基于棉籽粕理、化、微生物脱毒技术生产动物饲料的方法

技术领域

本发明涉及动物饲料的加工方法，尤其涉及利用棉籽粕生产饲料的方法。

背景技术

我国年产棉籽1000多万吨，棉籽粕是以棉籽为原料，经脱壳(部分脱壳)、去绒，用浸提法或预压浸提取油后的副产品。棉籽粕是一种极具开发潜力的植物蛋白饲料资源，目前用作饲料原料的棉籽粕蛋白质含量一般为40％左右，完全脱壳的棉仁制成的棉粕粗蛋白质甚至高达50％。从氨基酸组成来看，除蛋氨酸稍低外，其余必需氨基酸均达到联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)推荐的标准，因此棉籽蛋白是一种重要的饲料蛋白资源。

棉籽中含有对动物有害的棉酚，在很大程度上限制其使用，用作饲料的还不到总量的30％，多数当作肥料用于肥田，造成蛋白资源浪费。棉酚是一种不溶于水而溶于有机溶剂的黄褐色聚酚色素，占棉籽重量的0.7％～4.8％，是一种多羟基多异构化合物，按其存在形式可分为游离棉酚和结合棉酚。游离棉酚也称自由棉酚(Free Gossypol，FG)，通常占棉仁总重的0.8％～0.9％，是一种多元化合物，因有活性醛基和羟基而有毒性作用。

在制油过程中，由于蒸炒、压榨等热作用，大部分棉酚与氨基酸结合而变成结合棉酚，结合棉酚在动物消化道内不被动物吸收，故毒性小。另一部分棉酚则以游离形式存在于粕及油品中对动物毒性较大，尤其单胃动物过量摄取或摄取时间较长，可导致生长迟缓、繁殖性能及生产能下降，甚至导致死亡，幼龄动物对棉酚的耐受能力更低。因此，在使用棉粕时，要根据饲喂对象及棉粕中游离棉酚的量加以限量或进行脱毒处理。联合国食品及粮农组织规定，动物日粮中FG＜125mg/kg，世界卫生组织建议标准规定FG＜400mg/kg。

目前，国内外棉籽去毒的方法主要有加热处理法、旋液分离法、碱处理法、化学添加剂法、溶剂提取法和生物发酵法。单纯的理化处理发虽然可以有效的降低游离棉酚的含量，且具有加工量大、周期短等优点，但是剧烈的处理方法会严重影响棉籽蛋白和氨基酸的性质。此外，碱法由于后期的中和处理成本较高，且溶剂提取后存在有机溶剂残留等问题，都对棉籽粕的利用带来局限性。

微生物发酵脱毒法是通过微生物发酵过程实现对棉酚的转化、降解而脱毒。微生物发酵法不但能脱除棉籽粕中的棉酚，而且还可以提高棉籽粕的蛋白质含量，是棉籽粕脱毒的理想方法。不过微生物脱毒法较长的发酵周期和相对理化法较低的脱毒率是其最主要的缺点。目前关于棉籽粕物理、化学和微生物复合脱毒方法的研究还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种棉籽粕物理、化学及微生物复合脱毒方法，将三种脱毒方法有机结合，在保证较高脱毒率的前提下，尽可能保持棉籽粕营养价值，实现脱毒与保质共同实现，从而最终获得优质动物饲料。

为了达到上述目的，本发明一种基于棉籽粕理、化、微生物脱毒技术生产动物饲料的方法包括如下步骤：

Step 1、按棉籽粕∶麸皮∶玉米粉＝5～7∶1～3∶1～2的重量比制备40～100目的混合粉，以便利于后续物料的调湿处理、蒸汽处理以及发酵处理。

Step 2、制备复合矿物质溶液，配比如下：

NaNO₃            1～5g/L，

MgSO₄·7H₂O      0.5～3g/L，

K₂HPO₄           1～5g/L，

NaCl             0.2～1.2g/L，

FeSO₄            0.5～2.5g/L，

MnSO₄            0.1～1g/L，

CuSO₄·5H₂O      0.1～0.8g/L。

Step 3、用复合矿物质溶液调湿混合粉，控制料水比在1∶0.4～1.2(料水比是指复合矿物质溶液体积与混合粉质量之比)，获得混合物。

Step 4、在80～130℃下对上述混合物进行蒸汽处理10～60分钟，达到首步物理脱毒的目的。

Step 5、混合物降温至15～50℃后，将菌体浓度为3.0～5.8×10⁸cfu/ml的酿酒酵母培养液按2～10％的接菌量接入(接菌量是指酵母菌培养液体积占混合物质量百分比，既酵母菌培养液体积∶混合粉质量＝0.02～0.1∶1)，在15～35℃下发酵12～48小时。

