本發(fā)明涉及動物飼料，尤其涉及一種發(fā)酵菜粕及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、飼料中最常用的植物源性蛋白飼料是豆粕，但隨著近年來豆粕價格大幅上漲，在動物養(yǎng)殖中亟需其它蛋白飼料替代豆粕以降低飼料成本。菜粕是從油菜籽中提取油脂的副產(chǎn)物，蛋白質(zhì)水平為35%～40%，氨基酸種類齊全、比例均衡，其中必需氨基酸占比37%～38%，必需氨基酸水平與非必需氨基酸的比值在0.56～0.61（石桉寧,?王亞軍.?發(fā)酵菜粕在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進展[j].?科學(xué)養(yǎng)魚,?2023,?(06):?74-76；彭雙,?向倩,?宋金秋.?發(fā)酵菜籽粕對生長豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率、生長性能及血清參數(shù)的影響[j].?中國飼料,?2020,(08):?116-120.），作為蛋白飼料替代豆粕是一種高性價比的選擇。但是，菜粕中含有酚類化合物、單寧、植酸、硫代葡萄糖苷（以下簡稱硫苷）及其衍生物等抗?fàn)I養(yǎng)因子，這些抗?fàn)I養(yǎng)因子會影響動物的生產(chǎn)性能和健康狀況，嚴(yán)重制約了菜粕在動物養(yǎng)殖中的應(yīng)用。

2、現(xiàn)有研究中，菜粕的處理方式主要有物理、化學(xué)和生物三種處理方式。物理方式包括：高溫滅菌、蒸汽汽提、水提、擠壓及烘烤等。其中，高壓滅菌可有效降低菜粕中的噁唑烷硫酮水平；使用雙螺桿擠出機進行高硫苷菜粕的擠壓，可以將菜粕中硫苷的濃度降低到較低水平。物理處理方式雖然能夠有效降低菜粕中的硫苷含量，但會導(dǎo)致賴氨酸、蛋氨酸等氨基酸遭到破壞以及固體物流失等問題，造成菜粕營養(yǎng)價值降低。在化學(xué)處理中，硫苷通過與鐵、銅或鎳的鹽類物質(zhì)反應(yīng)，通過加熱來催化分解。然而在分解產(chǎn)物中，有毒的1-氰基-2-羥基-3-丁烷仍有殘留?；瘜W(xué)處理還包括乙醇處理、碳酸鈉處理等方法。將菜粕用碳酸鈉或高壓滅菌處理，添加在甲醇中加入0.10?mol/l?naoh，醇油摩爾比為180:1，在40℃下反應(yīng)3h，轉(zhuǎn)化率可達98%，硫苷含量降至0.07%（qian?j,?yang?q,?sun?f,?et?al.?cogeneration?ofbiodiesel?and?nontoxic?rapeseedmeal?from?rapeseed?through?in-situ?alkalinetransesterification?[j].?bioresource?technology,?2013,128:?8-13.）。然而，化學(xué)處理方法易造成菜粕的氨基酸水平降低、化學(xué)物質(zhì)殘留等問題。物理和化學(xué)處理方法均難以保證或提高菜粕的營養(yǎng)價值。

3、生物處理方式主要指固體發(fā)酵技術(shù)。固體發(fā)酵模擬了大多數(shù)微生物的自然環(huán)境，不易受細菌污染，而且由于不易受底物抑制，微生物的產(chǎn)酶效率更高?，F(xiàn)有的菜粕固體發(fā)酵技術(shù)主要采用菜籽粕或向其中按比例添加玉米面、麩皮等作為原料，將復(fù)合菌種（酵母菌、黑曲霉、米曲霉等）溶于水制成懸液并加入其中，添加糖蜜、蔗糖等為菌種提供能量，裝入密封袋恒溫發(fā)酵4~40h不等，制得發(fā)酵菜粕（專利申請cn113073056a、cn104397347a、cn108260710a、cn109452449a、cn106819359a；吳瑩,樊振,馬貴軍.發(fā)酵蛋白飼料在畜牧養(yǎng)殖行業(yè)中的研究應(yīng)用進展[j].飼料研究,2018(06):1-3.）。

