一种微生物秸秆饲料发酵剂

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本发明公开了一种新型的微生物秸秆饲料发酵剂，由乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌按比例组成。这种新型微生物秸秆饲料发酵剂活力高、发酵时间短，具有促生长、预防疾病效果、菌种符合国家有关规定；产品稳定性高、流动性好，能保证和秸秆饲料原料混合均匀，使用方便；菌体纯、含杂菌少、安全性高，是一种无毒、无残留、无抗药性产生的绿色饲料发酵剂。

1.一种微生物秸秆饲料发酵剂，其特征在于，由乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和黑曲霉菌按质量比组成玉米秸秆发酵剂、小麦秸秆发酵剂和水稻秸秆发酵剂，其中；玉米秸秆发酵剂的质量比为：乳酸杆菌：枯草芽孢杆菌：酵母菌：黑曲霉菌=1.0:2.5:5.0:1.0；小麦秸秆发酵剂的质量比为：乳酸杆菌：枯草芽孢杆菌：酵母菌：黑曲霉菌=1.0:2.8:5.0:1.0；水稻秸秆发酵剂的质量比为：乳酸杆菌：枯草芽孢杆菌：酵母菌：黑曲霉菌=1.0:3.0:5.0:1.0。

技术领域

本发明涉及一种发酵剂，特别是一种微生物秸秆饲料发酵剂。 

背景技术

我国以农立国，既是粮食生产大国，也是秸秆生产大国；粗略以1亩玉米和小麦地分别能产出800公斤玉米秸秆和400公斤小麦秸秆估算，我国每年的秸秆产量约7.0亿多吨，其中粮食作物秸秆占了总量的90.5％，玉米秸秆占36.7％，稻草秸秆占27.5％，小麦秸秆占26.3％。利用微生物发酵技术提高秸秆的饲用价值已成为畜牧界、饲料界研究的热点。生物秸秆发酵饲料是一种无公害、无残留、无污染，清洁环保型的生物高科技新型饲料，是利用担子菌、曲霉菌、木霉菌、乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、光合菌和单胞菌等合理组成，相互协同，共生性好，综合功能强。通过微生物菌种的筛选、发酵配方的优化组合、发酵培养条件的优化、优良菌种选育，建立切实可行的工艺条件，研制新型微生物饲料添加剂，提高秸秆饲料营养价值，是解决蛋白质饲料短缺，提高秸秆饲料利用率的重点。 

益生素又称促生素或生菌剂，是指具有防止腹泻和促进动物生长作用的微生物制剂。由于益生素没有抗生素的残留、耐药性问题，对动物没有什么不良影响，应用前景比较广阔。特别是对促进生长，提高动物的健康水平具有良好作用。益生素作为一类饲料添加剂，起作用部位为胃肠道等消化器官，主要的功能为调节动物胃肠道微生态平衡，保护胃肠道的固有有益菌群，破坏胃肠道的有害菌群。益生素的作用原理，一是建立肠道有效微生物优势种群，抑制有害细菌种群；二是益生素中孢子在肠道萌发时，大量消耗肠道内的氧气，造成肠道厌氧环境，改善了微生态环境；三是与有害菌竞争性地吸 附到肠道上；四是在肠道产生乳酸、乙酸、丙酸等使空肠内容物PH值下降，保持正常的肠道内微生物群，可预防或治疗下痢；五是减少有害物质的生成，降低肠内粪便及血液中氨量；六是产生过氧化氢，抑制和杀灭有害细菌微生物；七是在肠道中代谢产生淀粉分解酶、蛋白分解酶等多种消化酶及B族维生素，增加血液中的钙、镁等矿物质元素的吸收利用。 

而现有技术中的益生菌使用过程存在以下缺点： 

1）益生菌一般不经过体外发酵直接添加到精饲料中饲喂给动物，影响了饲喂效果。 

2）益生素的使用效果不稳定，由于肠道原有有害菌群的干扰，使益生素不能在肠道中很好地定植和发挥作用。先用抗生素作前处理，可以起到预先清理肠道的作用。但如果继续长期使用抗生素，不但易造成产生耐药性和药物残留等弊端，还易于破坏肠道微生态平衡，不利于肠道正常有益菌群的益生作用。 