Step 6、将孢子浓度3.5～6.0×10⁸cfu/ml的米曲霉孢子液按1～7％的接菌量接入，在15～40℃下发酵20～60小时。

优选方式下，在步骤Step2制备所述复合矿物质溶液时，加入铁屑，以防止硫酸亚铁发生氧化。此外，优选去离子水配制复合矿物质溶液。

为了检测动物饲料产品的脱毒效果，可以在上述Step 6之后，在40～80℃环境下将混合物烘干，以便测定游离棉酚的含量。

此外，本发明基于棉籽粕理、化、微生物脱毒技术生产动物饲料的方法，对上述步骤做进一步改进，包括如下步骤：

Step 1、按棉籽粕∶麸皮∶玉米粉＝5.5～6.5∶1.5～2.5∶1.3～1.7的重量比制备60～80目的混合粉；

Step 2、制备复合矿物质溶液，配比如下：

NaNO₃               1.5～3.5g/L，

MgSO₄·7H₂O         0.8～1.8g/L，

K₂HPO₄              1.5～3g/L，

NaCl                0.5～1.1g/L，

FeSO₄               1.5～2.2g/L，

MnSO₄               0.5～0.7g/L，

CuSO₄·5H₂O         0.35～0.45g/L；

Step 3、控制复合矿物质溶液体积与混合粉质量比为1∶0.6～1，调湿混合粉获得混合物；

Step 4、在100～110℃下对混合物进行蒸汽处理30～40分钟的步骤；

Step 5、混合物降温至35～45℃后，将菌体浓度为3.1～4.0×10⁸cfu/ml的酿酒酵母培养液按4～8％的接菌量接入，在20～30℃下发酵20～40小时；

Step 6、将孢子液浓度3.6～4.5×10⁸cfu/ml的米曲霉孢子液按3～5％的接菌量接入，在22～36℃下发酵22～40小时。

现有技术下，根据实践证明，高温蒸汽和复合矿物质处理都会使棉籽粕中的游离棉酚含量降低，微生物法是利用菌体生长过程中对游离棉酚的利用和分解作用达到脱毒效果。本发明基于棉籽粕理、化、微生物脱毒技术生产动物饲料的方法结合三种方法的特点，采用复合脱毒法。通过复合脱毒可以使棉籽粕中游离棉酚含量大为降低，达到饲用标准，同时由于微生物脱毒方法的引进可有效的缩短热处理时间和减少化学药物的添加，提高了棉籽粕的营养价值。具体说，与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.以微生物发酵法为中心，结合物理法和化学法的优点对棉籽粕进行脱毒研究，进而缩短了微生物发酵周期，同时缩短了物理法过程中热处理时间并减少化学法中化学药物的添加量。

2.针对以往棉籽粕经霉菌发酵后产生的不良气味，本发明采用混菌发酵，在发酵前期添加酿酒酵母，利用酵母在发酵过程中产生的醇香味增香，从而达到增强适口性的目的。

3.微生物法对于设备的要求较为简单，同时本发明采用的物理和化学法都具有工艺简单，操作简便的特点，减少了设备成本，增强市场竞争力。

4.热处理、化学药物添加及固态发酵过程中无废水、废气等工业“三废”产生，减少了处理排放的费用，也符合国家倡导的节能环保、可持续发展的理念。

具体实施方式

实施例1：按棉籽粕∶麸皮∶玉米粉＝5∶3∶1的重量比制备40目的混合粉。复合矿物质溶液配比为3g/L NaNO₃，0.5g/L MgSO₄·7H₂O，4g/L K₂HPO₄，0.2g/LNaCl，1g/L FeSO₄，0.4g/L MnSO₄和0.1g/L CuSO₄·5H₂O，用此复合矿物质溶液调湿混合粉，使料水比达到1∶0.4。80℃蒸气灭菌60分钟。将菌体浓度为3.0×10⁸cfu/ml的酿酒酵母培养液以10％的接菌量接入蒸汽处理后降温至30℃的混合粉，15℃发酵48小时。然后按1％接入浓度为6.0×10⁸cfu/ml的米曲霉孢子液，在15℃下继续发酵60小时。

