復(fù)合微生物菌群生產(chǎn)沙棘生物飼料的研究

金敬紅，吳素玲，孫曉明

(南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京 210042)

復(fù)合微生物菌群生產(chǎn)沙棘生物飼料的研究

金敬紅，吳素玲，孫曉明

(南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京 210042)

以沙棘果渣為原料，研究了以枯草芽孢桿菌和啤酒酵母組成的復(fù)合微生物菌群生產(chǎn)沙棘生物飼料的工藝，確定了復(fù)合微生物菌群的最佳配比，對(duì)接種比例、原料pH以及發(fā)酵周期進(jìn)行了研究。

沙棘；枯草芽孢桿菌；啤酒酵母；復(fù)合微生物；果渣；生物飼料

沙棘屬胡頹子科落葉灌木或小喬木。其資源分布廣，適應(yīng)性強(qiáng)，果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富。由于沙棘系列產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，沙棘皮渣等下腳料大量堆積。這些下腳料水分偏高(沙棘果皮含水量在50%左右)，且酸度大，堆積在一起極易酸敗腐爛，不僅造成環(huán)境污染，也浪費(fèi)了資源。沙棘果渣是沙棘果壓榨后的副產(chǎn)物，含有豐富的脂肪、維生素、 蛋白質(zhì)及其他多種活性物質(zhì)，是極佳的優(yōu)質(zhì)飼料資源。研究表明，沙棘果渣對(duì)畜禽的生長(zhǎng)和生產(chǎn)性能的提高具有不同程度的促進(jìn)作用，能提高飼料利用率和蛋黃胡蘿卜素含量， 并具有降低膽固醇、促進(jìn)免疫器官生長(zhǎng)發(fā)育的功能[1-2]。

復(fù)合微生物菌劑是由多種微生物按合適比例共同培養(yǎng)， 充分發(fā)揮群體聯(lián)合作用優(yōu)勢(shì)而取得較佳應(yīng)用效果的一種廣義微生態(tài)制劑。復(fù)合微生物菌劑因其針對(duì)性強(qiáng)、 見(jiàn)效快、 操作簡(jiǎn)便、 不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)， 已逐步應(yīng)用于廢水處理、 廢棄物降解、 垃圾堆肥、 有機(jī)肥料等方面[3-4]。但高效處理酒精糟的復(fù)合微生物菌劑的制備及其應(yīng)用的研究報(bào)道較少。

本研究針對(duì)沙棘果渣纖維素含量高、蛋白質(zhì)含量較低的特點(diǎn)[5]，選用以芽孢桿菌為主，輔以啤酒酵母構(gòu)成的復(fù)合微生物菌群，芽孢桿菌具有較強(qiáng)的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，同時(shí)還具有降解飼料中復(fù)雜碳水化合物的酶，如果膠酶、葡聚糖酶、纖維素酶等，這些酶能夠破壞植物飼料細(xì)胞的細(xì)胞壁，促使細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放出來(lái),并能消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，減少抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)動(dòng)物消化利用的障礙。該菌群具有繁殖快速、生命力強(qiáng)、體積大，占據(jù)空間優(yōu)勢(shì)，能夠抑制有害菌的生長(zhǎng)繁殖。本研究采用高效復(fù)合微生物菌劑綜合處理沙棘果渣加工成生物飼料，該技術(shù)在解決沙棘果渣污染環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)，能有效地降解沙棘果渣中的纖維素等不易消化的成分，提高沙棘果渣的蛋白質(zhì)含量，增加沙棘果渣中益生菌的數(shù)量，明顯提高沙棘生物飼料的質(zhì)量，變廢為寶，對(duì)于提高沙棘資源的綜合利用度、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料

菌種：枯草芽孢桿菌(A)、啤酒酵母(B)為本單位保藏。

沙棘果渣為本研究室采自甘肅省隴西縣的沙棘壓榨取汁所得。

1.2 培養(yǎng)基

麥芽汁液體培養(yǎng)基：4° Brix麥芽汁，(NH4)2SO40.24%，(NH4)2CO30.12%，KH2PO40.1%，121 ℃，0.1MPa滅菌30 min，用于酵母菌的種子培養(yǎng)。

活化培養(yǎng)基：蛋白胨10 g、牛肉膏10 g、蒸餾水1 000 mL，pH值為7.0。121 ℃、30 min 滅菌，用于枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)。

1.3 種子培養(yǎng)方法

1.3.1 液體種子培養(yǎng)

