本發(fā)明涉及微生物應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種用于甜高粱秸稈酒糟發(fā)酵的復(fù)合菌劑以及用其發(fā)酵甜高粱秸稈酒糟的方法及產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
隨著甜高粱稈連續(xù)固體發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)的突破和大力推廣，大量酒糟的高值利用成為關(guān)乎乙醇廠經(jīng)濟(jì)效益的重要問題。甜高粱稈酒糟營養(yǎng)價(jià)值豐富，在發(fā)酵過程中產(chǎn)生并積累了大量營養(yǎng)豐富的酵母菌體及其有用的代謝產(chǎn)物，如有機(jī)酸、多糖、氨基酸等，可提高適口性并幫助反芻動(dòng)物消化。由于酒糟在飼料化過程中面臨的一個(gè)重要問題是規(guī)?；螽a(chǎn)生的酒糟若不及時(shí)被養(yǎng)殖場消化利用，高水分的酒糟易于霉變，一般情況下，大量的酒糟任意堆放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，必須采取合理的措施進(jìn)行保存。
影響甜高粱秸稈酒糟飼用價(jià)值的一個(gè)重要因素是高粱稈經(jīng)過發(fā)酵其中的糖被轉(zhuǎn)化為乙醇，酒糟中殘留最多的是細(xì)胞壁中的纖維質(zhì)組分，即纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。它們以特定方式結(jié)合形成了十分穩(wěn)定的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，難于被動(dòng)物消化利用。為此，提高纖維質(zhì)利用的技術(shù)關(guān)鍵是破壞植物細(xì)胞壁，弱化或破壞木質(zhì)素與纖維素或半纖維素之間的酯鍵，促進(jìn)纖維素和半纖維素在瘤胃內(nèi)的發(fā)酵。
因此，需要研發(fā)一種能夠提高纖維質(zhì)利用的甜高粱稈酒糟處理，并能增長保存期的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的一方面在于提供一種復(fù)合微生物菌劑，包括以下菌種：白地霉(Geotrichum candidum，GC)，中國普通微生物菌種保藏管理中心，保藏編號為CGMCC NO.2245；枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis，BS)，保藏編號為CGMCC NO.7641；植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum，LP)，保藏編號為CGMCC NO.9405。
優(yōu)選地，所述復(fù)合微生物菌劑中各菌種活細(xì)胞數(shù)量范圍為，植物乳桿菌(1.0-6.0)×109cfu/克，白地霉(0.1-3.0)×109cfu/克，枯草芽孢桿菌(1.0-10.0)×109cfu/克。
本發(fā)明的目的一方面在于提供一種包含復(fù)合微生物菌劑的培養(yǎng)液，所述每100ml培養(yǎng)液還包括硫酸銨2-3g、葡萄糖20g、磷酸氫二鉀0.3-0.4g、氯化鈉2-5g、硫酸鎂0.8-1.0g、硫酸猛0.03-0.05g、硫酸亞鐵0.03-0.05g、蛋白胨0.1-0.2g、酵母粉3-5g、蒸餾水。
本發(fā)明的目的一方面在于提供一種利用復(fù)合微生物菌劑進(jìn)行甜高粱秸稈固體發(fā)酵方法，所述方法包括在甜高粱秸稈固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇產(chǎn)生酒糟后，將所述復(fù)合微生物菌劑接種到含酒糟的發(fā)酵物料中的步驟。
優(yōu)選地，將所述培養(yǎng)液均勻噴灑到含酒糟的發(fā)酵物料上，所述發(fā)酵物料的配比為：鮮酒糟800-900重量份，棉粕重量90-110份，麩皮40-60重量份，尿素3-5重量份，糖蜜40-50重量份。
優(yōu)選地，使發(fā)酵料中含枯草芽孢桿菌活菌數(shù)含量達(dá)到1×106cfu/g、白地霉活菌數(shù)含量達(dá)到1×105cfu/g、植物乳桿菌活菌數(shù)含量達(dá)到1×106cfu/g以上。
優(yōu)選地，所述甜高粱莖桿固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇包括以下步驟：
(1)原料粉碎：用粉碎機(jī)對甜高粱莖桿進(jìn)行粉碎作為發(fā)酵原料；
(2)菌種添加：在固態(tài)發(fā)酵罐的接種口處向發(fā)酵原料中添加乙醇菌種；
(3)固態(tài)發(fā)酵：將上述添加了菌種的發(fā)酵原料在轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，使可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為乙醇；
