專利名稱:用于秸稈發(fā)酵的微生物組合菌和用其生產(chǎn)蛋白飼料的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料的方法,具體屬于一種用于秸稈發(fā)酵的微生物組合菌和用其生產(chǎn)蛋白飼料的方法。
背景技術(shù):
大量的農(nóng)作物秸稈類物質(zhì)是一種戰(zhàn)略性后備可再生資源,據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)報(bào)道,世界上種植的各種谷物每年可提供秸稈1.7×109t,我國(guó)的各類農(nóng)作物秸稈資源十分豐富,每年產(chǎn)量高達(dá)7.0×108t。但是我國(guó)秸稈物質(zhì)利用率卻很低,絕大部分地區(qū)都是采取焚燒的辦法處理大量秸稈,產(chǎn)生的滾滾濃煙排放出大量的有害氣體,不僅污染了大氣環(huán)境,影響氣候變化和生態(tài)變化,而且也是對(duì)可再生資源的嚴(yán)重浪費(fèi),因此探索對(duì)秸稈的有效利用是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的研究課題。目前用秸稈類物質(zhì)生產(chǎn)飼料主要采用物理法、化學(xué)法和生物法,這些方法的主要目的是提高其適口性和消化利用率。但是單純的物理法和化學(xué)法沒有解決秸稈營(yíng)養(yǎng)物含量少的根本問題。生物法具有污染少、效率高、利于工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn),但秸稈這種天然纖維性材料是復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu),特別是木質(zhì)素的屏障作用,使微生物很難將其快速轉(zhuǎn)化。因此單用物理法或化學(xué)法或生物法其產(chǎn)品蛋白含量都很低,如公告號(hào)為CN 1057337C、名稱為“微生物發(fā)酵復(fù)合菌及其用于生產(chǎn)家畜秸稈飼料的方法”的發(fā)明專利,公開號(hào)為CN 1391823A、名稱為“菌體蛋白飼料的綜合加工方法”的發(fā)明專利,公開號(hào)為CN 1435113A、名稱為“利用多菌種聯(lián)合厭氧發(fā)酵生產(chǎn)秸稈蛋白飼料的方法”的發(fā)明專利,公開號(hào)為CN 1376403A、名稱為“一種農(nóng)作物秸稈復(fù)合發(fā)酵飼料的生產(chǎn)方法”的發(fā)明專利,其產(chǎn)品蛋白含量都低于20%。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)已有技術(shù)的不足,提供一種新的微生物組合菌,同時(shí)以秸稈為原料,通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料的方法,而且該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品真蛋白含量高,工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,易于推廣。
本發(fā)明是在多年來研究秸稈類纖維素物質(zhì)綜合利用的基礎(chǔ)上,不斷摸索而完成的。本發(fā)明首先分離篩選到高效組合菌株,然后對(duì)玉米秸稈粉進(jìn)行氨化處理,再用分離篩選到的高效組合菌株進(jìn)行發(fā)酵處理,其發(fā)酵底物為純秸稈粉,無需添加其他有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物如麩皮和玉米面等,并且在自然pH條件下發(fā)酵,不需要調(diào)pH。
