北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料及其制备方法
阅读说明：本技术 北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料及其制备方法 (Special biological fermentation feed for fattening cattle in northern Xinjiang area and preparation method thereof ) 是由 姚峻 刘孟健 陈亮亮 方文革 毕四海 唐娜 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料及其制备方法,涉及饲料加工技术领域。本发明所述生物发酵饲料包括复合菌种发酵剂和发酵底物两部分,其中复合菌种发酵剂包括布拉式酵母、丁酸梭菌和植物乳杆菌,发酵底物包括玉米、棉粕、豆粕和麸皮。本发明所述复合菌种发酵剂须经过一级、二级及三级扩培,再按比例混合后与发酵底物共同进行固态发酵,才能得到成品生物发酵饲料。本发明发酵底物经过复合菌种发酵剂发酵后,能产生愉悦酸香味,提高育肥牛饲料采食量,降低发酵底物抗原,提高育肥牛对饲料的消化吸收率和动物机体免疫力,降低炎症反应,提高饲料整体转化率。(The invention discloses a special biological fermentation feed for fattening cattle in northern Xinjiang area and a preparation method thereof, and relates to the technical field of feed processing. The biological fermentation feed comprises a composite strain leaven and a fermentation substrate, wherein the composite strain leaven comprises a saccharomyces boulardii, clostridium butyricum and lactobacillus plantarum, and the fermentation substrate comprises corn, cottonseed meal, soybean meal and bran. The composite strain leaven is subjected to primary, secondary and tertiary expanding culture, mixed in proportion and subjected to solid state fermentation together with a fermentation substrate to obtain the finished product of biological fermentation feed. After the fermentation substrate is fermented by the composite strain leaven, the pleasant acid fragrance can be generated, the feed intake of the fattening cattle feed is improved, the fermentation substrate antigen is reduced, the digestibility of the fattening cattle to the feed and the immunity of animal organisms are improved, the inflammatory reaction is reduced, and the overall conversion rate of the feed is improved.)
技术领域
本发明涉及饲料加工技术领域，尤其涉及一种北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料及其制备方法。
背景技术
