專利名稱：富含木寡糖的復(fù)合微生態(tài)飼料添加劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木寡糖飼料添加劑的制備方法，屬于應(yīng)用微生物飼料添加劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
維持養(yǎng)殖動(dòng)物健康，人們常用抗生素來殺死有害微生物，但在此時(shí)，有益微生物也大部分被殺死。并且，近年來，由于抗生素飼料添加劑存在著不可避免的一些隱患，如藥物殘留引起動(dòng)物和人過敏、致畸、癌變等，還有耐藥菌株的產(chǎn)生、破壞動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡等系列問題，因此許多發(fā)達(dá)國家已禁止或限制使用某些抗生素和化學(xué)類生長促進(jìn)劑，研制無毒、無害、無殘留、不污染環(huán)境、不產(chǎn)生抗藥性的添加劑，是當(dāng)今及二十一世紀(jì)世界各國竟相開發(fā)的新型添加劑。已病治病，是機(jī)械醫(yī)學(xué)的行為，未病防病是生物醫(yī)學(xué)的行為，無病保健是生態(tài)醫(yī)學(xué)的行為，醫(yī)學(xué)吸收了生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)便形成了生態(tài)醫(yī)學(xué)。生態(tài)醫(yī)學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最高發(fā)展階段，強(qiáng)調(diào)的是人體與內(nèi)環(huán)境的統(tǒng)一，屬微生態(tài)學(xué)(Microecology)范疇，而微生態(tài)平衡(Microeubiosis)是微生態(tài)學(xué)的核心問題。畜禽消化道內(nèi)有大量的微生物生存繁殖(約100兆個(gè))，據(jù)其分泌行為可分為有益菌群，有害菌群及介于兩者之間的兼性菌群。消化道內(nèi)微生物群落之間是相互制約的，當(dāng)其中一部分群落在腸道中占空間優(yōu)勢時(shí)，另外一部分菌群則處于劣勢，這時(shí)消化道內(nèi)微生物的群體平衡就被破壞，若偏向有害菌群，則會(huì)造成養(yǎng)殖動(dòng)物消化系統(tǒng)功能紊亂，誘發(fā)下痢、便秘、發(fā)育遲緩，免疫系統(tǒng)受阻等疾病。通常情況下，畜禽外觀看來很健康，其實(shí)絕大多數(shù)是處于亞健康狀態(tài)，也就是說，當(dāng)外部條件發(fā)生變化時(shí)，畜禽抵抗能力降低，就會(huì)出現(xiàn)疾病。因此，根據(jù)微生態(tài)學(xué)原理，為了調(diào)整微生態(tài)平衡，利用正常微生物群成員或其促進(jìn)物質(zhì)制成的微生態(tài)制劑的出現(xiàn)，是歷史的必然，且近年來在國內(nèi)外迅速崛起。微生態(tài)制劑，在國外稱為Probiotics，國內(nèi)譯名較多，如益生素，生菌素，益菌素等，美國儀器和藥品管理局把此類產(chǎn)品定義為“直接飼喂微生物制品”(Direct Fed Microbials，DFM)。其主要作用是增重育肥、防治疾病、提高動(dòng)物生產(chǎn)性能和飼料的轉(zhuǎn)化利用率的重要作用。酵母就是用于“直接飼喂微生物制品”的一類微生物。