復(fù)合菌種協(xié)同發(fā)酵酒糟生產(chǎn)飼料蛋白分析

胡志強(qiáng)，李存福＊，張國順，何清明，韋平和，丁志陽，朱榮蓉

（1.泰州學(xué)院 醫(yī)藥與化學(xué)化工學(xué)院，江蘇省手性醫(yī)藥化學(xué)品生物制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇泰州 225300；2.泰州市梅蘭春酒廠有限公司，江蘇泰州 225300）

我國的酒文化歷史悠久，酒糟作為酒生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重要資源，其總產(chǎn)量較多。在酒糟利用的過程中，可以通過有效處理生成飼料資源，以提升酒糟的利用效率。酒糟通常是由高粱、玉米、小麥等原料經(jīng)發(fā)酵、蒸餾之后形成的，在殘存的物質(zhì)中有較多的營養(yǎng)物質(zhì)難以利用，影響酒糟資源的利用效率。因此，應(yīng)該采用有效的處理方法，以提升酒糟蛋白質(zhì)的含量，降低粗纖維含量，并通過酒糟營養(yǎng)結(jié)構(gòu)以及酒糟變低值的綜合分析，實(shí)現(xiàn)多菌種組合發(fā)酵的有效性，以實(shí)現(xiàn)酒糟資源的合理利用。

1 白酒酒糟的營養(yǎng)成分及利用特點(diǎn)

1.1 白酒酒糟的營養(yǎng)分析

通過對白酒酒糟營養(yǎng)成分的分析可知，其中的醇、脂、酸等發(fā)酵產(chǎn)物豐富，這些物質(zhì)是谷物不能比的。而且在白酒酒糟利用的過程中，通過對酒糟資源的合理開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)資源利用的合理化，實(shí)現(xiàn)酒糟資源利用的整體價值。

1.2 生物轉(zhuǎn)化白酒酒糟生產(chǎn)飼料的利用特點(diǎn)

白酒酒糟作為一種粗飼料形式，若將其直接進(jìn)行干燥粉碎加工處理，會對行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及使用價值帶來影響。所以，在酒糟開發(fā)的過程中，通常會使用微生物技術(shù)進(jìn)行酒糟資源的處理，并對其進(jìn)行改性分析，以逐漸提升酒糟價值。當(dāng)白酒酒糟進(jìn)行微生物發(fā)酵之后，結(jié)構(gòu)中的粗纖維（CF）含量以及總磷（TP）含量會逐漸增加，酒糟中的多種酶活性具有較為明顯的飼料功能，在資源利用的過程中，通過對金屬含量以及毒菌素的分析，發(fā)現(xiàn)其具有良好的安全性能，是十分理想的蛋白質(zhì)飼料替代品。將酒糟中的豆粕運(yùn)用在蛋白類畜牧業(yè)中，可以有效降低資源利用率匱乏的問題，充分滿足酒糟資源多功能的使用需求[1]。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 材料及方法

2.1.1 菌種的選擇

通過對發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)業(yè)的分析，在飼料生產(chǎn)的影響因素與菌種性能、發(fā)酵以及工藝條件存在著緊密的關(guān)聯(lián)性，因此在發(fā)酵工業(yè)中對菌種有著明確的規(guī)定：第一，菌種不能是病原菌，一定要保證菌體的安全性、可靠性；第二，菌種生長以及繁殖的速度相對較快，而且菌種的發(fā)酵周期較短，并具有較強(qiáng)的生產(chǎn)能力；第三，菌種的原料應(yīng)該采用價格低廉的物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)原料的高效轉(zhuǎn)化；第四，菌種一定要純，并具有較強(qiáng)的遺傳穩(wěn)定性[2]。

在發(fā)酵工業(yè)中，經(jīng)常選用的發(fā)酵菌中包括：第一，細(xì)菌，這種菌種的分布范圍廣、數(shù)量多，工業(yè)發(fā)酵中通常會采用枯草桿菌以及短桿菌；第二，酵母菌，這種菌種具有容易培養(yǎng)、生長迅速的優(yōu)勢，如經(jīng)常使用的熱帶假絲酵母菌；第三，霉菌，這種物質(zhì)會產(chǎn)生較高活性的纖維素酶，可降解酒糟中的纖維素。

