同氫氧化鈉的情況下，與單獨(dú)使用氧化鈣相比，破壞了處理的蔗渣中的木質(zhì)素以進(jìn)一步軟化其結(jié)構(gòu)，而沒有實(shí)質(zhì)上破壞纖維素和半纖維素，并且是一種發(fā)酵蔗渣飼料的適宜原料。
可用于制備本發(fā)明發(fā)酵蔗渣飼料的堿處理蔗渣允許使用上述氧化鈣及已知的堿試劑作為堿試劑，如氫氧化鈉、氫氧化鈣和碳酸鈉。
為了從堿處理的蔗渣制備發(fā)酵蔗渣飼料，可向堿處理的蔗渣中加入乳酸菌的種子培養(yǎng)物及營(yíng)養(yǎng)素，然后在堿處理的蔗渣的PH水平降低到其中乳酸菌的種子培養(yǎng)物增殖的范圍之后或之前發(fā)酵該混合物，即可很容易地達(dá)到所說的目的，在這種情況下，必要時(shí)可用酸性溶液部分地中和堿處理的蔗渣，以使最低PH水平適應(yīng)于所接種之乳酸菌增殖的要求。
用于本發(fā)明的乳酸菌包括能夠在不低于PH9，優(yōu)選不低于9.5且含有堿處理的蔗渣的培養(yǎng)基中發(fā)酵的乳酸菌，優(yōu)選的是腸球菌屬的乳酸菌。具體地說，為制備具有高度增加之優(yōu)選條件的發(fā)酵蔗渣，可選用由本發(fā)明人新分離的腸球菌屬的糞腸球菌(Enterococcus faecium HL-5(FERM BP-4504)，該菌株可在不小于PH9.5的堿溶液中或在含有6.5%氯化鈉的高濃度鹽水溶液中增殖，進(jìn)一步產(chǎn)生乳酸以降低堿處理之蔗渣的PH。
我們發(fā)現(xiàn)，該微生物能夠在含有堿處理的蔗渣PH不大于10，較好不少于9至不大于10，更好不小于9.5至不大于10的堿性營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中增殖，并且所說的微生物可在堿處理的蔗渣的PH降低接近于PH10的相對(duì)早期階段接種，換句話說，可望使堿處理周期在大約1至2天或更短。另外，該生物的特征在于它可令人滿意地將發(fā)酵蔗渣飼料的制備周期縮短到3至6天。當(dāng)接種到上述其PH很容易降低的用氧化鈣進(jìn)行堿處理的蔗渣中時(shí)，該微生物可有利地縮短發(fā)酵蔗渣飼料的生產(chǎn)周期。
對(duì)本發(fā)明人從青儲(chǔ)玉米中新分離的微生物腸球菌HL-5和鑒定結(jié)果如下所述。按照Biseibutsu no Bunrui to Doutei(微生物的分類和鑒定)(Hasegawa，Gakujyutsu Shutsupan Center編輯，1985年出版)中所述方法進(jìn)行鑒定研究。(1)在MRS瓊脂中37℃保溫時(shí)細(xì)胞的特征通常以0.9至1.2μm的球菌形式存在；以偶聯(lián)或短連接形式存在；運(yùn)動(dòng)性陰性；不能產(chǎn)生芽胞；革蘭氏染色陽(yáng)性。
(2)在PG瓊脂中37℃保溫時(shí)細(xì)胞的特征通常以0.9至1.2μm的球菌形式存在；以偶聯(lián)或短連接形式存在；運(yùn)動(dòng)性陰性；不能產(chǎn)生芽胞；
革蘭氏染色陽(yáng)性。(1)在MRS瓊脂平皿中37℃保溫時(shí)所形成之菌落的特征形狀保溫3天后形成直徑約1至2mm的環(huán)形菌落，邊緣完整；投影半球形；光澤濕外表光澤；表面光滑；顏色乳白色且半透明。
(2)于37℃瓊脂穿刺培養(yǎng)時(shí)無液化MRS明膠。
(3)當(dāng)37℃在其中保溫時(shí)形成酸和膠凝化石蕊牛乳。(1)過氧化氫酶陰性；(2)氧化酶陰性；(3)明膠液化陰性；(4)水解酪蛋白陰性；(5)水解精氨酸陽(yáng)性；(6)對(duì)40%膽汁的耐受性陽(yáng)性；(7)溶血作用陰性；(8)水解馬尿酸陽(yáng)性；(9)水解七葉苷陽(yáng)性；
(10)在10至45℃生長(zhǎng)陽(yáng)性；(11)在PH9.6生長(zhǎng)陽(yáng)性；(12)在6.5%NaCl中生長(zhǎng)陽(yáng)性；(13)氧需求兼性厭氧；(14)從碳源生成酸苦杏仁苷陽(yáng)性阿拉伯糖陽(yáng)性纖維二糖陽(yáng)性七葉苷陽(yáng)性果糖陽(yáng)性半乳糖陽(yáng)性葡萄糖陽(yáng)性葡糖酸陽(yáng)性乳糖陽(yáng)性麥芽糖陽(yáng)性甘露糖陽(yáng)性甘露醇陽(yáng)性枕三糖陽(yáng)性蜜二糖陽(yáng)性蜜三糖陽(yáng)性鼠李糖陽(yáng)性核糖陽(yáng)性水楊苷陽(yáng)性山梨醇陰性蔗糖陽(yáng)性悔藻糖陽(yáng)性木糖陰性熊果苷陽(yáng)性山梨糖陰性(15)細(xì)胞壁的主要氨基酸賴氨酸；(16)甘氨酸(G)加胞嘧啶(C)的mol%數(shù)38.6%。
