发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法 技术领域 本发明涉及一种利用微生物固态发酵和蝇蛆将低品质的农副产品生物转化技术 生产高品质饲料蛋白的方法。
背景技术
随着我国饲料工业的发展， 蛋白质饲料原料的短缺已成为饲料工业发展的第一限制因子。 我国是世界上的油料作物种植大国， 油菜、 花生、 棉籽、 芝麻的产量均位居世界第 一位， 每年生产食用油的过程中会产生大量的饼粕， 但是由于加工技术程度不高， 生产的饼 粕品质不高且大部分饼粕含有大量的抗营养因子， 以致饼粕利用率不高。
豆粕的粗蛋白质含量很高， 是制备畜禽精饲料的基本原料， 且富含多种氨基酸， 但 是直接用豆粕饲喂畜禽时其蛋白质生物转化率较低， 主要是由于豆粕中含有许多抗营养因 子。
菜籽粕是我国最丰富的植物源蛋白之一， 其蛋白质含量在 28％～ 44％， 氨基酸组 成平衡。但菜籽粕中存在的硫甙、 单宁及纤维素等有毒物质和其它抗营养因子严重影响了 菜粕饲用价值。
棉籽饼粕富含蛋白质， 是很好的植物蛋白饲料资源。但是棉籽饼粕含有有毒物质 棉酚会对动物生产、 发育和繁殖等方面产生明显的不良影响 ； 富含纤维素、 半纤维素等难以 消化的物质和植酸等抗营养因子 ； 蛋白质品质差， 棉籽蛋白和氨基酸利用率低， 氨基酸不平 衡。上述因素限制了棉籽饼粕安全而有效地用作动物蛋白饲料， 部分地区甚至将其贬作肥 料， 造成饲料资源的严重浪费。
其他饼粕同样由于加工或本身存在的抗营养因子的原因， 饲用价值严重受到限 制。
微生物与蝇蛆生物转化农副产品生产高品质蛋白饲料能够带来很大综合效益且 具有广阔的发展前景。
发明内容 本发明要解决的技术问题是提供一种操作简便、 加工成本低且产品蛋白含量高、 营养平衡的发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法。
为了解决上述技术问题， 本发明提供一种发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法， 包括以下步骤 ：
1)、 以农副产品饼粕为原料， 将原料粉碎至能过 40 ～ 60 目筛 ；
2)、 在步骤 1) 所得的粉碎后原料中加入麸皮进行混合， 得混合料， 麸皮与粉碎后 原料的重量比为 25％～ 75％ ； 在混合料中加入枯草芽孢杆菌混合均匀， 枯草芽孢杆菌与混 合料的重量比为 1‰～ 5％ ；
3)、 在步骤 2) 所得的产物中加水进行调制， 得发酵培养基 ； 所述发酵培养基中的
水分含量为 45％～ 75％ ；
4)、 将发酵培养基装入发酵反应器中， 然后将工程蝇卵均匀撒布在发酵培养基表 面， 再在工程蝇卵上均匀地铺洒一层能覆盖住工程蝇卵的发酵培养基， 最后进行发酵， 发酵 培养基的总用量与工程蝇卵的比为 ： 每千克发酵培养基总用量 /10000 ～ 50000 粒工程蝇 卵； 发酵温度为 30℃～ 45℃， 发酵时间为 84 ～ 96 小时 ；
5)、 将步骤 4) 发酵后所得的产物进行分离， 分离出蝇蛆幼虫后， 得发酵料 ； 将蝇蛆 幼虫和发酵料分别的依次进行干燥和粉碎， 分别得蝇蛆蛋白和发酵蛋白饲料。
上述步骤 5) 分离出的蝇蛆幼虫为活虫。
蝇蛆幼虫的干燥为 ： 于 60 ～ 140℃干燥 0.5 ～ 5 小时。 发酵料的干燥为 ： 于 100 ～ 150℃干燥 0.5 ～ 3 小时。