酵母細(xì)胞進(jìn)入消化道后，在消化道前段增殖，消耗掉消化道內(nèi)的氧氣，為腸道內(nèi)有益的厭氧菌群，如雙岐桿菌的增殖奠定基礎(chǔ)。近十幾年來，人們發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌屬在畜禽等養(yǎng)殖動(dòng)物消化道內(nèi)起著非常重要的作用，雙歧桿菌的存活量對(duì)消化、吸收功能影響非常大，于是人們研制了多種雙歧桿菌制劑。但由于雙歧桿菌為專性厭氧菌，對(duì)光不穩(wěn)定，不耐酸、不耐高溫，給工業(yè)生產(chǎn)帶來一定困難，盡管近年來已分離馴化出耐氧的雙歧桿菌，給開發(fā)活菌制劑創(chuàng)造了良好的條件，但其經(jīng)過胃液(pH0.9-1.5)、腸液(pH8.3左右)的作用，到達(dá)腸道的活菌數(shù)明顯減少。另外，雙歧桿菌很脆弱，與抗生素混用，往往被殺死，存活率不大，因而效果不明顯。因此，人們?cè)谘芯炕罹苿┑耐瑫r(shí)，對(duì)動(dòng)物體內(nèi)固有的微生物菌群發(fā)生了興趣，如果能夠人為地在飼料中添加一些既不能為養(yǎng)殖動(dòng)物自身所利用，又不能為大部分有害菌利用，而只能為雙歧桿菌利用，從而使雙歧桿菌增殖的物質(zhì)，則在效果上會(huì)事半功倍。這類微生態(tài)制劑稱為雙歧因子(Bifiaus factor BF)。BF是一大類結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各不相同的促進(jìn)雙歧桿菌增殖所必需的無毒物質(zhì)。寡糖是BF中最重要的一類，如甘露寡糖、異麥牙寡糖、果寡糖、木寡糖、海藻寡糖等。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明利用玉米秸桿等富含木聚糖的廉價(jià)原料，應(yīng)用微生物酶工程技術(shù)，酶法生產(chǎn)木寡糖，然后用酵母培養(yǎng)物進(jìn)行吸附，制成既含有雙岐因子木寡糖又含有活菌制劑酵母的新型的微生態(tài)制劑，應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)，替代抗生素，具有優(yōu)良效果。
本發(fā)明的內(nèi)容包括(1)采用蛋白酶產(chǎn)率高的黑曲霉(Aspergillus niger)An-76為菌株，配以玉米芯、麩皮、硫酸銨和水，接種An76二級(jí)菌種，發(fā)酵，將發(fā)酵培養(yǎng)物加水浸泡，過濾上清液為木聚糖酶的粗酶液；(2)木聚糖酶粗酶液與蒸汽爆碎的玉米秸桿、芯半纖維素原料按(10～11)∶1的重量比混合，酶解，過濾，上清液濃縮，得到寡糖濃縮液；(3)寡糖濃縮液與扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物1∶1進(jìn)行吸附，烘干即為本發(fā)明的產(chǎn)品。
上述扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物的制備可采用已有技術(shù)，如2001年3月7日公開的CN1286037A說明書第1頁。也可以扣囊擬內(nèi)孢霉(Ecomycopsis fibuligea)為菌株，以豆粕30～40份、玉米50～60份、麩皮20～30份，硫酸銨1～2份為培養(yǎng)基，原料經(jīng)粉碎混合，潤水，含水量55～65％，滅菌，接扣囊擬內(nèi)孢霉二級(jí)菌種5～7份，淺層發(fā)酵20～24小時(shí)，溫度28～30℃，相對(duì)濕度80～85％，80℃以下低溫干燥，粉碎。以上均為重量份。
