微生物发酵菌剂及用该发酵菌剂生产饲料或乙醇的方法

摘要

本发明公开了一种微生物发酵菌剂，及用该发酵菌剂生产饲料或乙醇的方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微生物发酵菌剂，该微生物发酵菌剂含有脉孢霉和酵母。用本发明的微生物发酵菌剂发酵生产饲料或乙醇的方法，是将发酵菌剂的组分同时或分步加入原料中进行发酵，得到的物料经加工制得饲料或乙醇。本发明的有益效果是：用本发明的微生物发酵菌剂进行耦合协同发酵，能有效地消除发酵过程中的反馈抑制和糖或乙醇的产物抑制、提高饲料的蛋白质含量，软化物料，产生酒香味，改善饲料的适口性，提高生产效率与产品质量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物发酵菌剂，尤其是一种可用于生产饲料或乙醇的微生物发酵菌剂及用该发酵菌剂生产饲料或乙醇的方法。

背景技术

以植物纤维素为原料生产饲料、单细胞蛋白(Single Cell Protein，简称SCP)或乙醇是国内外的热点研究课题。传统的饲料、单细胞蛋白或乙醇的生产通常是利用化学方法中的无机酸或生物方法中的木霉、黑曲霉等产生的半纤维素酶(木聚糖酶)、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶对纤维素类物料进行水解得到可发酵性糖，再利用酵母生产SCP或乙醇。生物方法中利用霉菌的目的通常是利用其中的酶系对纤维素等成份进行降解，利用酵母的目的通常是将前步酶解所得到的可发酵性糖作为碳源进行SCP或乙醇的生产。

木霉适宜生长温度和pH适应范围窄、产有毒的木霉素。用现有的含木霉、黑曲霉的微生物发酵剂发酵所得到的物料因菌体发酵物料的气味不佳影响作为饲料的适口性，且原料分解不彻底。

用化学方法的工艺中，稀酸的强腐蚀性、可发酵性糖在高温下的分解、物料的加工成本高等问题使生产费用居高不下；用生物方法的工艺中，因纤维素酶生产的成本高，酶水解和发酵的分步操作致使生产周期长，工艺复杂。并且分别酶解发酵过程中，存在着严重的反馈抑制与产物抑制等问题，影响了产物得率的提高。

发明内容

为了克服现有微生物菌剂发酵植物纤维素原料所得到的物料适口性差，且原料分解不彻底的不足，本发明提供一种微生物发酵菌剂，有效地解决了此问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微生物发酵菌剂，该微生物发酵菌剂含有脉孢霉和酵母。

本发明优选的方案是该微生物发酵菌剂由脉孢霉和酵母菌制成。

本发明中脉孢霉、酵母菌的配比没有特别的限定，但推荐脉孢霉：酵母菌的重量比为10∶(0.01-100)，优选10∶(0.1-20)，最好是10∶1-2。

本发明中所说的脉孢霉推荐使用粗糙脉孢霉(Neurosporacrassa)、中间脉孢霉(Neurospora intermedia)、好食脉孢霉(Neurospora sitophila)。

本发明中所说的酵母品种不限，但用于饲料生产时推荐使用蛋白质含量高的酵母或富含胡萝卜素、类胡萝卜素、虾青素的酵母，其中蛋白质含量高的酵母是产朊假丝酵母(Candida utilis)；富含胡萝卜素、类胡萝卜素、虾青素等的酵母是红酵母(Rhodotorula)、法夫酵母(Phaffia rhodozyma)等，最好是产朊假丝酵母，产朊假丝酵母因其蛋白质含量高的特性，在单细胞蛋白(SCP)的生产中应用中最为广泛。用于乙醇生产时推荐使用酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)等产乙醇较高的酵母。

本发明进一步优选的技术方案是：该微生物发酵菌剂中还含有根霉。当原料中的淀粉含量较高时，使用由脉孢霉、酵母和根霉制成的发酵菌剂进行发酵，其效果优于没有根霉的组合。根霉(Rhizopusstoloifer)又称匐枝根霉，黑色面包霉。属接合菌亚门，毛霉目，根霉属。菌丝无色透明，无隔膜，不长气生菌丝，产生弧形的匍匐菌丝，称为假根，有孢子囊。根霉适应性强，分解淀粉能力高。根霉的含量本领域技术人员可视原料淀粉含量而定，推荐与脉孢霉的重量比为(0.1-20)∶1，最好是1∶1。本发明中所说的根霉品种不限，但用于饲料生产时推荐使用匐枝根霉、少根根霉等糖化能力强的菌株。

