一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法

摘要

本发明公开了一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，该方法以麦秆为原料，采用白腐真菌桦褐孔菌固体发酵降解麦秆，最终得到麦秆转化饲料。本发明发酵工艺简单，成本低，发酵产品风味良好，粗蛋白、氨基酸含量有不同程度提高，并且含有较高活性的羧甲基纤维素酶，滤纸酶，木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶，体外消化率高，营养丰富，达到生产优质发酵饲料效果。

权利要求

1.一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）种子液的制备：将桦褐孔菌的菌种先在麦芽蛋白胨琼脂培养基中活化，再转移至液体种子培养基培养，得到种子液；

（2）麦秆预处理：将麦秆剪切至2-2.5cm长度，自来水充分浸泡3天，取出晾干；

（3）固体发酵：将步骤（2）处理后的麦秆与营养液混匀，灭菌后，接种种子液，在温度24-

28℃下发酵10-15天，发酵结束后取出发酵产物，然后在50℃的烘箱中烘3天，获得产品；

步骤（3）中，营养液配方为：玉米粉200 g/L，（NH4）2SO4 10 g/L，MgSO4·7H2O 0.3 g/L，KH2PO4 0.11 g/L，Tween-80 4 g/L，pH 7.4；

步骤（3）中，麦秆与营养液的固液比为2g:1mL，种子液用量为每1g麦秆加0.1-0.3mL。

2.根据权利要求1所述的一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，其特征在于，步骤（1）中，麦芽蛋白胨琼脂培养基配方为：麦芽浸粉30g/L，蛋白胨3 g/L，琼脂15 g/L，pH 

5.4-5.8。

3.根据权利要求2所述的一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，其特征在于，步骤（1）中，麦芽蛋白胨琼脂培养基中活化的参数为：温度28℃，时间72h。

4.根据权利要求1所述的一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，其特征在于，步骤（1）中，液体种子培养基配方为：葡萄糖20 g/L，蛋白胨3 g/L，酵母浸膏2 g/L，KH2PO4 1 g/L，MgSO4 1.5 g/L，CaCl2 0.1 g/L，pH自然。

5.根据权利要求4所述的一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，其特征在于，步骤（1）中，液体种子培养基培养的参数为：温度28℃，转速150r/min，培养时间48h。

说明书

一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法

技术领域

[0001] 本发明涉及固体发酵饲料制备技术领域，特别涉及一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法。

背景技术

[0002] 近年来，国内外一直在寻找生物手段处理农作物秸秆的最佳途径，该问题的最大难点在于秸秆中的非水溶性木质纤维素很难被酸，碱和酶降解，主要是纤维素的结晶度、聚合度以及包裹着纤维素与半纤维素的木质素所致。木质素与半纤维素以共价键形式结合，将纤维素分子包埋在其中，形成一种天然屏障，使酶不易与纤维素分子接触，而木质素的水不溶性、化学结构的复杂性，导致了秸秆的难降解性。因此要彻底降解纤维素，必须先解决木质素的降解问题。因此，秸秆利用的研究从过去的降解纤维素转向了降解木质素。研究表明，利用白腐真菌可有效降解木质素，因为白腐真菌对木质纤维素有广泛的适应性，能分泌高活力的木质素酶和纤维素酶，所以可利用多种牲畜不能直接利用的木质纤维素，合成自身的菌体蛋白。白腐真菌在秸秆转化中因为用途多、可再生、周期短、营养价值高等优点，越来越受到国内外研究者重视。

[0003] 菌体蛋白是微生物在发酵过程中因自身繁殖产生的微生物蛋白，秸秆发酵过程中产生并积累大量有用的代谢产物，如维生素、赖氨酸、有机酸等，有些具有防腐作用，如乳酸、醋酸、乙醇等；有些可以增强动物抗病力，促进有益菌群的生长繁殖。特别是近年来，利用秸秆等纤维素原料经微生物发酵转化，生产单细胞蛋白的研究，因其原料来源广、成本低，有利于解决环境污染等特点而备受关注。微生物发酵生产饲料的方法主要包括液体发酵和固体发酵两种方式，相比较而言固体发酵具有产率高、周期短、能耗低，废水废渣少等显著优势。

[0004] 虽然目前国内外有很多以酒糟，豆粕，树叶，木薯等基质作为原料制备生物饲料的专利报道，但是关于麦秆制备生物饲料的专利报道很少。如专利201010295193.x报道了将银杏叶渣和秸秆加水密封后直接发酵，该方法没有添加任何菌种直接发酵，制备得到的发酵饲料蛋白含量低、营养价值低，且该方法采用液态发酵，产生大量的废水，处理难、能耗高，且污染环境。专利201210549464.9报道了以银杏叶为原料，采用单一菌种枯草芽孢杆菌进行固体发酵制备生物饲料添加剂，以及专利200910031310.9报道了以银杏叶为原料，采用单一菌种产朊假丝酵母进行固体发酵制备生物饲料添加剂。这些专利均采用某一菌种进行发酵，而且这些菌种并不具备对木质纤维素降解的特殊能力，故制备得到的生物饲料存在营养成分单一、蛋白质含量低、动物消化吸收率低和适口性差等严重问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，解决了麦秆作为饲料使用过程中存在的粗蛋白含量过低和木质素含量高的问题，提高了麦秆作为饲料的营养价值。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0007] 一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，包括以下步骤：

