一種蘆葦高蛋白飼料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及植物秸桿發(fā)酵飼料領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種蘆葦高蛋白飼料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)飼料原料的需求與日倶增，但是目前我國(guó)飼 料資源中蛋白質(zhì)資源較為短缺。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2012年，我國(guó)蛋白飼料的需求量為0. 66億噸， 而可供量?jī)H為〇. 22億噸。可見(jiàn)，我國(guó)蛋白飼料的供給量已經(jīng)嚴(yán)重不足，高蛋白飼料的供給 已存在巨大缺口。
[0003] 木質(zhì)纖維素是地球上最豐富的可再生資源。例如各種農(nóng)作物秸桿、城市纖維質(zhì)垃 圾、農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物如玉米芯、蔬菜莖葉、果蔬渣等。木質(zhì)纖維素由于數(shù)量極大又廉價(jià)而 成為自然界中具有重大應(yīng)用價(jià)值的復(fù)雜生物質(zhì)。但是由于木質(zhì)纖維素的組成與結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 因而難以被單胃動(dòng)物消化。因此，將木質(zhì)纖維素高效低成本地進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，使其替代部分 高價(jià)且長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的豆柏原料，將是飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。
[0004] 微生物發(fā)酵是實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素類農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物低成本高效生物轉(zhuǎn)化的有效途徑。微 生物發(fā)酵法主要是利用微生物將原料轉(zhuǎn)化成營(yíng)養(yǎng)豐富的微生物菌體蛋白飼料，以酵母菌單 細(xì)胞蛋白飼料為多，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有B族維生素、礦物質(zhì)以及其他生理活性物 質(zhì)，還含有豐富的酶類，如胃蛋白酶、淀粉酶等。酵母發(fā)酵飼料還可促進(jìn)動(dòng)物體消化道內(nèi)有 益微生物繁殖，提高動(dòng)物的消化率，促進(jìn)增重。因此，行業(yè)內(nèi)的研究人員開(kāi)展了一系列以不 同類型新鮮的植物莖葉發(fā)酵制備菌體蛋白飼料的研究。如CN101584378B公開(kāi)了一種以甜 高粱秸桿為原料生產(chǎn)高蛋白飼料的方法，該方法以高粱秸桿為原料制備了蛋白飼料，但是 該方法采用熱帶假絲酵母（Candida tropicalis)發(fā)酵，這是一種條件致病菌，對(duì)生產(chǎn)人員 具有潛在的危險(xiǎn)，另外，甜高粱桿本身含糖量就很高，糖度在15-21%之間，得到含粗蛋白 35% -40%的飼料，相對(duì)而言原料的轉(zhuǎn)化率很低。又如CN101744106B公開(kāi)了利用牧草基乳 酸菌強(qiáng)化發(fā)酵制備高蛋白發(fā)酵飼料的方法，是利用牧草做基質(zhì)發(fā)酵乳酸菌制備乳酸菌發(fā)酵 劑，替代商品乳酸菌劑，再用以發(fā)酵秸桿和工業(yè)糟渣，然而乳酸菌并沒(méi)有較強(qiáng)的合成和積累 蛋白質(zhì)的能力，因此得到的發(fā)酵飼料的粗蛋白含量較低。
