一种异养小球藻发酵饲料及其制备方法与流程

1.本发明涉及生物工程和环保工程技术领域，更具体的说是涉及一种异养小球藻发酵饲料及其制备方法。


背景技术：

2.异养小球藻含有包括8种动物所需的必需氨基酸在内的18种氨基酸、小球藻生长因子、叶黄素、藻蛋白和藻油等高附加值产物，异养小球藻营养丰富，氨基酸种类齐全，且配比接近标准模式，基本能够满足人和动物的生长需要，是一种优质的单细胞蛋白源。目前，部分蛋白含量超过50％的小球藻粉已经制成小球藻片、鱼苗饵料等产品推向市场，获得广泛的认可。
3.但是，异养小球藻的培养模式决定了蛋白含量越高其生产装置、工艺条件和生产成本就相应越高，大多数异养小球藻生产企业的产品无法满足藻蛋白含量的要求，并不能享受到小球藻产业发展带来的红利，大量不满足标准的异养小球藻被直接废弃或用于沼气发酵，带来了环境问题的同时，经济损失巨大。
4.现有文献提供的藻类蛋白饲用方法，大多是作为添加剂直接与鱼粉、豆粕等原料直接混合后进行饲喂。这种饲喂方法简单快捷，综合成本较低，能够利用小球藻所含的部分营养物质，但整体利用率不高。小球藻很难破壁，在实际应用中通常使用酸热法和高压均质法才能将细胞破碎，从而释放出胞内有效物质，人或动物体内胃酸是强酸有较强的腐蚀作用，但常温下难以破碎小球藻细胞，因此市场上售价较高的小球藻粉均是破壁小球藻粉而非小球藻原粉。同样，小球藻直接饲用的利用效率也比较低。
5.目前，利用小球藻进行沼气发酵、制备有机肥均处于研究开发阶段，小球藻的生产成本限制了进一步的应用。但小球藻发酵饲料意义重大。首先，我国饲料的主要原料是大豆，而国内耕地面积有限，大豆等非粮作物产量较少，大量依赖进口不利于产业的健康发展，而异养小球藻的培养可利用工业发酵装置，占地面积小，生长速度快，不受气候季节影响，能够迅速获得大批原料满足饲料生产需要；其次，小球藻营养丰富，含有丰富的氨基酸和矿物质，能够减少饲料添加剂的使用；最后，据相关报道，小球藻直接饲喂猪即可取得2.7％以上的增重效果，如果将小球藻制成发酵饲料增生效果将更理想。总之，小球藻发酵饲料的规模化应用能够解决饲料行业的发展障碍，产生明显的经济效益和社会效益。
6.因此，如何开发一种异养小球藻发酵饲料是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种异养小球藻发酵饲料及其制备方法，能够达到提高小球藻饲喂营养利用率、提高增重效果的目的。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种异养小球藻发酵饲料，由异养小球藻复合培养基经固态发酵制得。
10.本发明的有益效果在于：通过将异养小球藻复合培养基经固态发酵后制得发酵饲
料，能够解决饲料原料来源问题，减少饲料添加剂的使用，畜禽增重明显，能够产生明显的经济效益和社会效益。
11.一种上述异养小球藻发酵饲料的制备方法具体包括以下步骤：
12.(1)将异养小球藻加入麸皮和/或豆粕中，混合均匀，得到异养小球藻复合培养基；
13.(2)将复合菌接种到异养小球藻复合培养基中，调节含水量，固态发酵，即得异养小球藻发酵饲料。
14.进一步，上述步骤(1)中，异养小球藻为异养小球藻粉、异养小球藻细胞破碎液和异养小球藻提油后的藻渣中的至少一种。
15.采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选异养小球藻含有丰富且均衡的营养成分，富含蛋白质、脂质、多糖、膳食纤维、维生素a、维生素b、维生素c、维生素d、维生素e、矿物质、叶酸和叶绿素等，具有高蛋白、高多糖和低脂肪的特点，此外还含有小球藻促进生长因子(cgf)，可以诱发干扰素，激发免疫组织中的巨噬细胞，促进有害物质的排泄。
16.进一步，上述步骤(1)中，异养小球藻与麸皮和/或豆粕的质量比为(5-10):1；麸皮和豆粕以任意比例配合混用。
17.采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选麸皮和豆粕的蛋白质和矿物质等含量较丰富，同时也富含膳食纤维、叶酸、维生素b和多酚类物质。其中，酚类化合物和活性多糖为两大类生理活性物质，活性多糖主要为膳食纤维等，可以调节肠道菌群结构；而酚类物质主要包括酚酸、类黄酮及木酚素等，具有抗氧化的功能。
18.进一步，上述步骤(2)中，复合菌由黑曲霉菌、乳酸菌和酵母菌以(3-5):(3-1):(3-1)的质量比混合制得；接种的质量体积浓度为5-50g/l。