4、已有研究表明，在肉雞飼料中添加發(fā)酵菜粕，可以提高其生產(chǎn)性能，增加體重（konkol,?d.,?jonuzi,?e.,?popiela,?e.,?sier?ant,?k.,?korzeniowska,?m.,?leicht,k.,?gumowski,?m.,?krasowska,?a.,??ukaszewicz,?m.,&korczyński,?m.?2023.influence?of?solid?state?fermentation?with?bacillus?subtilis?67?strain?on?thenutritional?value?of?rapeseed?meal?and?its?effects?on?performance?and?meatquality?of?broiler?chickens.?poultry?science,?102(7),?102742.）。用11.00%的發(fā)酵菜粕替代8.50%的豆粕，對育肥豬的生產(chǎn)性能不但沒有造成負面影響，反而在一定程度上促進育肥豬的生長和提高飼料轉(zhuǎn)化率（專利申請cn106819359a）。在尼羅羅非魚、南美白對蝦、異育銀鯽和紅鯛日糧中用發(fā)酵菜粕替代一定量的豆粕，經(jīng)過一段時間飼喂，發(fā)現(xiàn)菜粕經(jīng)發(fā)酵脫毒后用于部分替代豆粕作為水產(chǎn)動物的蛋白質(zhì)飼料原料是完全可行的（石桉寧,?王亞軍.?發(fā)酵菜粕在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進展[j].?科學(xué)養(yǎng)魚,?2023,?(06):?74-76.）。然而，現(xiàn)有的菜粕生物發(fā)酵技術(shù)大多應(yīng)用于豬、家禽、水產(chǎn)等單胃動物，極少有作為反芻動物飼料的研究與應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種發(fā)酵菜粕及其制備方法與應(yīng)用。

2、牛等反芻動物的消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與豬等單胃動物明顯不同，這使得其對飼料的消化以及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用也與單胃動物存在明顯差異，因此適用于豬等單胃動物的飼料和營養(yǎng)物質(zhì)并不一定能夠很好地被反芻動物利用，經(jīng)常存在營養(yǎng)物質(zhì)吸收利用率較低的問題?，F(xiàn)有技術(shù)中少有針對反芻動物胃消化特點開發(fā)的菜粕發(fā)酵方法，更少見關(guān)注發(fā)酵菜粕在反芻動物特殊的胃結(jié)構(gòu)中的消化吸收效率。本發(fā)明針對反芻動物開發(fā)發(fā)酵菜粕的制備方法，在保證發(fā)酵菜粕中毒素和抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量有效降低的同時，顯著提高反芻動物對發(fā)酵菜粕中蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)的消化效率以及其中可代謝蛋白的含量。

3、具體地，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

4、本發(fā)明提供一種發(fā)酵菜粕的制備方法，所述方法包括：將含有菜粕的發(fā)酵原料與酶制劑和第一發(fā)酵菌劑混合后進行有氧發(fā)酵，在有氧發(fā)酵結(jié)束后，添加第二發(fā)酵菌劑進行無氧發(fā)酵；

5、所述第一發(fā)酵菌劑包含黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌；

6、所述第二發(fā)酵菌劑包含產(chǎn)朊假絲酵母和植物乳桿菌。

7、現(xiàn)有技術(shù)中的菜粕發(fā)酵多采用一步發(fā)酵方法，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，針對反芻動物胃消化特點，將菜粕先進行有氧發(fā)酵再進行無氧發(fā)酵，并且在有氧發(fā)酵和無氧發(fā)酵中分別使用上述經(jīng)篩選和優(yōu)化確定的特定菌種組成的發(fā)酵菌劑，有氧發(fā)酵階段和無氧發(fā)酵階段能夠很好地協(xié)同配合作用，不僅能夠顯著降低發(fā)酵菜粕中毒素和抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量、顯著提高發(fā)酵菜粕中粗蛋白的含量，而且制得發(fā)酵菜粕特別適應(yīng)反芻動物的瘤胃消化，其中所含蛋白質(zhì)和干物質(zhì)具有明顯提高的瘤胃消化效率，同時可代謝蛋白的含量顯著提高。

