一種畜禽飼料專用低溫淀粉酶的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于飼料添加劑領(lǐng)域，具體涉及一種畜禽飼料專用低溫淀粉酶的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 畜禽對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和代謝都是在酶的作用下進(jìn)行的。飼用酶制劑是 由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的一種天然、綠色、安全、高效的新型飼料添加劑，對(duì)畜禽具有多種重要 的生物學(xué)功能，而其中最重要也是最直接的功能就是幫助畜禽提高對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和利 用。在飼料中添加外源性消化酶可以促進(jìn)畜禽對(duì)飼料養(yǎng)分的消化、吸收和利用已經(jīng)被大量 試驗(yàn)所證實(shí)。淀粉酶是消化酶中的關(guān)鍵酶，畜禽對(duì)淀粉的消化利用主要依靠淀粉酶的水解 作用。通過(guò)在飼料中添加外源性淀粉酶以提高淀粉的消化利用率可以看作是動(dòng)物體內(nèi)消化 的一種延伸。
[0003]畜禽日糧中，作為能量飼料原料，玉米的使用非常普遍，一般占日糧總量的 50-70%。玉米中的淀粉是畜禽主要的能量來(lái)源，由淀粉酶水解淀粉產(chǎn)生的葡萄糖所提 供的能量約占動(dòng)物總能量需求的60-80%。在常規(guī)情況下，任何飼料都不會(huì)被完全消化。 過(guò)去，許多人認(rèn)為玉米中的淀粉消化性良好，消化率超過(guò)90%，而事實(shí)并非如此。Noy和 Sklan(1995)等研究發(fā)現(xiàn)，在理想狀態(tài)下，4-12日齡肉雞日糧中淀粉的回腸末端消化率很 少超過(guò)85%，肉仔雞（4-21日齡）小腸末端消化率仍然僅為82%。對(duì)回腸食糜進(jìn)行顯微鏡 檢查發(fā)現(xiàn)，回腸內(nèi)有大量未消化玉米胚乳成分，雞日齡增加時(shí)消化率也沒(méi)有提高的現(xiàn)象。大 量實(shí)驗(yàn)也都證明了淀粉的低消化率。究其原因，一方面，畜禽處于幼齡階段，消化器官發(fā)育 不成熟，自身分泌的淀粉酶不足和酶活性較低在很大程度上限制了淀粉的消化吸收。另一 方面，現(xiàn)代畜禽養(yǎng)殖模式都是向集約化、規(guī)?；l(fā)展，生長(zhǎng)速度快、生產(chǎn)周期短，飼養(yǎng)密度過(guò) 高，加之飼料配方趨于富營(yíng)養(yǎng)化，這些特點(diǎn)很容易對(duì)動(dòng)物造成不同程度地應(yīng)激，應(yīng)激會(huì)對(duì)動(dòng) 物消化生理和消化酶的分泌造成一定的影響，降低飼料養(yǎng)分的消化利用。即使是在動(dòng)物生 長(zhǎng)的中后期，其對(duì)淀粉的消化率也不是100%，仍有部分抗性淀粉未能被消化利用。畜禽對(duì) 淀粉的消化不完全不僅使能量利用率降低，更造成了飼料資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
[0004] 玉米中的淀粉含量高達(dá)60% -65%，即使是淀粉消化率的輕微改善也能對(duì)能量的 利用率產(chǎn)生顯著的影響。通過(guò)在畜禽飼料中添加外源性淀粉酶來(lái)提高飼料淀粉的消化，對(duì) 于提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、節(jié)約飼料資源具有非常重大的意義。
[0005]目前，飼料工業(yè)缺乏專門針對(duì)畜禽消化道生理特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的淀粉酶，一般均采用 中溫淀粉酶。中溫淀粉酶主要通過(guò)液體發(fā)酵方式生產(chǎn)，它是一種應(yīng)用于食品加工、化纖、印 染等行業(yè)的工業(yè)用酶。該酶作用溫度較高，最適作用溫度是70-80°C，而動(dòng)物消化道環(huán)境溫 度一般為37-40°C，中溫淀粉酶在動(dòng)物體溫的溫度條件下活性很低。同時(shí)，中溫淀粉酶耐胃 酸性能差，最適作用PH6. 0-6. 4,pH5. 0以下即嚴(yán)重失活，無(wú)法過(guò)胃進(jìn)入腸道發(fā)揮有效作用。 在畜禽日糧中添加中溫淀粉酶起不到提高淀粉消化率的目的。因此，開(kāi)發(fā)高效酶切、低成本 的飼料專用的低溫淀粉酶對(duì)提高飼料利用率、節(jié)約飼料資源、增進(jìn)動(dòng)物健康、降低污染物排 放具有十分重要的意義。
