玉米苞葉混菌發(fā)酵生產(chǎn)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(wèi)生職業(yè)技術學院，廣西南寧 530021)

優(yōu)質(zhì)蛋白飼料的缺乏是目前養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)面臨的難題之一，它直接限制了養(yǎng)殖業(yè)及畜牧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，由于資源和環(huán)境的限制，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)飼料短缺問題的有效途徑,因而開發(fā)和利用各種潛在的飼料資源對發(fā)展我國養(yǎng)殖業(yè)、畜牧業(yè)具有十分重要的意義[1-4]。玉米是我國主要的農(nóng)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(fā)酵原料生產(chǎn)生物飼料，玉米苞葉來源廣，價格低廉，研究玉米苞葉混菌發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料具有一定的社會價值和經(jīng)濟效益[5-8]。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 菌種

產(chǎn)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(yǎng)基

PDA 斜面培養(yǎng)基：參照周德慶（2006）[9]配制。

酵母種子培養(yǎng)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(yǎng)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(huán)保藏菌種至PDA斜面培養(yǎng)基，28℃培養(yǎng)48 h，復蘇菌種。

1.2.2 酵母種子擴大培養(yǎng)取一環(huán)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(yǎng)基，28℃、180 r/min培養(yǎng)36 h。

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

1.2.4 測定方法發(fā)酵產(chǎn)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(chǎn)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(fā)酵,考察最優(yōu)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(chǎn)發(fā)酵條件影響較大的因素設計正交實驗，研究發(fā)酵條件對已篩選最優(yōu)混菌組合發(fā)酵的影響。

2 結果及分析

2.1 菌種篩選

實驗結果如表1：發(fā)酵產(chǎn)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(fā)酵，其發(fā)酵產(chǎn)物蛋白含量達15.43%,是發(fā)酵前蛋白含量5.23%的2.95倍,實驗結果表明，經(jīng)過纖維素降解真菌與酵母的協(xié)同作用，能有效地把原發(fā)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(zhì)，從而有效增加了發(fā)酵產(chǎn)物中的蛋白含量，使發(fā)酵產(chǎn)物的飼用價值得到較大幅度提升。

表1 不同混菌組合發(fā)酵產(chǎn)物蛋白含量的對比

2.2 正交實驗

選取單菌培養(yǎng)溫度、單菌培養(yǎng)時間、混菌發(fā)酵溫度、混菌發(fā)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(yōu)化發(fā)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(yǎng)溫度對發(fā)酵產(chǎn)物蛋白含量的影響最為顯著，然后依次為混菌發(fā)酵時間、單菌培養(yǎng)時間、混菌發(fā)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(fā)酵的最佳發(fā)酵條件組合為A3B3C3D4E2即單菌培養(yǎng)溫度30℃，單菌培養(yǎng)時間60 h，混菌發(fā)酵溫度30℃，混菌發(fā)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(fā)酵條件的方案，后繼實驗按照上述得出的最佳發(fā)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(yǎng)條件下發(fā)酵產(chǎn)物對比見表4。

表4 初始條件與最優(yōu)培養(yǎng)條件下發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白含量對比

由實驗結果得知,在實驗確定的最佳優(yōu)化條件下,發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白含量達24.11%，比優(yōu)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(fā)酵生產(chǎn)高蛋白含量生物飼料，在優(yōu)化的培養(yǎng)條件下發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白含量可達到24.11%，可作為優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)飼料。實驗通過菌種篩選，得到最優(yōu)混菌發(fā)酵組合進行發(fā)酵條件優(yōu)化實驗，實驗結果顯示發(fā)酵產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)含量得到了較大幅度提高，廉價的農(nóng)業(yè)廢棄物玉米苞葉可以作為發(fā)酵原料生產(chǎn)高蛋白含量的優(yōu)質(zhì)生物飼料。

[1]劉富強,冀一倫,黃應祥.農(nóng)作副產(chǎn)物飼用價值的研究[J].中國動物營養(yǎng)學報,1991,3(1):25-29.

[2]李春筍,郭順星.微生物混合發(fā)酵的研究及應用[J].微生物學通報,2004,31(3):156-161.

[3]王峰,米開東,李義書,等.復合酶制劑處理玉米秸稈對海南和牛生產(chǎn)性能的影響[J].飼料工業(yè),2011(S1):64-66.

[4]鄭銳東.微生物混合發(fā)酵產(chǎn)SCP飼料研究進展[J].江西農(nóng)業(yè)學報,2011,23(4):133-135.

[5]閆貴龍,曹春梅,魯琳,等.玉米秸稈不同部位主要化學成分和活體外消化率比較[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報,2006(3):70-74.

[6]羅建成,臧晉.多菌體轉化玉米秸稈生產(chǎn)蛋白飼料的研究[J].飼料工業(yè),2007,28(23):22-26.

[7]潘孝青,楊杰,潘雨來,等.玉米苞葉對獺兔血清生化指標及小腸黏膜形態(tài)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2011(05):295-296.

[8]李晟,邵樂,潘孝青,等.玉米苞葉對5月齡獺兔營養(yǎng)物質(zhì)消化及生產(chǎn)性能的影響[J].飼料廣角,2010(14):37-38.

[9]周德慶.微生物學實驗教程(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2006:371-372.

[10]劉箭.生物化學實驗教程[M].北京：科學出版社,2004:17-19.