作为本发明的发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法的改进 ： 农副产品饼粕为豆 粕、 菜粕、 棉粕、 花生粕或芝麻粕。
作为本发明的发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法的进一步改进 ： 枯草芽孢杆菌 的有效活菌数 100 ～ 500 亿 / 克。
作为本发明的发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法的进一步改进 ： 工程蝇卵为 工程蝇性成熟交配后所产的虫卵， 工程蝇的饲养环境为 ： 温度 25℃～ 35℃， 湿度 ( 相对湿 度 )50％～ 70％。步骤 4) 中所用的工程蝇卵为活体。工程蝇卵产出后， 一般在 12 个小时 左右就会自然孵化成幼虫 ； 因此， 工程蝇卵应该产出后即投入使用， 最迟在孵化成幼虫前必 须投入使用。 作为本发明的发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法的进一步改进 ： 步骤 4) 中 ： 在 工程蝇卵上铺洒的发酵培养基的厚度为 3 ～ 7mm， 一般为 5mm 左右 ( 即， 用量以不让工程蝇 卵暴露在空气中即可 )。
作为本发明的发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法的进一步改进 ： 在步骤 4) 的 发酵过程中， 当发酵温度≥ 35℃时， 每隔 10 ～ 14 小时进行一次机械翻料。
在本发明中， 步骤 1) 将原料粉碎过筛， 目的是为了除去饼粕中的木屑、 石屑、 铁质 等杂质 ； 步骤 3) 中所用的水应选没有被污染过、 且不含杂物的清洁水源 ； 步骤 4) 在发酵过 程中适时进行机械翻料。
在本发明中， 工程蝇和枯草芽孢杆菌均可通过市购的形式获得。
本发明利用微生物对品质较低的饼粕进行发酵， 去除饼粕中的抗营养因子， 从而 提高饲料利用率和饲用品质。饼粕在微生物发酵的同时， 利用工程蝇幼虫作为生物反应器 对饼粕中微生物无法利用、 分解但工程蝇幼虫可以利用、 分解的成分进行生物转化， 从而生 产出优质蛋白饲料。
本发明发酵蛋白饲料和蝇蛆蛋白的品质如下表 1 所示 ：
表 1、
发酵蛋白饲料 (％ ) 干物质 91.2 蝇蛆蛋白 (％ ) 90.04102100302 A CN 102100305 粗蛋白 粗脂肪 粗灰分
25 ～ 55说明书60 ～ 65 10.3 ～ 12.5 7.2 ～ 8.83/8 页2.7 ～ 6.5 6.0 ～ 11.0本发明的微生物与蝇蛆生物转化农副产品生产高品质蛋白饲料的方法不同于传 统的固态发酵， 传统的固态发酵只是运用微生物处理固态物料的一个微生物分解与合成的 简单过程， 生产过程有很多因素不便控制， 产品质量极不稳定。而在本发明中， 饼粕在微生 物发酵的同时， 利用工程蝇幼虫作为生物反应器对饼粕中微生物无法利用、 分解但工程蝇 幼虫可以利用、 分解的成分进行生物转化， 生产优质蛋白饲料。 在微生物发酵和工程蝇蛆生 长过程中， 两者产生的物理、 化学环境可以降低原本单一微生物发酵和工程蝇蛆养殖所需 的外界帮助， 大大提高效率的同时也降低了成本。生产操作简单、 易于控制， 产品质量相对 有保证。 产品含有丰富的抗菌肽类， 显著降低传统抗生素的使用 ； 主要营养养分达到或超过 鱼粉。