[0008] （1）种子液的制备：将桦褐孔菌的菌种先在麦芽蛋白胨琼脂培养基中活化，再转移至液体种子培养基培养，得到种子液。

[0009] （2）麦秆预处理：将麦秆剪切至2-2.5cm长度，自来水充分浸泡3天，取出晾干；本步骤将麦秆剪切至2-2.5cm长度是便于降解，如果磨成粉状，后续加入液体混合后不利于菌种培养；用水浸泡是为了让水分充分渗透基质，也是有利于菌种降解麦秆内部；浸泡后的麦秆取出晾干是由于桦褐孔菌不能在含水量太大的基质上培养，所以晾干至无水明显流出。

[0010] （3）固体发酵：将步骤（2）处理后的麦秆与营养液混匀，灭菌后，接种种子液，在温度24-28℃下发酵10-15天，发酵结束后取出发酵产物，然后在50℃的烘箱中烘3天，获得产品。

[0011] 本发明采用的白腐真菌桦褐孔菌，一方面因其强大的分解纤维素能力，能使自身菌体大量繁殖，从而提高麦秆中的蛋白质含量；另一方面其对木质素极强的降解能力，能够改善麦秆的适口性，提高反刍动物对麦秆的消化率。基于这两方面考虑，将经发酵处理后的麦秆用作反刍动物饲料，为麦秆资源的深度利用，提供了新的途径。

[0012] 本发明中的桦褐孔菌固体发酵时可分解利用木质素、纤维素和半纤维素，并产生大量的菌体蛋白以及代谢产物，从而大大提高麦秆转化饲料的蛋白质含量和营养品质。体外产气法表明麦秆经过白腐真菌处理后，产气从125mL/g增加至168.6mL/g，处理后产气量显著增加，表明生物处理后的麦秆瘤胃降解性更好，因此更适合饲喂反刍动物。本发明发酵工艺简单，成本低，发酵产品风味良好，粗蛋白、氨基酸含量有不同程度提高，并且含有较高活性的羧甲基纤维素酶，滤纸酶，木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶，体外消化率高，营养丰富，达到生产优质发酵饲料效果。

[0013] 作为优选，步骤（1）中，麦芽蛋白胨琼脂培养基配方为：麦芽浸粉30g/L，蛋白胨3 g/L，琼脂15 g/L，pH 5.4-5.8。

[0014] 作为优选，步骤（1）中，麦芽蛋白胨琼脂培养基中活化的参数为：温度28℃，时间72h。

[0015] 作为优选，步骤（1）中，液体种子培养基配方为：葡萄糖20 g/L，蛋白胨3 g/L，酵母浸膏2 g/L，KH2PO4 1 g/L，MgSO4 1.5 g/L，CaCl2 0.1 g/L，pH自然。

[0016] 作为优选，步骤（1）中，液体种子培养基培养的参数为：温度28℃，转速150r/min，培养时间48h。

[0017] 作为优选，步骤（3）中，营养液配方为：玉米粉200 g/L，（NH4）2SO4 10 g/L，MgSO4·7H2O 0.3 g/L，KH2PO4 0.11 g/L，Tween-80 4 g/L，pH 7.4。针对本发明特定的固体发酵方法，发明人经过探索试验，开发了适应性的营养液配方，该配方与现有配方都不同。

[0018] 作为优选，步骤（3）中，麦秆与营养液的固液比为2g:1mL，种子液用量为每1g麦秆加0.1-0.3mL。

[0019] 本发明的有益效果是：

[0020] 本发明以农业资源废弃物麦秆为原料，采用生物转化的方法制备饲料蛋白，不仅可以变废为宝，而且提供了一种新的安全、高营养价值的优质饲料蛋白。

[0021] 本发明与现有技术相比，制备得到的麦秆饲料蛋白不仅蛋白质含量显著提高，且含有多种高活性的纤维素酶、木质素酶，多种氨基酸和微量元素，营养成分全面适口性好，反刍动物消化率高。

[0022] 本发明制备的麦秆饲料蛋白能有效提高反刍动物的生产性能和饲料转化率，具有很好的市场前景。

具体实施方式

[0023] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

[0024] 本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

[0025] 实施例1：

[0026] 一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，包括以下步骤：

[0027] （1）种子液的制备：将桦褐孔菌的菌种（市售）先在麦芽蛋白胨琼脂培养基中活化，活化的参数为：温度28℃，时间72h；再转移至液体种子培养基培养，培养的参数为：温度28℃，转速150r/min，培养时间48h，得到种子液。

[0028] 麦芽蛋白胨琼脂培养基配方为：麦芽浸粉30g/L，蛋白胨3 g/L，琼脂15 g/L，pH 5.4-5.8。

[0029] 液体种子培养基配方为：葡萄糖20 g/L，蛋白胨3 g/L，酵母浸膏2 g/L，KH2PO4 1 g/L，MgSO4 1.5 g/L，CaCl2 0.1 g/L，pH自然。