本發(fā)明的方法包括如下具體步驟1.木聚糖酶粗酶液的制備玉米秸、芯70～80份，麩皮20～30份，硫酸銨1～2份，潤水，料∶水＝1∶2.8～3.0，滅菌，接黑曲霉An76二級(jí)菌種5～7份，在25～28℃，無菌條件下發(fā)酵4～6天，空氣相對(duì)濕度80～85％，80℃以下低溫干燥，粉碎；發(fā)酵培養(yǎng)物按1∶(4～6)的比例加水浸泡10～13小時(shí)，板框過濾，上清液即為木聚糖酶的粗酶液。以上均為重量份、重量比。
2.酶解玉米秸(芯)制備木寡糖(1)原料的處理選用富含木聚糖的玉米秸(芯)為原料，用粉碎機(jī)粉碎至15～20目制成碎料，碎料加50％的水拌勻，裝入高壓蒸汽噴爆機(jī)內(nèi)，加壓至1.2～1.5兆帕，保持5～15分鐘，突然降至正常氣壓，使碎料爆破成松粉狀，以此作為酶解制備木聚糖的原料。
(2)木寡糖制備木聚糖酶粗酶液與經(jīng)過蒸汽爆碎預(yù)處理的半纖維素原料按照(10～11)∶1的比例混合，45～50℃酶解6～9小時(shí)。酶解液經(jīng)板框過濾，上清液低壓真空濃縮至原體積的25～35％，得到木寡糖濃縮液。
3.吸附寡糖濃縮液與扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物1∶1重量比進(jìn)行吸附，采用低溫流化床工藝烘干，其氣流溫度不超過90℃。
最后，經(jīng)粉碎、質(zhì)檢、包裝成本發(fā)明產(chǎn)品。
上述黑曲霉An-76、扣囊擬內(nèi)孢霉的菌種制作可按已有技術(shù)。本發(fā)明提供如下具體操作步驟A.斜面菌種(固體)將20～30份土豆去皮洗凈，切成小片，放在水中，土豆∶水＝1∶(3～4)重量比，80±1℃浸泡1小時(shí)，或煮沸半小時(shí)，用濾布煮沸過濾，濾液加水稀釋至100份。再加糖1～2份，瓊脂1.5～2份，自然pH值，8磅滅菌。劃線接種，28～30℃培養(yǎng)。B.二級(jí)菌種(液體)培養(yǎng)基配方同斜面，只不加瓊脂，自然pH值，裝瓶，8磅滅菌，接斜面菌種的菌懸液3～5％重量百分比，28～30℃下，搖床培養(yǎng)。
本發(fā)明的優(yōu)良效果在于集酶工程技術(shù)和發(fā)酵工程技術(shù)于一體，發(fā)明產(chǎn)品具有活菌制劑和雙岐因子的雙重功能。產(chǎn)品中的酵母活菌，在動(dòng)物消化道的前段迅速增殖，可快速將消化道內(nèi)的氧氣消耗完，在腸道內(nèi)形成厭氧環(huán)境。然后產(chǎn)品中的木寡糖，作為雙岐因子，可專一性的促進(jìn)腸道內(nèi)雙岐桿菌的增殖，從而抑制各種病原菌的增殖，提高動(dòng)物的免疫功能、改善動(dòng)物的消化道的微生態(tài)平衡，減少抗生素藥物的使用，從而可生產(chǎn)出無抗生素藥物殘留的有機(jī)畜禽產(chǎn)品。農(nóng)作物秸桿是儲(chǔ)量巨大的農(nóng)業(yè)廢棄物資源之一，到目前為止，因?yàn)闆]有有效的資源化利用技術(shù)，使得這一資源的利用率很低，每年的大量秸桿被焚燒，不僅浪費(fèi)了資源，而且對(duì)空氣造成了嚴(yán)重的污染，成為我國目前亟待解決的問題。該工藝在開發(fā)利用秸桿資源的同時(shí)，無三廢排出，避免秸桿焚燒對(duì)環(huán)境造成的的嚴(yán)重污染，是一條農(nóng)業(yè)廢棄物資源化、高值化、生態(tài)化利用的有效途徑。
(四)實(shí)施例實(shí)施例1.
