一種玉米秸稈飼料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種玉米秸稈飼料的制備方法，包括利用機械粉碎技術(shù)處理玉米秸稈，將粉碎后的秸稈經(jīng)高溫蒸煮，實現(xiàn)殺菌和軟化纖維的目的，通過復(fù)合酶制劑處理和多種微生物菌種發(fā)酵處理而得。本發(fā)明通過多種方式，實現(xiàn)秸稈中纖維素和半纖維素的降解，提高飼料中的蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)的量，提高了秸稈的營養(yǎng)價值，滿足牛羊等動物的營養(yǎng)需求。
【專利說明】
一種玉米秸稈飼料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于飼料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有較高營養(yǎng)價值的玉米秸桿飼料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國農(nóng)作物秸桿資源十分豐富，年產(chǎn)量達8億多噸，秸桿品種主要以玉米、水稻和小麥為主，其中玉米秸桿占有量最大。玉米秸桿主要由纖維素(31%?40%)，半纖維素(35%?48%)和木質(zhì)素(15%?25%)三種物質(zhì)組成。粗蛋白含量低，維生素缺乏，營養(yǎng)價值不高。因此，玉米秸桿成了主要的農(nóng)業(yè)廢棄物，我國廣大農(nóng)村地區(qū)秸桿廢棄焚燒現(xiàn)象十分嚴(yán)重，這不僅造成了資源的巨大浪費，而且增加了大氣污染，使我國霧霾天氣雪上加霜，嚴(yán)重違背了我國可持續(xù)發(fā)展的理念。
[0003]同時，我國由于養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致飼料短缺。我國的糧食資源非常有限，養(yǎng)殖業(yè)的高速發(fā)展，造成了人畜爭糧和糧價的上漲，同時造成了養(yǎng)殖業(yè)的成本居高不下。玉米秸桿由于主要含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，粗蛋白含量低，維生素缺乏，因而是一種營養(yǎng)價值不高的粗飼料。因此，通過現(xiàn)代技術(shù)手段，提高秸桿的營養(yǎng)價值，具有重要的意義。不僅可以實現(xiàn)玉米秸桿的高效利用，而且可以緩解我國的飼料糧食需求，而且對于解決秸桿焚燒的環(huán)境問題，具有一定的意義。
[0004]目前，有采用微生物發(fā)酵，機械處理等方法玉米秸桿進行處理的方法，并取得了一定的效果。但生產(chǎn)出的飼料仍無法滿足動物的營養(yǎng)需求，仍需其他飼料配合使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種玉米秸桿飼料的制備方法，該方法通過酶解及兩步發(fā)酵可以有效的提高玉米秸桿的營養(yǎng)價值，生產(chǎn)出的玉米秸桿飼料可直接飼喂動物，無需再添加其他營養(yǎng)元素。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明提供一種玉米秸桿飼料的制備方法，包括如下步驟:
[0008]I)采用機械粉碎技術(shù)處理玉米秸桿，粉碎后顆粒的直徑為0.2-lmm；
[0009]2)將粉碎后的秸桿放入容器中，經(jīng)高溫蒸煮30-60min，蒸煮后的秸桿攤開放涼，此步驟用于殺菌和軟化纖維；
[0010]3)將復(fù)合酶制劑溶解到水中，與秸桿混勻，進行室溫酶解5-6h;
[0011 ] 4)酶解結(jié)束后，采用二步發(fā)酵法進行發(fā)酵；
[0012]5)將發(fā)酵好的秸桿飼料直接供動物食用或者烘干后粉碎貯藏。
[0013]優(yōu)選地，所述機械粉碎技術(shù)包括使用刀片式粉碎機、錘式粉碎機或球磨粉碎機進行粉碎。
[0014]優(yōu)選地，所述的復(fù)合酶酶制劑由木聚糖酶，纖維素酶和半纖維素酶組成，添加量為:木聚糖酶200_400U/g，纖維素酶50-100U/g和半纖維素酶50-100U/g。
