利用蔬菜加工副產物發(fā)酵生產蛋白飼料研究

摘 要：本實驗以番茄皮渣、辣椒粕、甜菜渣為原料，以黑曲霉、綠色木霉、熱帶假絲酵母出發(fā)菌，研究確定了合適的加工副產物混合配比、溫度、pH等發(fā)酵條件。結果表明，番茄皮渣、辣椒粕、甜菜渣這3種加工副產物按1：1：2的比例混合發(fā)酵時，有利于蛋白質含量的提高；較理想的發(fā)酵條件是溫度25℃、最初發(fā)酵pH為4，發(fā)酵產物蛋白質含量可提高153.7%。

關鍵詞：蔬菜；加工副產物；發(fā)酵；蛋白飼料

中圖分類號：S816.34 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161233195

我國是世界第一蔬菜生產國，每年會產生巨量的加工廢棄物。如番茄醬加工副產品番茄皮渣，全國年產量超過50萬t[1]；提取辣椒紅素后產生的大量辣椒粕，可達到所投原料干辣椒的93.6%[2]；甜菜渣則是制糖工業(yè)的主要副產品，每生產1t就會有7t鮮甜菜渣。這些廢渣生產季節(jié)性強，極易造成積壓、浪費， 同時水分含量大，易發(fā)霉變質，污染環(huán)境；并含有單寧、果膠等抗營養(yǎng)因子，直接飼喂動物，易造成畜禽消化不良，導致畜禽產量、質量降低。目前我國蛋白質飼料缺口每年至少達1200萬t，而通過微生物發(fā)酵這些蔬菜副產物來生產蛋白飼料是一種經濟、實用、高效的方法。本實驗以番茄皮渣、辣椒粕、甜菜渣為原料，以黑曲霉、綠色木霉、熱帶假絲酵母和產朊假絲酵母為出發(fā)菌，通過對加工副產物的優(yōu)化配比，以期獲得蛋白質含量較高的飼料，為充分利用蔬菜加工副產物資源打下初步基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗儀器

原料：番茄廢渣由寧波銅錢橋食品開發(fā)有限公司提供，辣椒粕由河北晨光天然色素集團提供，甜菜渣來自市售。

菌種：黑曲霉3.0316（Aspergillus niger），綠色木霉3.2942（ Trichoderma viride），熱帶假絲酵母2.0587（Candida tropicalis），購于中科院普通微生物研究所。

試驗設備：Cintra404紫外分光光度計，澳大利亞GBC公司；Biofuge Stratos型冷凍離心機，德國Heraeus公司；Metrohm 877 型自動滴定儀，瑞士萬通公司；UDK127 型凱氏定氮儀，意大利VELP公司；HB43-S 型鹵素水分測定儀，瑞士梅特勒-托利多公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗分組

在前期研究的基礎上，本試驗設置4個番茄皮渣、辣椒粕和甜菜渣的混合比例，具體見表1。

先將菌種用液體培養(yǎng)基活化培養(yǎng)，再將綠色木霉：黑曲霉= 1：2混合后，按10%的用量添加入混合皮渣中，發(fā)酵48h后再添加熱帶假絲酵母，再發(fā)酵4d收取發(fā)酵產品。

1.2.2 總糖和還原糖測定

參考鄭遠斌[3]的方法測定。

1.2.3 蛋白質含量的測定

粗蛋白含量采用凱氏定氮法進行測定[4]。

1.2.4 水分測定

使用鹵素水分測定儀

1.3 數據統計

采用Statistica軟件進行數據統計，所有數據為3次重復的平均值和標準誤差。P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 混合原料的初始成分

由表2可見，這些蔬菜加工副產物含有較豐富的營養(yǎng)物質，完全可以作為飼料加以利用。不同原料之間含水量和營養(yǎng)成分差異較大，甜菜渣含水量和總糖含量較高，辣椒粕含水量少、蛋白質含量高。

2.2 不同原料配比對發(fā)酵終產物營養(yǎng)成分的影響

圖1可見，4組加工副產品經過發(fā)酵，其蛋白質含量均有明顯提高，其中A組提高了95.2%，B組提高了50.6%，C組提高了120.4%，D組提高了82.1%，可見C組配比有利于蛋白質含量的提高。從絕對值來看，B組蛋白質含量最高，這主要是因為B組辣椒粕比例較高，其初始值就含水量相對較低，蛋白質含量相對較高。

2.3 發(fā)酵條件優(yōu)化

針對C組的副產物配比，研究不同發(fā)酵溫度和pH值對終產物蛋白質的影響，從而優(yōu)化發(fā)酵條件。溫度試驗分別選用20℃、25℃、30℃、35℃和40℃5個發(fā)酵溫度，由圖2可見，在發(fā)酵溫度為25℃時，產品蛋白質含量最高，最適合菌種的生長。高于25℃時隨著溫度的上升，發(fā)酵產品蛋白質含量呈下降趨勢。因為不同的pH影響著微生物的代謝途徑和生長能力，本試驗進一步研究了在25℃下不同pH值對發(fā)酵產物蛋白質含量的影響。由圖3可見，隨著pH的增大，發(fā)酵產品蛋白質含量先增加后降低，在pH為4時蛋白質含量最高，當pH在7以上時，會顯著影響了發(fā)酵產品蛋白質的產量。

3 結論

將不同的蔬菜加工副產物按不同的比例混合發(fā)酵，可以得到不同的發(fā)酵產品。本研究表明番茄皮渣、辣椒粕、甜菜渣這3種加工副產物按1：1：2的比例混合發(fā)酵時，有利于蛋白質含量的提高。

上述混合比例的情況下，較理想的發(fā)酵條件是溫度25℃、最初發(fā)酵pH為4。通過發(fā)酵蛋白質含量可提高153.7%。

參考文獻

[1]鞏莉，華穎，劉大群，等.利用番茄廢渣混菌固體發(fā)酵生產蛋白飼料[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2015，41（5）：116-121.

[2]趙國群，張偉，張桂.辣椒粕發(fā)酵生產單細胞蛋白的菌種篩選研究[J].中國釀造，2009（7）：109-111.

[3]鄭遠斌，吳錦忠.DNS比色法測定蓮子中多種糖的含量[J].福建中醫(yī)學院學報，2004，14（4）：32-34.

[4]無錫輕工大學，天津輕工業(yè)學院.食品分析[M].北京：中國輕工出版社，2007.

作者簡介：陳文烜（1973-），男，研究員，博士，研究方向為農產品物流保鮮與加工。