19.更进一步，上述黑曲霉aspergillus niger菌株的保藏编号为：cicc 2041，保存于中国工业微生物菌种保藏管理中心；乳酸菌lactobacillus plantarum subsp.plantarum菌株的保藏编号为：cicc 21791，保存于中国工业微生物菌种保藏管理中心；酵母菌rhodosporidium diobovatum菌株的保藏编号为：cicc31994，保存于中国工业微生物菌种保藏管理中心。
20.进一步，上述步骤(2)中，含水量为5％-20％。
21.进一步，上述步骤(2)中，发酵的温度为25-38℃，湿度为80％-90％，时间为2-3天。
22.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
23.1、小球藻经过固态发酵以后，纤维素含量下降，蛋白含量上升，发酵结束后发酵饲料中含有多种消化酶、有机酸、维生素和天然抗菌物质，减少了饲料添加剂的使用，符合目前绿色饲料、安全饲料的发展要求。
24.2、小球藻细胞经过固态发酵以后，随着纤维素的分解，小球藻细胞破壁明显，细胞内的叶黄素、小球藻生长因子和不饱和脂肪酸等营养物质能够直接被畜禽利用。
25.3、小球藻经过固态发酵以后，含有的有机酸等产物使饲料口感更好，含有的消化酶等产物更有利于畜禽消化吸收营养物质，有利于提高小球藻饲料的销量及使用量。
26.4、小球藻发酵饲料的生产，有助于减少小球藻废液的排放，从而减少环保压力，增加小球藻生产企业的经济效益。
27.5、小球藻能够利用工业化装置大批生产，固态发酵工艺成熟生产成本低，能够解决饲料生产过程中的原料来源、生产成本问题。
具体实施方式
28.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.以下实施例中，黑曲霉aspergillus niger菌株的保藏编号为：cicc 2041，保存于中国工业微生物菌种保藏管理中心；乳酸菌lactobacillus plantarum subsp.plantarum菌株的保藏编号为：cicc 21791，保存于中国工业微生物菌种保藏管理中心；酵母菌rhodosporidium diobovatum菌株的保藏编号为：cicc31994，保存于中国工业微生物菌种保藏管理中心。
30.上述三种菌株均可在中国工业微生物菌种保藏管理中心直接购买使用，为现有技术，无需再次保藏。购买网址为http://m.china-cicc.org/，购买地址为北京市朝阳区酒仙桥中路24号院6号楼，联系人为宋秋晔，联系方式为010-53218300，邮箱为sales@china-cicc.org。
31.实施例1
32.异养小球藻发酵饲料的制备方法，具体包括以下步骤：
33.(1)将5kg异养小球藻粉加入1kg质量比为1:1的麸皮和豆粕混合物中，混合均匀，得到异养小球藻复合培养基；
34.(2)将黑曲霉菌、乳酸菌和酵母菌以5:3:2的质量比混合后得到复合菌，然后按照50g/l的质量体积浓度接种到异养小球藻复合培养基中，调节含水量为20％，在温度为37℃、湿度为87％的条件下固态发酵3天，即得异养小球藻发酵饲料。
35.实施例2
36.异养小球藻发酵饲料的制备方法，具体包括以下步骤：
37.(1)将5kg异养小球藻粉加入2kg质量比为3:1的麸皮和豆粕混合物中，混合均匀，得到异养小球藻复合培养基；
38.(2)将黑曲霉菌、乳酸菌和酵母菌以3:1:1的质量比混合后得到复合菌，然后按照30g/l的质量体积浓度接种到异养小球藻复合培养基中，调节含水量为15％，在温度为30℃、湿度为80％的条件下固态发酵3天，即得异养小球藻发酵饲料。
39.实施例3
40.异养小球藻发酵饲料的制备方法，具体包括以下步骤：
41.(1)将50kg质量体积浓度为120g/l的异养小球藻细胞破碎液加入0.6kg质量比为5:1的麸皮和豆粕混合物中，混合均匀，得到异养小球藻复合培养基；
42.(2)将黑曲霉菌、乳酸菌和酵母菌以1:1:1的质量比混合后得到复合菌，然后按照5g/l的质量体积浓度接种到异养小球藻复合培养基中，调节含水量为5％，在温度为25℃、湿度为90％的条件下固态发酵2天，即得异养小球藻发酵饲料。
43.实施例4
44.异养小球藻发酵饲料的制备方法，具体包括以下步骤：
