[发明专利]米曲霉降解秸秆生产蛋白饲料的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及生物工程领域，特指未经高温、高压处理的秸秆通过米曲霉降解秸秆中的木质素、纤维素，生产蛋白饲料的工艺流程。 

背景技术

我国是农业大国，每年农作物秸秆年产逾6亿吨，除少量被用作纺织、造纸行业，但大部分以堆积、焚烧的形式倾入环境，既浪费了资源也给环境造成了极大地危害。 

秸秆含有植物光合作用所积累的一半以上的能量，富含粗糖、粗蛋白质等有利于家畜家禽所需的成分，作为非竞争性的饲料资源，只要能够进行合理的加工调制，用来饲喂畜禽，特别是用来饲喂牛、羊等反刍家畜，有可能成为优质的饲料资源。同时，我国又是一个饲料(尤其是蛋白质饲料)严重短缺的大国，每年需进口大量的鱼粉以弥补蛋白质饲料的不足。能否将秸秆纤维转化为动物可利用且营养价值高的蛋白质饲料，以解决饲料需求的严重不足，就显得尤为重要。 

植物的秸秆主要有木质素和纤维素构成。木质素是一类由苯酚和非苯酚结构单元通过醚键和碳碳键等连接而成的具有芳香族特性的天然聚合物，其在组分种类和连接键类型方面的多样性，意味着其结构的异质性与不规则性，也决定了对木质素进行生物降解的复杂性和特殊性，且其在植物细胞壁中与半纤维素以共价键形式结合后，将纤维素分子包埋在其中，形成坚固的天然屏障，使一般的微生物很难进入其中分解纤维素，因此，木质素的降解也是能否有效利用秸秆资源的关键因素。 

目前降解秸秆的主要方法中有代表性的包括蒸汽汽爆预处理、硫酸预处理、氢氧化钠预处理、氨水预处理和生物预处理等5种方法。蒸汽汽爆则是以高压蒸汽渗入纤维内部，以气流的方式从封闭的空隙中释放出来，纤维发生一定的机械断裂，使原料中大部分半纤维素和少量木质素、纤维素降解溶出，该方法成分较高，需要大型的设备，木质素还需要处理；酸处理法是利用硫酸水解糖苷键、酯键等，使玉米秸秆纤维的网状结构疏松，但是该方法耗用大量的有机酸或无机酸，木质素仍需要进一步处理，不适应大规模的工业化生产。碱处理和氨水处理是利用木质素溶于碱性溶液，与酸处理一样同样存在环境污染问题。这由于些方法普遍都存在反应条件较难掌握、反应温度高、处理时间长、占用空间大、处理效果不理想,不能去除木质纤维素等问题。 

米曲霉能分泌多种酶类如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、果胶酶、植酸酶、糖化酶等，因此该菌在现代工业中的应用领域不断扩展。Tejomyee S. B.等人从被久效磷污染的土壤中分离得到米曲霉，研究其对农药久效磷的生物降解作用，研究结果表明在较短时间里米曲霉对久效磷降解的高效性。Truong Q.T.等人研究了用米曲霉处理含有高浓度悬浮体的木薯淀粉加工废水中的情况，通过改变多种影响米曲霉生长的因素来提高其对废水的降解效率，其降解率可高达90%。Xiang J.M.等人从烟叶中分离得到了能降解尼古丁的米曲霉，研究利用米曲霉的静息细胞分析对尼古丁的降解途径。通过对降解过程中间产物的分析，最终确定了利用真菌降解尼古丁的新途径。Parshetti G.K.等人研究了米曲霉NCIM-1146对活性蓝-25的生物降解作用。研究发现活性蓝的脱色是通过真菌的吸收然后才被降解的，在摇床培养条件下比静置培养具有较快的吸收和脱色。添加葡萄糖后提高了米曲霉对活性蓝的降解。由此可见米曲霉具有降解较难降解有机物的能力。 

  

发明内容

本发明人经过深入的研究，摸索出一种以秸秆为主要原料，通过米曲霉菌体固体培养降解秸秆中的木质素、纤维素，生产蛋白饲料的工艺。该工艺不同于过去的方法在于所使用的菌种是被美国食品药物管理局(FDA)和美国饲料公定协会(AAFCO)、 我国农业部认定的可以直接饲喂动物的饲料级微生物添加剂的米曲霉菌种，采用秸秆作为主要原料，通过固态发酵获得蛋白饲料。 

本发明目的是提供了一种以米曲霉为菌种，以秸秆为原料进行固态发酵的生产蛋白饲料的工艺，包括以米曲霉为出发菌株，进行试管扩大培养、液体摇瓶培养、一级种子培养和固体发酵培养，得到降解秸秆的蛋白饲料。 

本发明所用的菌种是米曲霉任何一种菌种，如中国普通微生物菌种保藏管理中心（CCGMC）、中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC)、中国工业微生物菌种保藏管理中心 (CICC)、中国医学微生物菌种保藏管理中心(CMCC)、国家兽医微生物菌种保藏中心 (CVCC)和抗生素菌种保藏管理中心等等保藏的菌种。 

本发明所使用的原料是任意一种秸秆，如玉米秸秆、稻草秸秆、麦秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆等等所有含有木质素的农作物秸秆，秸秆首先经过粉碎，过20～100目的筛。