(4)固態(tài)蒸餾：對發(fā)酵料進(jìn)行固態(tài)蒸餾處理而得到乙醇。
優(yōu)選地，所述步驟(1)的原料粉碎是將甜高粱秸稈粉碎到直徑1-5mm,長度小于50mm后通過輸送機(jī)送入固態(tài)發(fā)酵罐的進(jìn)料倉，所述步驟(2)的菌種添加是在轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐的接種口處添加乙醇菌種，所述步驟(3)轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐通過自身的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵原料的不斷向出料口方向運(yùn)動(dòng)，其接種量為5-15％(v/v),發(fā)酵時(shí)間24-48hr,攪拌轉(zhuǎn)速控制在0.05-0.1rpm，所述步驟(4)的固體蒸餾是在固體蒸餾塔中進(jìn)行，轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐出口的發(fā)酵料分批放入蒸餾塔中進(jìn)行固態(tài)蒸餾，蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸餾塔底部的兩個(gè)直徑不同且均勻分布?xì)饪椎臍怏w分布器后對發(fā)酵料進(jìn)行固態(tài)蒸餾，蒸餾后的氣體通過冷凝冷卻器后生產(chǎn)的乙醇收集在乙醇收集罐中。
本發(fā)明的目的一方面在于提供上述方法發(fā)酵后的產(chǎn)物，其組成(以干物質(zhì)計(jì))為：粗蛋白：18-21％、粗脂肪：3-5％、NDF：35-45％、ADF：20-25％、粗灰分：5-10％。
本發(fā)明的目的一方面在于提供包含上述的發(fā)酵后的產(chǎn)物的肉牛飼料，其中所述發(fā)酵后的產(chǎn)物的含量為15-30％，所述肉牛飼料還包括：25-40wt％的玉米、4-15wt％的豆粕、0-15wt％的棉粕、5-15wt％的麩皮、0.5-1wt％的鹽、0.5-1.5wt％的石粉、0.1-1wt％的磷酸氫鈣、0.3-1wt％的小蘇打和1wt％的預(yù)混料。
應(yīng)當(dāng)理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應(yīng)當(dāng)用作對本發(fā)明所要求保護(hù)內(nèi)容的限制。
具體實(shí)施方式
通過參考示范性實(shí)施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實(shí)現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實(shí)施例；可以通過不同形式來對其加以實(shí)現(xiàn)。說明書的實(shí)質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)。
本發(fā)明所稱的預(yù)混料是添加劑預(yù)混合飼料的簡稱，它是將一種或多種微量組分(包括各種微量礦物元素、各種維生素、合成氨基酸、某些藥物等添加劑)與稀釋劑或載體按要求配比，均勻混合后制成的中間型配合飼料產(chǎn)品。預(yù)混料沒有特別要求，一般通過商業(yè)途徑購買市售的成熟產(chǎn)品，也可自制。
本發(fā)明提供了一種復(fù)合微生物菌劑，包括以下菌種：白地霉(Geotrichum candidum，GC)，中國普通微生物菌種保藏管理中心，保藏編號為CGMCC NO.2245；枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis，BS)，保藏編號為CGMCC NO.7641；植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum，LP)，保藏編號為CGMCC NO.9405。
所述復(fù)合微生物菌劑中各菌種活細(xì)胞數(shù)量范圍為：植物乳桿菌(1.0-6.0)×109cfu/克，白地霉(0.1-3.0)×109cfu/克，枯草芽孢桿菌(1.0-10.0)×109cfu/克。
復(fù)合菌劑在培養(yǎng)液中存在，所述培養(yǎng)液每1000ml可包含：硫酸銨2-3g、葡萄糖20g、磷酸氫二鉀0.3-0.4g、氯化鈉2-5g、硫酸鎂0.8-1.0g、硫酸猛0.03-0.05g、硫酸亞鐵0.03-0.05g、蛋白胨0.1-0.2g、酵母粉3-5g、其余為蒸餾水。
復(fù)合菌劑包括載體可以以固體的形式存在，也可以以培養(yǎng)液或濃縮培養(yǎng)液的形式存在，所述載體為本領(lǐng)域已知的任何適合的載體。
本發(fā)明的發(fā)酵甜高粱秸稈固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇產(chǎn)生的酒糟的方法，如下：
將上述復(fù)合微生物菌劑接種到含酒糟的發(fā)酵物料中；