酵母液體種子培養(yǎng)：取斜面菌種一環(huán)接于盛有50 mL的4°Bix麥芽汁培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中，30 ℃、180 r/min搖床培養(yǎng)18 h備用。

枯草芽孢桿菌液體種子培養(yǎng)：將活化培養(yǎng)基分裝于500 mL錐形瓶中， 每瓶裝100 mL，用封口膜封好，0.1 MPa、121℃高壓滅菌30 min；將2環(huán)斜面菌種接入活化培養(yǎng)基中，然后置于37 ℃、 200 r/min恒溫、恒濕搖床中培養(yǎng)72 h，作為種子備用。

1.3.2 固體種子培養(yǎng)

稱(chēng)取一定量的沙棘果渣，按果渣質(zhì)量加入2%硫酸銨、0.5% 磷酸二氫鉀、0.5% 硫酸鎂、尿素1%、葡萄糖2%，調(diào)整含水量為55%～60%，pH 5～5.5，裝入 500 mL 三角瓶中， 121 ℃ 滅菌 30 min后取出，自然降溫至30 ℃，接入按比例混合的5 mL液體種子，于30 ℃恒溫培養(yǎng) 24 h。按上述方法接入10%的固體種子二次培養(yǎng)即為二級(jí)固體種子。

1.4 固體發(fā)酵方法

按固體種子培養(yǎng)方法，將果渣置于曲盤(pán)中滅菌后，接入4% 的二級(jí)種子培養(yǎng)48～72 h。發(fā)酵完成后，經(jīng)烘干、粉碎即為成品。

1.5 蛋白質(zhì)的測(cè)定方法

沙棘生物飼料中蛋白質(zhì)的測(cè)定方法采用GB/T 6432—1994《飼料中粗蛋白測(cè)定方法》規(guī)定的方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌種配比對(duì)粗蛋白含量的影響

沙棘果渣作為飼料其蛋白質(zhì)含量偏低，采用復(fù)合飼料微生物菌群對(duì)沙棘果渣進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，能夠有效利用沙棘果渣原有的營(yíng)養(yǎng)成分，降解碳水化合物為多糖，降解蛋白質(zhì)為氨基酸，通過(guò)微生物的轉(zhuǎn)化有效提高沙棘生物飼料的蛋白質(zhì)含量，提高B族維生素的含量?？莶菅挎邨U菌和啤酒酵母的生長(zhǎng)代謝特性不同， 采用混合發(fā)酵可以利用它們的互補(bǔ)性，提升生理潛能，提高粗蛋白的產(chǎn)率。將2種微生物分別進(jìn)行液體培養(yǎng)，枯草芽孢桿菌菌液濃度達(dá)到 109 cuf/mL 、啤酒酵母菌液濃度達(dá)到 108 cuf/mL后，按表1配比進(jìn)行果渣發(fā)酵試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 菌種配比對(duì)粗蛋白含量的影響

沙棘鮮果壓榨取汁后得到的沙棘果渣主要由少量枝葉、果皮及少量的果肉等組成，其粗蛋白含量為17% 左右。由表1可以看出，隨著釀酒酵母所占比例的增加，粗蛋白含量逐漸增加，當(dāng)枯草芽孢桿菌與釀酒酵母的比例為1∶4以后，粗蛋白含量超過(guò)40%，變化不大。隨著釀酒酵母所占比例的增加，發(fā)酵產(chǎn)品的醇香味越濃烈。

2.2 固體發(fā)酵接種比例的影響

二級(jí)固體種子接種沙棘果渣固體發(fā)酵，接種的比例直接影響發(fā)酵的效果。接種比例高，目標(biāo)微生物菌群繁殖快，發(fā)酵周期短，其他有害菌繁殖收到抑制，不易染雜菌，接種比例低，目標(biāo)微生物菌群繁殖慢，發(fā)酵周期長(zhǎng)，易染雜菌。

表2 固體發(fā)酵接種比例的影響

從表2可以看出，當(dāng)接種量小于4時(shí)，隨著接種量的增加，目標(biāo)微生物菌群的數(shù)量逐漸提高，當(dāng)接種量超過(guò)4%以后，目前微生物菌群的增加變化不明顯，所以4%是一個(gè)比較適宜的接種量。

