一种高碳基生物质蛋白饲料及其制备方法与应用

本发明涉及动物饲料领域，具体涉及一种高碳基生物质蛋白饲料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、针对豆粕减量替代和开发非常规原料是目前国内研究的热点，非常规原料主要来源于农副产品加工副产物和食品加工副产物，如豆渣、酒糟、蔬果渣、秸秆及米糠等，合计年产量达8亿多吨。非常规原料通常营养价值贫瘠，如果对其进行适当的预处理加工，即可提高其在复合饲料中的添加比例，可以有效缓解饲料原料紧缺的现状。但由于非粮生物质粗纤维与木质素含量较高，使其难以开发成高附加值蛋白饲料。如酱香酒糟具有淀粉含量高、稻壳含量相对较少以及吸水性较大等特点，而豆渣的纤维和半纤维含量较高。

2、目前，国内非粮生物质发酵饲料主要采用益生菌如添加芽孢、乳酸菌和酵母等进行固态发酵，纤维降解率极低，未能有效实现蛋白总量上的提升。这主要受生物质原料组分结构和反应环境影响。生物质原料中纤维和半纤维含量超4成，且含有15～25％的木质素，致密的木质纤维结构使其中碳源难以被微生物直接降解利用。同时，在固态反应条件下，传质传氧效果欠佳，大幅降低了发酵强度。

3、因此，开发无污染、低成本、安全性高的功能性蛋白饲料制备技术，实现生物质资源综合利用的同时，大幅提高生物质蛋白饲料化的价值及功能性具有很高的现实意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，即现有产品生产效率和产品品质较低的技术问题，提供一种高碳基生物质蛋白饲料的制备方法。

2、本发明还要解决的技术问题是提供上述制备方法制备得到的高碳基生物质蛋白饲料。

3、本发明最后要解决的技术问题是提供上述高碳基生物质蛋白饲料的应用。

4、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

5、一种高碳基生物质蛋白饲料的制备方法，包括如下步骤：

6、(1)将高碳基生物质与糠麸混合，再加入石灰和氨水，造粒后进行氨化处理获得氨化物料；

7、(2)在发酵罐内，将丝状真菌种子液接种至含有氨化物料的发酵培养基中，进行第一阶段发酵培养，当发酵至氨氮浓度低于0.15g/l且还原糖浓度低于4g/l时，接入酵母种子液，进行第二阶段发酵培养，当发酵罐内葡萄糖和木糖浓度均降至0.5g/l以下时，结束发酵，获得发酵液；

8、(3)将步骤(2)获得的发酵液进行固液分离，将固液分离得到的固体部分经低温烘干得到高碳基生物质蛋白饲料。

9、其中，步骤(1)中，所述高碳基生物质为总糖含量不低于45％的生物质，即干基状态下，每100g高碳基生物质中总糖含量不低于45g；优选为酱香酒糟、豆渣、木薯渣或土豆渣，更优选为酱香酒糟。

10、在本发明的一些实施例中，所述酱香酒糟由泸州老窖股份有限公司提供，其总糖含量为48.4％，控制含水率为10～60wt％，优选的控制含水率为30～45wt％，更优选的控制含水率为30wt％。

11、其中，所述糠麸为麸皮或玉米皮，粒度为0.2～1.5mm，含水率保持在5～15wt％，优选为玉米皮。

12、在本发明一些实施例中，所述玉米皮，其粒度为0.2～1mm，含水率保持在10wt％左右。

13、其中，步骤(1)中，所述高碳基生物质、糠麸、石灰和氨水的质量比为1：0～0.25：0～0.04：0～0.21；优选的，质量比为1：0.25：0.01～0.03：0.03～0.15；更优选的，质量比为1：0.25：0.03：0.15。

14、其中，步骤(1)中，所述氨化处理，其处理条件为：常温、湿度≥80％的密封环境下处理15～60天。

15、在本发明的一些实施例中，所述氨化处理，其处理条件为：常温、湿度≥80％的密封环境下处理60天。

16、其中，步骤(2)中，所述丝状真菌包括平菇、灵芝、红平菇、榆黄菇、根霉和米曲霉中的任意一种或几种的组合，优选为平菇和灵芝；所述酵母包括产朊假丝酵母、热带假丝酵母和酿酒酵母中的任意一种，优选为产朊假丝酵母或热带假丝酵母。

17、其中，所述丝状真菌不限于上述真菌科分类下的特定菌株，现有技术中满足上述科分类的平菇、灵芝、红平菇、榆黄菇、根霉和米曲霉均适用于本发明；所述酵母不限于上述酵母真菌科分类下的特定菌株，现有技术中满足上述科分类的产朊假丝酵母、热带假丝酵母和酿酒酵母均适用于本发明。

18、其中，所述丝状真菌种子液，其培养条件为：将丝状真菌斜面菌种接入含有丝状真菌种子培养基的摇瓶进行培养，温度26～30℃、转速150～250r/min，培养至菌体量(湿重)达150～250g/l，获得丝状真菌种子液。

19、具体的，所述丝状真菌种子培养基，其配方为：葡萄糖5～10g/l、糖蜜10～20g/l、酵母浸粉1～5g/l、硫酸铵1～3g/l、玉米浆10～20g/l、烘干粉碎的酒糟5～10g/l、硫酸镁0.5～1g/l、磷酸二氢钾0.5～1g/l，ph 4～6。

20、其中，所述丝状真菌种子液接种，其总的接种量为5～15％v/v，优选的总接种量为10％v/v。

21、其中，步骤(2)中，所述的含有氨化物料的发酵培养基，其配方为：100～180g/l氨化物料、糖蜜5～20g/l，玉米浆10～30g/l，硫酸铵0～3g/l，硫酸镁0.1～1g/l和磷酸二氢钾0.1～1g/l，ph 4.5～6.5。

22、优选的，所述发酵培养基为：100g/l氨化物料、糖蜜10g/l，玉米浆25g/l，硫酸铵3g/l，硫酸镁0.5g/l和磷酸二氢钾0.5g/l，ph 5.5。

23、具体的，所述的含有氨化物料的发酵培养基占发酵罐体积的70～85％。

24、其中，步骤(2)中，所述第一阶段发酵培养，其培养条件为：温度26～30℃、转速300～500r/min，通气量0.4～0.8vvm，压力0.03～0.1mpa，溶氧不低于20％；优选的，所述第一阶段发酵培养，其培养条件为：温度27℃、转速300～500r/min，通气量0.4～0.8vvm，压力0.08mpa，溶氧不低于20％。

25、其中，步骤(2)中，所述酵母种子液，其培养条件为：斜面菌种接入含有酵母种子培养基的摇瓶中进行培养，温度28～31℃、转速150～250r/min，培养至菌体量(湿重)达60～100g/l。

26、具体的，所述酵母种子培养基，其配方为：葡萄糖10～30g/l、糖蜜5～10g/l、酵母浸粉1～5g/l、尿素1～3g/l、玉米浆10～30g/l、磷酸0.5～2g/l、硫酸镁0.1～1g/l、磷酸二氢钾0.1～1g/l，ph 4～6。

27、其中，步骤(2)中，所述酵母种子液，其接种量为5～15％v/v，优选的接种量为10％v/v。

28、其中，所述第二阶段发酵培养，其培养条件为：温度28～31℃、转速300～500r/min，通气量0.3～0.8vvm，压力0.03～0.1mpa，溶氧不低于10％；优选的，所述第二阶段发酵培养，其培养条件为：温度31℃、转速300～500r/min，通气量0.6vvm，压力0.05mpa，溶氧不低于10％。

29、其中，步骤(3)中，所述固液分离得到的固体部分，其含水率控制在50～58％；所述低温烘干，具体指60～90℃下烘干；所述高碳基生物质蛋白饲料，其含水率控制在5～15％。

30、上述制备方法制备得到的高碳基生物质蛋白饲料也在本发明所保护的范围之内。

31、上述高碳基生物质蛋白饲料在动物饲喂中的应用也在本发明所保护的范围之内。

32、有益效果：

33、(1)本发明中氨水处理后造粒可以将氨物质封闭在微环境中实现其长期润胀作用，有效水解半纤维素，弱化纤维素和木质素的作用，提升干物质消化率或微生物作用可及度。

34、(2)本发明两阶段发酵中丝状真菌水解木质纤维素，产生的可溶性碳源和其他营养物质可以有效作为产朊假丝酵母等酵母菌的底物，从而可显著提高干物质得率和蛋白含量。

35、(3)本发明结合预处理技术的液态发酵模式，可大幅提高固含量，显著提升传质传氧效果和发酵强度，产物蛋白含量(大于38％)和干物质消化率(大于75％)显著高于固态工艺水平，使得其应用范围更广。

技术特征：

1.一种高碳基生物质蛋白饲料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高碳基生物质为总糖含量不低于45％的生物质，优选为酱香酒糟、豆渣、木薯渣或土豆渣，更优选为酱香酒糟；所述糠麸为麸皮或玉米皮，优选为玉米皮。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高碳基生物质、糠麸、石灰和氨水的质量比为1：0～0.25：0～0.04：0～0.21；优选的，质量比为1：0.25：0.01～0.03：0.03～0.15。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氨化处理，其处理条件为：常温、湿度≥80％的密封环境下处理15～60天。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述丝状真菌包括平菇、灵芝、红平菇、榆黄菇、根霉和米曲霉中的任意一种或几种的组合，优选为平菇和灵芝；所述酵母包括产朊假丝酵母、热带假丝酵母和酿酒酵母中的任意一种，优选为产朊假丝酵母或热带假丝酵母。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的含有氨化物料的发酵培养基，其配方为：100～180g/l氨化物料、糖蜜5～20g/l，玉米浆10～30g/l，硫酸铵0～3g/l，硫酸镁0.1～1g/l和磷酸二氢钾0.1～1g/l，ph 4.5～6.5。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一阶段发酵培养，其培养条件为：温度26～30℃、转速300～500r/min，通气量0.4～0.8vvm，压力0.03～0.1mpa，溶氧不低于20％；所述第二阶段发酵培养，其培养条件为：温度28～31℃、转速300～500r/min，通气量0.3～0.8vvm，压力0.03～0.1mpa，溶氧不低于10％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述固液分离得到的固体部分，其含水率控制在50～58wt％；所述低温烘干，具体指60～90℃下烘干；所述高碳基生物质蛋白饲料，其含水率控制在5～15wt％。

9.权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到的高碳基生物质蛋白饲料。

10.权利要求9所述的高碳基生物质蛋白饲料在动物饲喂中的应用。

技术总结
本发明涉及动物饲料领域，具体涉及一种高碳基生物质蛋白饲料及其制备方法与应用。本发明通过对高碳基生物质进行氨化预处理、利用不同的微生物菌种进行两次连续化液态发酵，获得了一种高碳基生物质蛋白饲料，开发了一种无污染、低成本、安全性高、传质传氧效果好、发酵强度高的功能性蛋白饲料制备技术，实现生物质资源综合利用的同时，大幅度提高了生物质蛋白饲料化的价值及功能性，显著提升了饲料干物质得率、干物质消化率和蛋白含量，因而具有广泛的应用前景。

技术研发人员：应汉杰,刘庆国,陈勇,项玲,孙文俊,温庆仕,柳东,陈天鹏
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5