[0030] （2）麦秆预处理：将麦秆剪切至2cm长度，自来水充分浸泡3天，取出晾干；

[0031] （3）固体发酵：将步骤（2）处理后的麦秆10g与5mL营养液混匀，121℃灭菌30min，接种1mL种子液，在温度28℃下发酵10天，发酵结束后取出发酵产物，然后在50℃的烘箱中烘3天，获得产品。

[0032] 营养液配方为：玉米粉200 g/L，（NH4）2SO4 10 g/L，MgSO4·7H2O 0.3 g/L，KH2PO4 0.11 g/L，Tween-80 4 g/L，pH 7.4。

[0033] 产品经检测粗蛋白含量9.1%，纤维素含量35.3%，半纤维素含量24.3%，木质素含量16.7%，体外产气量168.6mL/g。未经本发明方法处理的麦秆的粗蛋白含量4.4%，纤维素含量
30.3%，半纤维素含量21.2%，木质素含量15.1%，体外产气量125mL/g。

[0034] 发酵后，木质纤维素降解酶第10天酶活：羧甲基纤维素酶活58.4 IU/g，滤纸酶活14.3 IU/g，木质素过氧化物酶活832.1 IU/g，锰过氧化物酶活493.8 IU/g，处理前的空白组酶活均为0 IU/g。

[0035] 实施例2：

[0036] 一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，包括以下步骤：

[0037] （1）种子液的制备：将桦褐孔菌的菌种先在麦芽蛋白胨琼脂培养基中活化，活化的参数为：温度28℃，时间72h；再转移至液体种子培养基培养，培养的参数为：温度28℃，转速150r/min，培养时间48h，得到种子液。

[0038] 麦芽蛋白胨琼脂培养基配方为：麦芽浸粉30g/L，蛋白胨3 g/L，琼脂15 g/L，pH 5.4-5.8。

[0039] 液体种子培养基配方为：葡萄糖20 g/L，蛋白胨3 g/L，酵母浸膏2 g/L，KH2PO4 1 g/L，MgSO4 1.5 g/L，CaCl2 0.1 g/L，pH自然。

[0040] （2）麦秆预处理：将麦秆剪切至2.5cm长度，自来水充分浸泡3天，取出晾干；

[0041] （3）固体发酵：将步骤（2）处理后的麦秆50g与25mL营养液混匀，121℃灭菌30min，接种5mL种子液，在温度24℃下发酵15天，发酵结束后取出发酵产物，然后在50℃的烘箱中烘3天，获得产品。

[0042] 营养液配方为：玉米粉200 g/L，（NH4）2SO4 10 g/L，MgSO4·7H2O 0.3 g/L，KH2PO4 0.11 g/L，Tween-80 4 g/L，pH 7.4。

[0043] 产品经检测粗蛋白含量9.8%，纤维素含量36.2%，半纤维素含量25.6%，木质素含量17.2%，体外产气量172.3mL/g。未经本发明方法处理的麦秆的粗蛋白含量4.4%，纤维素含量
30.3%，半纤维素含量21.2%，木质素含量15.1%，体外产气量125mL/g。

[0044] 实施例3：

[0045] 一种麦秆转化饲料的桦褐孔菌固体发酵方法，包括以下步骤：

[0046] （1）种子液的制备：将桦褐孔菌的菌种先在麦芽蛋白胨琼脂培养基中活化，活化的参数为：温度28℃，时间72h；再转移至液体种子培养基培养，培养的参数为：温度28℃，转速150r/min，培养时间48h，得到种子液。

[0047] 麦芽蛋白胨琼脂培养基配方为：麦芽浸粉30g/L，蛋白胨3 g/L，琼脂15 g/L，pH 5.4-5.8。

[0048] 液体种子培养基配方为：葡萄糖20 g/L，蛋白胨3 g/L，酵母浸膏2 g/L，KH2PO4 1 g/L，MgSO4 1.5 g/L，CaCl2 0.1 g/L，pH自然。

[0049] （2）麦秆预处理：将麦秆剪切至2.2cm长度，自来水充分浸泡3天，取出晾干；

[0050] （3）固体发酵：将步骤（2）处理后的麦秆100g与50mL营养液混匀，121℃灭菌30min，接种10mL种子液，在温度26℃下发酵12天，发酵结束后取出发酵产物，然后在50℃的烘箱中烘3天，获得产品。

[0051] 营养液配方为：玉米粉200 g/L，（NH4）2SO4 10 g/L，MgSO4·7H2O 0.3 g/L，KH2PO4 0.11 g/L，Tween-80 4 g/L，pH 7.4。

[0052] 产品经检测粗蛋白含量9.5%，纤维素含量35.8%，半纤维素含量25.2%，木质素含量16.9%，体外产气量170.4mL/g。未经本发明方法处理的麦秆的粗蛋白含量4.4%，纤维素含量
30.3%，半纤维素含量21.2%，木质素含量15.1%，体外产气量125mL/g。

[0053] 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。