參照Bergey's Manual of Systematic Bacteriology,Vol.2(1986)，將上述菌學(xué)性質(zhì)與已知菌株的菌學(xué)性質(zhì)比較。結(jié)果，基于上述性質(zhì)可以看出，用糞腸球菌的微生物鑒定該微生物時(shí)所不同的是其從山梨糖生成酸的性質(zhì)為陰性。
根據(jù)上述結(jié)果，本發(fā)明人確定該微生物為新的微生物糞腸球菌HL-5，并于1993年12月17日將其保藏在位于1-3，Higashi 1 Chome Tsulcuba-shi Ibaraki-ken的National Institute of Bioscience and Human-Technology Agency of Industrial Science and Technology，其保藏號(hào)為FERM BP-4504。本發(fā)明中，除上述微生物外，能夠在不小于PH9.5并含有堿處理的蔗渣的堿性培養(yǎng)基中或含有6.5%氯化鈉及堿處理的蔗渣的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中增殖的其他腸球菌菌株，和其突變體也是可以利用的?？捎糜诒景l(fā)明的其他屬于腸球菌屬的菌株包括，例如 Enterococcus Casseliflavus IFO 3531，Enterococcus durans IFO 13131，Enterococcus faecalis IFO 3791，Enterococcus faecium IFO 3535和Enterococcus hirae IFO 3181T。
已發(fā)現(xiàn)，與本發(fā)明人分離的糞腸球菌HL-5相似的腸球菌屬乳酸菌，能夠在堿處理的蔗渣的PH降低的相對(duì)早期階段，即具體地說能在不小于PH9時(shí)增殖，更好是能夠在不小于PH9.5的階段充分增殖，并認(rèn)識(shí)到須早期接種，因此該乳酸菌適于縮短發(fā)酵周期。
聯(lián)合使用屬于腸球菌的乳酸菌和一種或多種選自乳桿菌屬、足球菌屬和鏈球菌屬的、能夠在低于或接近于8的相對(duì)低的PH值時(shí)增殖的乳酸菌，對(duì)于以縮短的生產(chǎn)周期生產(chǎn)具有極好味著的高質(zhì)量發(fā)酵蔗渣飼料是十分有益的。
屬于乳桿菌屬的菌株例如包括Lactopacillus rhamnosus IFO 3532、Lactobacillus plantarum IFO 3070、Lactobacillus sake IFO 3541、Lactobacillus acidophilus IFO 13952、Lactobacillus helveticus IFO 3809和Lactobacillus brevis IFO 3345，并可聯(lián)合使用一個(gè)或多個(gè)所說的菌株改善發(fā)酵蔗渣飼料的優(yōu)選性質(zhì)。
此外，還可優(yōu)先利用屬于足球菌屬和鏈球菌的微生物，例如Pediococcus acidilactici IFO3076和Streptococcus bovis IFO 12057。
可以將乳酸菌的種子培養(yǎng)物和營(yíng)養(yǎng)素?fù)饺雺A處理的蔗渣中以發(fā)酵此堿處理的蔗渣，通常是將營(yíng)養(yǎng)素，必要時(shí)連同適當(dāng)量的水一起加入所說的堿處理的蔗渣中，接種乳酸菌的種子培養(yǎng)物，然后15至50℃的室溫下發(fā)酵該混合物，例如可將含在軟包裝袋袋中的或者被包圍的上述混合物厭氧發(fā)酵大約2或4天，以完成所說的發(fā)酵。