45.(1)将50kg异养小球藻细胞破碎液加入0.9kg质量比为9:1的麸皮和豆粕混合物中，混合均匀，得到异养小球藻复合培养基；
46.(2)将黑曲霉菌、乳酸菌和酵母菌以1:2:2的质量比混合后得到复合菌，然后按照10g/l的质量体积浓度接种到异养小球藻复合培养基中，调节含水量为10％，在温度为30℃、湿度为90％的条件下固态发酵2天，即得异养小球藻发酵饲料。
47.实施例5
48.异养小球藻发酵饲料的制备方法，具体包括以下步骤：
49.(1)将7kg异养小球藻提油后的藻渣加入1kg质量比为10:1的麸皮和豆粕混合物中，混合均匀，得到异养小球藻复合培养基；
50.(2)将黑曲霉菌、乳酸菌和酵母菌以1:3:1的质量比混合后得到复合菌，然后按照20g/l的质量体积浓度接种到异养小球藻复合培养基中，调节含水量为15％，在温度为35℃、湿度为90％的条件下固态发酵2.5天，即得异养小球藻发酵饲料。
51.实施例6
52.异养小球藻发酵饲料的制备方法，具体包括以下步骤：
53.(1)将6kg异养小球藻提油后的藻渣加入0.9kg质量比为1:5的麸皮和豆粕混合物中，混合均匀，得到异养小球藻复合培养基；
54.(2)将黑曲霉菌、乳酸菌和酵母菌以1:3:3的质量比混合后得到复合菌，然后按照30g/l的质量体积浓度接种到异养小球藻复合培养基中，调节含水量为20％，在温度为30℃、湿度为85％的条件下固态发酵2.5天，即得异养小球藻发酵饲料。
55.性能测试
56.1、营养成分及相关指标测定
57.取实施例1发酵前的原料(异养小球藻粉)和发酵后的异养小球藻发酵饲料，分别测定其营养成分及相关指标(粗蛋白含量、蛋白质溶解度、ph值、总酸含量、粗纤维含量、粗灰分、活菌数、霉菌总数和大肠菌群)。结果如表1所示。
58.其中，各指标测定方法为：
59.粗蛋白含量的测定：参照gb/t6432-2018测定。
60.蛋白质溶解度的测定：参照db13/t812-2006测定。
61.ph值的测定：称取样品10g与100ml锥形瓶中，加入20ml去离子水，搅拌30min，用ph计测定。
62.总酸含量的测定：参照gb/t12456-2008测定(酸的换算系数按乳酸0.09计)。
63.粗纤维含量的测定：参照gb/t6434-2006饲料中粗纤维的含量测定。
64.粗灰分的测定：参照gb/t6438-2007测定。
65.活菌数的测定：采用平板菌落计数法，准确称取烘干的发酵物1g于9ml无菌水中，系列稀释，在适宜各菌株生长的固体培养基上涂布平板计数。
66.霉菌总数测定方法：参照gb/t13092-2006测定。
67.大肠菌群的测定：参照gb4789.3-2016测定。
68.表1实施例1发酵前后的营养成分及相关指标
69.[0070][0071]
由表1可知，与发酵前相比，本发明实施例1制得的异养小球藻发酵饲料能够显著提高粗蛋白含量、蛋白质溶解度、总酸含量和粗灰分，并显著降低ph值、粗纤维含量、霉菌总数和大肠菌群。
[0072]
以上试验说明，小球藻经过固态发酵以后，纤维素含量下降，蛋白含量上升，发酵结束后发酵饲料中含有多种消化酶、有机酸、维生素和天然抗菌物质，减少了饲料添加剂的使用，符合目前绿色饲料、安全饲料的发展要求。
[0073]
2、对仔猪采食量、日增重及饲料转化率的影响
[0074]
试验选择猪场断奶仔猪保育舍单元2栏，品种为杜
×
长
×
大三元仔猪共40头，随机平均分成两组(试验组和对照组)，试验始末均空腹称重，由专人采用相同的饲养方法进行，试验时间15天。
[0075]
试验过程中，试验组采用该猪场仔猪料原配方(玉米63％，豆粕26％，麸皮5％，鱼粉2％，预混料4％) 5％实施例1制得的异养小球藻发酵饲料，对照组仍采用该猪场仔猪料原配方，每天记录每组仔猪的给料量和饲料浪费量。
[0076]
试验结束后，分别统计并计算每组仔猪的始均重、终均重、均增重、均日增重、头均采食量、日均采食量和料肉比。结果如表2所示。
[0077]
表2异养小球藻发酵饲料对仔猪采食量、日增重及饲料转化率的影响
[0078][0079][0080]
由表2可知，与对照组相比，饲喂本发明实施例1制得的异养小球藻发酵饲料能够显著提高仔猪的日增重及饲料转化率。
[0081]
以上试验说明，本发明异养小球藻发酵饲料具有积极的经济效益。
[0082]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。