8、以上所述的第一發(fā)酵菌劑中，黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌的有效活菌數(shù)之比為（1.5-20）：（0.96-1.6）：3：30。

9、將黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌的接種量控制在上述范圍內(nèi)更有利于降低發(fā)酵菜粕中毒素和抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量、提高發(fā)酵菜粕中粗蛋白的含量、發(fā)酵菜粕的瘤胃消化效率以及可代謝蛋白的含量。

10、優(yōu)選地，在有氧發(fā)酵階段，第一發(fā)酵菌劑的添加量為36-54億cfu/kg發(fā)酵菜粕。

11、以上所述的第二發(fā)酵菌劑中，產(chǎn)朊假絲酵母和植物乳桿菌的有效活菌數(shù)之比為1：（1.2-1.8）。

12、為使得有氧發(fā)酵階段與無氧發(fā)酵階段更好地配合作用，在無氧發(fā)酵階段通過添加上述配比的產(chǎn)朊假絲酵母和植物乳桿菌，能夠最大限度地抑制雜菌和有氧發(fā)酵階段加入的好氧菌生長，更好地保留有氧發(fā)酵后制得發(fā)酵菜粕中的營養(yǎng)成分；此外，經(jīng)上述無氧發(fā)酵制得的發(fā)酵菜粕還具有酸香味，可以增加動物的適口性，具有誘食的效果。

13、優(yōu)選地，在無氧發(fā)酵階段，第二發(fā)酵菌劑的添加量為7.5-8億cfu/kg發(fā)酵菜粕。

14、以上所述的酶制劑包含：纖維素酶2100-2200?u/g，木聚糖酶1400-1500?u/g，β-甘露聚糖酶1200-1300?u/g，果膠酶5400-5500?u/g，淀粉酶320-330?u/g，糖化酶8100-8200u/g，菠蘿蛋白酶3450-3550?u/g，木瓜蛋白酶3550-3650?u/g，酸性蛋白酶1700-1800?u/g。

15、酶制劑的作用主要是將菜粕中的纖維素、多糖、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)酶解為小分子物質(zhì)，一方面為發(fā)酵菌種提供可利用的小分子營養(yǎng)物質(zhì)，另一方面也可與發(fā)酵配合作用，增加發(fā)酵菜粕中可代謝吸收營養(yǎng)物質(zhì)的含量。微生物攝取單糖的效率最高，本發(fā)明特異地引入了目前在發(fā)酵菜粕制備中極少使用的糖化酶，利用發(fā)酵時微生物分解碳水化合物產(chǎn)熱，發(fā)酵體系內(nèi)部溫度升高，使溫度接近糖化酶的最適反應(yīng)溫度，加速菜粕中的多糖向單糖轉(zhuǎn)化，為微生物生長提供更多單糖底物，進而促進發(fā)酵菌種生長和發(fā)酵進程。上述酶制劑中的蛋白酶、纖維素酶、多糖水解酶等相互配合作用，能夠更好地為發(fā)酵菌種提供可利用的小分子營養(yǎng)物質(zhì)，促進發(fā)酵菌種的生長代謝，同時與發(fā)酵菌種配合作用，增加發(fā)酵菜粕中可代謝吸收營養(yǎng)物質(zhì)的含量。