可用于本發(fā)明的營(yíng)養(yǎng)素包括適于同化本發(fā)明制得之發(fā)酵蔗渣飼料的乳酸菌和/或動(dòng)物增殖的營(yíng)養(yǎng)素，通?？墒褂靡环N或多種能源、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素。例如可任意地使用廢糖蜜、糖、谷物、大豆、大麥、磨碎的稻米、稻米糠、小麥粉、麥麩、玉米、玉米面筋、通用飼料、脫脂大豆、大豆酪蛋白、棉籽、棉籽渣、菜籽渣、啤酒糟、脫脂奶粉、牛奶酪蛋白、乳清、血粉、骨粉、羽毛粉、魚粉、尿素、銨鹽、鈣鹽、鎂鹽、鈉鹽、磷酸鹽、鐵鹽、銅鹽、鋅鹽、水溶性和脂溶性維生素。
通常上述營(yíng)養(yǎng)素的摻入量不超過所用蔗渣(d.s.b.)的用量。所說的“摻入適當(dāng)量的水”是指所摻入的水量下限為使乳酸發(fā)酵能夠進(jìn)行，上限為可防止?fàn)I養(yǎng)素溶液從所得發(fā)酵蔗渣飼料中漏出，通常范圍約為40至90%，較好為45至80%，且在保存發(fā)酵蔗渣飼料的情況下其水含量約為45至60%。可根據(jù)終產(chǎn)品的不同，如粗飼料或是充分平衡的含最適量營(yíng)養(yǎng)素的飼料來任意選擇用于發(fā)酵中的營(yíng)養(yǎng)素種類和量。雖然根據(jù)所用營(yíng)養(yǎng)素的種類和量的不同其產(chǎn)品情況可能有所變化，但乳酸酸化如此得到的發(fā)酵蔗渣飼料后其防腐性質(zhì)和味道是極好的。為了改善所說發(fā)酵蔗渣飼料的防腐能力，必要時(shí)可用空氣或熱空氣干燥該飼料，使其中水含量不多于40%，較好使所說的水含量降低到不多于30%，這樣便可很容易地保藏和利用如此干燥發(fā)酵蔗渣飼料。
本發(fā)明中如此得到的發(fā)酵蔗渣飼料是具有良好味道和極好可消化性的高質(zhì)量飼料。該發(fā)酵蔗渣飼料主要可用作反芻動(dòng)物飼料，但必要時(shí)也可用于豬和家禽等單胃動(dòng)物，特別是所說的蔗渣飼料可用作能夠控制和改善工業(yè)條件及防止動(dòng)物感染的飼料。根據(jù)發(fā)酵蔗渣飼料的種類和牛的年齡。一般牛每天可同化約4至20kg該發(fā)酵飼料，每天牛的體重增加量不少于約2kg，更好不少于約2.5kg。
根據(jù)待飼養(yǎng)動(dòng)物的種類和它們的年齡，可將發(fā)酵蔗渣飼料任意與其他營(yíng)養(yǎng)素混合。
下述實(shí)驗(yàn)詳細(xì)解釋使用氧化鈣進(jìn)行堿處理實(shí)驗(yàn)1堿試劑對(duì)制備堿處理蔗渣的影響用水浸漬蔗渣使其水含量達(dá)到70%，然后與作為堿試劑的分別的占蔗渣3、5和7%的氫氧化鈉(NaOH)(d.s.b.)，及分別占蔗渣2、3、5或7%的氧化鈣(CaO)(d.s.b.)盡可能地混合均勻。將混合物放置在室溫下。根據(jù)其PH和成分及結(jié)構(gòu)揉曲性的改變分析所得到的堿處理的蔗渣。
混合后立即取樣品測(cè)堿處理的蔗渣的PH水平，并在24和48小時(shí)終止。將1份重量的堿處理的蔗渣樣品與2份重量的精制水混合，將混合物放置10分鐘、過濾混合物，并在PH計(jì)上檢測(cè)濾出的所得物的PH以分析樣品。涉及成分分析，將粗飼料和在24和48小時(shí)終止時(shí)收集的堿處理的蔗渣分別分成8份樣品，測(cè)定它們的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量，并計(jì)算其平均值。
按照“Dietary Fiber”，3.1 Chapter，pp.38-46(1982，Dai-ichi Shutupan Co.，Ltd.，Tokyo，Japan出版)中所述的Van Soest的去污劑過濾法進(jìn)行上述檢測(cè)。粗蔗渣的成分基本上是由28.7%半纖維素、52.6%纖維素和11.9%木質(zhì)素(d.s.b.)組成的。
用帶橡膠手套的手抓住堿處理的蔗渣，借助其觸摸感分析其結(jié)構(gòu)揉曲性。結(jié)果如表1所示。
表1中，半纖維素、纖維素和木質(zhì)素欄題下的數(shù)值為堿處理后的剩余的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素，與它們?cè)诖诛暳现凶畛鹾块g的比例。