在實(shí)驗(yàn)的過程中，結(jié)合白酒酒糟的基本特點(diǎn)，選擇熱帶假絲酵母、枯草芽孢桿菌兩種微生物發(fā)酵。

其中，枯草芽孢桿菌屬于芽孢桿菌屬，便于生產(chǎn)以及保存，是發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)業(yè)中較為常見的菌種形式。而且，其基本特點(diǎn)如下：第一，枯草芽孢桿菌具有較強(qiáng)的淀粉酶以及蛋白酶活力；第二，枯草芽孢桿菌具有較強(qiáng)的酶活力，可以分解植物組織中的果膠等；第三，枯草芽孢桿菌可以迅速液化明膠；第四，枯草芽孢桿菌的芽孢具有穩(wěn)定性，可以應(yīng)對不利條件。因此，在白酒酒糟生產(chǎn)高蛋白飼料的過程中，通過該菌種的選擇可以提升酒糟資源的利用效率，改善飼料的整體質(zhì)量。熱帶假絲酵母主要是指熱帶念珠菌，這種菌種廣泛存在于自然界中，而且可以在水果、蔬菜以及乳制品中分解得到。該種菌種的安全性能良好，而且可以利用尿素以及硝酸等在廉價的酒糟原材料中快速生長，因此，該菌種被廣泛的運(yùn)用在飼料產(chǎn)業(yè)中。

2.1.2 培養(yǎng)基的選擇

通過對實(shí)驗(yàn)的分析，選擇不同的培養(yǎng)基，具體內(nèi)容如下。第一，細(xì)菌培養(yǎng)基。配方：10 g胰蛋白胨以及氯化鈉、5 g的酵母浸粉、20 g瓊脂、1 000 mL 水，調(diào)節(jié)pH值為7.4，121 ℃滅菌20 min。第二，真菌培養(yǎng)基。配方：200 g馬鈴薯、20 g葡萄糖、20 g瓊脂水、1 000 mL 水，pH值保持自然，121 ℃滅菌20 min。第三，固體發(fā)酵培養(yǎng)基。配方：70 g白酒酒糟、30 g麩皮、2 g尿素、8 g硫酸銨、1 g磷酸氫二鉀、0.25 g硫酸鎂，物質(zhì)混合之后加入 70 mL 的水，并在 121 ℃溫度下滅菌 20 min。

2.1.3 培養(yǎng)條件的確定

在白酒酒糟發(fā)酵處理的過程中，應(yīng)該將純化處理之后的草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母菌分別與細(xì)菌培養(yǎng)基（37 ℃，24 h）以及真菌培養(yǎng)基（28 ℃，48 h）進(jìn)行接種，然后將斜面菌種分別與細(xì)菌、真菌液體培養(yǎng)基進(jìn)行融合，并將培之后的液體按照10%的接種量進(jìn)行處理，以提升菌種發(fā)酵的整體質(zhì)量。

2.1.4 粗蛋白質(zhì)量檢測

白酒酒糟發(fā)酵處理的過程中，當(dāng)固體發(fā)酵完成之后，應(yīng)該進(jìn)行取樣處理，將樣品放在80 ℃的環(huán)境下進(jìn)行烘干處理，以實(shí)現(xiàn)粗蛋白物質(zhì)含量的科學(xué)確定。

2.1.5 正交試驗(yàn)

通過對正交試驗(yàn)的分析可以發(fā)現(xiàn)，在整個實(shí)驗(yàn)的過程中應(yīng)該合理選擇發(fā)酵時間、接種量以及尿素添加劑等，確定優(yōu)化條件，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 因素水平表

2.2 微生物發(fā)酵對白酒酒糟生產(chǎn)高蛋白飼料的影響因素

2.2.1 白酒酒糟生產(chǎn)高蛋白飼料的影響因素

飼料作為維持畜牧業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，通過酒糟資源的利用可以提高飼料的營養(yǎng)含量。但是，在酒糟飼料生產(chǎn)的過程中，應(yīng)認(rèn)識到氮對飼料成分的影響。第一，新鮮酒糟中的粗纖維含量相對較高，其中蛋白質(zhì)以及無氮浸出物質(zhì)含量相對較低，若其中的氮不能有效處理，會降低飼料的口感，而且會導(dǎo)致家畜代謝能力降低。第二，酒糟中的水分含量和酸度相對較高，若不能得到有效的處理，會導(dǎo)致酒糟產(chǎn)生霉，不能進(jìn)行長期的儲藏及運(yùn)輸。