[0005] 蘆_ (Phragmitescommunis)，多年生禾本科蘆_屬植物，春發(fā)秋熟，在4-9月間蘆 葦莖葉積累了大量的氮素，秋冬之前氮素轉(zhuǎn)移至蘆根，來(lái)年春季再生發(fā)，在自然界氮素循環(huán) 中起著非常重要的作用。蘆葦具極強(qiáng)的抗逆性和生存競(jìng)爭(zhēng)能力，廣泛分布于全國(guó)各地，在水 資源豐富的地區(qū)如河邊灘涂，蘆葦生長(zhǎng)旺盛，生物量大，是含豐富纖維素成分的巨大資源， 具有"第二森林"的美譽(yù)。此外，自然條件下蘆葦很少受到病蟲(chóng)害的侵襲，因此，蘆葦也被稱 為無(wú)農(nóng)殘的天然植物。蘆葦全身是寶，蘆根、蘆莖、蘆葉、蘆須等都各用途。目前，蘆葦資源 的利用多為天然使用，如蘆葦?shù)那o桿主要用以編織葦席、葦簍和造紙；蘆根和蘆須主要作為 中藥材使用；少數(shù)品種的蘆葦葉在端午節(jié)期間用來(lái)包粽子；而最主要的人工開(kāi)發(fā)利用方式 是將成熟的蘆葦莖桿用于建材和造紙。由此可見(jiàn)，對(duì)于具有較強(qiáng)再生力、在自然條件下產(chǎn)鮮 草3. 9~13. 9噸/公頃、每年可刈割2~3次的蘆葦來(lái)說(shuō)，目前對(duì)蘆葦?shù)拈_(kāi)發(fā)利用是非常 有限的，尤其是生長(zhǎng)時(shí)期的莖葉資源，除了少數(shù)品種的蘆葦葉可以用來(lái)包粽子之用，其余大 量的蘆葦葉基本廢棄，并無(wú)開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)，基本還處于技術(shù)空白期。
[0006] 據(jù)相關(guān)研究報(bào)道，蘆葦莖葉含有多種生物活性成分，具有一定的醫(yī)藥功能。蘆葦葉 含有一定量的黃酮類化合物，具有一定的抗氧化作用，能用于食品保鮮。蘆葦葉的乙醇浸提 液中10余種化合物，初步定性出其中有9種化合物為黃酮類。蘆葦葉水提物對(duì)農(nóng)作物種子 發(fā)芽及生長(zhǎng)還具有一定的促進(jìn)作用。蘆葦本身富含戊聚糖、薏苡素、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合 物、D-葡萄糖、D-半乳糖、多種維生素等，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值。所以行業(yè)的研 究人員以蘆葦莖葉為原料，對(duì)其藥用成分進(jìn)行了提取研究，如CN101649253 B公開(kāi)了一種蘆 葦生物質(zhì)的綜合應(yīng)用方法，報(bào)道了先從蘆葦莖葉中采用超臨界萃取進(jìn)行蘆葦莖葉中生物活 性物質(zhì)的提取分離，剩余的富含纖維素生物質(zhì)的蘆葦莖葉殘?jiān)M(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理后，糖化 發(fā)酵，形成生物燃料乙醇，蘆葦殘?jiān)?jīng)酵母菌發(fā)酵后可作為奶牛的飼料。該方法不失為一種 變廢為寶的利用方法，但是提取蘆葦中的活性物質(zhì)需要昂貴的儀器設(shè)備，提取方法繁瑣復(fù) 雜，提取效率低，而且營(yíng)養(yǎng)成分和活性物質(zhì)被提取之后，定會(huì)導(dǎo)致蘆葦殘?jiān)鼱I(yíng)養(yǎng)匱乏，基本 只剩下難以降解的木質(zhì)素，酵母細(xì)胞難以分解利用和生長(zhǎng)繁殖，最終得到蛋白含量低、營(yíng)養(yǎng) 成分匱乏的飼料?？梢?jiàn)，將蘆葦莖葉用作提取有效成分的原料并不是隨時(shí)隨地可行且高效 利用的理想途徑。而在利用蘆葦開(kāi)發(fā)飼料相關(guān)制品方面，CN103300210B公開(kāi)了一種生物轉(zhuǎn) 化蘆葦和花生餅柏制備飼料用復(fù)合酶兼益生菌制劑的方法，該方法將普洱熟茶、香菇菌棒、 茶樹(shù)菇菌棒、蘆葦、花生餅柏、麥麩、蘋果渣發(fā)酵制備飼料用復(fù)合酶兼益生菌制劑，利用普洱 茶中固有的微生物菌落做發(fā)酵劑，以多種材料為發(fā)酵基質(zhì)，制備了復(fù)合飼料，但是該方法中 蘆葦?shù)挠昧亢苌?，添加蘆葦?shù)闹饕康氖侵苽鋸?fù)合酶制劑，因此這種方法不但難以轉(zhuǎn)化巨 大的蘆葦資源，而且由于采用的是混菌發(fā)酵，所以得到飼料的蛋白質(zhì)含量較低。此外，縱觀 已報(bào)道的對(duì)植物秸桿的微生物轉(zhuǎn)化方法，多數(shù)是將不同微生物菌株按照一定比例混合，再 接入預(yù)處理的植物秸桿進(jìn)行共同發(fā)酵，這種方法雖然具有操作方便的優(yōu)點(diǎn)，但由于不同菌 株生長(zhǎng)和產(chǎn)酶及酶解作用條件不同，混菌一步發(fā)酵的結(jié)果很難制備出粗蛋白含量較高的發(fā) 酵飼料。如CN101884362B公開(kāi)的多菌種固態(tài)發(fā)酵醋糟生產(chǎn)蛋白飼料方法，報(bào)道了以平菇+ 白地霉+釀酒酵母+產(chǎn)朊假絲酵母發(fā)酵醋糟、酒糟生產(chǎn)蛋白飼料的方法，發(fā)酵前原料中粗蛋 白含量為27. 38%，發(fā)酵后僅達(dá)到31. 75%，僅提高了 4. 37%，而且原料成本高，推廣應(yīng)用受到 局限。
[0007] 我國(guó)蘆葦資源豐富，分布廣泛，生長(zhǎng)集中、易于砍伐，而且當(dāng)蘆葦?shù)厣喜糠智o葉生 長(zhǎng)到一定高度時(shí)，從根部采割以后，還仍然可以再長(zhǎng)出6-7尺高，每年可以采割2-3次，最后 一茬的生物量與不采割相差無(wú)幾，不影響秋季收獲成熟的蘆葦莖桿。如此高產(chǎn)量的蘆葦莖 葉，如果當(dāng)?shù)貨](méi)有相配套的技術(shù)配套產(chǎn)業(yè)，必然造成大量蘆葦莖葉的丟棄和浪費(fèi)。因此，若 能開(kāi)發(fā)一種以蘆葦為主要原料轉(zhuǎn)化高蛋白飼料的制備方法，對(duì)當(dāng)?shù)靥J葦莖葉的即時(shí)利用具 有十分重要的意義，也對(duì)填補(bǔ)我國(guó)高蛋白飼料的缺口具有十分重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種蘆葦發(fā)酵高蛋白飼料及其制備方法，以解決現(xiàn)有蘆葦莖 葉開(kāi)發(fā)利用率低，采用傳統(tǒng)方法制備蘆葦飼料蛋白質(zhì)含量很低的問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種蘆葦發(fā)酵高蛋白飼料，通過(guò)以下 方法制備： (a) 活化木霉菌株，得木霉孢子；將所述木霉孢子擴(kuò)大培養(yǎng)，得木霉種曲； (b) 分別活化產(chǎn)朊假絲酵母和產(chǎn)酯假絲酵母，擴(kuò)大培養(yǎng)，分別得產(chǎn)朊假絲酵母擴(kuò)培液和 產(chǎn)酯假絲酵母擴(kuò)培液； (c) 粉碎蘆葦，將粉碎的蘆葦與麩皮按質(zhì)量比為9~8:1~2混合，再加入所述蘆葦和 麩皮混合物總質(zhì)量I. 0~1. 3倍的水，混勻，得發(fā)酵原料； (d) 在所述發(fā)酵原料中按所述發(fā)酵原料質(zhì)量5~15%的接種量接種所述木霉種曲，混 勻，堆料，28~32 °C發(fā)酵48~72h，得木霉發(fā)酵料； (e) 將氯化鈣、硫酸鎂或磷酸鈣中的一種或兩種以上的鹽溶解在0. 01~0. lmol/L的鹽 酸水溶液中，使鹽的總質(zhì)量百分比含量為〇. 05~0. 2%，噴灑于所述木霉發(fā)酵料中，混勻，使 所述木霉發(fā)酵料的pH值在4. 8~6. 0,堆料，在保溫保濕條件下，40~55°C酶解24~48h ; 得酶解物料； (f) 在酶解物料中添加所述酶解物料質(zhì)量2~10%的無(wú)機(jī)氮源，再接種所述酶解物料質(zhì) 量5-20%的假絲酵母混菌，所述假絲酵母混菌為所述產(chǎn)酯假絲酵母擴(kuò)培液與產(chǎn)朊假絲酵母 擴(kuò)培液按質(zhì)量比為1-3:9-7組成的混合菌，混勻，28~35°C發(fā)酵48~96h，得蘆葦發(fā)酵高蛋 白飼料。
[0010] 本發(fā)明步驟（a)所述的木霉菌株為產(chǎn)纖維素酶豐富的綠色木霉（Trichoderma viride)、里氏木霉（Trichoderma reesei)、康寧木霉（Trichoderma koningii)或哈茨木霉 (Trichoderma harzianum)中的一種或兩種以上任意比例的混合物；優(yōu)選綠色木霉、里氏木 霉或康寧木霉中一種或幾種。
[0011] 本發(fā)明步驟（a)所述活化木霉菌株是指將木霉菌株接種在無(wú)菌PDA斜面培養(yǎng)基 上，28~32°C通氣培養(yǎng)48~96h，斜面上長(zhǎng)滿木霉孢子即可。
[0012] 本發(fā)明中PDA斜面培養(yǎng)基為馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基，其按以下組分比例及工藝條件 配制：馬鈴薯200g、葡萄糖20g、瓊脂18-20g、水1000 mL ;自然pH值，攪拌均勻后擺斜面，采 用0· IOMPa滅菌20min即得。
[0013] 本發(fā)明步驟（a)所述擴(kuò)大培養(yǎng)是指將所述木霉孢子按質(zhì)量的10%的接種量接種于 豆柏麩皮培養(yǎng)基