黑曲霉An-76、扣囊擬內(nèi)孢霉的菌種制作A.斜面菌種(固體)將20份土豆去皮洗凈，切成小片，放在水中，土豆∶水＝1∶4重量比，80±1℃浸泡1小時(shí)，用濾布煮沸過濾，濾液加水稀釋至100份。再加糖2份，瓊脂2份，自然pH值，8磅滅菌。劃線接種，29℃培養(yǎng)。B.二級(jí)菌種(液體)培養(yǎng)基配方同A，只不加瓊脂，自然pH值，裝瓶，8磅滅菌，接斜面菌種的菌懸液4％重量百分比，29℃下，搖床培養(yǎng)。
扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物制作以扣囊擬內(nèi)孢霉為菌株，以豆粕35份、玉米55份、麩皮25份，硫酸銨1.5份為培養(yǎng)基，原料經(jīng)粉碎混合，潤水，含水量60％，滅菌，接扣囊擬內(nèi)孢霉二級(jí)菌種6份，淺層發(fā)酵23小時(shí)，溫度29℃，相對(duì)濕度82％，60℃干燥，粉碎。以上均為重量份。
1.木聚糖酶粗酶液的制備玉米秸75份，麩皮28份，硫酸銨1.5份，潤水，料∶水＝1∶3.0，滅菌，接黑曲霉An76二級(jí)菌種6份，在25℃無菌條件下發(fā)酵5天，空氣相對(duì)濕度82％，50℃干燥，粉碎；發(fā)酵培養(yǎng)物按1∶5的比例加水浸泡12小時(shí)，板框過濾，上清液即為木聚糖酶的粗酶液。以上均為重量份、重量比。
2.酶解玉米秸制備木寡糖20目玉米秸粉，碎料加50％的水拌勻，裝入高壓蒸汽噴爆機(jī)內(nèi)，加壓至1.3兆帕，保持10分鐘，突然降至正常氣壓，使碎料爆破成松粉狀，作為酶解制備木聚糖的原料。木聚糖酶粗酶液與經(jīng)過蒸汽爆碎預(yù)處理的半纖維素原料按照10∶1的比例混合，48℃酶解8小時(shí)。酶解液經(jīng)板框過濾，上清液低壓真空濃縮至原體積的30％，得到木寡糖濃縮液。
3.吸附寡糖濃縮液與扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物1∶1重量比進(jìn)行吸附，采用低溫流化床工藝烘干，其氣流溫度80℃。
最后，經(jīng)粉碎、質(zhì)檢、包裝成本發(fā)明產(chǎn)品。實(shí)施例2.如實(shí)施例1所述，所不同的是1.木聚糖酶粗酶液的制備玉米芯70份，麩皮25份，硫酸銨2份，潤水，料∶水＝1∶2.8，滅菌，接黑曲霉An76二級(jí)菌種5份，在27℃無菌條件下發(fā)酵5.5天，空氣相對(duì)濕度84％，60℃干燥，粉碎；發(fā)酵培養(yǎng)物按1∶5的比例加水浸泡12小時(shí)，板框過濾，上清液即為木聚糖酶的粗酶液。
2.酶解玉米芯制備木寡糖用粉碎機(jī)將玉米芯粉碎至20目玉米芯粉，碎料加50％的水拌勻，裝入高壓蒸汽噴爆機(jī)內(nèi)，加壓至1.5兆帕，保持12分鐘，突然降至正常氣壓，使碎料爆破成松粉狀，將1中的木聚糖酶粗酶液與松粉狀玉米芯碎料按照11∶1的比例混合，50℃酶解8小時(shí)。酶解液經(jīng)過濾，上清液低壓真空濃縮至原體積的30％，得到木寡糖濃縮液。
3.吸附寡糖濃縮液與扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物1∶1重量比進(jìn)行吸附，采用低溫流化床工藝烘干，其氣流溫度70℃。
本發(fā)明實(shí)施例的富含木寡糖的復(fù)合微生態(tài)飼料添加劑的外觀為褐色，有發(fā)酵物特殊氣味，粉狀；本產(chǎn)品富含木寡糖和酵母細(xì)胞，木寡糖≥10％，酵母菌≥50萬/g，同時(shí)富含B族維生素。本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種富含木寡糖的復(fù)合微生態(tài)飼料添加劑的制備方法，包括(1)采用蛋白酶產(chǎn)率高的黑曲霉An-76為菌株，配以玉米芯、麩皮、硫酸銨和水，接種An76二級(jí)菌種，發(fā)酵，將發(fā)酵培養(yǎng)物加水浸泡，過濾上清液為木聚糖酶的粗酶液；(2)木聚糖酶粗酶液與蒸汽爆碎的玉米秸桿和/或玉米芯原料按(10～11)∶1的重量比混合，酶解，過濾，上清液濃縮，得到木寡糖濃縮液；(3)用扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物對(duì)木寡糖濃縮液進(jìn)行吸附，烘干。