如表1所示，與氧化鈣相比，常規(guī)使用的氫氧化鈉趨向于緩慢降低PH。就蔗渣成分的改變來說，結(jié)果表明對(duì)于粗飼料很重要的纖維素和半纖維素受到氫氧化鈉的顯著分解與破壞。
相反，發(fā)現(xiàn)用氧化鈣進(jìn)行堿處理的蔗渣，其纖維素和半纖維素基本上沒有分解，而更適于用作飼料原料。至于揉軟性，每種堿處理蔗渣樣品均足夠揉軟。
如上所示，使用氧化鈣作為堿性試劑進(jìn)行堿處理非常合適。
此外，用氧化鈣進(jìn)行堿處理，可使蔗渣的PH水平相對(duì)迅速地降低到使其中用于生產(chǎn)發(fā)酵蔗渣飼料的乳酸菌增殖的范圍，并使之有可能在相對(duì)早期階段接種乳酸菌，而更適于作為發(fā)酵蔗渣飼料的原料。

HC半纖維素，C纖維素，L木質(zhì)素，F(xiàn)揉曲性*半纖維素、纖維素和木質(zhì)素欄題下的數(shù)值是指剩余的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素對(duì)它們?cè)诖终嵩谐跏己康谋壤?br> 實(shí)驗(yàn)2合用氧化鈣和氫氧化鈉對(duì)堿處理的蔗渣的影響按實(shí)驗(yàn)1的方法浸漬蔗渣使水含量達(dá)到70%，將浸漬的蔗渣分別與占蔗渣2%或3%的氧化鈣(CaO)及1，2或4%氫氧化鈉(NaOH)混合，并基于其PH和成分及結(jié)構(gòu)揉曲性研究如此制得的堿處理的蔗渣。如果如表2中所示。
如表2所示，結(jié)果出人預(yù)料地發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合使用氧化鈣和氫氧化鈉作堿試劑，提供了與實(shí)驗(yàn)1只使用氧化鈣時(shí)相似的有利結(jié)果。換句話說，與只使用氧化鈣的情況相似，實(shí)驗(yàn)2中的堿處理的蔗渣的各樣品均有足夠的揉曲性，而且沒有破壞纖維素和半纖維素，表明合用氧化鈣和氫氧化鈉是有利的。

HC半纖維素，C纖維素，L木質(zhì)素，F(xiàn)揉韌性*半纖維素、纖維素和木質(zhì)素欄題下的數(shù)字代表剩余的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素對(duì)它們?cè)诖终嵩械某跏己康谋壤?br> 下列實(shí)施例A舉例說明堿處理的蔗渣的制備。但這些實(shí)例都不意味著對(duì)本發(fā)明的任何限制。
實(shí)施例1浸漬蔗渣，使水含量達(dá)到70%，在所得浸漬的蔗渣中加入占蔗渣重量4%的堿試劑氧化鈣(d.s.b)，放置過夜后得到約PH9.7的堿處理的蔗渣。將糞腸球菌FERM BP-4504的種子培養(yǎng)物接種到含有100份(重量)由此制得的堿處理的蔗渣、10份(重量)廢糖蜜、0.2份(重量)尿素和0.2份(重量)鹽的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中，用塑料薄膜復(fù)蓋混合物并于室溫下發(fā)酵2天，得到發(fā)酵蔗渣飼料。
該發(fā)酵蔗渣飼料可被充分消化，適于用作反芻動(dòng)物的有極好味道的高質(zhì)量飼料。其可有利地增加發(fā)酵蔗渣飼料的飼料價(jià)值，并可將其他營(yíng)養(yǎng)素混入發(fā)酵蔗渣飼料中以生產(chǎn)用于豬和家禽等單胃動(dòng)物的飼料。
實(shí)施例2浸漬蔗渣，使水含量達(dá)到70%，在所得浸漬的蔗渣中加入占蔗渣重量3%的堿試劑氫氧化鈉，放置過夜后得到約PH10.3的堿處理的蔗渣。
按與實(shí)施例1產(chǎn)物類似，將糞腸球菌FERM BP-4504的種子培養(yǎng)物接種到含有100份(重量)由此獲得的堿處理蔗渣、10份(重量)廢糖蜜、0.2份(重量)尿素的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中，并按類似實(shí)施例1的方法發(fā)酵混合物，得到發(fā)酵的蔗渣飼料。
該蔗渣飼料可被充分消化，適于用作反芻動(dòng)物有極好味道的高質(zhì)量飼料。其可有利地增加發(fā)酵蔗渣飼料的飼料價(jià)值，并可將其他營(yíng)養(yǎng)素混入發(fā)酵蔗渣飼料中以生產(chǎn)用于豬和家禽等單胃動(dòng)物的飼料。
