本发明涉及微生物应用领域，特别涉及一种用于甜高粱秸秆酒糟发酵的复合菌剂以及用其发酵甜高粱秸秆酒糟的方法及产物。
背景技术：
随着甜高粱秆连续固体发酵生产燃料乙醇技术的突破和大力推广，大量酒糟的高值利用成为关乎乙醇厂经济效益的重要问题。甜高粱秆酒糟营养价值丰富，在发酵过程中产生并积累了大量营养丰富的酵母菌体及其有用的代谢产物，如有机酸、多糖、氨基酸等，可提高适口性并帮助反刍动物消化。由于酒糟在饲料化过程中面临的一个重要问题是规模化后产生的酒糟若不及时被养殖场消化利用，高水分的酒糟易于霉变，一般情况下，大量的酒糟任意堆放会严重污染环境，必须采取合理的措施进行保存。
影响甜高粱秸秆酒糟饲用价值的一个重要因素是高粱秆经过发酵其中的糖被转化为乙醇，酒糟中残留最多的是细胞壁中的纤维质组分，即纤维素、半纤维素和木质素。它们以特定方式结合形成了十分稳定的复杂结构，难于被动物消化利用。为此，提高纤维质利用的技术关键是破坏植物细胞壁，弱化或破坏木质素与纤维素或半纤维素之间的酯键，促进纤维素和半纤维素在瘤胃内的发酵。
因此，需要研发一种能够提高纤维质利用的甜高粱秆酒糟处理，并能增长保存期的方法。
技术实现要素：
本发明的目的一方面在于提供一种复合微生物菌剂，包括以下菌种：白地霉(Geotrichum candidum，GC)，中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC NO.2245；枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis，BS)，保藏编号为CGMCC NO.7641；植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum，LP)，保藏编号为CGMCC NO.9405。
优选地，所述复合微生物菌剂中各菌种活细胞数量范围为，植物乳杆菌(1.0-6.0)×109cfu/克，白地霉(0.1-3.0)×109cfu/克，枯草芽孢杆菌(1.0-10.0)×109cfu/克。
本发明的目的一方面在于提供一种包含复合微生物菌剂的培养液，所述每100ml培养液还包括硫酸铵2-3g、葡萄糖20g、磷酸氢二钾0.3-0.4g、氯化钠2-5g、硫酸镁0.8-1.0g、硫酸猛0.03-0.05g、硫酸亚铁0.03-0.05g、蛋白胨0.1-0.2g、酵母粉3-5g、蒸馏水。
本发明的目的一方面在于提供一种利用复合微生物菌剂进行甜高粱秸秆固体发酵方法，所述方法包括在甜高粱秸秆固体发酵生产乙醇产生酒糟后，将所述复合微生物菌剂接种到含酒糟的发酵物料中的步骤。
优选地，将所述培养液均匀喷洒到含酒糟的发酵物料上，所述发酵物料的配比为：鲜酒糟800-900重量份，棉粕重量90-110份，麸皮40-60重量份，尿素3-5重量份，糖蜜40-50重量份。
优选地，使发酵料中含枯草芽孢杆菌活菌数含量达到1×106cfu/g、白地霉活菌数含量达到1×105cfu/g、植物乳杆菌活菌数含量达到1×106cfu/g以上。
优选地，所述甜高粱茎杆固体发酵生产乙醇包括以下步骤：
(1)原料粉碎：用粉碎机对甜高粱茎杆进行粉碎作为发酵原料；
(2)菌种添加：在固态发酵罐的接种口处向发酵原料中添加乙醇菌种；
(3)固态发酵：将上述添加了菌种的发酵原料在转鼓式固态发酵罐中进行发酵，使可发酵糖转化为乙醇；
(4)固态蒸馏：对发酵料进行固态蒸馏处理而得到乙醇。
优选地，所述步骤(1)的原料粉碎是将甜高粱秸秆粉碎到直径1-5mm,长度小于50mm后通过输送机送入固态发酵罐的进料仓，所述步骤(2)的菌种添加是在转鼓式固态发酵罐的接种口处添加乙醇菌种，所述步骤(3)转鼓式固态发酵罐通过自身的转动实现发酵原料的不断向出料口方向运动，其接种量为5-15％(v/v),发酵时间24-48hr,搅拌转速控制在0.05-0.1rpm，所述步骤(4)的固体蒸馏是在固体蒸馏塔中进行，转鼓式固态发酵罐出口的发酵料分批放入蒸馏塔中进行固态蒸馏，蒸汽锅炉产生的蒸汽进入蒸馏塔底部的两个直径不同且均匀分布气孔的气体分布器后对发酵料进行固态蒸馏，蒸馏后的气体通过冷凝冷却器后生产的乙醇收集在乙醇收集罐中。
本发明的目的一方面在于提供上述方法发酵后的产物，其组成(以干物质计)为：粗蛋白：18-21％、粗脂肪：3-5％、NDF：35-45％、ADF：20-25％、粗灰分：5-10％。