用本发明的微生物发酵菌剂发酵生产饲料或乙醇的方法，是将发酵菌剂的组分同时或分步加入原料中进行发酵，得到的物料经加工制得饲料或乙醇。

本发明所提及的菌种可通过有关微生物菌种保藏中心购买或用常规筛选方法获得。

本发明的微生物发酵菌剂按常规的液体发酵、固体或半固体发酵等方法制备成常规剂型，该发酵菌剂可根据使用的需要制成混合或非混合菌剂，用于发酵生产饲料、单细胞蛋白、或乙醇。

本发明的有益效果是：用本发明的微生物发酵菌剂进行耦合协同发酵，能有效地消除发酵过程中的反馈抑制和糖或乙醇的产物抑制、提高饲料的蛋白质含量，软化物料，产生酒香味，改善饲料的适口性，提高生产效率与产品质量。

脉孢霉属生长迅速，属好氧性真菌，菌丝呈白色棉絮状，生长疏松，在气生菌丝顶端形成桔红色链状分生孢子，孢子表面有脉纹。生长温度及生长的pH值跨度大，菌丝在5℃至45℃的范围内都能生长，在25℃-35℃条件下生长较快。pH值适应范围较宽，在pH3.0-9.0的范围内都能生长。该菌酶系丰富，能产纤维素酶、半纤维素酶、糖化酶、蛋白酶、溶纤酶等多种酶系，能分解纤维素、半纤维素、淀粉类等物质发酵得到饲料或乙醇。脉孢霉无毒，对营养要求简单，繁殖快，能以六碳糖和五碳糖为碳源。菌体与孢子中含丰富的β-胡萝卜素和维生素B₁₂等多种营养物质，具有很高的营养价值。

酵母可将发酵过程得到的糖作为碳源进行SCP或乙醇的生产，特别是产朊假丝酵母的菌体蛋白质含量很高；产朊假丝酵母的另一个特点是能有效地利用乙醇、二甘醇、糖等得到高的菌体产量(生物量，Biomass)；再如酿酒酵母能高效地将可发酵性糖转化为乙醇。利用本发明的发酵菌剂发酵，使二者发挥各自的特长。利用脉孢霉酶系丰富的特点高效地转化纤维素、半纤维素与淀粉等物料为可发酵性糖和乙醇，营养丰富的脉孢霉本身也成为饲料的一部份，用酵母能利用糖与乙醇等多种碳源的特性，高产率地得到SCP产品或高效地转化物料为乙醇，消除反馈抑制，提高原料的转化率与产品得率，降低生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1：按重量计用脉孢霉10份、产朊假丝酵母菌0.01份制成发酵菌剂。以灭菌后冷却的土豆渣或甜菜渣100kg，加入或不加入蔗糖、糖蜜(0.1％-5％)等辅料，分别接入预先制好的菌剂，接种比为0.1％-0.5％，在20℃-35℃的条件下，用发酵池或厚层通风固体发酵后，得到富含脉孢霉与产朊假丝酵母菌体的具乙醇香味、适口性好、营养丰富的物料，适合作饲料使用。

实施例2：按重量计取粗糙脉孢霉10份、红酵母100份制成发酵菌剂。以玉米秸秆(干或鲜均可)、甘蔗渣等纤维素类物质100kg为原料，加入或不加入糖蜜(1％-5％)、水等辅料，分别接入预先制备好的菌剂，接种比为0.8％，在20℃-35℃的条件下，用发酵池或厚层通风固体发酵后，得到富含脉孢霉与红酵母菌体的具乙醇香味、适口性好、营养丰富的物料，适合作饲料使用。

实施例3：按重量计中间脉孢霉10份、法夫酵母0.1份制成发酵菌剂。以玉米秸秆(干或鲜均可)、甘蔗渣等纤维素类物质100kg为原料，加入或不加入糖蜜(1-5％)、水等辅料，分别接入预先制好的菌剂，接种比为0.6％，在20℃-35℃的条件下，用发酵池或厚层通风固体发酵后，得到富含脉孢霉与法夫酵母菌体的具乙醇香味、适口性好、含虾青素的物料，适合作饲料使用。