[0015]優(yōu)選地，所述二步發(fā)酵法為:1)一次發(fā)酵:加入秸桿干物質(zhì)重量的1%的玉米粉，再加入枯草芽孢桿菌和酵母菌，接種量按體積質(zhì)量比計算各加入2.5%，28°C_32°C發(fā)酵處理48-192小時;2) 二次發(fā)酵:一次發(fā)酵結(jié)束后，加入秸桿干物質(zhì)重量的0.1%-1%的蔗糖和1%的pH 4.0-5.0的磷酸鹽緩沖液，混勻，然后接種量按體積質(zhì)量比加入5%的乳酸菌發(fā)酵，35-37 °C發(fā)酵處理48-96小時。
[0016]優(yōu)選地，所述酵母菌為產(chǎn)朊假絲酵母或異常漢遜酵母。
[0017]優(yōu)選地，所述乳酸菌為植物乳桿菌。
[0018]酶解時遇到寒冷天氣，可采用加溫或者延長時間的方式，如果環(huán)境溫度降低到15-20°C，可以延長至24h，如果溫度低于15°C，則難以進行酶解，需采取措施提高環(huán)境溫度。
[0019]本發(fā)明的特點在于:
[0020]本發(fā)明中使用木聚糖酶，纖維素酶，半纖維素酶可以降解玉米秸桿中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，得到動物可以有效利用的小分子量糖。
[0021]在一次發(fā)酵時加入玉米粉主要作用為枯芽孢桿菌和酵母菌補充營養(yǎng)物質(zhì)，枯草芽孢可以產(chǎn)生多種酶，可以進一步降解秸桿中高分子物質(zhì)；添加酵母菌可以利用通過酶解和枯草芽孢桿菌降解產(chǎn)生的小分子物質(zhì)，進一步合成菌體蛋白，提高秸桿的蛋白含量。
[0022]在二次發(fā)酵時加入蔗糖主要是促進乳酸菌的生長，乳酸菌在生長繁殖過程中可利用糖產(chǎn)有機酸(乳酸)，使有機酸含量升高，可改善飼料的口感，秸桿的適口性明顯改善，秸桿飼料轉(zhuǎn)化率提高，并且有機酸可以代替飼用抗生素抑制有害微生物的生長，提高牲畜的機體免疫能力，預(yù)防并治療腸道疾病。
[0023]本發(fā)明中將復(fù)合酶酶解與微生物發(fā)酵分開，是由于酶解與發(fā)酵條件不同，如果同時進行，無法得到最佳效果。特別是發(fā)酵階段，還特別將枯草芽孢桿菌、酵母菌與乳酸菌分開進行發(fā)酵，是由于乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸，會導(dǎo)致抑制枯草芽孢桿菌和酵母菌的生長，導(dǎo)致發(fā)酵失敗。分開后，有利于通過調(diào)節(jié)秸桿的PH等方法，使微生物快速生長。
[0024]本發(fā)明所用菌種，均購買自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC)。其中枯草芽孢桿菌，編號為CICC 10088;產(chǎn)朊假絲酵母，編號為CICC 1314;異常漢遜酵母，編號為CICC 32257;植物乳桿菌，編號為CICC 21794。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于:
[0026]本發(fā)明提供一種玉米秸桿飼料的制備方法，該方法采用酶解與二次發(fā)酵的結(jié)合處理，有效地提高了玉米秸桿中蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量，從而提高了玉米秸桿的營養(yǎng)價值，無需再添加其他營養(yǎng)元素，并且適口性強，滿足牛羊等動物的營養(yǎng)需求。
【具體實施方式】
[0027]下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
[0028]本發(fā)明所用木聚糖酶，纖維素酶和半纖維素酶均購買自帝斯曼(中國)有限公司。
[0029]本發(fā)明所用菌種，均購買自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC)。其中枯草芽孢桿菌，編號為CICC 10088;產(chǎn)朊假絲酵母，編號為CICC 1314;異常漢遜酵母，編號為CICC 32257;植物乳桿菌，編號為CICC 21794。
[0030]所用微生物的培養(yǎng)條件為:
[0031]枯草芽孢桿菌培養(yǎng)基配方:蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，NaCl 5.0g，蒸餾水
1.0L，pH7.0。培養(yǎng)條件，37 °C，200轉(zhuǎn)/分鐘，將菌培養(yǎng)至OD6qq至1.0。
[0032]酵母菌(產(chǎn)朊假絲酵母或異常漢遜酵母)培養(yǎng)基配方:蛋白胨20g，酵母粉10g，葡萄糖1g，蒸餾水1.0L，pH7.0，培養(yǎng)條件，30 °C，200轉(zhuǎn)/分鐘，將菌培養(yǎng)至OD6qq至1.0。
[0033]植物乳桿菌培養(yǎng)基:酪胨10.0g，牛肉粉8.0g，酵母粉4.0g，葡萄糖20.0g，硫酸鎂0.2g，乙酸鈉5.0g，檸檬酸三銨2.0g，磷酸氫二鉀2.0g，硫酸錳0.05g，吐溫80 1.0g,蒸餾水IL，pH6.2 ± 0.2。培養(yǎng)條件，37 °C，200轉(zhuǎn)/分鐘，將菌培養(yǎng)至0D600至1.0。
[0034]本發(fā)明所述“體積質(zhì)量比”為L/kg，例如，加入體積質(zhì)量比為5%的菌液即0.05L加入到Ikg中，或等比例變化。
[0035]實施例1:
[0036](I)采用球磨粉碎的方式處理玉米秸桿，粉碎后顆粒的直徑在0.2mm。
[0037](2)將粉碎后的秸桿放入容器中，經(jīng)高溫蒸煮45min，蒸煮后的秸桿攤開放涼。
[0038](3)將復(fù)合酶制劑溶解到水中，與秸桿混勻，進行室溫酶解5h。
[0039]水的用量以秸桿手握成團、松開即散為最佳。
[0040]復(fù)合酶制劑包括:木聚糖酶，纖維素酶和半纖維素酶，用量為:
[0041 ]酶制劑的添加量為:
[0042]木聚糖酶:400U/g;
[0043]纖維素酶:50U/g;
[0044]半纖維素酶:50U/g;
[0045](4)酶解結(jié)束后，采用二步發(fā)酵法進行發(fā)酵;具體過程為:I)一次發(fā)酵:加入秸桿干物質(zhì)重量的1%的玉米粉，再加入枯草芽孢桿菌(CICC 10088)和產(chǎn)朊假絲酵母(CICC 1314)各2.5% (體積質(zhì)量比)，30度，發(fā)酵處理48小時；2)二次發(fā)酵:一次發(fā)酵結(jié)束后，加入秸桿干物質(zhì)重量的0.5%的蔗糖和I %的pH5.0的磷酸鹽緩沖液，混勻;然后加入植物乳桿菌(CICC21794)發(fā)酵接種量為5% (體積質(zhì)量比)，37°C發(fā)酵處理48小時。
[0046](5)將發(fā)酵好的秸桿飼料直接供動物食用或者烘干后貯藏。
[0047]發(fā)酵結(jié)束后，測算秸桿中的中性洗滌纖維由67.1 %降至62.3 %，粗纖維由27 %降至21.4 %，粗蛋白由6.78 %增加至8.32%,秸桿中總酸含量達2.91 %。
[0048]實施例2:
[0049](I)采用錘式粉碎的方式處理玉米秸桿，粉碎后顆粒的直徑在0.5mm。
[0050](2)將粉碎后的秸桿放入容器中，高溫蒸煮35min)，蒸煮后的秸桿攤開放涼。
[0051](3)將復(fù)合酶制劑溶解到水中，與秸桿混勻，進行酶解5h。
[0052]水的用量以秸桿手握成團、松開即散為最佳。
[0053]復(fù)合酶制劑包括:木聚糖酶，纖維素酶和半纖維素酶，用量為:
[0054]酶制劑的添加量為:
[0055]木聚糖酶:200U/g
[0056]纖維素酶:100U/g
[0057]半纖維素酶:100U/g
[0058](4)酶解結(jié)束后，采用二步發(fā)酵法進行發(fā)酵;具體過程為:I)一次發(fā)酵:加入秸桿干物質(zhì)重量的I %的玉米粉，再加入枯草芽孢桿菌(CICC 10088)和異常漢遜酵母(CICC32257)各2.5% (體積質(zhì)量比)，30度發(fā)酵處理96小時；2)二次發(fā)酵:一次發(fā)酵結(jié)束后，加入秸桿干物質(zhì)重量的I %的蔗糖和I %的PH值為4.5的磷酸鹽緩沖液，混勻;然后加入植物乳桿菌(CICC 21794)，35°C發(fā)酵處理96小時。
[0059](5)將發(fā)酵好的秸桿飼料直接供動物食用或者烘干后貯藏。
[0060]發(fā)酵結(jié)束后，秸桿中的中性洗滌纖維由67.1 %降至63.1 %，粗纖維由27 %降至20.9%，粗蛋白由6.78%增加至7.92%，秸桿中總酸含量達2.79%。
[0061 ] 實施例3:
[0062](I)采用刀片式粉碎的方式處理玉米秸桿，粉碎后顆粒的直徑為1mm。
[0063](2)將粉碎后的秸桿放入容器中，高溫蒸煮30min，蒸煮后的秸桿攤開放涼。
[0064](3)將復(fù)合酶制劑溶解到水中，與秸桿混勻，室溫進行酶解6h。
[0065]水的用量以秸桿手握成團、松開即散為最佳。
[0066]復(fù)合酶制劑包括:木聚糖酶，纖維素酶和半纖維素酶，用量為:
[0067]木聚糖酶:300U/g
[0068]纖維素酶:80U/g
[0069]半纖維素酶:50U/g
[0070](4)酶解結(jié)束后，采用二步發(fā)酵法進行發(fā)酵;具體過程為:I)一次發(fā)酵:加入秸桿干物質(zhì)重量的1%的玉米粉，再加入枯草芽孢桿菌(CICC 10088)和產(chǎn)朊假絲酵母(CICC 1314)各2.5% (體積質(zhì)量比)，30度發(fā)酵處理72小時;2)二次發(fā)酵:一次發(fā)酵結(jié)束后，加入秸桿干物質(zhì)重量的I %的蔗糖和I %的PH值為5.0的磷酸鹽緩沖液，混勻；然后加入乳酸菌接種量為5 % (體積質(zhì)量比)，35 °C發(fā)酵處理72小時。
[0071 ] (5)將發(fā)酵好的秸桿飼料直接供動物食用或者烘干后貯藏。
[0072]發(fā)酵結(jié)束后，秸桿中的中性洗滌纖維由67.1 %降至62.5%,粗纖維由27 %降至22.9%，粗蛋白由6.78%增加至7.79%，秸桿中總酸含量達3.19%。
[0073]從上述實施例可以看出，采用本發(fā)明的技術(shù)方案對玉米秸桿進行處理后，降低了纖維素的含量，提高了蛋白質(zhì)的含量，從而有效地提高了秸桿的營養(yǎng)價值，同時增加了秸桿的適口性，滿足牛羊等動物的營養(yǎng)需求。
【主權(quán)項】
1.一種玉米秸桿飼料的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)采用機械粉碎技術(shù)處理玉米秸桿，粉碎后顆粒的直徑為0.2-lmm; 2)將粉碎后的秸桿放入容器中，經(jīng)高溫蒸煮30-60min，蒸煮后的秸桿攤開放涼； 3)將復(fù)合酶制劑溶解到水中，與秸桿混勻，進行室溫酶解5-6h; 4)酶解結(jié)束后，采用二步發(fā)酵法進行發(fā)酵； 5)將發(fā)酵好的秸桿飼料直接供動物食用或者烘干后粉碎貯藏。2.如權(quán)利要求1所述的玉米秸桿飼料的制備方法，其特征在于，所述機械粉碎技術(shù)包括使用刀片式粉碎機、錘式粉碎機或球磨粉碎機進行粉碎。3.如權(quán)利要求1所述的玉米秸桿飼料的制備方法，其特征在于，所述的復(fù)合酶酶制劑由木聚糖酶，纖維素酶和半纖維素酶組成，添加量為:木聚糖酶200-400U/g，纖維素酶50-l00U/g，半纖維素酶50-100U/g。4.如權(quán)利要求1所述的玉米秸桿飼料的制備方法，其特征在于，所述二步發(fā)酵法為:I)一次發(fā)酵:加入秸桿干物質(zhì)重量的I %的玉米粉，再加入枯草芽孢桿菌和酵母菌，接種量按體積質(zhì)量比計算各加入2.5%, 28°C_32°C發(fā)酵處理48-192小時；2) 二次發(fā)酵:一次發(fā)酵結(jié)束后，加入秸桿干物質(zhì)重量的0.1%~1%的蔗糖和I %的pH 4.0-5.0的磷酸鹽緩沖液，混勻，然后接種量按體積質(zhì)量比加入5%的乳酸菌發(fā)酵，35-37°C發(fā)酵處理48-96小時。5.如權(quán)利要求1所述的玉米秸桿飼料的制備方法，其特征在于，所述酵母菌為產(chǎn)朊假絲酵母或異常漢遜酵母。6.如權(quán)利要求1所述的玉米秸桿飼料的制備方法，其特征在于，所述乳酸菌為植物乳桿菌。
【文檔編號】A23K10/30GK105961854SQ201610304931
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】趙有璽, 馬榴強, 冀頤之, 龔平, 程艷玲
【申請人】北京聯(lián)合大學(xué)