2.2.2 微生物發(fā)酵對白酒酒糟常規(guī)營養(yǎng)成分的影響

通過對白酒酒糟物質(zhì)成分的分析可以發(fā)現(xiàn)，白酒酒糟中具有較高的纖維素含量，但是利用價值相對較低，因此，在白酒酒糟資源利用中，通過纖維素降解可以實(shí)現(xiàn)通過蛋白質(zhì)混合菌株對其進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以提升白酒酒糟的利用效率。例如，在白酒酒糟的原料分析中，其原始的pH為5.5，（NH4）2SO4的添加量為5 mL，在該種條件下需要接種5%～10%的復(fù)合菌，并在30 ℃的環(huán)境下進(jìn)行發(fā)酵，整個過程中所產(chǎn)生的CP含量會增加到35.75%，TP含量會增加到10.34%，因此可以發(fā)現(xiàn)，在白酒酒糟處理中，物質(zhì)中的成分會發(fā)生一定的改變，而且逐漸形成一種高效的蛋白質(zhì)原料，提升酒糟資源的利用效率。

2.2.3 微生物發(fā)酵對白酒酒糟產(chǎn)生物酶活性的影響

在白酒酒糟發(fā)酵的過程中，應(yīng)結(jié)合飼料中酶含量的分析，進(jìn)行資源的有效利用。飼料中含有較多的酶，可以促進(jìn)動物的發(fā)育，因此，在飼料中添加適量的酶可以促進(jìn)動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，有效改善動物的消化功能，實(shí)現(xiàn)動物對營養(yǎng)物質(zhì)的更好吸收。酒糟中的多種酶活性具有較為明顯的飼料功能，通過對金屬含量以及毒菌素的分析，其具有良好的安全性能，是十分理想的蛋白質(zhì)飼料替代品。在白酒酒糟發(fā)酵中，為實(shí)現(xiàn)蛋白酶、淀粉酶以及脂肪酶等物質(zhì)的增加，應(yīng)該與班圖酒香酵母、枯草芽孢甘菊等微生物進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)酒糟中營養(yǎng)成分的獲取，以提升白酒酒糟的利用效率。

2.2.4 微生物發(fā)酵對白酒酒糟脂肪酸的影響

在飼料生產(chǎn)的過程中，不飽和脂肪酸作為十分重要的物質(zhì)之一，通常會根據(jù)雙鍵個數(shù)的不同，將其分為單不飽和脂肪酸以及多不飽和脂肪酸。對于人體而言，攝入不飽和脂肪酸，不僅可以調(diào)節(jié)血脂、清理血栓、保護(hù)視網(wǎng)膜，而且也可以減輕患者病癥的疼痛感。對于動物而言，通過不飽和脂肪酸的攝入，可以有效維持正常的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，降低動物體內(nèi)膽固醇的含量，改善動物肉質(zhì)。因此，在白酒酒糟發(fā)酵的過程中，應(yīng)該通過微生物資源的合理運(yùn)用，提升不飽和脂肪酸的生成效率，以充分滿足白酒酒糟資源利用的需求。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 不同菌種接種比例對粗蛋白含量的影響

將培養(yǎng)好的液體菌以及與不同添加劑的比例進(jìn)行對比分析，根據(jù)10%的接種量，進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵處理，不同的實(shí)驗(yàn)檢測重復(fù)3次，并在發(fā)酵結(jié)束之后分析粗蛋白含量。結(jié)果如表2所示，當(dāng)接種比例為1∶1時，發(fā)酵后的酒糟固體培養(yǎng)基中粗蛋白含量最多，達(dá)到了39.28%。

表2 不同菌種接種比例對粗蛋白含量的影響

2.3.2 不同接種量對粗蛋白含量的影響

在實(shí)驗(yàn)中，將培養(yǎng)好的液體菌種（枯草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母的接種比例為1∶1）分別進(jìn)行不同接種量的固體發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次之后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。在實(shí)驗(yàn)分析中可以發(fā)現(xiàn)，不同不同接種量對粗蛋白含量如表3所示。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中的接種量為15%時，發(fā)酵酒精中的粗蛋白含量為最高狀態(tài)，達(dá)到了40.45%。