本发明的目的一方面在于提供包含上述的发酵后的产物的肉牛饲料，其中所述发酵后的产物的含量为15-30％，所述肉牛饲料还包括：25-40wt％的玉米、4-15wt％的豆粕、0-15wt％的棉粕、5-15wt％的麸皮、0.5-1wt％的盐、0.5-1.5wt％的石粉、0.1-1wt％的磷酸氢钙、0.3-1wt％的小苏打和1wt％的预混料。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
本发明所称的预混料是添加剂预混合饲料的简称，它是将一种或多种微量组分(包括各种微量矿物元素、各种维生素、合成氨基酸、某些药物等添加剂)与稀释剂或载体按要求配比，均匀混合后制成的中间型配合饲料产品。预混料没有特别要求，一般通过商业途径购买市售的成熟产品，也可自制。
本发明提供了一种复合微生物菌剂，包括以下菌种：白地霉(Geotrichum candidum，GC)，中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC NO.2245；枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis，BS)，保藏编号为CGMCC NO.7641；植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum，LP)，保藏编号为CGMCC NO.9405。
所述复合微生物菌剂中各菌种活细胞数量范围为：植物乳杆菌(1.0-6.0)×109cfu/克，白地霉(0.1-3.0)×109cfu/克，枯草芽孢杆菌(1.0-10.0)×109cfu/克。
复合菌剂在培养液中存在，所述培养液每1000ml可包含：硫酸铵2-3g、葡萄糖20g、磷酸氢二钾0.3-0.4g、氯化钠2-5g、硫酸镁0.8-1.0g、硫酸猛0.03-0.05g、硫酸亚铁0.03-0.05g、蛋白胨0.1-0.2g、酵母粉3-5g、其余为蒸馏水。
复合菌剂包括载体可以以固体的形式存在，也可以以培养液或浓缩培养液的形式存在，所述载体为本领域已知的任何适合的载体。
本发明的发酵甜高粱秸秆固体发酵生产乙醇产生的酒糟的方法，如下：
将上述复合微生物菌剂接种到含酒糟的发酵物料中；
将在培养液中存在的复合微生物菌剂直接或稀释后均匀喷洒到含酒糟的发酵物料上，其中发酵物料的配比为：鲜酒糟800-900重量份，棉粕重量90-110份，麸皮40-60重量份，尿素3-5重量份，糖蜜40-50重量份，喷洒后使发酵物料中含枯草芽孢杆菌活菌数含量达到1×106cfu/g、白地霉活菌数含量达到1×105cfu/g、植物乳杆菌活菌数含量达到1×106cfu/g以上。
甜高粱茎杆固体发酵生产乙醇包括以下步骤：
(1)原料粉碎：用粉碎机对甜高粱茎杆进行粉碎作为发酵原料，将甜高粱秸秆粉碎到直径1-5mm,长度小于50mm后通过输送机送入固态发酵罐的进料仓，固体蒸馏是在固体蒸馏塔中进行，转鼓式固态发酵罐出口的发酵料连续放入蒸馏塔中进行固态蒸馏，蒸汽锅炉产生的蒸汽进入蒸馏塔底部的两个直径不同且均匀分布气孔的气体分布器后对发酵料进行固态蒸馏，蒸馏后的气体通过冷凝冷却器后生产的乙醇收集在乙醇收集罐中；
(2)菌种添加：在固态发酵罐的接种口处向发酵原料中添加乙醇菌种，所述菌种可以是CGMCC No.1949，固态发酵罐可以是转鼓式固态发酵罐；
(3)固态发酵：将上述添加了菌种的发酵原料在转鼓式固态发酵罐中进行发酵，使可发酵糖转化为乙醇，转鼓式固态发酵罐通过自身的转动实现发酵原料的不断向出科口方向运动，其接种量为5-15％(v/v),发酵时间24-48hr，搅拌转速控制在0.05-0.1rpm；
(4)固态蒸馏：对发酵料进行固态蒸馏处理而得到乙醇。
对含酒糟的物料二次发酵后的产物的各养分组成(以干物质计)实测为：粗蛋白：18-21％、粗脂肪：3-5％、NDF：35-45％、ADF：20-25％、粗灰分：5-10％。
为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
以含水量70％,锤度为15(实际茎秆总糖含量为9-10％，还原糖4-5％)的甜高梁秆为原料，经切割与粉碎成丝状(直径1-5mm，长度小于50mm)，通过酿酒酵母直接在固体发酵罐中进行固态发酵，接种量为10％(v/v),发酵时间33hr，搅拌转速控制在0.08rpm。蒸馏后得到乙醇，乙醇含量为4.23g/100g高粱秆，乙醇理论收率的90-94％。