實(shí)施例3浸漬蔗渣，使水含量達(dá)到60%，在新的浸漬的蔗渣中加入分別占蔗渣重量6%和1%的堿試劑氫氧化鈣和氫氧化鈉，放置過夜后得到約PH10.4的堿處理的蔗渣。將Enterococcus casseliflavus IFO 3531和Lactobacillus plantarum IFO 3070的種子培養(yǎng)物接種到含有100份(重量)由此制得的堿處理的蔗渣，和作為營(yíng)養(yǎng)素的20份(重量)麥麩、10份(重量)廢糖蜜、0.2份(重量)磷酸銨和40份(重量)水的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中，按實(shí)施例1的同樣方法發(fā)酵該混合物，得到發(fā)酵蔗渣飼料。
該發(fā)酵蔗渣飼料可被充分消化，適于用作反芻動(dòng)物的有極好味道的高品質(zhì)飼料。在發(fā)酵蔗渣飼料中混入其他營(yíng)養(yǎng)素可有利地提高其飼料價(jià)值并生產(chǎn)出適用于豬和家禽等單胃動(dòng)物食用的飼料。
實(shí)施例4
將水含量約為47%的蔗渣與作為堿試劑的分別占蔗渣量(d.s.b)3%的氧化鈣和2%的氫氧化鈉混合，將混合物放置過夜后即得到PH約為9.6的堿處理的蔗渣。將Enterococcus faecalis IFO 3791和Lactobacillus brevis IFO 3345的種子培養(yǎng)物接種到含有100份(重量)由此制得的堿處理的蔗渣和作為營(yíng)養(yǎng)素的10份(重量)麥麩、10份(重量)脫脂大豆、5份(重量)玉米粉、10份(重量)廢糖蜜、0.2份(重量)磷酸銨和60份(重量)水的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中，在軟性包裝袋中將混合物室溫發(fā)酵2天后，得到發(fā)酵的蔗渣飼料。
該發(fā)酵蔗渣飼料可充分消化，特別適于作為反芻動(dòng)物的有極好味道的高品質(zhì)飼料?？稍谠摪l(fā)酵蔗渣飼料中混入其他營(yíng)養(yǎng)素，以有利地提高其飼料價(jià)值，并可生產(chǎn)出適用于豬和家禽等單胃動(dòng)物食用的飼料。
實(shí)施例5將水含量約為45%的蔗渣與作為堿制劑的占蔗渣重量(d.s.b)2%的氧化鈣和2%的氫氧化鈉混合，將混合物放置過夜后得到PH約為10.3的堿處理的蔗渣。將Enterococcus faecium FERM BP-4505、Lactobacillus rhamnosus IFO 3532和Lactobacillus acidophilus IFO 13952的種子培養(yǎng)物接種到含有100份(重量)由此制得的堿處理的蔗渣和作為營(yíng)養(yǎng)素的20份(重量)麥麩、5份(重量)壓磨大麥、5份(重量)稻糠、10份(重量)廢糖蜜、5份(重量)乳清和70份(重量)水的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中，在軟袋中將混合物室溫發(fā)酵3天，得到發(fā)酵的蔗渣飼料。
該可被充分消化的發(fā)酵蔗渣飼料特別適用于作反芻動(dòng)物的有極好味道的高品質(zhì)飼料。可以將其他營(yíng)養(yǎng)素混入發(fā)酵蔗渣飼料中，以有利地提高發(fā)酵蔗渣飼料的飼養(yǎng)價(jià)值，并產(chǎn)生適于豬和家禽等單胃動(dòng)物食用的飼料。
實(shí)施例6在熱空氣中干燥按實(shí)施例4所述方法制得的發(fā)酵干蔗渣飼料，得到水含量占20%的干燥的發(fā)酵蔗渣飼料。
該蔗渣飼料是具有足夠可消化性、良好品味和極好防腐性質(zhì)的高品質(zhì)飼料，其可適于長(zhǎng)途運(yùn)輸。
實(shí)施例7用可按實(shí)施例4的方法制得的發(fā)酵蔗渣飼料，將體重各為400至500kg的20頭牛喂飼60天。該發(fā)酵蔗渣飼料的味道是牛所喜歡的，其平均攝入量為每頭牛每天約20至50kg，且在令人滿意的身體和喂養(yǎng)條件下其每天體重增加約2.1kg。
如上所述，利用堿試劑，作為未被利用的農(nóng)業(yè)廢料的蔗渣在本發(fā)明中被用于制備堿處理的蔗渣，而且通過將能夠在不低PH9.5的堿性營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中或在含6.5%氯化鈉的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中繁殖的乳酸菌接種至堿處理的蔗渣中并發(fā)酵該混合物，能夠在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出易消化、好味道和高質(zhì)量的發(fā)酵蔗渣飼料。
因此，本發(fā)明的方法使精煉糖廠解除了處理蔗渣這一未能利用的工業(yè)廢物的困難，并解決了家畜飼養(yǎng)工業(yè)中粗飼料的短缺問題，同時(shí)本發(fā)明對(duì)于農(nóng)業(yè)、甜味品工業(yè)、食品工業(yè)及家畜產(chǎn)品加工者都是極有意義的。此外，從全球角度看，可以毫不夸張地說，本發(fā)明為解救我們所面臨的環(huán)境破壞、人口過剩和食品危機(jī)問題建立了一種新的技術(shù)，借以在沒有與我們爭(zhēng)奪食物的情況下，從每年大量排出的蔗渣或未被利用的生物量提供大量牲畜和乳產(chǎn)品。
雖然本文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但其中可作出多種改動(dòng)。這些改動(dòng)都將落入本發(fā)明的實(shí)際精神和范圍內(nèi)。并被包括在其待批權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.發(fā)酵的蔗渣飼料，它是通過將營(yíng)養(yǎng)源及能夠在不低于pH9.5的堿性營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中或在含有6.5w/w%氯化鈉的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中繁殖的乳酸菌的種子培養(yǎng)物加到堿處理的蔗渣中，并發(fā)酵所得混合物而制得的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)酵蔗渣飼料，其中所說的堿處理的蔗渣是通過在防止纖維素和半纖維素的實(shí)際分解的同時(shí)軟化蔗渣而制得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)酵蔗渣飼料，其中所說的種子培養(yǎng)物是選自由腸球菌、乳桿菌、鏈球菌和足球菌屬的乳酸菌組成的一組中的一個(gè)或多個(gè)成員。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)酵蔗渣飼料，其中所說的腸球菌屬的乳酸菌是糞腸球菌FERM BP-4504。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)酵蔗渣飼料，其中所說的營(yíng)養(yǎng)源是選自由能源、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和/或維生素組成的一組中的成員。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)酵蔗渣飼料，其中所說的營(yíng)養(yǎng)源是以不超過所說蔗渣干重的量摻入的。
7.制備發(fā)酵蔗渣飼料的方法，其包括(a)將營(yíng)養(yǎng)源和能夠在不低于PH9.5的堿性營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中或在含6.5w/w%氯化鈉的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中繁殖的乳酸菌的種子培養(yǎng)物摻入到的堿處理的蔗渣中；(b)發(fā)酵該混合物并回收所得到的發(fā)酵蔗渣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所說的堿處理的蔗渣在(a)步驟中被軟化；同時(shí)防止纖維素和半纖維素受到實(shí)質(zhì)性分解。