玉米苞葉混菌發酵生產生物飼料的研究

何海燕張 健覃擁靈

(1.河池學院化學與生命科學系，廣西宜州 546300；2.廣西衛生職業技術學院，廣西南寧 530021)

優質蛋白飼料的缺乏是目前養殖業和畜牧業面臨的難題之一，它直接限制了養殖業及畜牧產業的發展，由于資源和環境的限制，開發利用非食用資源、廢棄資源和低消化性飼料通過微生物發酵生產蛋白質是解決蛋白質飼料短缺問題的有效途徑,因而開發和利用各種潛在的飼料資源對發展我國養殖業、畜牧業具有十分重要的意義[1-4]。玉米是我國主要的農作物之一,玉米苞葉，也稱玉米苞皮，是玉米果穗外部的包被部分，含有大量的纖維素、一定量的總黃酮、淀粉及其它多糖、單糖等成分，可作為微生物發酵原料生產生物飼料，玉米苞葉來源廣，價格低廉，研究玉米苞葉混菌發酵生產生物飼料具有一定的社會價值和經濟效益[5-8]。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 菌種

產朊假絲酵母（Candida utilis）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、黑曲霉（Aspergillus niger）、綠色木霉（Trichoderma viride），實驗室保存。

1.1.2 培養基

PDA 斜面培養基：參照周德慶（2006）[9]配制。

酵母種子培養基:葡萄糖2 g、蛋白胨2 g、酵母膏1 g，補充蒸餾水至 100 ml，pH 值 5.5。

固體培養基：粉碎玉米苞葉1 000 g，另加入K2HPO45 g、(NH4)2SO410 g、7H2O·MgSO410 g、尿素 20 g、料水比為1：1，然后進行拌料并裝瓶，裝瓶后高壓滅菌30 min。

1.2 方法

1.2.1 菌株活化無菌條件下接一環保藏菌種至PDA斜面培養基，28℃培養48 h，復蘇菌種。

1.2.2 酵母種子擴大培養取一環活化后的酵母斜面菌種轉接到裝液量20 ml/100 ml的種子培養基，28℃、180 r/min培養36 h。

1.2.3 固體發酵滅菌固體培養基冷卻后接入約1 cm×1 cm纖維素分解真菌斜面培養物,用無菌玻棒將菌種與培養基混勻,30℃發酵一定時間后接入酵母,接種量為10%,進行混合菌種發酵。

1.2.4 測定方法發酵產物的蛋白含量以考馬斯亮藍法進行測定[8]。

1.2.5 菌種篩選產朊假絲酵母、啤酒酵母與米曲霉、黑曲霉、綠色木霉分別組合混菌發酵,考察最優組合進行后繼實驗。

1.2.6 正交實驗在菌種篩選的實驗基礎上，選取對蛋白飼料生產發酵條件影響較大的因素設計正交實驗，研究發酵條件對已篩選最優混菌組合發酵的影響。

2 結果及分析

2.1 菌種篩選

實驗結果如表1：發酵產物蛋白含量最高的菌種組合為啤酒酵母和綠色木霉混菌發酵，其發酵產物蛋白含量達15.43%,是發酵前蛋白含量5.23%的2.95倍,實驗結果表明，經過纖維素降解真菌與酵母的協同作用，能有效地把原發酵材料中生物利用率較低的纖維素轉化為菌體自身的蛋白質，從而有效增加了發酵產物中的蛋白含量，使發酵產物的飼用價值得到較大幅度提升。

表1 不同混菌組合發酵產物蛋白含量的對比

2.2 正交實驗

選取單菌培養溫度、單菌培養時間、混菌發酵溫度、混菌發酵時間及酵母接種量5個因素設計正交實驗，采用L16（45）的正交設計方法（見表2）研究啤酒酵母與綠色木霉最優化發酵條件，實驗結果見表3。

表2L16（45）正交實驗

表3L16（45）正交實驗直觀分析

由表 3 可知，極值 RA＞RD＞RB＞RC＞RE，即單菌培養溫度對發酵產物蛋白含量的影響最為顯著，然后依次為混菌發酵時間、單菌培養時間、混菌發酵溫度，最不顯著的因子為接種量。啤酒酵母和綠色木霉混菌發酵的最佳發酵條件組合為A3B3C3D4E2即單菌培養溫度30℃，單菌培養時間60 h，混菌發酵溫度30℃，混菌發酵時間84 h，酵母接種量12%。由于在實驗設計表中沒有符合此發酵條件的方案，后繼實驗按照上述得出的最佳發酵條件做追加實驗，實驗重復3次，實驗結果(均值)與初始培養條件下發酵產物對比見表4。

表4 初始條件與最優培養條件下發酵產物的蛋白含量對比

由實驗結果得知,在實驗確定的最佳優化條件下,發酵產物的蛋白含量達24.11%，比優化前的15.43%提高了8.68個百分點。

3 結論

以玉米苞葉為原料發酵生產高蛋白含量生物飼料，在優化的培養條件下發酵產物的蛋白含量可達到24.11%，可作為優質的蛋白質飼料。實驗通過菌種篩選，得到最優混菌發酵組合進行發酵條件優化實驗，實驗結果顯示發酵產物中的蛋白質含量得到了較大幅度提高，廉價的農業廢棄物玉米苞葉可以作為發酵原料生產高蛋白含量的優質生物飼料。

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