3）目前的动物疾病的治疗仍主要以抗生素为主，益生素为辅。益生素的治疗速度不如抗生素迅速，预防效果大于治疗作用。 

4）益生素中微生物种类太多，微生物之间存在着相对复杂的相互制约作用，如拮抗、互生、中立、栖生、助生、偏生、寄生和吞噬等作用。反而削弱了益生素的作用，因此好的益生素并不是以微生物种类的多与少来衡量，而是以作用效果来决定。 

5）在益生素含菌量方面，并不是含菌数越多越好，应重视添加量和使用效果。含菌量过高，一方面增加了微生物在肠内的物质消耗，导致饲料消耗增加而产量不增加；另一方面过多的微生物随粪便排出体外，造成浪费。 

6）益生素中的乳酸杆菌属较不稳定，不能耐受饲料加工过程中高温高压的破坏作用，也不能长期存放。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种微生物秸秆饲料发酵剂，采用该微生物秸秆饲料发酵剂，具有成本低、消化率高、适口性好、制作季节长、保存期长、不争农时，无毒无害、制作简便、蛋白质含量高、营养成分丰富等特点。 

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案： 

一种微生物秸秆饲料发酵剂，其特征在于，由乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和黑曲霉菌按质量比组成玉米秸秆发酵剂、小麦秸秆发酵剂和水稻秸秆发酵剂，其中； 

玉米秸秆发酵剂的质量比为： 

乳酸杆菌：枯草芽孢杆菌：酵母菌：黑曲霉菌=1.0:2.5:5.0:1.0； 

小麦秸秆发酵剂的质量比为： 

乳酸杆菌：枯草芽孢杆菌：酵母菌：黑曲霉菌=1.0:2.8:5.0:1.0； 

水稻秸秆发酵剂的质量比为： 

乳酸杆菌：枯草芽孢杆菌：酵母菌：黑曲霉菌=1.0:3.0:5.0:1.0 

利用该微生物秸秆饲料发酵剂生产生物秸秆发酵饲料，是依据现代微生物理论，应用基因工程、分子工程、发酵工程、酶工程、动物营养平衡理论，采用固体深层静态发酵，通过热动力干燥技术，再按动物营养需要，生产生物秸秆发酵饲料，对秸秆畜牧业的发展和农作物秸秆资源综合利用很有意义。纤维素酶能提高饲料原料中纤维物质的降解和转化，从而被动物吸收利用，对提高饲料转化率起着重要作用；生物秸秆发酵饲料是一种无公害、无残留、无污染，清洁环保型的生物高科技新型饲料；是国家饲料产品中鼓励发展的新型饲料新品种，有广阔的发展前景。 

具体实施方式

本实施例给出一种微生物秸秆饲料发酵剂，是由乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉菌按照质量比例组成玉米秸秆发酵剂、小麦秸秆发酵剂 和水稻秸秆发酵剂，其中； 

玉米秸秆发酵剂的质量比为： 

乳酸杆菌（A）：枯草芽孢杆菌（B）：酵母菌（C）：黑曲霉菌（D）=1.0:2.5:5.0:1.0； 

小麦秸秆发酵剂的质量比为： 

乳酸杆菌（A）：枯草芽孢杆菌（B）：酵母菌（C）：黑曲霉菌（D）=1.0:2.8:5.0:1.0； 

水稻秸秆发酵剂的质量比为： 

乳酸杆菌（A）：枯草芽孢杆菌（B）：酵母菌（C）：黑曲霉菌（D）=1.0:3.0:5.0:1.0。 

乳酸杆菌可将葡萄糖分解为乳酸，产生乙醇、醋酸、二氧化碳和氢等，耐酸，一般在厌氧条件下繁殖，可以抑制多种细菌生长，提高免疫球蛋白A的产量。 

枯草芽孢杆菌为需氧菌,能迅速消耗消化道内环境中的游离氧气，形成肠道低氧环境，促进有益厌氧菌生长和繁殖，产生乳酸等有机酸类，降低肠道PH值，改善乳酸杆菌的生长环境，保持肠道微生态系统稳衡，提高动物机体抗病能力，减少胃肠道疾病发生几率,对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显抑制作用，间接抑制其它致病菌生长。 