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所說的種子培養(yǎng)物是選自由腸球菌、乳桿菌、鏈球菌和足球菌屬乳酸菌組成的一組中的一個(gè)或多個(gè)成員。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所說的腸球菌屬的乳酸菌是選下列一組細(xì)菌中的成員Enterococcus casselisflavus、Enterococcus durans、Enterococcus faecalis、Enterococcus faecium和Enterococcus hirae，且所說的乳桿菌屬的乳酸菌是選自下列一組細(xì)菌的成員Lactobacillus rhamnosus、Lactobacillus plantarum、Lactobacillus sake、Lactobacillus acidophilus、Lactobacillus helveticus和Lactobacillus brevis。
11.一種飼養(yǎng)家禽的方法，它包括(a)提供一種發(fā)酵的蔗渣，它是通過將營(yíng)養(yǎng)源和能夠在不低于PH9.5的堿性營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中或在含6.5w/w%氯化鈉的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中繁殖的乳酸菌的種子培養(yǎng)物摻入到一種堿處理的蔗渣中而得以發(fā)酵的，和(b)用所得的發(fā)酵蔗渣飼料喂養(yǎng)家禽。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所說的堿處理的蔗渣是通過軟化蔗渣，同時(shí)防止纖維素和半纖維素的實(shí)質(zhì)分解而制得。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所說的種子培養(yǎng)物是選自由腸球菌、乳桿菌、鏈球菌和足球菌屬乳酸菌組成的一組中的一個(gè)或多個(gè)成員。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所說的腸球菌屬的乳酸菌是選下列一組細(xì)菌中的成員Enterococcus casselisflavus、Enterococcus durans、Enterococcus faecalis、Enterococcus faecium和Enterococcus hirae，且所說的乳桿菌屬的乳酸菌是選自下列一組細(xì)菌的成員Lactobacillus rhamnosus、Lactobacillus plantarum、Lactobacillus sake、Lactobacillus acidophilus、Lactobacillus helveticus和Lactobacillus brevis。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種易消化、高性能及高質(zhì)量的發(fā)酵蔗渣飼料，它是通過能夠在不低于pH9.5的堿性營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基或在含6.5w/w％氯化鈉的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中繁殖的乳酸菌的種子培養(yǎng)物摻入到一種堿處理的蔗渣中并發(fā)酵所得混合物而制得，其中堿處理的蔗渣是通過在防止纖維素及半纖維素的實(shí)質(zhì)分解的同時(shí)軟化蔗渣而制得。本發(fā)明也涉及該蔗渣的制備及應(yīng)用。
文檔編號(hào)A23K1/00GK1108053SQ9411345
公開日1995年9月13日 申請(qǐng)日期1994年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月27日
發(fā)明者入谷敏, 三橋正和, 茶圓博人, 三宅俊雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社林原生物化學(xué)研究所