蝇蛆食性杂， 饲养原料来源广泛， 麦麸、 米糠、 酒糟、 豆渣等农副产品下脚料可用于 蝇蛆养殖。而且蝇蛆的抗病力极强， 可以在极差的环境中生长。在生态系统的能量转化中， 同化效率是哺乳动物的一半左右， 但它的生产效率却是哺乳动物的 15 ～ 40 倍， 是迄今用 其他方法生产动物蛋白所无法比拟的。蝇蛆是优质的动物蛋白饲料， 蝇蛆原物质和干粉的 必需氨基酸总量分别为 44.09％和 43.83％， 均超过粮食与农业组织 / 世界卫生组织 (FAO/ WHO) 提出的参考值 40 ％， 其必需氨基酸总量 / 非必需氨基酸总量值 (E/N) 分别为 0.79、 0.78， 均超过 FAO/WHO 提出的参考值 0.6。
本发明的方法具有以下有益效果 ：
(1) 本发明采用微生物固态发酵工艺， 根据固态发酵的特点和蝇蛆生长的特性将 微生物固态发酵和工程蝇蛆饲养结合起来， 在综合处理物料的过程中， 二者利用各自创造 的环境物理、 化学条件， 相比原本单一的固态发酵和工程蝇蛆饲养的效率更高， ；
(2) 使原本单一的固态发酵和工程蝇蛆饲养时需要人工维持的外界环境条件依靠 相互的作用就可以自然达到， 大大降低操作工序和难度， 降低生产成本。 而且可以生产出两 种高品质蛋白饲料 ----- 发酵蛋白饲料和蝇蛆蛋白， 因此具有很大综合社会效益。
(3) 生产过程易于控制， 产品质量相对有保证， 生产效率更高， 且生产成本大大降 低。
采用本发明方法所得的发酵蛋白饲料， 具有如下优点 ：
①提高粗蛋白。由于微生物发酵的 “浓缩效应” 和菌体蛋白的产生， 饼粕原料经微 生物发酵后蛋白含量大大提高 ；
②增加消化利用率。经过微生物的分解， 可以将饼粕中不易消化分解的粗纤维分 解， 降低物料中的抗营养因子， 大大的改善饼粕原料的品质， 提高消化吸收利用率 ；
③提高适口性。物料经过微生物发酵后， 物料有发酵的香味。从而增加适口性， 提 高采食量 ；
④可以减少禽畜后肠道有害菌的数量。单胃动物无法利用纤维素等多聚糖类物 质， 这些物质进入小肠后， 其碳源就作用于肠道厌氧菌的培养基， 使有害菌大量繁殖， 使畜禽产生下痢现象， 影响畜禽正常的生长发育。 在含多聚糖类物质的日粮中添加发酵饼粕， 可 使日粮中的多聚糖在小肠的前段被分解吸收， 从而阻断肠边后段有害菌的营养源， 使其数 量消减， 另外又能减少粪便的含水量从而减轻仔猪、 幼禽的腹泻、 下痢， 从而提高生产和经 济效益 ；
⑤在饲料中添加发酵饼粕可补充单胃动物的内源酶。由于饼粕经过微物发酵， 其 中含有大量的酶， 添加到饲料中能使饲料中酶增加， 可补充幼禽畜分泌量不足的各种酶类， 不仅可使其体内达到一定的水平， 而且还能激活原有的内源酶的分泌， 利于幼禽畜对饲料 的消化吸收。
⑥在饲料中添加发酵饼粕可提高家畜家禽的免疫力和代谢激素水平。 棉籽饼在发 酵过程中产生的大量的小分子肽进入体内后可以提高幼禽畜的免疫力， 减少疾病的发生。 同时各种酶还可使禽畜分泌较多的胰岛索、 促甲状腺素、 T3 等代谢激素。
⑦在饲料中添加发酵饼粕可以降低饲料中的黏度。 在配制含较多非淀粉多糖添的 能量饲料中加一定量的发酵饼粕， 由于发酵饼粕中含有大量的酶制剂， 可以使饲料中的多 聚糖类降解为小分子的多糖片段， 从而使食糜黏度大大降低， 从而提高了内源酶的作用， 和 养份的渗透能力， 使消化率和吸收率提高。 采用本发明方法所得蝇蛆蛋白， 具有以下优点 ：