將在培養(yǎng)液中存在的復(fù)合微生物菌劑直接或稀釋后均勻噴灑到含酒糟的發(fā)酵物料上，其中發(fā)酵物料的配比為：鮮酒糟800-900重量份，棉粕重量90-110份，麩皮40-60重量份，尿素3-5重量份，糖蜜40-50重量份，噴灑后使發(fā)酵物料中含枯草芽孢桿菌活菌數(shù)含量達(dá)到1×106cfu/g、白地霉活菌數(shù)含量達(dá)到1×105cfu/g、植物乳桿菌活菌數(shù)含量達(dá)到1×106cfu/g以上。
甜高粱莖桿固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇包括以下步驟：
(1)原料粉碎：用粉碎機(jī)對甜高粱莖桿進(jìn)行粉碎作為發(fā)酵原料，將甜高粱秸稈粉碎到直徑1-5mm,長度小于50mm后通過輸送機(jī)送入固態(tài)發(fā)酵罐的進(jìn)料倉，固體蒸餾是在固體蒸餾塔中進(jìn)行，轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐出口的發(fā)酵料連續(xù)放入蒸餾塔中進(jìn)行固態(tài)蒸餾，蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸餾塔底部的兩個(gè)直徑不同且均勻分布?xì)饪椎臍怏w分布器后對發(fā)酵料進(jìn)行固態(tài)蒸餾，蒸餾后的氣體通過冷凝冷卻器后生產(chǎn)的乙醇收集在乙醇收集罐中；
(2)菌種添加：在固態(tài)發(fā)酵罐的接種口處向發(fā)酵原料中添加乙醇菌種，所述菌種可以是CGMCC No.1949，固態(tài)發(fā)酵罐可以是轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐；
(3)固態(tài)發(fā)酵：將上述添加了菌種的發(fā)酵原料在轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，使可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為乙醇，轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐通過自身的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵原料的不斷向出科口方向運(yùn)動(dòng)，其接種量為5-15％(v/v),發(fā)酵時(shí)間24-48hr，攪拌轉(zhuǎn)速控制在0.05-0.1rpm；
(4)固態(tài)蒸餾：對發(fā)酵料進(jìn)行固態(tài)蒸餾處理而得到乙醇。
對含酒糟的物料二次發(fā)酵后的產(chǎn)物的各養(yǎng)分組成(以干物質(zhì)計(jì))實(shí)測為：粗蛋白：18-21％、粗脂肪：3-5％、NDF：35-45％、ADF：20-25％、粗灰分：5-10％。
為了更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下：
實(shí)施例1
以含水量70％,錘度為15(實(shí)際莖稈總糖含量為9-10％，還原糖4-5％)的甜高梁稈為原料，經(jīng)切割與粉碎成絲狀(直徑1-5mm，長度小于50mm)，通過釀酒酵母直接在固體發(fā)酵罐中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，接種量為10％(v/v),發(fā)酵時(shí)間33hr，攪拌轉(zhuǎn)速控制在0.08rpm。蒸餾后得到乙醇，乙醇含量為4.23g/100g高粱稈，乙醇理論收率的90-94％。
甜高粱莖桿固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇包括以下步驟：
(1)原料粉碎：用粉碎機(jī)對甜高粱莖桿進(jìn)行粉碎到直徑1-5mm,長度小于50mm后通過輸送機(jī)送入固態(tài)發(fā)酵罐的進(jìn)料倉。作為發(fā)酵原料；
(2)菌種添加：在轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐的接種口處向發(fā)酵原料中添加高產(chǎn)乙醇酵母菌，所述菌種可以是CGMCC No.1949；
(3)固態(tài)發(fā)酵：將上述添加了菌種的發(fā)酵原料在轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，使可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為乙醇，轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐通過自身的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵原料不斷向出料口方向運(yùn)動(dòng)，其接種量為5-15％(v/v),發(fā)酵時(shí)間20-48hr,攪拌轉(zhuǎn)速控制在0.05-0.1rpm。；