实施例4：按重量计好食脉孢霉10份、法夫酵母20份制成发酵菌剂。以提取过甜菊糖(甙)的湿(或干)甜菊叶渣100kg为原料，加入或不加入糖蜜(1-5％)、水等辅料，分别接入预先制好的菌剂，接种比为0.1％-0.3％，在20℃-35℃的条件下以发酵池或厚层通风固体方式发酵后，得到富含菌体、营养丰富的物料，适合作适口性好的饲料使用。

实施例5：按重量计好食脉孢霉10份、法夫酵母1份制成发酵菌剂。以菜籽饼粕100kg为原料，加入水及调节碳氮比与改善通风的其他碳氮比较高(如秸秆粉等)辅料，接入预先制好发酵菌剂，接种比为1％，在20℃-35℃的条件下，以发酵池或厚层通风固体方式发酵后，得到富含菌体、营养丰富等的物料，适合作饲料使用。

实施例6：按重量计好食脉孢霉10份、酿酒酵母110份制成发酵菌剂。以玉米秸秆(干或鲜均可)、甘蔗渣等纤维素类物质100kg为原料，加入或不加入糖蜜(1-5％)、水等辅料，分别接入预先制好的菌剂，接种比为1％，在20℃-35℃的条件下，以发酵池发酵后，得到富含乙醇的物料，适合提取乙醇。

实施例7：按重量计粗糙脉孢霉10份、产朊假丝酵母20份制成非混合菌剂。将粗糙脉孢霉加入以玉米秸秆(干或鲜均可)、甘蔗渣等纤维素类物质100kg的原料中，加入或不加入糖蜜(1％-5％)、水等辅料，在35℃-45℃的条件下，发酵24-48小时后，待物料降温至酵母适宜生长温度，加入产朊假丝酵母，继续培养24-48小时。得到富含脉孢霉与产朊假丝酵母菌体的具乙醇香味、适口性好、营养丰富的物料，适合作饲料使用。

实施例8：按重量计粗糙脉孢霉10份、匐枝根霉0.1份、酿酒酵母120份制成非混合菌剂。将粗糙脉孢霉加入土豆渣或甜菜渣原料中，加入或不加入糖蜜(1％-5％)、水等辅料，在35℃-45℃的条件下，发酵24-48小时后，降温至酵母和根霉适宜生长温度，加入酿酒酵母和根霉，继续培养24-48小时。得到的物料提取乙醇。

实施例9：与实施例1基本相同，不同之处在于按重量计好食脉孢霉10份、米根霉20份、产朊假丝酵母菌200份制成发酵菌剂。

实施例10：与实施例1基本相同，不同之处在于按重量计粗糙脉孢霉10份、根霉10份、产朊假丝酵母菌20份制成发酵菌剂。

实施例11：与实施例1基本相同，不同之处在于按重量计用脉孢霉10份、产朊假丝酵母菌0.5份制成发酵菌剂。

实施例12：与实施例1基本相同，不同之处在于按重量计取粗糙脉孢霉10份、红酵母5份制成发酵菌剂。

实施例13：与实施例1基本相同，不同之处在于按重量计中间脉孢霉10份、法夫酵母0.8份制成发酵菌剂。

实施例14：与实施例1基本相同，不同之处在于按重量计好食脉孢霉10份、法夫酵母2份制成发酵菌剂。

实施例15：与实施例1基本相同，不同之处在于按重量计好食脉孢霉10份、酿酒酵母6份制成发酵菌剂。

实施例16：与实施例1基本相同，不同之处在于按重量计好食脉孢霉10份、米根霉2份、产朊假丝酵母菌30份制成发酵菌剂。

实施例17：与实施例1基本相同，不同之处在于按重量计粗糙脉孢霉10份、根霉10份、产朊假丝酵母菌20份制成发酵菌剂。

实施例18：与实施例8基本相同，不同之处在于按重量计粗糙脉孢霉10份、匐枝根霉1份、酿酒酵母20份制成非混合菌剂。

实施例19：与实施例8基本相同，不同之处在于按重量计粗糙脉孢霉10份、少根根霉5份、产朊假丝酵母2份制成非混合菌剂。发酵所得物料加工作为饲料。