家蝇幼虫的营养成份全面， 蝇蛆幼虫含 16 种主要氨基酸， 含有动物所需的多种氨 基酸， 且含量大都高于鱼粉。蝇蛆中常量元素和微量元素含量也非常丰富， 已测明有 17 种 以上。不仅常量元素钾、 钠、 钙、 磷含量较高， 微量元素锌、 镁、 铁、 铜、 硒、 锗、 锰含量也较高。 蝇蛆虫粉中脂溶性 VA 和 VD 的含量极为丰富， 尤其 VD 的含量可与鱼肝中 VD 的含量相当。 水 溶性维生素中， B 族维生素含量较丰富。此外， 蝇蛆还含有几丁质、 抗菌肽、 抗菌蛋白等活性 物质。含有丰富的抗菌肽， 可显著降低抗生素类药物的使用量或不使用抗生素。
本发明所得的发酵蛋白饲料和蝇蛆蛋白的具体用法和用量如下 ：
1)、 发酵蛋白饲料 ：
和常规饲料按照一定的配比混合后， 按照常规的用量和用法对动物进行喂养。 即， 可替代原有的一小部分的常规饲料， 对常规饲料的替代量占饲料总量的 5 ～ 25％ ； 具体替 代量可参考如下 ：
猪： 乳猪 10 ～ 25％， 小猪 5 ～ 15％， 中大猪 5 ～ 8％， 怀孕母猪 5 ～ 8％， 哺乳母猪 5 ～ 10％ ；
禽： 蛋禽 10 ～ 20％， 肉禽 5-10 ；
水产 ： 淡水鱼 5 ～ 15％， 鳜鳖海水鱼 10 ～ 20％， 虾蟹鳗 10 ～ 25％。
添加比例可以依据饲养对象、 饲养阶段和生理状态的不同需求 ( 泌乳， 抗应激， 促 生长等 )， 进行适当调整。
2)、 蝇蛆蛋白
和常规饲料按照一定的配比混合后， 按照常规的用量和用法对动物进行喂养。 即， 可替代原有的一小部分的常规饲料， 对常规饲料的替代量占饲料总量的 1 ～ 20％ ； 具体替 代量可参考如下 ：
猪： 乳小猪 3 ～ 6％， 中大猪 1 ～ 2％ ；
禽： 蛋禽、 雏禽 5 ～ 10％， 肉禽 3 ～ 5％ ；
水产 ： 淡水鱼 5 ～ 20％。
添加比例可以依据饲养对象、 饲养阶段和生理状态的不同需求 ( 泌乳， 抗应激， 促 生长等 )， 进行适当调整。 具体实施方式
以下实施例所用的发酵反应器均为敞口式。
实施例 1、 一种发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法， 依次进行以下步骤 ：
1)、 以棉粕为原料， 利用粉碎设备进行粉碎， 原料粉碎后过 40 目筛， 目的是除去棉 粕中的木屑、 石屑、 铁质等杂质 ； 得粉碎后原料 ；
2)、 在步骤 1) 所得的粉碎后原料中加入占粉碎后原料重量 25％的麸皮进行混合， 得混合料 ； 在混合料中加入占混合料总重 5％的枯草芽孢杆菌混合均匀 ； 该枯草芽孢杆菌 为粉剂， 有效活菌数 100 亿 / 克 ；
3)、 在步骤 2) 所得的产物中加纯净水调制， 得含水率为 45％ ( 重量含量 ) 的发酵 培养基 ； 即， 加水量为使发酵培养基中的水分含量为 45％ ； ( 一般， 先测得混合料中的水分 含量， 然后再计算需要的加水量， 从而保证最终所得的发酵培养基中的水分含量为 45％ ) ； 4)、 先制备工程蝇卵， 具体如下 ：
(A) 在 25℃～ 35℃、 湿度 50％～ 70％的环境下饲养工程蝇， 待其性成熟后产卵 ；
(B) 工程蝇性成熟产卵时一般间隔 2 小时采集一次工程蝇卵， 采集实际所需数量 的工程蝇卵。
将步骤 3) 所得的发酵培养基装入发酵反应器中， 然后将工程蝇卵均匀撒布在发 酵培养基表面， 再在工程蝇卵上均匀地铺洒一层能覆盖住工程蝇卵的发酵培养基 ( 厚度为 5mm 左右， 即， 用量以不让工程蝇卵暴露在空气中即可 )， 最后进行发酵 ； 发酵培养基的总用 量 ( 即 2 处发酵培养基的用量之和 ) 与工程蝇卵的比为 ： 每千克发酵培养基总用量 /10000 粒工程蝇卵 ； 发酵温度为 35℃～ 45℃， 发酵时间为 96 小时 ； 在发酵过程中， 每隔 12 小时进 行一次机械翻料。