甜高粱茎杆固体发酵生产乙醇包括以下步骤：
(1)原料粉碎：用粉碎机对甜高粱茎杆进行粉碎到直径1-5mm,长度小于50mm后通过输送机送入固态发酵罐的进料仓。作为发酵原料；
(2)菌种添加：在转鼓式固态发酵罐的接种口处向发酵原料中添加高产乙醇酵母菌，所述菌种可以是CGMCC No.1949；
(3)固态发酵：将上述添加了菌种的发酵原料在转鼓式固态发酵罐中进行发酵，使可发酵糖转化为乙醇，转鼓式固态发酵罐通过自身的转动实现发酵原料不断向出料口方向运动，其接种量为5-15％(v/v),发酵时间20-48hr,搅拌转速控制在0.05-0.1rpm。；
(4)固态蒸馏：是在固体蒸馏塔中进行，转鼓式固态发酵罐出口的发酵料连续放入蒸馏塔中进行固态蒸馏，蒸汽锅炉产生的蒸汽进入蒸馏塔底部的两个直径不同且均匀分布气孔的气体分布器后对发酵料进行固态蒸馏，蒸馏后的气体通过冷凝冷却器后生产的乙醇收集在乙醇收集罐中。
(5)发酵蒸馏后得到鲜酒糟。
发酵蒸馏后得到的鲜酒糟备用。
实施例2复合菌液的配制
按照下列比例配置复合菌液：硫酸铵2-3g、葡萄糖20g、磷酸氢二钾0.3-0.4g、氯化钠2-5g、硫酸镁0.8-1.0g、硫酸猛0.03-0.05g、硫酸亚铁0.03-0.05g、蛋白胨0.1-0.2g、酵母粉3-5g、蒸馏水1000ml。将培养液灭封好后，在110-140℃下灭菌10-30min，冷却后将白地霉孢子、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌分别放入灭菌后的液体培养基中进行活化，培养温度为25-35℃，培养时间为2-4天。
实施例3发酵物料的配制与二次发酵
按下述比例备齐所有原料，含水量为80％的鲜酒糟850重量份，棉粕重量100份，麸皮50重量份，尿素3-5重量份，糖蜜40-50重量份。所述的份配比为重量份配比，将所有的原料放入自动式搅拌机中搅拌均匀，将布氏乳杆菌、白地霉和枯草芽孢杆菌混合菌液稀释后均匀喷洒到发酵物料上，使发酵料中含枯草芽孢杆菌活菌数含量达到1×106cfu/g、白地霉活菌数含量达到1×105cfu/g、植物乳杆菌活菌数含量达到1×106cfu/g以上。将添加了混合菌剂的发酵料用全自动液压打捆机压成块装入塑料袋内密封保存。在15-25℃下进行二次发酵45天以上。对发酵完成后的物料进行烘干，粉粹，包装。
实施例4
对实施例3中得到的发酵料进行常规检测，测得其组成(以干物质计)为：粗蛋白：18-21％、粗脂肪：3-5％、NDF：35-45％、ADF：20-25％、粗灰分：5-10％。
实施例5
选择遗传背景一致，年龄、体重相近的西门塔尔杂种肉牛30头，随机分为3个处理，每个处理10头，单栏饲养。对照组粗饲料为青贮玉米+精料，另外两个试验组分别添加15％和30％的发酵酒糟替代部分青贮玉米和精料，配制成等能等氮日粮。试验采用TMR全混合日粮，日粮组成及其营养水平见下表1。试验牛预试期15天，在此期间完成驱虫、健康检查、饲料适应性观测，正试期90天。每天饲喂两次(08:00和16:30)，自由饮水。
将各组发酵酒糟配制成肉牛饲料，配方如下：
表1日粮配方组成
将配置好的各组饲料喂养肉牛，设3组，每组10只肉牛，喂养75天后测量生长性能以及养分的表观消化率，数据取平均值，结果如下表所示：
表2日粮添加发酵酒糟对肉牛各养分表观消化率的影响(％)
从表2中可以看出，日粮中添加15％和30％的发酵酒糟，肉牛各养分如：干物质、有机物、能量、粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维和酸性洗涤在表观消化率上取得了较好的效果，其中添加了15％的发酵酒糟的日粮获得了更好的效果。
表3日粮添加发酵酒糟对肉牛生产性能的影响
由上表可以看出，含有本发明的发酵产物的饲料喂养的动物相对于对照组在生长性能上均优于对照组，添加15％和30％的发酵酒糟，肉牛的重量分别增加了37.6％和37.7％，优于对照组的增重量34.6％。日增重量、采食量、料肉比也都显著优于对照组。
本发明提供的一种复合菌剂，使用该复合菌剂二次发酵甜高粱秸秆酒糟，不仅能够使其产酸达到长期贮存的目的，而且能够利用微生物来降解其中的纤维素，在给动物饲喂含有经复合菌剂处理的酒糟发酵产物后，试验肉牛较以普通饲料喂养的动物在生长性能、养分消化方面取得了显著改善。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。