富含木寡糖的复合微生态饲料添加剂的制备方法

摘要

富含木寡糖的复合微生态饲料添加剂的制备方法,属于应用微生物饲料添加剂技术领域。包括采用蛋白酶产率高的黑曲霉An－76为菌株,配以玉米芯、麸皮、硫酸铵和水,接种An76二级菌种,将发酵培养物加水浸泡,过滤上清液为木聚糖酶的粗酶液;木聚糖酶粗酶液与蒸汽爆碎的玉米秸秆和/或玉米芯原料按(10～11)∶1的重量比混合,酶解,过滤,上清液浓缩,得到木寡糖浓缩液;用扣囊拟内孢霉酵母培养物对木寡糖浓缩液进行吸附,烘干。本发明集酶工程技术和发酵工程技术于一体,发明产品具有活菌制剂和双岐因子的双重功能。在开发利用秸秆资源的同时,无三废排出,避免秸秆焚烧对环境造成的严重污染。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种木寡糖饲料添加剂的制备方法，属于应用微生物饲料添加剂技术领域。

(二)背景技术

维持养殖动物健康，人们常用抗生素来杀死有害微生物，但在此时，有益微生物也大部分被杀死。并且，近年来，由于抗生素饲料添加剂存在着不可避免的一些隐患，如药物残留引起动物和人过敏、致畸、癌变等，还有耐药菌株的产生、破坏动物肠道微生态平衡等系列问题，因此许多发达国家已禁止或限制使用某些抗生素和化学类生长促进剂，研制无毒、无害、无残留、不污染环境、不产生抗药性的添加剂，是当今及二十一世纪世界各国竟相开发的新型添加剂。已病治病，是机械医学的行为，未病防病是生物医学的行为，无病保健是生态医学的行为，医学吸收了生态学观点便形成了生态医学。生态医学是现代医学最高发展阶段，强调的是人体与内环境的统一，属微生态学(Microecology)范畴，而微生态平衡(Microeubiosis)是微生态学的核心问题。畜禽消化道内有大量的微生物生存繁殖(约100兆个)，据其分泌行为可分为有益菌群，有害菌群及介于两者之间的兼性菌群。消化道内微生物群落之间是相互制约的，当其中一部分群落在肠道中占空间优势时，另外一部分菌群则处于劣势，这时消化道内微生物的群体平衡就被破坏，若偏向有害菌群，则会造成养殖动物消化系统功能紊乱，诱发下痢、便秘、发育迟缓，免疫系统受阻等疾病。通常情况下，畜禽外观看来很健康，其实绝大多数是处于亚健康状态，也就是说，当外部条件发生变化时，畜禽抵抗能力降低，就会出现疾病。因此，根据微生态学原理，为了调整微生态平衡，利用正常微生物群成员或其促进物质制成的微生态制剂的出现，是历史的必然，且近年来在国内外迅速崛起。微生态制剂，在国外称为Probiotics，国内译名较多，如益生素，生菌素，益菌素等，美国仪器和药品管理局把此类产品定义为“直接饲喂微生物制品”(Direct Fed Microbials，DFM)。其主要作用是增重育肥、防治疾病、提高动物生产性能和饲料的转化利用率的重要作用。酵母就是用于“直接饲喂微生物制品”的一类微生物。酵母细胞进入消化道后，在消化道前段增殖，消耗掉消化道内的氧气，为肠道内有益的厌氧菌群，如双岐杆菌的增殖奠定基础。近十几年来，人们发现双歧杆菌属在畜禽等养殖动物消化道内起着非常重要的作用，双歧杆菌的存活量对消化、吸收功能影响非常大，于是人们研制了多种双歧杆菌制剂。但由于双歧杆菌为专性厌氧菌，对光不稳定，不耐酸、不耐高温，给工业生产带来一定困难，尽管近年来已分离驯化出耐氧的双歧杆菌，给开发活菌制剂创造了良好的条件，但其经过胃液(pH0.9-1.5)、肠液(pH8.3左右)的作用，到达肠道的活菌数明显减少。另外，双歧杆菌很脆弱，与抗生素混用，往往被杀死，存活率不大，因而效果不明显。因此，人们在研究活菌制剂的同时，对动物体内固有的微生物菌群发生了兴趣，如果能够人为地在饲料中添加一些既不能为养殖动物自身所利用，又不能为大部分有害菌利用，而只能为双歧杆菌利用，从而使双歧杆菌增殖的物质，则在效果上会事半功倍。这类微生态制剂称为双歧因子(Bifiaus factor BF)。BF是一大类结构和性质各不相同的促进双歧杆菌增殖所必需的无毒物质。寡糖是BF中最重要的一类，如甘露寡糖、异麦牙寡糖、果寡糖、木寡糖、海藻寡糖等。

(三)发明内容

本发明利用玉米秸杆等富含木聚糖的廉价原料，应用微生物酶工程技术，酶法生产木寡糖，然后用酵母培养物进行吸附，制成既含有双岐因子木寡糖又含有活菌制剂酵母的新型的微生态制剂，应用于畜禽养殖业，替代抗生素，具有优良效果。

本发明的内容包括(1)采用蛋白酶产率高的黑曲霉(Aspergillus niger)An-76为菌株，配以玉米芯、麸皮、硫酸铵和水，接种An76二级菌种，发酵，将发酵培养物加水浸泡，过滤上清液为木聚糖酶的粗酶液；(2)木聚糖酶粗酶液与蒸汽爆碎的玉米秸杆、芯半纤维素原料按(10～11)∶1的重量比混合，酶解，过滤，上清液浓缩，得到寡糖浓缩液；(3)寡糖浓缩液与扣囊拟内孢霉酵母培养物1∶1进行吸附，烘干即为本发明的产品。

上述扣囊拟内孢霉酵母培养物的制备可采用已有技术，如2001年3月7日公开的CN1286037A说明书第1页。也可以扣囊拟内孢霉(Ecomycopsis fibuligea)为菌株，以豆粕30～40份、玉米50～60份、麸皮20～30份，硫酸铵1～2份为培养基，原料经粉碎混合，润水，含水量55～65％，灭菌，接扣囊拟内孢霉二级菌种5～7份，浅层发酵20～24小时，温度28～30℃，相对湿度80～85％，80℃以下低温干燥，粉碎。以上均为重量份。

本发明的方法包括如下具体步骤：

1.木聚糖酶粗酶液的制备

玉米秸、芯70～80份，麸皮20～30份，硫酸铵1～2份，润水，料∶水＝1∶2.8～3.0，灭菌，接黑曲霉An76二级菌种5～7份，在25～28℃，无菌条件下发酵4～6天，空气相对湿度80～85％，80℃以下低温干燥，粉碎；发酵培养物按1∶(4～6)的比例加水浸泡10～13小时，板框过滤，上清液即为木聚糖酶的粗酶液。以上均为重量份、重量比。

2.酶解玉米秸(芯)制备木寡糖

(1)原料的处理

选用富含木聚糖的玉米秸(芯)为原料，用粉碎机粉碎至15～20目制成碎料，碎料加50％的水拌匀，装入高压蒸汽喷爆机内，加压至1.2～1.5兆帕，保持5～15分钟，突然降至正常气压，使碎料爆破成松粉状，以此作为酶解制备木聚糖的原料。

(2)木寡糖制备

木聚糖酶粗酶液与经过蒸汽爆碎预处理的半纤维素原料按照(10～11)∶1的比例混合，45～50℃酶解6～9小时。酶解液经板框过滤，上清液低压真空浓缩至原体积的25～35％，得到木寡糖浓缩液。

3.吸附

寡糖浓缩液与扣囊拟内孢霉酵母培养物1∶1重量比进行吸附，采用低温流化床工艺烘干，其气流温度不超过90℃。

最后，经粉碎、质检、包装成本发明产品。

上述黑曲霉An-76、扣囊拟内孢霉的菌种制作可按已有技术。本发明提供如下具体操作步骤：A.斜面菌种(固体)

将20～30份土豆去皮洗净，切成小片，放在水中，土豆∶水＝1∶(3～4)重量比，80±1℃浸泡1小时，或煮沸半小时，用滤布煮沸过滤，滤液加水稀释至100份。再加糖1～2份，琼脂1.5～2份，自然pH值，8磅灭菌。划线接种，28～30℃培养。B.二级菌种(液体)

培养基配方同斜面，只不加琼脂，自然pH值，装瓶，8磅灭菌，接斜面菌种的菌悬液3～5％重量百分比，28～30℃下，摇床培养。

本发明的优良效果在于：集酶工程技术和发酵工程技术于一体，发明产品具有活菌制剂和双岐因子的双重功能。产品中的酵母活菌，在动物消化道的前段迅速增殖，可快速将消化道内的氧气消耗完，在肠道内形成厌氧环境。然后产品中的木寡糖，作为双岐因子，可专一性的促进肠道内双岐杆菌的增殖，从而抑制各种病原菌的增殖，提高动物的免疫功能、改善动物的消化道的微生态平衡，减少抗生素药物的使用，从而可生产出无抗生素药物残留的有机畜禽产品。农作物秸杆是储量巨大的农业废弃物资源之一，到目前为止，因为没有有效的资源化利用技术，使得这一资源的利用率很低，每年的大量秸杆被焚烧，不仅浪费了资源，而且对空气造成了严重的污染，成为我国目前亟待解决的问题。该工艺在开发利用秸杆资源的同时，无三废排出，避免秸杆焚烧对环境造成的的严重污染，是一条农业废弃物资源化、高值化、生态化利用的有效途径。

(四)实施例

实施例1.

黑曲霉An-76、扣囊拟内孢霉的菌种制作：A.斜面菌种(固体)

将20份土豆去皮洗净，切成小片，放在水中，土豆∶水＝1∶4重量比，80±1℃浸泡1小时，用滤布煮沸过滤，滤液加水稀释至100份。再加糖2份，琼脂2份，自然pH值，8磅灭菌。划线接种，29℃培养。B.二级菌种(液体)

培养基配方同A，只不加琼脂，自然pH值，装瓶，8磅灭菌，接斜面菌种的菌悬液4％重量百分比，29℃下，摇床培养。

扣囊拟内孢霉酵母培养物制作：

以扣囊拟内孢霉为菌株，以豆粕35份、玉米55份、麸皮25份，硫酸铵1.5份为培养基，原料经粉碎混合，润水，含水量60％，灭菌，接扣囊拟内孢霉二级菌种6份，浅层发酵23小时，温度29℃，相对湿度82％，60℃干燥，粉碎。以上均为重量份。

1.木聚糖酶粗酶液的制备

玉米秸75份，麸皮28份，硫酸铵1.5份，润水，料∶水＝1∶3.0，灭菌，接黑曲霉An76二级菌种6份，在25℃无菌条件下发酵5天，空气相对湿度82％，50℃干燥，粉碎；发酵培养物按1∶5的比例加水浸泡12小时，板框过滤，上清液即为木聚糖酶的粗酶液。以上均为重量份、重量比。

2.酶解玉米秸制备木寡糖

20目玉米秸粉，碎料加50％的水拌匀，装入高压蒸汽喷爆机内，加压至1.3兆帕，保持10分钟，突然降至正常气压，使碎料爆破成松粉状，作为酶解制备木聚糖的原料。木聚糖酶粗酶液与经过蒸汽爆碎预处理的半纤维素原料按照10∶1的比例混合，48℃酶解8小时。酶解液经板框过滤，上清液低压真空浓缩至原体积的30％，得到木寡糖浓缩液。

3.吸附

寡糖浓缩液与扣囊拟内孢霉酵母培养物1∶1重量比进行吸附，采用低温流化床工艺烘干，其气流温度80℃。

最后，经粉碎、质检、包装成本发明产品。实施例2.如实施例1所述，所不同的是

1.木聚糖酶粗酶液的制备

玉米芯70份，麸皮25份，硫酸铵2份，润水，料∶水＝1∶2.8，灭菌，接黑曲霉An76二级菌种5份，在27℃无菌条件下发酵5.5天，空气相对湿度84％，60℃干燥，粉碎；发酵培养物按1∶5的比例加水浸泡12小时，板框过滤，上清液即为木聚糖酶的粗酶液。

2.酶解玉米芯制备木寡糖

用粉碎机将玉米芯粉碎至20目玉米芯粉，碎料加50％的水拌匀，装入高压蒸汽喷爆机内，加压至1.5兆帕，保持12分钟，突然降至正常气压，使碎料爆破成松粉状，将1中的木聚糖酶粗酶液与松粉状玉米芯碎料按照11∶1的比例混合，50℃酶解8小时。酶解液经过滤，上清液低压真空浓缩至原体积的30％，得到木寡糖浓缩液。

3.吸附

寡糖浓缩液与扣囊拟内孢霉酵母培养物1∶1重量比进行吸附，采用低温流化床工艺烘干，其气流温度70℃。

本发明实施例的富含木寡糖的复合微生态饲料添加剂的外观为褐色，有发酵物特殊气味，粉状；本产品富含木寡糖和酵母细胞，木寡糖≥10％，酵母菌≥50万/g，同时富含B族维生素。本发明不仅限于上述实施例。