5)、 将步骤 4) 发酵后所得的产物进行分离， 分离条件具体为 ： 根据幼虫的负趋光 性用光照的方法进行分离 ； 分离出蝇蛆幼虫后， 得发酵料 ； 将蝇蛆幼虫进行干燥 ( 干燥温度 100℃左右烘干 1 ～ 2 小时 ； )； 干燥结束后进行粉碎并过 60 目筛。 将发酵料进行干燥， 温度 为 130℃， 干燥 1 小时 ； 干燥完成后进行粉碎并过 60 目筛。
所得蝇蛆蛋白和发酵蛋白饲料的性能参数如下表 2 ；
表2
发酵蛋白饲料 (％ ) 干物质 粗蛋白 粗脂肪 91.2 45.7 3.7 蝇蛆蛋白 (％ ) 90.0 63 11.87102100302 A CN 102100305 粗灰分
7.8说明书8.56/8 页实施例 2、 一种发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法， 依次进行以下步骤 ：
1)、 以菜粕为原料， 利用粉碎设备进行粉碎， 原料粉碎后过 50 目筛， 目的是除去菜 粕中的木屑、 石屑、 铁质等杂质 ； 得粉碎后原料 ；
2)、 在步骤 1) 所得的粉碎后原料中加入占粉碎后原料重量 50％的麸皮进行混合， 在混合料中加入占混合料总重 2.5％的枯草芽孢杆菌混合均匀 ； 该枯草芽孢杆菌为粉剂， 有效活菌数 300 亿 / 克 ；
3)、 在步骤 2) 所得的产物中加纯净水进行调制， 得含水率为 60％ ( 重量含量 ) 的 发酵培养基 ；
4)、 工程蝇卵的制备方法如实施例 1。
将步骤 3) 所得的发酵培养基装入发酵反应器中， 然后将工程蝇卵均匀撒布在发 酵培养基表面， 再在工程蝇卵上均匀地铺洒一层能覆盖住工程蝇卵的发酵培养基 ( 厚度为 5mm 左右， 即， 用量以不让工程蝇卵暴露在空气中即可 )， 最后进行发酵 ； 发酵培养基的总用 量 ( 即 2 处发酵培养基的用量之和 ) 与工程蝇卵的比为 ： 每千克发酵培养基总用量 /30000 粒工程蝇卵 ； 发酵温度为 35℃～ 45℃， 发酵时间为 96 小时 ； 在发酵过程中， 每隔 12 小时进 行一次机械翻料。
5)、 将步骤 4) 发酵后所得的产物进行分离， 分离条件具体为 ： 根据幼虫的负趋光 性用光照的方法进行分离 ； 分离出蝇蛆幼虫后， 得发酵料 ； 将蝇蛆幼虫进行干燥 ( 干燥温度 100℃左右， 烘干 1 ～ 2 小时 )， 干燥结束后进行粉碎并过 60 目筛。将发酵料进行干燥， 温度 为 130℃， 干燥 1 小时 ； 干燥完成后进行粉碎并过 60 目筛。
所得蝇蛆蛋白和发酵蛋白饲料的性能参数如下表 3 ；
表3
发酵蛋白饲料 (％ ) 干物质 粗蛋白 粗脂肪 粗灰分
91.2 43.6 3.4 7.3 蝇蛆蛋白 (％ ) 90.0 60 10.3 7.2实施例 3、 一种发酵饼粕及蝇蛆蛋白饲料的制备方法， 依次进行以下步骤 ：
1)、 以豆粕为原料， 利用粉碎设备进行粉碎， 原料粉碎后过 50 目筛， 目的是除去豆 粕中的木屑、 石屑、 铁质等杂质 ； 得粉碎后原料 ；
2)、 在步骤 1) 所得的粉碎后原料中加入占粉碎后原料重量 75％的麸皮进行混合， 在混合料中加入占混合料总重 1‰的枯草芽孢杆菌混合均匀 ； 该枯草芽孢杆菌为粉剂， 有 效活菌数 500 亿 / 克 ；3)、 在步骤 2) 所得的产物中加纯净水进行调制， 得含水率为 75％ ( 重量含量 ) 的 发酵培养基 ；