实施例2：按棉籽粕∶麸皮∶玉米粉＝6∶2∶2的重量比制备40目的混合粉。复合矿物质溶液配比为4g/L NaNO₃，2g/L MgSO₄·7H₂O，1g/L K₂HPO₄，0.8g/L NaCl，0.5g/L FeSO₄，0.1g/L MnSO₄和0.5g/L CuSO₄·5H₂O，用此复合矿物质溶液调湿混合粉，使料水比达到1∶0.9。120℃蒸气灭菌20分钟。将菌体浓度为4.6×10⁸cfu/ml的酿酒酵母培养液以5％的接菌量接入蒸汽处理后降温至50℃的混合粉，38℃发酵12小时。然后按7％接入浓度为3.5×10⁸cfu/ml的米曲霉孢子液，在40℃下继续发酵24小时。

实施例3：按棉籽粕∶麸皮∶玉米粉＝5.5∶3.6∶1.8的重量比制备40目的混合粉。复合矿物质溶液配比为5g/L NaNO₃，2.5g/L MgSO₄·7H₂O，3g/L K₂HPO₄，0.5g/L NaCl，1.5g/L FeSO₄，1g/L MnSO₄和0.6g/L CuSO₄·5H₂O，用此复合矿物质溶液调湿混合粉，使料水比达到1∶1，100℃蒸气灭菌40分钟。将菌体浓度为5.8×10⁸cfu/ml的酿酒酵母培养液以2％的接菌量接入蒸汽处理后降温至35℃的混合粉，20℃发酵45小时。然后按5％接入浓度为4.5×10⁸cfu/ml的米曲霉孢子液，在20℃下继续发酵28小时。

实施例4：按棉籽粕∶麸皮∶玉米粉＝7∶1.5∶2的重量比制备40目的混合粉。复合矿物质溶液配比为1g/L NaNO₃，3g/L MgSO₄·7H₂O，5g/L K₂HPO₄，0.6g/LNaCl，2g/L FeSO₄，0.8g/L MnSO₄和0.8g/L CuSO₄·5H₂O，用此复合矿物质溶液调湿混合粉，使料水比达到1∶1.2，130℃蒸气灭菌10分钟。将菌体浓度为5.0×10⁸cfu/ml的酿酒酵母培养液以3％的接菌量接入蒸汽处理后降温至45℃的混合粉，30℃发酵40小时。然后按6％接入浓度为5.0×10⁸cfu/ml的米曲霉孢子液，在25℃下继续发酵50小时。

优选实施例：

步骤1：按棉籽粕∶麸皮∶玉米粉＝5.5～6.5∶1.5～2.5∶1.3～1.7的重量比制备60～80目的混合粉。步骤2：制备复合矿物质溶液，配比如下：1.5～3.5g/L NaNO₃，0.8～1.8g/L MgSO₄·7H₂O，1.5～3g/L K₂HPO₄，0.5～1.1g/L NaCl，1.5～2.2g/L FeSO₄，0.5～0.7g/L MnSO₄，0.35～0.45g/L CuSO₄·5H₂O。步骤3：控制复合矿物质溶液体积与混合粉质量比为1∶0.6～1，调湿混合粉获得混合物。步骤4：在100～110℃下对混合物进行蒸汽处理30～40分钟。步骤5：混合物降温至35～45℃后，将菌体浓度为3.1～4.0×10⁸cfu/ml的酿酒酵母培养液按4～8％的接菌量接入，在20～30℃下发酵20～40小时。步骤6：将孢子液浓度3.6～4.5×10⁸cfu/ml的米曲霉孢子液按3～5％的接菌量接入，在22～36℃下发酵33～40小时。

在本优选实施方式下，经检测最终饲料产品，混合粉游离棉酚含量能够降至130mg/kg，较现有技术的脱毒效果有显著提高。

最优实施例：

按棉籽粕∶麸皮∶玉米粉＝7∶2∶1的重量比制备40目的混合粉，复合矿物质溶液配比为2g/L NaNO₃，1g/L MgSO₄·7H₂O，2g/L K₂HPO₄，1g/L NaCl，2g/LFeSO₄，0.6g/L MnSO₄和0.4g/L CuSO₄·5H₂O，用此复合矿物质溶液调湿混合粉，使料水比达到1∶0.8，115℃蒸气灭菌20分钟，将菌体浓度为3.2×10⁸cfu/ml的酿酒酵母培养液以7％的接菌量接入蒸汽处理后降温至40℃的混合粉，28℃发酵36小时，然后按3％接入浓度为4.1×10⁸cfu/ml的米曲霉孢子液，35℃继续发酵24小时。

在本最优实施方式下，经检测最终饲料产品，混合粉游离棉酚含量能够降至110mg/kg，较本发明其他实施方式效果尤为突出。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。