利用菠蘿皮渣混菌發(fā)酵生產(chǎn)高蛋白質(zhì)生物飼料的研究

廣西衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院 張 健

優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料緊缺是制約畜牧業(yè)發(fā)展的主要因素之一，開發(fā)利用非食用資源、廢棄資源和低消化性飼料，通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)是解決蛋白質(zhì)飼料短缺問題的最好途徑 （鄭銳東，2011；何海燕和覃擁靈，2007）。菠蘿是我國南方重要的水果資源，菠蘿皮渣是菠蘿加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物，占全果重量的50% ～60%（苑艷輝，2005），大量廢棄的菠蘿皮渣在腐爛變質(zhì)的過程中給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，因此，研究菠蘿皮渣混菌發(fā)酵生產(chǎn)高蛋白生物飼料具有一定的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料和方法

1.1 菌種 綠色木霉（Trichoderma viride）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）均為實(shí)驗(yàn)室保藏。

1.2 材料與試劑 菠蘿皮渣，取自市售菠蘿加工廢棄物，烘干，粉碎過10目篩備用；花生餅粉為市售；其余試劑均為分析純。

1.3 培養(yǎng)基 斜面培養(yǎng)基：PDA培養(yǎng)基、麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基均參照周德慶（2006）配制。

酵母種子培養(yǎng)基:麥芽汁培養(yǎng)基。

固體發(fā)酵培養(yǎng)基:粉碎菠蘿皮渣1000 g，另加入花生餅粉 100 g，（NH4）2SO430 g， KH2PO45 g，MgSO4·7H2O 5 g，料水比為 1∶0.5。

1.4 主要儀器 太倉DHZ-DA全溫度振蕩培養(yǎng)箱、上海楚定SPX-150型生化培養(yǎng)箱、上海海康FA214電子分析天平、杭州匯爾YXQ-LS-100SII型全自動(dòng)數(shù)顯立式高壓蒸汽滅菌器 、杭州匯爾DGX-8243B型高溫恒溫鼓風(fēng)干燥箱、凱氏定氮儀。

1.5 方法

1.5.1 菌株活化 無菌條件下將保藏菌種轉(zhuǎn)接至斜面培養(yǎng)基，28℃培養(yǎng)72 h復(fù)蘇菌種。

1.5.2 酵母種子擴(kuò)大培養(yǎng) 取活化后的酵母斜面菌種轉(zhuǎn)接到種子培養(yǎng)基，28℃、180 r/min培養(yǎng)36 h。

1.5.3 固體發(fā)酵 滅菌固體培養(yǎng)基冷卻后接入約1 cm×1 cm PDA斜面培養(yǎng)物，30℃發(fā)酵48 h后接入酵母，接種量為10%，進(jìn)行混合菌種發(fā)酵。

1.5.4 測定方法 發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白質(zhì)含量以凱氏定氮法進(jìn)行測定（王秀奇，2011）。

1.5.5 發(fā)酵條件優(yōu)化 選取硫酸銨添加量、料水比、酵母接種量、混菌發(fā)酵溫度、混菌發(fā)酵時(shí)間5個(gè)因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，研究發(fā)酵條件的最優(yōu)化組合。試驗(yàn)采用L25（56）的正交設(shè)計(jì)方法，正交試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 因素與水平

2 結(jié)果及分析

正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析結(jié)果見表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析

由表2可知，RD>RC>RE>RB>RA，即各因素對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物粗蛋白質(zhì)含量影響的主次順序依次為：發(fā)酵溫度、酵母接種量、發(fā)酵時(shí)間、料水比、硫酸銨添加量；最佳發(fā)酵條件組合是A2B1C3D4E5，即硫酸銨添加量3%，料水比1∶0.3，酵母接種量15%，發(fā)酵溫度33℃，發(fā)酵時(shí)間108 h。根據(jù)此最優(yōu)發(fā)酵組合做六平行三重復(fù)追加試驗(yàn)，結(jié)果見表3。由表3可見，在優(yōu)化發(fā)酵條件下，發(fā)酵產(chǎn)物粗蛋白質(zhì)含量為26.98%，是發(fā)酵前粗蛋白質(zhì)含量 （4.73%）的5.70倍。

由表4可知，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的5個(gè)因素中，發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間兩個(gè)因素對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物粗蛋白質(zhì)含量有顯著影響。

表4 正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果

3 結(jié)論

本研究通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定以菠蘿皮渣混菌發(fā)酵生產(chǎn)高蛋白質(zhì)生物飼料的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基組成為：粉碎菠蘿皮渣1000 g，另加入花生餅粉100 g，（NH4）2SO430 g，KH2PO45 g ，MgSO4·7H2O 5 g，料水比為1∶0.3；最優(yōu)發(fā)酵工藝為：酵母接種量15%，發(fā)酵溫度33℃、發(fā)酵時(shí)間108 h；在此發(fā)酵條件下，發(fā)酵產(chǎn)物的粗蛋白質(zhì)含量達(dá)26.98%，是未發(fā)酵前粗蛋白質(zhì)含量（4.73%）的5.70倍。

[1]何海燕，覃擁靈.利用甘蔗糖蜜生產(chǎn)飼料酵母發(fā)酵條件的研究[J].中國飼料，2007，7：38 ～ 41.

[2]苑艷輝.菠蘿皮的綜合利用[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2005，31（2）：145 ～147.

[3]王秀奇.基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第二版）[M].北京：高等教育出社，2011.113～121.

[4]鄭銳東.微生物混合發(fā)酵產(chǎn)SCP飼料研究進(jìn)展[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，23（4）：133～135.

[5]周德慶.微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教程 （第二版）[M].北京：高等教育出版社，2006.371～372.