4)、 工程蝇卵的制备方法如实施例 1。
将步骤 3) 所得的发酵培养基装入发酵反应器中， 然后将工程蝇卵均匀撒布在发 酵培养基表面， 再在工程蝇卵上均匀地铺洒一层能覆盖住工程蝇卵的发酵培养基 ( 厚度为 5mm 左右， 即， 用量以不让工程蝇卵暴露在空气中即可 )， 最后进行发酵 ； 发酵培养基的总用 量 ( 即 2 处发酵培养基的用量之和 ) 与工程蝇卵的比为 ： 每千克发酵培养基总用量 /50000 粒工程蝇卵 ； 发酵温度为 35℃～ 45℃， 发酵时间为 96 小时 ； 在发酵过程中， 每隔 12 小时进 行一次机械翻料。
5)、 将步骤 4) 发酵后所得的产物进行分离， 分离条件具体为 ： 根据幼虫的负趋光 性用光照的方法进行分离 ； 分离出蝇蛆幼虫后， 得发酵料 ； 将蝇蛆幼虫依次进行干燥和粉 碎并过 60 目筛。将发酵料依次进行干燥和粉碎并过 60 目筛。
所得蝇蛆蛋白和发酵蛋白饲料的性能参数如下表 4 ；
表4
发酵蛋白饲料 (％ ) 干物质 粗蛋白 粗脂肪 粗灰分
91.2 55 3.0 7.0 蝇蛆蛋白 (％ ) 90.0 65 12.5 8.8为了证明本发明所得蝇蛆蛋白和发酵蛋白饲料的用途， 发明人进行了如下的对比实验 ： 试验分为七个处理组， 每个处理组 4 个重复， 每个重复 12 头猪。基础日粮根据 NRC(1998) 标准制定， 并扣除粕类原料， 七个处理组分别为 ：
第一组 ： 普通棉粕组 ( 基础日粮 +10％普通棉粕 ； 即以 10％普通棉粕替代 10％基 础日粮而得 ) ；
第二组 ： 发酵棉粕组 ( 基础日粮 +10％本发明发酵棉粕 ； 即以 10％实施例 1 所得的 发酵蛋白饲料替代 10％基础日粮而得 ) ；
第三组 ： 普通菜粕组 ( 基础日粮 +10％普通菜粕 ) ；
第四组 ： 发酵菜粕组 ( 基础日粮 +10％本发明发酵菜粕， 即以 10％实施例 2 所得的 发酵蛋白饲料替代 10％基础日粮而得 ) ；
第五组 ： 普通豆粕组 ( 基础日粮 +10％普通豆粕 ) ；
第六组 ： 发酵豆粕组 ( 基础日粮 +10％本产品发酵豆粕， 即以 10％实施例 3 所得的 发酵蛋白饲料替代 10％基础日粮而得 ) ；
第七组 ： 蝇蛆蛋白组 ( 基础日粮 +10％本产品蝇蛆蛋白， 即以 10％实施例 1 所得的 蝇蛆蛋白替代 10％基础日粮而得 )。
选择 (34±1) 日龄的杜长大三元杂交猪， 饲养 11d， 记录饲养结束后的饲料消耗， 计算试验期内平均增重、 料肉比和下痢率， 结果如下表 5 ：
表5
注： 常规蛋白组即为普通豆粕组， 即， 所有的饲料均由普通豆粕组成。
从上表 5 可以看出， 本发明的试验组日增重均相对于对照组有所增加， 料肉比均 比对照组有所降低， 且本发明的试验组的下痢率相对于对照组均有好转。本发明与普通饲 料相比， 提高了产品的利用率、 饲料转化率、 增强机体免疫力， 提高了生产性能。
最后， 还需要注意的是， 以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然， 本发 明不限于以上实施例， 还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容 直接导出或联想到的所有变形， 均应认为是本发明的保护范围。
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