(4)固態(tài)蒸餾：是在固體蒸餾塔中進(jìn)行，轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐出口的發(fā)酵料連續(xù)放入蒸餾塔中進(jìn)行固態(tài)蒸餾，蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸餾塔底部的兩個(gè)直徑不同且均勻分布?xì)饪椎臍怏w分布器后對發(fā)酵料進(jìn)行固態(tài)蒸餾，蒸餾后的氣體通過冷凝冷卻器后生產(chǎn)的乙醇收集在乙醇收集罐中。
(5)發(fā)酵蒸餾后得到鮮酒糟。
發(fā)酵蒸餾后得到的鮮酒糟備用。
實(shí)施例2復(fù)合菌液的配制
按照下列比例配置復(fù)合菌液：硫酸銨2-3g、葡萄糖20g、磷酸氫二鉀0.3-0.4g、氯化鈉2-5g、硫酸鎂0.8-1.0g、硫酸猛0.03-0.05g、硫酸亞鐵0.03-0.05g、蛋白胨0.1-0.2g、酵母粉3-5g、蒸餾水1000ml。將培養(yǎng)液滅封好后，在110-140℃下滅菌10-30min，冷卻后將白地霉孢子、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌分別放入滅菌后的液體培養(yǎng)基中進(jìn)行活化，培養(yǎng)溫度為25-35℃，培養(yǎng)時(shí)間為2-4天。
實(shí)施例3發(fā)酵物料的配制與二次發(fā)酵
按下述比例備齊所有原料，含水量為80％的鮮酒糟850重量份，棉粕重量100份，麩皮50重量份，尿素3-5重量份，糖蜜40-50重量份。所述的份配比為重量份配比，將所有的原料放入自動(dòng)式攪拌機(jī)中攪拌均勻，將布氏乳桿菌、白地霉和枯草芽孢桿菌混合菌液稀釋后均勻噴灑到發(fā)酵物料上，使發(fā)酵料中含枯草芽孢桿菌活菌數(shù)含量達(dá)到1×106cfu/g、白地霉活菌數(shù)含量達(dá)到1×105cfu/g、植物乳桿菌活菌數(shù)含量達(dá)到1×106cfu/g以上。將添加了混合菌劑的發(fā)酵料用全自動(dòng)液壓打捆機(jī)壓成塊裝入塑料袋內(nèi)密封保存。在15-25℃下進(jìn)行二次發(fā)酵45天以上。對發(fā)酵完成后的物料進(jìn)行烘干，粉粹，包裝。
實(shí)施例4
對實(shí)施例3中得到的發(fā)酵料進(jìn)行常規(guī)檢測，測得其組成(以干物質(zhì)計(jì))為：粗蛋白：18-21％、粗脂肪：3-5％、NDF：35-45％、ADF：20-25％、粗灰分：5-10％。
實(shí)施例5
選擇遺傳背景一致，年齡、體重相近的西門塔爾雜種肉牛30頭，隨機(jī)分為3個(gè)處理，每個(gè)處理10頭，單欄飼養(yǎng)。對照組粗飼料為青貯玉米+精料，另外兩個(gè)試驗(yàn)組分別添加15％和30％的發(fā)酵酒糟替代部分青貯玉米和精料，配制成等能等氮日糧。試驗(yàn)采用TMR全混合日糧，日糧組成及其營養(yǎng)水平見下表1。試驗(yàn)牛預(yù)試期15天，在此期間完成驅(qū)蟲、健康檢查、飼料適應(yīng)性觀測，正試期90天。每天飼喂兩次(08:00和16:30)，自由飲水。
將各組發(fā)酵酒糟配制成肉牛飼料，配方如下：
表1日糧配方組成
將配置好的各組飼料喂養(yǎng)肉牛，設(shè)3組，每組10只肉牛，喂養(yǎng)75天后測量生長性能以及養(yǎng)分的表觀消化率，數(shù)據(jù)取平均值，結(jié)果如下表所示：
表2日糧添加發(fā)酵酒糟對肉牛各養(yǎng)分表觀消化率的影響(％)
從表2中可以看出，日糧中添加15％和30％的發(fā)酵酒糟，肉牛各養(yǎng)分如：干物質(zhì)、有機(jī)物、能量、粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維和酸性洗滌在表觀消化率上取得了較好的效果，其中添加了15％的發(fā)酵酒糟的日糧獲得了更好的效果。
表3日糧添加發(fā)酵酒糟對肉牛生產(chǎn)性能的影響
由上表可以看出，含有本發(fā)明的發(fā)酵產(chǎn)物的飼料喂養(yǎng)的動(dòng)物相對于對照組在生長性能上均優(yōu)于對照組，添加15％和30％的發(fā)酵酒糟，肉牛的重量分別增加了37.6％和37.7％，優(yōu)于對照組的增重量34.6％。日增重量、采食量、料肉比也都顯著優(yōu)于對照組。
本發(fā)明提供的一種復(fù)合菌劑，使用該復(fù)合菌劑二次發(fā)酵甜高粱秸稈酒糟，不僅能夠使其產(chǎn)酸達(dá)到長期貯存的目的，而且能夠利用微生物來降解其中的纖維素，在給動(dòng)物飼喂含有經(jīng)復(fù)合菌劑處理的酒糟發(fā)酵產(chǎn)物后，試驗(yàn)肉牛較以普通飼料喂養(yǎng)的動(dòng)物在生長性能、養(yǎng)分消化方面取得了顯著改善。
結(jié)合這里披露的本發(fā)明的說明和實(shí)踐，本發(fā)明的其他實(shí)施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說明和實(shí)施例僅被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。