饲料中抗生素的禁用给我国畜牧产业提出了更严的要求也带来了更高的挑战，特别是北疆育肥牛养殖行业。北疆育肥牛养殖行业本来就存在牧民管理基础薄弱、养殖人员素质不高、疾病防控技术不到位、牛源品种混乱繁杂等问题，加上抗生素的禁止使用，使北疆育肥牛养殖行业面临着前所未有的巨大挑战。因此，寻找抗生素以及抗生素生物学功能替代品就成为了饲料工业和畜牧养殖业目前亟待解决的主要问题。另外，为了响应国家要求同时确保产品质量，上述替代品要同时满足绿色、无耐药性、无残留、具有提高动物免疫力、增加经济效益等要求，而目前发酵饲料是最具上述特征的经济饲料品种。
饲料原料经微生物发酵后，不仅有浓郁的发酵风味，能够提高动物采食量，还具有提高动物免疫力、呵护肠道健康、提高饲料消化率等多重功效，且能够延长饲料原料的保存时间，降低饲料中抗营养因子以及有毒物质的含量，为育肥牛养殖业创造更高的利润价值。
为解决目前北疆育肥牛养殖业存在的问题，本发明采用特有的复合菌种发酵剂结合特定的原料选择及配比，通过固态袋装厌氧发酵的方式得到了特别针对北疆地区育肥牛的专用生物发酵饲料。
发明内容
本发明在复合发酵剂的基础上，以玉米、豆粕、棉粕和麸皮作为发酵底物，利用特有的复合发酵剂，经固态发酵过程提升了产品风味，使发酵产物具有独特的香味，并降低了豆粕发酵粘度和蛋白酶抑制因子及抗原蛋白含量，同时产生了大量富含酵母壁多糖的高生物活性物质，增加了不饱和脂肪酸的含量，不仅提高了饲料的消化吸收率，且减少了北疆育肥牛肠道内炎症反应的次数和程度。本发明所述北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料，由发酵底物经复合菌种发酵剂发酵后构成而成；所述底物包括以下重量份的原料：
玉米60份；棉粕20份；豆粕10份；麸皮10份；
所述复合菌种发酵剂是由布拉式酵母、丁酸梭菌和植物乳杆菌构成。
进一步地，所述北疆育肥牛的品种为北疆褐牛、西门塔尔北疆褐杂交牛、安格斯北疆褐牛杂交牛中的一种或几种。
进一步地，所述复合菌种发酵剂由以下步骤制备而成：
(1)一级扩培液制备：将布拉式酵母、丁酸梭菌和植物乳杆菌分别在无菌环境下接种到相应的培养基中，其中植物乳杆菌在恒温培养箱中培养20～48h，培养温度为35～40℃；丁酸梭菌在摇床中恒温培养20～48h，培养温度为25～35℃，摇床转速为100～120rpm；布拉式酵母菌在摇床中恒温培养36～48h，培养温度为30～40℃，摇床转速为180～200rpm，培养结束后分别得到三种一级扩培液；
(2)二级扩培液制备：将步骤(1)中得到的拉式酵母、丁酸梭菌和植物乳杆菌一级扩培液以5～10％的接种量分别添加到相应的培养基中，植物乳杆菌在恒温培养箱中培养16～48h，培养温度为35～40℃；丁酸梭菌在摇床中恒温培养20～48h，培养温度为25～35℃，摇床转速为100～120rpm；布拉式酵母在摇床中恒温培养36～48h，培养温度为30～40℃，摇床转速为180～200rpm，培养结束后分别得到三种二级扩培液；
(3)三级扩培液制备：将步骤(2)中得到的拉式酵母、丁酸梭菌和植物乳杆菌二级扩培液以5～10％的接种量分别添加到相应的培养基中，植物乳杆菌在恒温培养箱中培养20～48h，培养温度为35～40℃；丁酸梭菌在摇床中恒温培养18～48h，培养温度为30～35℃，摇床转速为120～140rpm；布拉式酵母在摇床中恒温培养36～48h，培养温度为25～40℃，摇床转速为180～200rpm，培养结束后分别得到三种二级扩培液；
(4)混合：将布拉式酵母、丁酸梭菌和植物乳杆菌的三级扩培液按质量比为3:1～2:1～1.5的比例混合均匀，得到复合菌种发酵剂。
进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)中布拉氏酵母的扩培培养基是由以下质量分数的组成配制而成：葡萄糖3％，麦芽浸粉1％，蛋白胨2％，酵母提取物1％，其余为水，pH值为7.0。
进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)中植物乳杆的扩培培养基是由以下质量分数的组成配制而成：葡萄糖2％，蛋白胨1％，牛肉浸膏1％，酵母提取物0.5％，乙酸钠0.5％，柠檬酸氢二胺0.2％，磷酸氢二钾0.2％，七水硫酸镁0.02％，七水硫酸锰0.005％，pH值为7.4。
进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)中丁酸梭菌的扩培培养基是由以下质量分数的组成配制而成：葡萄糖0.5％，蛋白胨1％，牛肉浸膏1％，酵母提取物0.3％，可溶淀粉0.1％，氯化钠0.5％，三水合乙酸钠0.3％，半胱氨酸盐酸盐0.015％，pH值为7.4。
进一步地，所述步骤(3)中三级扩培培养基是由以下质量分数的组成配制而成：糖蜜5％，硫酸铵1％，蛋白胨1％，尿素0.5％及酵母提取物1％，其余为水，pH值为7.0。
本发明还提供了所述北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料的制备方法，步骤如下：
将复合菌种发酵剂以5～10wt％的接种量与发酵底物充分混合并装袋密封进行固态发酵，得到北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料。
进一步地，所述固态发酵温度为25～35℃，发酵时间为48～96h。
本发明的另一个目的是提供所述北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料在北疆地区育肥牛饲养领域的应用。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)本发明所述复合菌种发酵剂中的布拉式酵母菌、丁酸梭菌和植物乳杆菌都是经过筛选的针对北疆本地育肥牛具有良好作用效果的菌种；本发明将特有菌种以复合菌种发酵剂的形式应用于饲料的制备中，利用复合菌种发酵剂的发酵作用产生大量适用于北疆本地育肥牛胃肠道的生物酶和有机酸，并将发酵底物中的大分子物质降解为易消化吸收的小分子物质，在快速降低饲料pH值、改善饲料风味、提高饲料适口性的同时提高其利用转化率，从而全面提升饲料的利用价值和经济价值；
(2)在本发明的固态发酵过程中，布拉式酵母在生长繁殖过程中产出的大量酵母壁多糖能提高北疆本地育肥牛的肠道固定性免疫力，且产生的菌体蛋白还可提高饲料中的蛋白含量，另外其代谢出的酒精与乳酸菌代谢出的有机酸能够发生反应并得到酯类物质，使饲料具有浓郁的酸香、酒香和酯香味，提高北疆本地育肥牛的采食量；丁酸梭菌发酵过程中产生的大量丁酸能够降低北疆本地育肥牛肠道内的pH值，并通过上皮细胞吸收参与代谢提供能量；植物乳杆菌发酵过程中代谢出的各种有机酸，能显著降低饲料pH值，避免大肠杆菌、沙门氏菌等有害微生物的生长繁殖，提高饲料在动物胃肠道中的消化、吸收率；
(3)本发明在菌种扩培阶段采用了单菌株分别培养的技术手段，在特定条件下对特定菌株进行培养，以保证复合发酵菌剂中各菌种均处于对数生长期，活菌数最高、菌种活力最强；
(4)本发明培养基中糖蜜的来源为甜菜加工副产物，以其作为主要碳源不仅能够实现工业副产物的资源化处理，还能大大降低饲料的生产成本；
(5)本发明的生物发酵饲料具有浓郁的酸香、酒香和酯香味，颜色为黄褐色，其中湿基粗蛋白含量大于15％，氨基酸含量大于29％，pH值小于4.8，消化吸收率大于92％，能够提高动物采食量10％以上。
(6)本发明的北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料能避免药物残留和抗生素耐药性的弊端，针对北疆地区育肥牛的采食量和免疫力具有显著的提高作用，进而提高出肉率，是一种适用于北疆育肥牛的良好抗生素以及抗生素生物学功能替代品，能够为北疆育肥牛养殖业带来巨大的经济价值。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点通过饲喂试验展现出来，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，各实施例的中的参数，在不产生冲突的情况下，可以重新组合出新的方案。
实施例1
一种北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料的制备方法，步骤如下：
(1)选取繁殖能力强，生长速度较快，代谢产物风味佳的布拉式酵母一株KGKK编号为58163、产丁酸能力强的丁酸梭菌一株KGKK编号为36295，产酸能力强的植物乳杆菌一株KGKK编号为38596；
(2)分别将各菌种斜面洗脱于500mL对应的液体培养基中，植物乳杆菌在37℃培养箱中恒温培养24h；丁酸梭菌在30℃、120rpm摇床中培养24h；布拉式酵母菌在30℃、180rpm摇床中培养48h，得到一级种子液；
(3)将上述一级种子液，分别以5％的接种量添加到2000mL对应的液体培养基中，植物乳杆菌在37℃培养箱中恒温培养24h；丁酸梭菌在30℃、120rpm摇床中培养24h；布拉式酵母在30℃、180rpm摇床中培养48h，得到二级种子液；
(4)将上述二级种子液分别以5％的接种量添加到50L装有对应液体培养基的发酵罐中，植物乳杆菌在37℃发酵罐中恒温培养24h；丁酸梭菌在30℃、120rpm、通气量1m3/h发酵罐中培养24h；布拉式酵母菌在28℃、180rpm、通气量1m3/h发酵罐中培养48h，得到三级种子液；
(5)将三级种子液按的布拉式酵母三级种子液：丁酸梭菌三级种子液：植物乳杆菌三级种子液质量比为3:1:1的比例均匀混合均匀，得到复合菌种发酵剂；
(6)将5kg复合菌种发酵剂与60kg玉米、20kg棉粕、10kg豆粕和10kg麸皮混合均匀，在28℃条件下进行袋装密闭固态发酵72h，得到北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料。
实施例2
一种北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料的制备方法，步骤如下：
(1)同实施例1步骤(1)；
(2)分别将各菌种斜面洗脱于500mL对应液体培养基中，植物乳杆菌在35℃培养箱中恒温培养20h；丁酸梭菌在25℃、100rpm摇床中培养20h；布拉式酵母菌在35℃、190rpm摇床中培养36h，得到一级种子液；
(3)将上述一级种子液，分别以10％的接种量添加到2000mL对应液体培养基中，植物乳杆菌在35℃培养箱中恒温培养16h；丁酸梭菌在25℃、110rpm摇床中培养20h；布拉式酵母在35℃、190rpm摇床中培养36h，得到二级种子液；
(4)将二级种子液，分别以10％的接种量添加到50L的发酵罐中，植物乳杆菌在38℃发酵罐中恒温培养20h；丁酸梭菌在35℃、140rpm、通气量1m3/h发酵罐中培养18h；酵母菌在35℃、190rpm、通气量1m3/h发酵罐中培养36h，得到三级种子液；
(5)将三级种子液，按布拉式酵母：丁酸梭菌：植物乳杆菌质量比为3.0:1.5:1.5的复配比例，均匀混合成复合菌种发酵剂；
(6)将10kg复合菌种发酵剂与60kg玉米、20kg棉粕、10kg豆粕和10kg麸皮混合均匀，在32℃条件下进行袋装密闭固态发酵48h，得到北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料。
实施例3
一种北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料的制备方法，步骤如下：
(1)与实施例1的步骤(1)相同；
(2)分别将各菌种斜面洗脱于500mL对应液体培养基中，植物乳杆菌在37℃培养箱中恒温培养36h；丁酸梭菌在32℃、120rpm摇床中培养36h；布拉式酵母菌在38℃、180rpm摇床中培养36h，得到一级种子液；
(3)将上述一级种子液，分别以5％的接种量添加到2000mL对应液体培养基中，植物乳杆菌在37℃培养箱中恒温培养36h；丁酸梭菌在32℃、120rpm摇床中培养36h；布拉式酵母在38℃、180rpm摇床中培养36h，得到二级种子液；
(4)将上述二级种子液，分别以5％的接种量添加到50L装有对应液体培养基的发酵罐中，植物乳杆菌在37℃发酵罐中恒温培养24h；丁酸梭菌在30℃、120rpm、通气量1m3/h发酵罐中培养24h；酵母菌在38℃、180rpm、通气量1m3/h发酵罐中培养48h，得到三级种子液；
(5)将三级种子液，按布拉式酵母：丁酸梭菌：植物乳杆菌质量比为3:2:1的复配比例，均匀混合成复合菌种发酵剂；
(6)将10kg复合菌种发酵剂与60kg玉米、20kg棉粕、10kg豆粕和10kg麸皮混合均匀，在32℃条件下进行袋装密闭固态发酵96h，得到北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料。
实施例4
一种北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料的制备方法，步骤如下：
(1)与实施例1的步骤(1)相同；
(2)分别将各菌种斜面洗脱于500mL对应液体培养基中，植物乳杆菌在37℃培养箱中恒温培养48h；丁酸梭菌在30℃、120rpm摇床中培养48h；布拉式酵母菌在32℃、180rpm摇床中培养48h，得到一级种子液；