2.如權(quán)利要求1所述的富含木寡糖的復(fù)合微生態(tài)飼料添加劑的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟(1)木聚糖酶粗酶液的制備玉米秸、芯70～80份，麩皮20～30份，硫酸銨1～2份，潤水，料∶水＝1∶2.8～3.0，滅菌，接黑曲霉An76二級(jí)菌種5～7份，在25～28℃，無菌條件下發(fā)酵4～6天，空氣相對(duì)濕度80～85％，80℃以下低溫干燥，粉碎；發(fā)酵培養(yǎng)物按1∶(4～6)的比例加水浸泡10～13小時(shí)，過濾，上清液即為木聚糖酶的粗酶液，以上均為重量份、重量比；(2)酶解玉米秸、芯制備木寡糖木聚糖酶粗酶液與經(jīng)過蒸汽爆碎預(yù)處理的半纖維素原料按照(10～11)∶1的比例混合，45～50℃酶解6～9小時(shí)，酶解液經(jīng)過濾，上清液低壓真空濃縮至原體積的25～35％，得到木寡糖濃縮液；(3)吸附木寡糖濃縮液與扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物按1∶1重量比進(jìn)行吸附，采用低溫流化床工藝烘干，其氣流溫度不超過90℃。
3.如權(quán)利要求1或2所述的富含木寡糖的復(fù)合微生態(tài)飼料添加劑的制備方法，其特征在于，所述的原料的預(yù)處理是，用粉碎機(jī)將玉米秸、芯原料粉碎至15～20目，碎料加50％的水拌勻，入高壓蒸汽噴爆機(jī)內(nèi)，加壓至1.2～1.5兆帕，保持5～15分鐘，再突降至正常氣壓，使碎料爆破成松粉狀。
4.如權(quán)利要求1或2所述的富含木寡糖的復(fù)合微生態(tài)飼料添加劑的制備方法，其特征在于，所述的扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物是以扣囊擬內(nèi)孢霉為菌株，以豆粕30～40份、玉米50～60份、麩皮20～30份，硫酸銨1～2份為培養(yǎng)基，潤水含水量55～65％，滅菌，接扣囊擬內(nèi)孢霉二級(jí)菌種5～7份，淺層發(fā)酵20～24小時(shí)，溫度28～30℃，相對(duì)濕度80～85％，80℃以下低溫干燥、粉碎而得，均為重量份。
全文摘要
富含木寡糖的復(fù)合微生態(tài)飼料添加劑的制備方法,屬于應(yīng)用微生物飼料添加劑技術(shù)領(lǐng)域。包括采用蛋白酶產(chǎn)率高的黑曲霉An－76為菌株,配以玉米芯、麩皮、硫酸銨和水,接種An76二級(jí)菌種,將發(fā)酵培養(yǎng)物加水浸泡,過濾上清液為木聚糖酶的粗酶液;木聚糖酶粗酶液與蒸汽爆碎的玉米秸稈和/或玉米芯原料按(10～11)∶1的重量比混合,酶解,過濾,上清液濃縮,得到木寡糖濃縮液;用扣囊擬內(nèi)孢霉酵母培養(yǎng)物對(duì)木寡糖濃縮液進(jìn)行吸附,烘干。本發(fā)明集酶工程技術(shù)和發(fā)酵工程技術(shù)于一體,發(fā)明產(chǎn)品具有活菌制劑和雙岐因子的雙重功能。在開發(fā)利用秸稈資源的同時(shí),無三廢排出,避免秸稈焚燒對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染。
文檔編號(hào)A23K1/14GK1341372SQ0112744
公開日2002年3月27日 申請(qǐng)日期2001年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者張玉忠, 李建偉, 高培基, 劉玉慶, 陳秀蘭 申請(qǐng)人:山東大學(xué)