[0006] 從動(dòng)物消化生理特點(diǎn)來(lái)看，飼料專用的淀粉酶應(yīng)滿足以下條件才能真正發(fā)揮作 用：⑴在動(dòng)物體溫（37-42Γ)的溫度條件下能發(fā)揮較高的活性；⑵最適作用pH值與消化道 內(nèi)食糜的pH-致；(3)對(duì)淀粉有較高的酶解效率（內(nèi)切酶）；⑷具有良好的穩(wěn)定性，包括在飼 料高溫制粒過(guò)程中的溫度性，保存過(guò)程中的溫度性以及在動(dòng)物消化道中對(duì)胃酸、胃蛋白酶、 胰蛋白酶、金屬離子等的耐受性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種畜禽飼料專用低溫淀粉酶的制備方法，該低溫淀粉酶解決了現(xiàn) 有技術(shù)中淀粉酶生效溫度高的問(wèn)題，應(yīng)用于豬、雞等畜禽等配合飼料，以提高畜禽對(duì)淀粉的 消化利用率，解決畜禽對(duì)淀粉的消化利用率低的問(wèn)題，節(jié)約飼料資源。
[0008] -種畜禽飼料專用低溫淀粉酶，其產(chǎn)酶菌種在CA培養(yǎng)基上菌落直徑為6. 8mm~ 7. 0mm，菌落中央橄欖綠色，周邊黃綠色，菌叢厚度適中，絲絨狀，無(wú)滲出液，無(wú)色素，菌落反 面青灰色；孢梗莖較長(zhǎng)，壁粗糙，寬7. 0~14μm;分生孢子頭輻射狀，直徑45~80μm;頂 囊燒瓶形或倒梨形，長(zhǎng)軸為20~40μm，表面二分之一伙四分之三可育；產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)大多為單 層，瓶梗8.0~11μηιΧ2·0~5·0μηι;分生抱子捕圓形3. 5~5. 0μmX2. 5~4. 2μm，壁 平滑。
[0009] 本發(fā)明的一種畜禽飼料專用低溫淀粉酶的制備方法，包括以下步驟：
[0010] 1) 一級(jí)斜面培養(yǎng)：將低溫淀粉酶產(chǎn)酶菌種接種至斜面培養(yǎng)基上，25°C~35°C培養(yǎng) 4~8d，得到一級(jí)斜面種子孢子；
[0011] 2)二級(jí)培養(yǎng)：將步驟1)中的一級(jí)斜面種子孢子接種于液體培養(yǎng)基中，裝液量為 50~100mL/500mL，25°C~35°C、160~300rpm/min條件下培養(yǎng)48~55h得到二級(jí)種子 液；
[0012] 3)三級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)：將步驟2)中得到的二級(jí)種子液體積百分比0. 5%~10%接種 于發(fā)酵罐內(nèi)，在液體培養(yǎng)基中25°C~45°C、160~300rpm/min條件下培養(yǎng)20~36h，得到 三級(jí)種子液；
[0013] 4)固體發(fā)酵：將步驟3)的三級(jí)種子液的液體培養(yǎng)基按1%~10%的重量比接入 固體發(fā)酵培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基含水量為49 %~65%，pH為5. 0~7. 0,曲房相對(duì)濕度保持在 95 %以上，料溫為30°C~45°C，采用固體發(fā)酵48~72h;
[0014] 或者
[0015]Γ) -級(jí)斜面培養(yǎng)：將低溫淀粉酶產(chǎn)酶菌種接種至斜面培養(yǎng)基上，25°C~35°C培 養(yǎng)4~8d，得到一級(jí)斜面種子孢子；
[0016] 2'）二級(jí)斜面培養(yǎng)：將步驟Γ)中的一級(jí)斜面種子孢子接種于內(nèi)含斜面培養(yǎng)基的 二級(jí)茄形培養(yǎng)瓶斜面，25°C~35°C培養(yǎng)4~8d得到二級(jí)斜面孢子；
[0017] 3'）固體發(fā)酵：將步驟2'）的二級(jí)斜面孢子制備為孢子懸液，按1個(gè)茄形培養(yǎng)瓶 孢子懸液接種于l〇〇kg固體發(fā)酵培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基含水量為50 %~65%，pH為5. 0~7. 0， 曲房相對(duì)濕度保持在95 %以上，料溫為30°C~45°C，采用固體發(fā)酵48~72h。