(3)将上述一级种子液，分别以10％的接种量添加到2000mL对应液体培养基中，植物乳杆菌在37℃培养箱中恒温培养48h；丁酸梭菌在30℃、120rpm摇床中培养48h；布拉式酵母在32℃、180rpm摇床中培养48h，得到二级种子液；
(4)将上述二级种子液，分别以10％的接种量添加到50L装有对应液体培养基的发酵罐中，植物乳杆菌在37℃发酵罐中恒温培养48h；丁酸梭菌在30℃、120rpm、通气量1m3/h发酵罐中培养48h；酵母菌在32℃、180rpm、通气量1m3/h发酵罐中培养48h，得到三级种子液；
(5)将三级种子液，按布拉式酵母：丁酸梭菌：植物乳杆菌质量比为3:1.5:1的复配比例，均匀混合成复合菌种发酵剂；
(6)将10kg复合菌种发酵剂与60kg玉米、20kg棉粕、10kg豆粕和10kg麸皮混合均匀，在35℃条件下进行袋装密闭固态发酵96h，得到北疆地区育肥牛专用生物发酵饲料。
对比例1
同实施例4，区别在于，将三级种子液按布拉式酵母：丁酸梭菌质量比为3:1.5的复配比例，均匀混合成复合菌种发酵剂。
对比例2
同实施例4，区别在于，将三级种子液按布拉式酵母：植物乳杆菌质量比为3:1的复配比例，均匀混合成复合菌种发酵剂。
对比例3
同实施例4，区别在于，将三级种子液按丁酸梭菌：植物乳杆菌质量比为1.5:1的复配比例，均匀混合成复合菌种发酵剂。
对比例4
同实施例4，区别在于，发酵剂为布拉式酵母三级种子液。
对比例5
同实施例4，区别在于，发酵剂为丁酸梭菌三级种子液。
对比例6
同实施例4，区别在于，发酵剂为植物乳杆菌三级种子液。
试验例1
动物试验设计及试验指标：
(1)发酵底物经复合发酵剂微生物发酵处理后，具有浓郁的酸香、酒香、酯香味，取实施例1-4发酵后所得生物发酵饲料各一份，检测其粗蛋白含量、小肽含量、有机酸含量。
(2)选取体重为420kg左右的新疆褐牛和四门塔尔杂家育肥牛
平均分成五组，分别命名为对比例1组、实施例1组、实施例2组、实施例3组、实施例4组，其中对比例1组中不额外添加任何饲料，实施例1-4组分别添加等量实施例1-4得到的成品饲料。五组育肥牛数量分别为新疆褐牛20头，四门塔尔杂家育肥牛20头，且牛的体重差异不显著(P＞0.05)，在同等饲喂管理、光照条件、配方营养水平下饲喂添加不同组别的生物发酵饲料，饲喂90日，后屠宰，统计各组腹泻率、日增重、屠宰率，结果如下：
组别
粗蛋白％
小肽％
有机酸％
腹泻率％
日增重％
屠宰率％
对比例1
15.53
7.3
3.1
6.6
1.35
48.05
对比例2
15.07
7.9
3.7
7.3
1.33
47.26
对比例3
13.01
6.6
4.7
9.0
1.20
47.35
对比例4
15.38
5.6
2.1
8.5
1.13
46.14
对比例5
12.05
2.8
3.4
9.1
1.16
46.17
对比例6
12.27
3.9
4.5
11.6
1.10
46.08
实施例1
15.86
6.2
4.5
6.8
1.36
47.95
实施例2
15.84
8.1
4.2
6.5
1.42
48.23
实施例3
16.05
9.3
5.1
4.0
1.50
49.11
实施例4
16.31
8.8
5.3
3.6
1.54
50.68
根据表1结果可知，本发明制得的技术效果差异显著，实施例各组都主要表现为产品粗蛋白、小肽和有机酸含量增加，饲料营养价值有所提高，其中以实施例3组与实施例4组的提升比例最为显著(P＜0.05)。
育肥牛采食本发明所述的生物发酵饲料之后，以实施例3组与实施例4组的腹泻率降低比例最为显著、日增重和屠宰率增高比例最为显著(P＜0.05)。由此可知，本发明制得的生物发酵饲料除了能显著提高饲料中粗蛋白、小肽及有机酸的含量，同时还能减少育肥牛腹泻率，增加日增重以及提高出肉率。
本发明在制备复合发酵剂的过程中，采用四个步骤进行制备，保证了各菌种均处于对数生长期，以此制备的复合发酵剂活菌数高、菌种活力强，同时本发明采用甜菜副产物糖蜜作为碳源，降低了生产成本，提高了资源的综合利用率。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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