2.3 原料pH對(duì)目標(biāo)微生物菌群生長(zhǎng)的影響

采用磷酸二氫鉀或氫氧化鈉調(diào)節(jié)原料的pH，觀察微生物菌群的變化。

表3 原料pH對(duì)目標(biāo)微生物菌群生長(zhǎng)的影響

從表3數(shù)據(jù)及培養(yǎng)過(guò)程中現(xiàn)象可以看出，原料pH值在5.0～5.5之間時(shí)，目標(biāo)微生物菌群生長(zhǎng)良好，pH值在5.0以下時(shí)，原料不易染雜菌，但目前微生物菌群生長(zhǎng)受到抑制，生長(zhǎng)緩慢，生長(zhǎng)周期延長(zhǎng)；而pH值在5.5以上時(shí)，目標(biāo)微生物菌群生長(zhǎng)較快，但雜菌繁殖也很快，出現(xiàn)染菌現(xiàn)象。

2.4 培養(yǎng)周期的確定

從第12小時(shí)開(kāi)始，每隔4小時(shí)取樣1次，測(cè)定產(chǎn)品不同時(shí)間的微生物菌群數(shù)，繪制細(xì)胞數(shù)-時(shí)間對(duì)數(shù)生長(zhǎng)曲線,以確定培養(yǎng)周期。從變化曲線看出,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),微生物菌群數(shù)隨之增加,至48小時(shí),微生物菌群數(shù)相對(duì)穩(wěn)定,變化幅度不大,因此,確定培養(yǎng)周期為48 h。

3 產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分分析

經(jīng)過(guò)復(fù)合微生物菌群的發(fā)酵出來(lái)，沙棘果渣營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生了明顯的變化，具體如表4所示。

表4 沙棘果渣生物飼料營(yíng)養(yǎng)成分表 %

4 結(jié) 論

4.1 沙棘果渣是沙棘果壓榨后的副產(chǎn)物，含有豐富的脂肪、維生素、氨基酸及其他多種活性物質(zhì)，是極佳的優(yōu)質(zhì)飼料資源，但是作為飼料來(lái)說(shuō)蛋白質(zhì)含量偏低。

4.2 沙棘果渣經(jīng)過(guò)符合微生物菌群的發(fā)酵，蛋白質(zhì)含量提高明顯，不易消化的纖維素、半纖維素等成分含量降低，大分子被微生物降解成小分子成分，更加有利于畜禽的消化吸收。

4.3 以沙棘果渣為原料經(jīng)過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)綠色飼料,具有投資少,操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，便于生產(chǎn)廠家接受。

4.4 沙棘果渣的利用,減少了其占用場(chǎng)地及因發(fā)酵酸敗而引起的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等一系列問(wèn)題,其產(chǎn)品可替代進(jìn)口魚(yú)粉,是優(yōu)良的菌體蛋白飼料。這一項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)推廣為全國(guó)沙棘行業(yè),果品加工開(kāi)拓了一個(gè)廣闊的前景。

[1] 王艷波，李垚，王寶東. 沙棘及其飼用價(jià)值[J]．養(yǎng)殖技術(shù)顧問(wèn)，2007(4):18．

[2] 阮成江，沙棘葉的飼料價(jià)值及開(kāi)發(fā)利用[J].陜西林業(yè)科技，2002(3):28-30．

[3] 周慶，陳杏娟，許玫英.微生物菌劑在難降解有機(jī)污染治理的研究進(jìn)展[J]．微生物學(xué)報(bào)，2013,40(4)：669-676.

[4] 文婭，趙國(guó)柱，周傳斌，等. 生態(tài)工程領(lǐng)域微生物菌劑研究進(jìn)展[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，2011,31(20)：6287-6294.

[5] 王兵，丁凱，沙棘果渣營(yíng)養(yǎng)成分分析[J]. 林副產(chǎn)品，2013(7)：43-45.

Study on Biological Feed of Sea-buckthorn Manufactured byComplex Microbial Flora

Jin Jinghong, Wu Suling,Sun Xiaoming

(Nanjing Institute for Comprehensive Utilization of Wild Plants, Nanjing 210042, China)

This article studied the production technology of Sea-buckthorn biological feed using complex microbial flora consisted ofBacillussubtilisand beer yeast based on the Sea-buckthorn fruit slag, determine the best proportion of complex microbial flora and study the inoculation proportion, pH of raw material and fermentation cycle.

Sea-buckthorn;Bacillussubtilis; beer yeast; complex microbial flora; Sea-buckthorn fruit slag; biological feed

2015-04-28

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃(2012BAD36B04)。

10.3969/j.issn.1006-9690.2015.06.017

S816

A

1006-9690(2015)06-0065-03