[0018] 進(jìn)一步的，步驟1)或Γ)或2'）中所述斜面培養(yǎng)基為按下述比例配制的混合液： 硝酸鈉3. 0~5.Og/L、磷酸氫二鉀0. 5~1. 5g/L、硫酸鎂0. 5~5g/L、氯化鉀1. 0~10g/ L、硫酸亞鐵1~5g/L、蔗糖10~30g/L、瓊脂15g。
[0019]進(jìn)一步的，步驟2)或3)中所述的液體培養(yǎng)基為按下述比例配制的混合液：玉米 淀粉5~40g/L、豆柏粉5~20g/L、葡萄糖3~12g/L、胰蛋白胨10~25g/L、牛肉膏5~ 10g/L、磷酸二氫鉀1~5g/L、硫酸鎂1~5g/L、碳酸1? 1~5g/L。
[0020] 進(jìn)一步的，步驟2)或3)中所述的液體培養(yǎng)基為按下述比例配制的混合液：麥芽糊 精5~20g/L、玉米淀粉5~40g/L、豆柏粉5~20g/L、葡萄糖3~12g/L、胰蛋白胨10~ 25g/L、牛肉膏5~10g/L、磷酸二氫鉀1~5g/L、硫酸鎂1~5g/L、碳酸|丐1~5g/L。
[0021] 進(jìn)一步的，步驟4)中所述固體發(fā)酵培養(yǎng)基為按下述質(zhì)量比配制：麩皮30%~ 40%，玉米粉1 %~5%，豆柏粉30%~40%，葡萄糖0. 1 %~2%，氯化鈉2%~5%，磷酸氫 二鉀0· 2%~1%，硫酸錳0· 1%~0· 5%，碳酸鈣0· 5%~2%，氯化銨0· 5%~1%，ρΗ5·0~ 7. 0〇
[0022] 進(jìn)一步的，步驟4)中所述固體發(fā)酵培養(yǎng)基為按下述質(zhì)量比配制：麩皮55%~ 70%，豆柏10%~30%，玉米粉1 %~5%，麥芽糊精1 %~5%，碳酸鈣1 %~5%，蔗糖 0· 1 %~1 %，乳糖0· 5%~1. 5%，葡萄糖0· 1 %~1 %，酵母霄0· 1 %~1 %，ρΗ5· 0~7. 0。
[0023]進(jìn)一步的，步驟3'）中所述固體發(fā)酵培養(yǎng)基為按下述質(zhì)量比配制：麩皮55%~ 70%，豆柏10%~30%，玉米粉1%~5%，蔗糖0· 1%~1%，乳糖0· 5%~1. 5%，葡萄糖 0· 1%~1%，酵母膏 0· 1%~1%，ρΗ5· 0 ~7. 0。
[0024]本發(fā)明的低溫淀粉酶與現(xiàn)有市售中溫淀粉酶產(chǎn)品相比，它采用固體發(fā)酵工藝研制 和生產(chǎn)，最適作用溫度條件較低，在動(dòng)物體溫（38-42Γ)的條件下具有很強(qiáng)的活性，發(fā)揮最 佳活性的pH值（4-6)范圍和畜禽胃腸道pH值相吻合，具有優(yōu)越的過(guò)胃性能，能抵抗胃酸 和胃蛋白酶的破壞，耐熱性能良好，能抵抗飼料制粒過(guò)程中的高溫，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，是一種 高效內(nèi)切型淀粉酶。飼料在畜禽胃內(nèi)有2~3個(gè)小時(shí)的停留時(shí)間，中溫淀粉酶因耐酸性能 差過(guò)不了胃而無(wú)法有效發(fā)揮作用，低溫淀粉酶在胃內(nèi)即可把淀粉水解為糊精、低聚糖、麥芽 糖、葡萄糖等易于被腸道消化吸收的成分，減少小腸的消化負(fù)擔(dān)，提高淀粉的消化吸收。
[0025]本發(fā)明的低溫淀粉酶在每噸全價(jià)配合飼料中的添加量為100-1000克。
[0026]在畜禽飼料中添加本發(fā)明的低溫淀粉酶，可顯著促進(jìn)動(dòng)物對(duì)淀粉的消化吸收，提 高飼料利用率，降低料重比，提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度和均勻度，降低后腸有害微生物發(fā)酵，減少 營(yíng)養(yǎng)性腹瀉，改善動(dòng)物皮色和毛色，解決了畜禽對(duì)淀粉的消化利用率低的問(wèn)題，節(jié)約飼料資 源，具有很好的產(chǎn)業(yè)效益，是一種無(wú)毒副作用、無(wú)污染、無(wú)殘留、安全高效的綠色飼料添加 劑。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面通過(guò)實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明的特征，但本發(fā)明并不局限于下述實(shí)例。
[0028] 實(shí)施例1
[0029]本實(shí)施例的一種畜禽飼料專用低溫淀粉酶的制備方法，包括以下步驟：
[0030] 1)-級(jí)斜面培養(yǎng)：將低溫淀粉酶產(chǎn)酶菌種接種至斜面培養(yǎng)基上，25°C~35°C培養(yǎng) 4~8d，得到一級(jí)斜面種子孢子；斜面培養(yǎng)基為按下述比例配制的混合液：硝酸鈉3. 0~ 5.Og/L、磷酸氫二鉀0.