本發(fā)明提供的一種用于秸稈發(fā)酵的微生物組合菌,它由能分解纖維素的青霉(Penicillium sp.)和能分解木質(zhì)素的蔥色串孢(Torula allii)CGMCC3.3753組成,其所述的青霉和蔥色串孢的配比為1∶(0.5-2)。
所述的青霉(Penicillium sp.)菌株是發(fā)明人分離至山西臨汾冀城縣土壤中,分離該菌株的文章“天然秸稈纖維素分解菌的分離選育”發(fā)表在《上海環(huán)境科學(xué)》2002年第1期第8-11頁(yè)。該菌株對(duì)濾紙的分解能力較強(qiáng),不到12h全成糊狀,羧甲基纖維素(CMC)酶活為2.494mg/mL·30min,天然纖維素酶活為118.60mg/mL·d,并且其酶活力隨著培養(yǎng)基中纖維素含量的增加而提高。該菌株可從山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院獲得,地址山西省太原市塢城路36號(hào),郵編030006。
所述的蔥色串孢(Torula allii)購(gòu)于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(CGMCC),菌株編號(hào)為3.3753。該菌株對(duì)濾紙的分解能力較強(qiáng),羧甲基纖維素(CMC)酶活為2.144mg/mL·30min,天然纖維素酶活為60.15mg/mL·d,并且其酶活力隨著培養(yǎng)基中纖維素含量的增加而提高,并且該菌株還能分解木質(zhì)素。
兩菌株組合的優(yōu)點(diǎn)用組合菌株發(fā)酵秸稈時(shí)菌株之間既有協(xié)同作用,也有拮抗作用,在進(jìn)行菌株組合時(shí),應(yīng)充分考慮到不同菌株間有無協(xié)同作用,如菌株間有協(xié)同作用,組合菌株發(fā)酵秸稈提高蛋白質(zhì)含量的程度必定高于單菌株發(fā)酵和有拮抗作用的組合菌株發(fā)酵,這是因?yàn)榫觊g的協(xié)同作用更能充分利用秸稈的碳源和氮源使蛋白質(zhì)含量明顯提高。本發(fā)明提供的微生物組合菌是由能分解纖維素的青霉(Penicillium sp.)和能分解木質(zhì)素的蔥色串孢(Torula allii)組成,用它們發(fā)酵秸稈時(shí)兩菌株之間就有協(xié)同作用,所以其產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量就高。
上述兩菌株菌液的制備過程,均為斜面菌種→液體菌種→發(fā)酵罐或大缸液體培養(yǎng)。液體培養(yǎng)基均采用馬鈴薯培養(yǎng)基加1%的秸稈粉。具體的制備步驟先將保藏的斜面菌種接種一環(huán)到250ml裝有液體培養(yǎng)基的三角瓶中,在25-30℃振蕩(135r/min)培養(yǎng)24-48小時(shí),再根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小將液體菌種接種到裝有液體培養(yǎng)基的發(fā)酵罐或大缸中,在25-30℃攪拌培養(yǎng)24-48小時(shí),備用。使用時(shí)按比例加入。
用上述微生物組合菌生產(chǎn)蛋白飼料的方法,是先將秸稈粉碎至40-100目;加入秸稈重量50-65%的水,混均,然后放入氨化窖中壓實(shí)密封,注入秸稈重量16-20%的氨水,在3545℃氨化9-15天;將氨化后的秸稈粉取出,干燥,加入秸稈重量5-20%的組合菌株、3-4%的尿素、1.7-3.4%的無機(jī)鹽、400-450%的水,混均,在25-30℃好氧發(fā)酵4-6天,干燥后得成品蛋白飼料。
所述的無機(jī)鹽的基本組成為FeSO4、ZnSO4、MnSO4、MgSO4、KH2PO4。
所述的無機(jī)鹽的優(yōu)選組分和含量為FeSO412.5-22.5%、ZnSO410.4-20.4%、MnSO41.1-2.1%、MgSO425.7-40.7%、KH2PO425.3-33.3%。
所述的秸稈為玉米秸稈、高粱秸稈、麥秸、稻秸等。