酵母菌可以生产单细胞蛋白质、B族维生素、核酸和矿物质，同时也能产生一些保健功能活性物质。 

黑曲霉菌破坏饲料中的植物细胞壁，将纤维素、果胶质等大分子物质降解为单糖和寡糖，并可产生多种消化酶、氨基酸、维生素以及菌体蛋白；促进动物生长，提高机体免疫，抑制和杀死有害微生物。 

在秸秆发酵饲料中菌种的选择是至关重要的，目前常用的菌种有霉菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌等。发酵秸秆时并不是菌种越多就越好，菌株的添 加比例和顺序、培养条件等因素会影响秸秆发酵饲料效果。混合培养霉菌与酵母使秸秆蛋白含量大大提高，蛋白含量随酵母种类的增加而增大，酵母菌不仅可以起去阻遏作用，而且对真菌的生长有正效应。 

以下给出微生物秸秆饲料发酵剂的具体技术要求： 

1、菌种的要求： 

能分解纤维素，能够利用无机氮转化为菌体蛋白，能合成和分泌营养物质，能够改变原料的适口性，能够产生多种分解酶，不产生有毒物质，具有促生长的特点，菌体耐性高，不容易自溶分解。 

2、菌种的组成： 

菌种包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉。其中，乳酸菌改变适口性，枯草芽孢杆菌降低肠道pH值，酵母菌提高蛋白质含量，黑曲霉菌使纤维分解。 

3、最适生长温度的确定： 

以pH为7设计温度梯度，从22℃～32℃每增加2℃为一个梯度，由菌体生长情况来确定降解纤维素所需的最佳温度范围。 

4、培养基： 

培养基为全纤维素粉-Mandels氏营养盐琼脂双层平板培养基，其配方为：磷酸二氢钾2.0g，硫酸氨1.4g,七水硫酸镁0.3g，氯化钙0.3g，七水硫酸铁0.005g，硫酸锰0.0015g，氯化锌0.0017g，氯化钴0.002g，蔗糖25g，水1000ml，pH=7.0。 

5、操作步骤： 

包括培养基的制备、灭菌、冷却、接种、标记、倒置培养、观察或检测等步骤。其中： 

A、培养基的制备：全纤维素粉-Mandels氏营养盐琼脂双层平板培养基按常规的方法进行制备。 

B、灭菌：利用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌。 

C、冷却：从灭菌温度冷却至发酵温度。 

D、接种：平板划线法。 

E、标记：每瓶培养基都贴标签，标明配制灭菌以及名称，日期或者保质期。 

F、倒置培养：根据菌体的特性，在不同温度，光照下倒置培养皿培养菌体。倒置培养可以减少培养皿中水分的散失，以保证菌株生长。 

G、观察或检测显微镜观察菌落颜色和形状及不同菌株的差异。 

6、不同菌种协抗试验 

1）试验材料 

选择乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和黑曲霉菌4种菌株。 

2）操作方法 

包括培养基的制备，灭菌，冷却，接种，标记，倒置培养，观察或检测等步骤，其中： 

A、培养基的制备： 

制备PDA培养基（马铃薯琼脂培养基）：称取所需去皮马铃薯（出芽的马铃薯不能用），切成小块，加水煮沸20min或在80℃的热水中浸泡1h，用4～6层纱布过滤，配置成20%马铃薯浸汁；每100ml马铃薯浸汁加葡萄糖2g，加热煮沸后再加入2g琼脂，继续加热溶化并补足失水；121℃、30min灭菌，分装，包装，即得固态PDA培养基。 

B、接种： 

采用点种法。每个处理作3个重复。注意在换菌种时，切记要将接种针在酒精灯火焰上灼烧，进行灭菌，且当其恢复适宜温度时，接种下一种菌种于培养基上。 

C、倒置培养： 

在28℃恒温条件下培养3～5天，观察并记录。选择出几组不发生拮抗作用的多菌种组合（表1），作固体发酵试验。 

表1：菌种的拮抗实验组合 

注：“+”表明培养基上所加入菌种。A、B、C、D为所筛选出的菌种（A表示乳酸杆菌，B表示枯草芽孢杆菌，C表示酵母菌，D表示黑曲霉菌）。 

7、固体发酵实验 

1）种子菌种的制备 

选取菌种：乳酸杆菌（A）、枯草芽孢杆菌（B）、酵母菌（C）和黑曲霉菌（D）4种菌种。 

先用麸皮培养基分别扩大培养选出的菌种。麸皮培养制备方法为：称量25g的麸皮，加入总量60%的水，混匀，使麸皮充分吸收水分；将混匀后的麸皮装入容量为150ml的三角瓶中；用封口膜封口；标记，灭菌，冷却后装瓶（150ml，其中麸皮25g/瓶，含水量为60%）。 

在瓶装的麸皮培养基中分别接种乳酸杆菌A、枯草芽孢杆菌B、酵母菌C和黑曲霉菌D，置于28℃恒温下培养7天。 

2）秸秆发酵配方 

秸秆发酵配方按照下表配方制作（表2），进行秸秆发酵试验（加入的水量按以下实验要求设计）。制备时注意将易溶于水的物质先溶于水（如蔗 

糖、尿素和食盐），然后倒入混匀的物料中混合均匀。 

表2：秸秆发酵配方（﹪） 

3）试验条件优化 

通过正交试验筛选最佳的发酵条件，混合菌种发酵试验选择3因素3水平正交试验L9（33）确定试验方案，即以发酵培养基组成、菌液接种比例及料水比分3水平进行试验研究（表3），28℃恒温下培养，测定其粗蛋白和粗纤维含量，以及粗蛋白质增加率和粗纤维的降解率。通过三角瓶的封口膜将已消毒的温度计插入培养基，每隔24h记录一次，测量菌种在生长过程中温度变化，当其温度经过最高阶段的平稳而下降时，停止发酵（表4）。 

表3：正交试验因素水平表 

表中：A、B、C、D为所筛选出的菌种（A表示乳酸杆菌，B表示枯草芽孢杆菌，C表示酵母菌，D表示黑曲霉菌）。 

表4：发酵培养基、混合菌种接种比例、料水比的优化组合 

8、菌种制作方法 

菌种分固体菌种与液体菌种。液体菌种为采用发酵罐液体培养的菌种，适合于大规模生产，但一次性投资大，能耗高，要求辅助设备和专业技术性高，菌种存放困难；液体培养制种时间短，效率高，菌种活力强，菌种接入原料后繁殖快。固体菌种生产具有方法简单，投资小，菌种容易存放等特点，缺点是生产周期长，效率低，菌种接入原料有迟滞期较长。 

液体发酵工艺：细菌生长发酵罐——回收系统——微胶囊化——硬化系统——回收系统——冻干成品。 

固态发酵工艺为：斜面菌种——一级菌种——二级菌种——生产发酵——加载体——干燥——粉碎——成品。 

9、发酵前后营养成分测定 

营养成分测定：包括水分测定（GBT6436-92），粗蛋白测定（半微量凯氏定氮法），粗纤维的测定（GBT6434-2006），木质素的测定（Klason法），发酵成品率（发酵成品率=发酵后干物质质量/发酵前干物质质量）。 

采用本实施例的微生物秸秆饲料发酵剂对玉米、小麦和水稻三大秸秆粉发酵前后营养成分（见表5）。（每公斤秸秆粉用25g发酵剂） 

表5：三大秸秆粉发酵前后营养成分单位：% 

10、秸秆发酵饲料制作过程控制 

对于好氧固体发酵工艺，在发酵初期，往往室温、料温均较低，此时应尽量提高室温使生产菌尽快生长，及时抑制杂菌生长。同时应保湿，使培养料表面长满生产菌，减少空气中微生物污染。 

秸秆发酵饲料制作工艺流程：原料——配料——消毒——接种——前发酵——后发酵——干燥——检验——成品（秸秆发酵饲料）。 

其中，原料指需要发酵处理的原料； 

配料是指按照表2给出的配比进行配制。 

消毒一般采用蒸汽消毒方法； 

前发酵，这个阶段要培养微生物细胞，使微生物细胞得到大量繁殖从而积累有效酶和代谢产物；进而对葡萄糖苷、棉酚、胶原蛋白、纤维素等进行分解或获得更多的微生物蛋白质； 

后发酵，是指对已有的微生物细胞进行破碎处理； 

干燥是指将发酵基料干燥，使水分符合饲料要求； 

检验指对发酵饲料进行沙门氏菌、大肠杆菌、霉菌总数、细菌总数、黄曲霉毒素、异硫氰酸酯和粗蛋白、氨基酸、水分等指标的检验。 

本文标签： 发酵剂微生物秸秆饲料