表3 不同接種量對粗蛋白含量的影響

2.3.3 不同發(fā)酵時間對粗蛋白含量的影響

實(shí)驗(yàn)中將培養(yǎng)好的液體菌種（枯草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母的接種比例為1∶1）按照10%的接種量放在固體發(fā)酵培養(yǎng)及之中，對發(fā)酵時間為24 h、48 h、72 h、96 h 的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了重復(fù)對比。在發(fā)酵結(jié)束之后，對不同實(shí)驗(yàn)中的粗蛋白含量進(jìn)行分析。結(jié)果如表4所示，發(fā)酵時間為48 h的粗蛋白含量最高為39.28%。

表4 不同發(fā)酵時間對粗蛋白含量的影響

2.3.4 不同尿素對粗蛋白含量的影響

將液體菌種（枯草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母的接種比例為1∶1）按照10%的接種量進(jìn)行尿素添加含量的實(shí)驗(yàn)，尿素添加中含量分別為 1 g、2 g、3 g、4 g、5 g，整個同樣是在 28 ℃、48 h 的固體發(fā)酵環(huán)境下進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，測定粗蛋白的含量，結(jié)果如表5所示。其中，添加3 g尿素時的粗蛋白含量最高，達(dá)到了42.73%。

表5 不同尿素對粗蛋白含量的影響

2.3.5 正交試驗(yàn)的結(jié)果分析

在正交試驗(yàn)的過程中，最主要的目的是對實(shí)驗(yàn)中的發(fā)酵時間、接種量、尿素添加以及菌種比例等進(jìn)行分析。通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在正交試驗(yàn)結(jié)束之后，接種量的實(shí)驗(yàn)會對枯草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母實(shí)驗(yàn)中的蛋白物質(zhì)造成影響。在不同正交試驗(yàn)處理的過程中，如表6所示。通過對表2研究可以發(fā)現(xiàn)（1、2、3因素水平如表一所示），影響粗蛋白含量的因素依次為接種量＞發(fā)酵時間＞接種比例＞尿素添加。

表6 正交試驗(yàn)表

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過對復(fù)合菌種協(xié)同發(fā)酵酒糟生產(chǎn)飼料蛋白實(shí)驗(yàn)的分析可以發(fā)現(xiàn)，在白酒酒糟實(shí)驗(yàn)的過程中，應(yīng)該結(jié)合符合菌種的協(xié)同特點(diǎn)，進(jìn)行不同菌種實(shí)驗(yàn)中影響因素的分析，以有實(shí)現(xiàn)白酒酒糟中蛋白物質(zhì)的合理提取。

（1）在固態(tài)發(fā)酵后粗蛋白含量影響因素分析中，粗蛋白含量順序?yàn)榻臃N量＞發(fā)酵時間＞菌種比例＞尿素添加。

（2）白酒酒糟雙菌株固態(tài)發(fā)酵的最佳條件為：接種量在15%的狀態(tài)下，發(fā)酵時間為48 h，枯草芽孢桿菌以及熱帶假絲酵母中，應(yīng)該將接種比例控制在2∶1的狀態(tài)。

3 結(jié)語

通過對復(fù)合菌種協(xié)同發(fā)酵酒糟生產(chǎn)飼料蛋白實(shí)驗(yàn)的分析可以發(fā)現(xiàn)，在微生物發(fā)酵的過程中，為了提升實(shí)驗(yàn)的整體質(zhì)量，應(yīng)該將發(fā)酵產(chǎn)物中的各項內(nèi)容進(jìn)行評定，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)性。而且，在混合發(fā)酵酒糟實(shí)驗(yàn)中，通過對微生物的轉(zhuǎn)化，可以提升酒糟的營養(yǎng)價值，以實(shí)現(xiàn)飼料運(yùn)用的最終目的。而且在實(shí)驗(yàn)在中，也應(yīng)該結(jié)合目標(biāo)產(chǎn)物的生產(chǎn)特點(diǎn)，進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)的確定，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)用的有效性，提升復(fù)合菌種協(xié)同發(fā)酵酒糟生產(chǎn)飼料蛋白生產(chǎn)的整體質(zhì)量。