16、優(yōu)選地，所述酶制劑的添加量為3-5g/kg發(fā)酵菜粕。

17、以上所述的有氧發(fā)酵為先在29-31℃條件下發(fā)酵20-28h，再在27-28℃條件下發(fā)酵44-52h。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，第一發(fā)酵菌劑中的菌種在29-31℃（尤其是30℃）條件下能夠更快速地生長，而在27-28℃（尤其是28℃）條件下能夠更高效地產(chǎn)酶。因此，將有氧發(fā)酵設(shè)置上述溫度變化，先使第一發(fā)酵菌劑中的菌種在最適溫度下生長，之后在最適溫度下產(chǎn)酶。

18、以上所述的無氧發(fā)酵為在29-31℃條件下發(fā)酵90-110h。

19、在有氧發(fā)酵過程中，每6-10?h將發(fā)酵原料進行攪拌。在無氧發(fā)酵過程中，每6-10?h將發(fā)酵袋翻轉(zhuǎn)搖勻。

20、本發(fā)明中，所述發(fā)酵為固體發(fā)酵。

21、以上所述的發(fā)酵原料除包含菜粕外，還包含營養(yǎng)助劑以及選自玉米面和麩皮中的一種或多種。

22、優(yōu)選地，所述發(fā)酵原料包含菜粕、玉米面、麩皮以及營養(yǎng)助劑。

23、上述營養(yǎng)助劑包括助劑a以及助劑b，其中，助劑a包括如下組分：nh4cl?30-40?g/l，kh2po47-10?g/l，nah2po45-10?g/l，mgso45-10?g/l，mncl2·4h2o?0.1-0.4?g/l；助劑b包括如下組分：泛酸鈣10-20?g/l，檸檬酸三鈣60-80?g/l。

24、優(yōu)選地，所述發(fā)酵原料中，菜粕、玉米面和麩皮的質(zhì)量比為（1500-2500）：（50-100）：（50-100）；助劑a的添加量為18-22ml/kg發(fā)酵菜粕，助劑b的添加量為8-12ml/kg發(fā)酵菜粕。

25、優(yōu)選地，所述發(fā)酵原料還包含水，水的添加量優(yōu)選為與菜粕、玉米面和麩皮的總質(zhì)量之比為（2-4）：7。

26、在發(fā)酵過程中，為保證菌體的水分供應(yīng)，可根據(jù)需要再補充水分。

27、上述發(fā)酵菜粕的制備方法優(yōu)選為反芻動物用發(fā)酵菜粕的制備方法。

28、基于上述方法，本發(fā)明提供一種發(fā)酵菜粕，其由以上所述的發(fā)酵菜粕的制備方法制備得到。

29、采用上述方法制得的發(fā)酵菜粕具有低毒素含量、低抗?fàn)I養(yǎng)因子含量、高粗蛋白含量、瘤胃消化效率高、可代謝蛋白含量高、適口性好等特點，特別適用于作為反芻動物的蛋白飼料。

30、本發(fā)明還提供以上所述的發(fā)酵菜粕在反芻動物飼料制備或反芻動物養(yǎng)殖中的應(yīng)用。

31、優(yōu)選地，所述反芻動物為牛。

32、本發(fā)明提供一種反芻動物飼料，其包括以上所述的發(fā)酵菜粕。

33、本發(fā)明的有益效果至少包括：本發(fā)明提供的發(fā)酵菜粕的制備方法通過添加特定的發(fā)酵菌劑以及酶制劑并聯(lián)合有氧發(fā)酵和無氧發(fā)酵，在有效降低菜粕中毒素和抗?fàn)I養(yǎng)因子含量的同時，顯著提高了制得發(fā)酵菜粕中的粗蛋白含量以及干物質(zhì)、蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃中的消化效率和瘤胃消化后的可代謝蛋白含量，且發(fā)酵菜粕的適口性好，可作為良好的豆粕替代品；此外，該方法具有操作簡單、成本低、效率高、安全、綠色、環(huán)保等優(yōu)勢，適于推廣應(yīng)用。