一种采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料的方法
阅读说明：本技术 一种采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料的方法 (Method for preparing straw biological feed by adopting bacterium enzyme composite leavening agent ) 是由 陈丽花 王三霞 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料的方法。本发明以发酵秸秆的总酸含量为指标,向发酵原料中添加木聚糖酶200U·g～(-1)(秸秆)、纤维素酶30U·g～(-1)(秸秆),选定接种量4-12％(乳酸乳球菌菌种和酿酒酵母菌菌种混合的比例为11:1)、料液比1:0.6-1:1.4、发酵温度30-40℃和发酵时间36-48h建立均匀设计表,确定制备秸秆生物饲料的最佳发酵工艺条件。本发明采用的菌酶复合发酵剂能够有效降解秸秆中的粗纤维素、半纤维素和木质素,获得营养成分含量高且酸甜适口并有一定酒香味的秸秆生物饲料,为实现秸秆的资源化再利用及“过腹还田”提供了关键技术。(The invention discloses a method for preparing straw biological feed by adopting a bacterial enzyme composite leavening agent. The invention takes the total acid content of fermented straws as an index, and xylanase 200 U.g is added into the fermentation raw materials ‑1 (straw), cellulase 30U g ‑1 (straw), selecting an inoculation amount of 4-12% (the mixing ratio of lactococcus lactis strains to saccharomyces cerevisiae strains is 11:1), setting up a uniform design table with a material-liquid ratio of 1:0.6-1:1.4, a fermentation temperature of 30-40 ℃ and a fermentation time of 36-48h, and determining the optimal fermentation process conditions for preparing the straw biological feed. The bacterial enzyme compound leavening agent adopted by the invention can effectively degrade crude cellulose, hemicellulose and lignin in the straws, so as to obtain the straw biological feed with high nutrient content, proper sweet and sour taste and certain wine flavor, and realize the resource recycling of the straws "Returning to the field through the abdomen "provides a key technology.)
技术领域
本发明涉及一种采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料的方法，属于微生物发酵技术领域。
背景技术
玉米、小麦、稻草、油菜等秸秆的主要成分是粗纤维、半纤维素，有的还含有少量木质素，因此质地较硬，不宜咀嚼、难以消化；如果直接饲喂家畜则会出现适口性较差、使饲喂动物缺乏食欲等问题，从而影响了家畜整体的采食量及对秸秆饲料的消化利用率。另外，秸秆类饲料难以消化、不能满足动物机体对营养物质的需要，不适宜直接饲喂家畜，所以作物秸秆在畜牧上的利用率仅占秸秆总量的小部分。
微生物发酵饲料的应用已经有很长历史，形式多种多样。但有关微生物发酵饲料的定义至今仍不统一。基本概括为：在人为可控制的条件下，以植物性农副产品为主要原料，通过精选有益微生物的酵解代谢作用，降解部分纤维素、蛋白质和脂肪等大分子物质，生成可溶性糖、有机酸及多肽等小分子物质，使饲料变软变香、营养物质充分释放，形成营养丰富、适口性好、菌体含量高的生物饲料或饲料原料，为动物充分消化和吸收打下基础，同时改善动物肠道消化环境，让饲料在体内、外持续分解。同时，在秸秆生物处理过程中还产生并积累大量营养丰富的微生物菌体蛋白及多种消化酶、未知促生长因子，能增强动物的抗病能力，刺激其生长发育，有些代谢产物对饲料还具有防腐作用，如乳酸、醋酸、乙醇等能延长饲料保质期。成功解决了秸秆可利用养分少，适口性差的缺点，可有效促进秸秆资源的有效利用，显著降低养殖成本。
但是目前对秸秆进行发酵制备的生物饲料存在菌种单一、发酵不充分、营养物质释放程度低、产品适口性差等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对目前单一菌种发酵秸秆存在发酵不充分、营养物质释放程度低、产品适口性差等问题，采用菌酶复合发酵剂协同降解秸秆中的纤维素、半纤维素及木质素制备生物饲料，提高其营养价值和适口性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料的方法，包括以下步骤：
步骤1：乳酸乳球菌和酿酒酵母菌菌种的活化：在蒸馏水中加2wt％的红糖灭菌，冷却后接入菌种，在30-40℃下恒温活化1-2h；