與已有技術(shù)相比,本發(fā)明的微生物組合菌株簡(jiǎn)單有效,生產(chǎn)方法科學(xué)合理,發(fā)酵轉(zhuǎn)化效率高,產(chǎn)品真蛋白含量達(dá)25-30%,粗蛋白含量達(dá)30-35%,所得產(chǎn)品是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白飼料,不僅可用于飼養(yǎng)反雛動(dòng)物,還可用于飼養(yǎng)家禽家畜。該生產(chǎn)方法工藝簡(jiǎn)單,容易操作,成本低,易于推廣。本發(fā)明對(duì)提高秸稈類資源的有效利用,降低環(huán)境污染,具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1,將粉碎至80目的100公斤干玉米秸稈粉加水58公斤混均放入氨化窖中壓實(shí)密封,從窖底注入20公斤的氨水,在40℃氨化12天,取出干燥。干后加入3公斤的尿素、3.4公斤的無機(jī)鹽、20公斤的組合菌株、425公斤的水混均放入發(fā)酵室,25℃好氧發(fā)酵5天,干燥后得成品蛋白飼料。依據(jù)GB/T 6432-94測(cè)其粗蛋白含量為34.8%;取成品1g(干重)加30ml75%的乙醇提取1h,充分?jǐn)嚢韬螅?000rmp下離心10min,棄去上清液,沉淀于60℃下干燥至恒重,而后依據(jù)GB/T 6432-94測(cè)其真蛋白含量為29.4%。
實(shí)施例2,將粉碎至70目的100公斤干玉米秸稈粉加水65公斤混均放入氨化窖中壓實(shí)密封,從窖底注入16公斤的氨水,在35℃氨化15天,取出干燥。干后加入4公斤的尿素、1.7公斤的無機(jī)鹽、5公斤的組合菌株、450公斤的水混均放入發(fā)酵室,28℃好氧發(fā)酵6天,干燥后得成品蛋白飼料。按照實(shí)施例1的方法測(cè)其蛋白含量,真蛋白含量為25.2%,粗蛋白含量為30.4%。
實(shí)施例3,將粉碎至60目的100公斤干玉米秸稈粉加水60公斤混均放入氨化窖中壓實(shí)密封,從窖底注入18公斤的氨水,在45℃氨化9天,取出干燥。干后加入3.5公斤的尿素、2.3公斤的無機(jī)鹽、10公斤的組合菌株、400公斤的水混均放入發(fā)酵室,30℃好氧發(fā)酵4天,干燥后得成品蛋白飼料。按照實(shí)施例1的方法測(cè)其蛋白含量,真蛋白含量為25.8%,粗蛋白含量為31.8%。
實(shí)施例4,將粉碎至40目的100公斤干玉米秸稈粉加水50公斤混均放入氨化窖中壓實(shí)密封,從窖底注入20公斤的氨水,在40℃氨化12天,取出干燥。干后加入3.5公斤的尿素、2.3公斤的無機(jī)鹽、15公斤的組合菌株、450公斤的水混均放入發(fā)酵室,28℃好氧發(fā)酵5天,干燥后得成品蛋白飼料。按照實(shí)施例1的方法測(cè)其蛋白含量,真蛋白含量為25.5%,粗蛋白含量為30.8%。
實(shí)施例5,將粉碎至50目的100公斤干玉米秸稈粉加水57公斤混均放入氨化窖中壓實(shí)密封,從窖底注入20公斤的氨水,在40℃氨化12天,取出干燥。干后加入3.5公斤的尿素、2.3公斤的無機(jī)鹽、15公斤的組合菌株、450公斤的水混均放入發(fā)酵室,25℃好氧發(fā)酵5天,干燥后得成品蛋白飼料。按照實(shí)施例1的方法測(cè)其蛋白含量,真蛋白含量為26.8%,粗蛋白含量為32.8%。
實(shí)施例6,將粉碎至70目的100公斤干高粱秸稈粉加水57公斤混均放入氨化窖中壓實(shí)密封,從窖底注入20公斤的氨水,在40℃氨化12天,取出干燥。干后加入3公斤的尿素、3.4公斤的無機(jī)鹽、15公斤的組合菌株、425公斤的水混均放入發(fā)酵室,25℃好氧發(fā)酵5天,干燥后得成品蛋白飼料。按照實(shí)施例1的方法測(cè)其蛋白含量,真蛋白含量為26.4%,粗蛋白含量為32.2%。