步骤2：将步骤1活化所得的乳酸乳球菌菌种和酿酒酵母菌菌种按比例混合得到发酵菌种；
步骤3：将粉碎的秸秆与水按照一定料液比混合后，加入木聚糖酶和纤维素酶，再接入步骤2所得的发酵菌种，进行固态发酵，得到秸秆生物饲料。
优选地，所述步骤2中乳酸乳球菌菌种和酿酒酵母菌菌种混合的比例为11:1。
优选地，所述步骤3中加入的木聚糖酶的量为200U/g秸秆，加入的纤维素酶的量为30U/g秸秆。
优选地，所述步骤3中固态发酵的工艺条件为：接种量6～12wt％，料液比1:0.6～1.4，发酵温度30～40℃，发酵时间36～84h。
更优选地，所述步骤3中固态发酵的工艺条件为：接种量12wt％，料液比为1:1.1，发酵温度40℃，发酵时间84h。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料，菌酶复合发酵剂能够有效降解秸秆中的粗纤维素、半纤维素及木质素并通过富集菌体蛋白从而获得营养成分含量高且适口性好的秸秆生物饲料，为实现秸秆的资源化再利用提供关键技术，解决了目前农作物秸秆焚烧、返田或直接饲喂反刍动物而引起的环境污染、资源利用率低、适口性差等问题；同时，对形成节粮型畜牧养殖业、促进农业和畜牧业的良性循环和可持续发展具有深远意义。成果具有显著的生态效益和社会效益。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例作详细说明如下。
以下实施例中纤维素酶(10000U/g)和木聚糖酶(50000U/g)购自南宁东恒华道生物科技有限责任公司。
以下实施例中的乳酸乳球菌Lactococcus lactis的保藏号为GCMCC No.9964，酿酒酵母菌Saccharomyces Cerevisiae的保藏号为CGMCC No.6120，均为实验室购买所得。
本发明中的各百分比如无特殊说明，均为质量百分比。
实施例1
一种采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料的方法，包括以下步骤：
步骤1：菌酶复合发酵剂的准备以及发酵原料的准备：菌酶复合发酵剂包含乳酸乳球菌、酿酒酵母菌、纤维素酶和木聚糖酶，发酵原料为粉碎的玉米黄秸秆中按照一定料液比加入水。
步骤2：菌种活化：蒸馏水中加2％的红糖灭菌，冷却后接入菌种，在30-40℃下恒温活化1-2h。
步骤3：以发酵秸秆的总酸含量为指标，向发酵原料中添加木聚糖200U·g-1(秸秆)和纤维素酶30U·g-1(秸秆)，选定乳酸菌与酵母菌11：1混合后接入发酵原料中，进行固态发酵，以接种量、料液比(秸秆与水之比，以下同样)、发酵时间和发酵温度四个工艺参数为考察因素，进行DPS实验设计，结果如表1所示。
表1实验设计及结果
采用DPS软件以发酵秸秆总酸含量为考察对象，得到的回归方程为：
Y＝-0.38-0.22X1+1.4X2+0.48X3+0.0047X4+X2 2+0.045X1X4-0.10X2X3；
对模型进行显著性检验，相关系数R2＝0.9980，显著水平P值＝0.0469，表明回归方程显著，模型有效。由均匀设计回归分析可知，当总酸含量最高时发酵工艺参数如表2所示。
表2总酸含量最高时的工艺参数
X<sub>1</sub>
X<sub>2</sub>
X<sub>3</sub>
X<sub>4</sub>
Y
接种量/％
料液比
发酵时间/h
发酵温度/℃
预测总酸含量/％
12
1:1.1
84
40
3.74
从表2可知，当总酸含量最高时各工艺参数为：接种量12％，最佳料液比为1:1.1，40℃下发酵84h，预测总酸含量最优结果为3.74％。
实施例2
一种采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料的方法，包括以下步骤：
步骤1：菌酶复合发酵剂的准备以及发酵原料的准备：菌酶复合发酵剂包含乳酸乳球菌、酿酒酵母菌、纤维素酶和木聚糖酶，发酵原料为粉碎的玉米黄秸秆中按照一定料液比加入水。
步骤2：菌种活化：蒸馏水中加2％的红糖灭菌，冷却后接入菌种，在30-40℃下恒温活化1-2h。
步骤3：向发酵原料中添加木聚糖200U·g-1(秸秆)和纤维素酶30U·g-1(秸秆)，选定乳酸菌与酵母菌11：1混合后的接种量6％、料液比1:0.6、37℃下发酵84h，测定秸秆中总酸含量为2.72％。
实施例3
一种采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料的方法，包括以下步骤：
步骤1：菌酶复合发酵剂的准备以及发酵原料的准备：菌酶复合发酵剂包含乳酸乳球菌、酿酒酵母菌、纤维素酶和木聚糖酶，发酵原料为粉碎的玉米黄秸秆中按照一定料液比加入水。
步骤2：菌种活化：蒸馏水中加2％的红糖灭菌，冷却后接入菌种，在30-40℃下恒温活化1-2h。
步骤3：以发酵秸秆的总酸含量为指标，向发酵原料中添加木聚糖酶200U·g-1(秸秆)和纤维素酶30U·g-1(秸秆)，将乳酸菌与酵母菌11：1的混合后接种量为10％、料液比(秸秆：水)1：1.4、40℃下发酵72h。测定秸秆中总酸含量为3.32％。
实施例4
一种采用菌酶复合发酵剂制备秸秆生物饲料的方法，包括以下步骤：
步骤1：菌酶复合发酵剂的准备以及发酵原料的准备：菌酶复合发酵剂包含乳酸乳球菌、酿酒酵母菌、纤维素酶和木聚糖酶，发酵原料为粉碎的玉米黄秸秆中按照一定料液比加入水。
步骤2：菌种活化：蒸馏水中加2％的红糖灭菌，冷却后接入菌种，在30-40℃下恒温活化1-2h。
步骤3：以发酵秸秆的总酸含量为指标，向发酵原料中添加木聚糖酶200U·g-1(秸秆)和纤维素酶30U·g-1(秸秆)，将乳酸菌与酵母菌11：1的混合后接种量为6％、料液比(秸秆：水)1：1.4、33℃下发酵36h。测定秸秆中总酸含量为3.01％。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
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