實(shí)施例7,將粉碎至60目的100公斤干麥秸粉加水57公斤混均放入氨化窖中壓實(shí)密封,從窖底注入20公斤的氨水,在40℃氨化12天,取出干燥。干后加入3公斤的尿素、3.4公斤的無機(jī)鹽、15公斤的組合菌株、425公斤的水混均放入發(fā)酵室,25℃好氧發(fā)酵5天,干燥后得成品蛋白飼料。按照實(shí)施例1的方法測(cè)其蛋白含量,真蛋白含量為26.2%,粗蛋白含量為31.8%。
實(shí)施例8,將粉碎至60目的100公斤干稻秸粉加水57公斤混均放入氨化窖中壓實(shí)密封,從窖底注入20公斤的氨水,在40℃氨化12天,取出干燥。干后加入3公斤的尿素、3.4公斤的無機(jī)鹽、15公斤的組合菌株、425公斤的水混均放入發(fā)酵室,25℃好氧發(fā)酵5天,干燥后得成品蛋白飼料。按照實(shí)施例1的方法測(cè)其蛋白含量,真蛋白含量為25.4%,粗蛋白含量為30.8%。
權(quán)利要求
1.一種用于秸稈發(fā)酵的微生物組合菌,其特征在于該組合菌由能分解纖維素的青霉(Penicillium sp.)和能分解木質(zhì)素的蔥色串孢(Torula allii)CGMCC3.3753組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于秸稈發(fā)酵的微生物組合菌,其特征在于所述青霉和蔥色串孢的配比為1∶(0.5-2)。
3.用權(quán)利要求
1所述的用于秸稈發(fā)酵的微生物組合菌生產(chǎn)蛋白飼料的方法,其特征在于先將秸稈粉碎至40-100目;加入秸稈重量50-65%的水,混均,然后放入氨化窖中壓實(shí)密封,注入秸稈重量16-20%的氨水,在35-45℃氨化9-15天;將氨化后的秸稈粉取出,干燥,加入秸稈重量5-20%的組合菌株、3-4%的尿素、1.7-3.4%的無機(jī)鹽、400-450%的水,混均,在25-30℃好氧發(fā)酵4-6天,干燥后得成品蛋白飼料。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的蛋白飼料的生產(chǎn)方法,其特征在于所述的無機(jī)鹽基本組成為FeSO4、ZnSO4、MnSO4、MgSO4、KH2PO4。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的蛋白飼料的生產(chǎn)方法,其特征在于所述的無機(jī)鹽的優(yōu)選組分和含量為FeSO412.5-22.5%、ZnSO410.4-20.4%、MnSO41.1-2.1%、MgSO425.7-40.7%、KH2PO425.3-33.3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的蛋白飼料的生產(chǎn)方法,其特征在于所述的秸稈為玉米秸稈、高粱秸稈、麥秸、稻秸。
專利摘要
一種用于秸稈發(fā)酵的微生物組合菌和用其生產(chǎn)蛋白飼料的方法,其特點(diǎn)是組合菌由能分解纖維素的青霉(Penicillium sp.)和能分解木質(zhì)素的蔥色串孢(Torula allii)組成;并且發(fā)酵是以純秸稈為原料,先將粉碎的秸稈用氨水進(jìn)行氨化處理,使其富集大量的可發(fā)酵性碳源和氮源,再將氨化后的秸稈粉用組合菌株進(jìn)行發(fā)酵處理,干燥后得成品蛋白飼料,其真蛋白含量達(dá)25-30%,粗蛋白含量達(dá)3035%,是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白飼料。該生產(chǎn)方法工藝簡(jiǎn)單,容易操作,成本低,易于推廣。
文檔編號(hào)C12N1/14GKCN1597920SQ200410012480
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月10日
發(fā)明者李日強(qiáng) 申請(qǐng)人:山西大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan