好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵秸稈產(chǎn)類胡蘿卜素的研究

吳永存，李蘭欣，辛嘉英

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150028）

類胡蘿卜素（Carotenoid）是一類重要天然色素的總稱，主要存在于動物、高等植物、真菌等色素中，動物體本身不能合成類胡蘿卜素，必須通過外界獲得。其中，β-類胡蘿卜素具有十分顯著的抗氧化和增強(qiáng)免疫活性的作用[1]；類胡蘿卜素屬于脂溶性維生素，是一種天然的著色劑，對改善畜禽肉、蛋、乳、皮毛等品質(zhì)具有重要作用[2]；類胡蘿卜素還可以提高動物的免疫能力和抗應(yīng)激能力，對動物的正常生長發(fā)育有重要意義。

好食脈孢菌（Neurospora sitophila）又名為鏈孢霉或紅色面包霉，經(jīng)過FDA認(rèn)證其不產(chǎn)生毒素，且對基質(zhì)適應(yīng)性廣，可以在豆渣、酒糟等農(nóng)副產(chǎn)品上生長[3]。相關(guān)研究表明，好食脈孢菌是一種對營養(yǎng)要求簡單、生長速度快、菌體營養(yǎng)豐富、無毒性和致病性的好氧菌?？梢栽诠腆w基質(zhì)上生長繁殖，其營養(yǎng)菌絲會深入到基質(zhì)中吸收養(yǎng)分，氣生菌絲向空氣中伸展并發(fā)育繁殖菌絲產(chǎn)生孢子。經(jīng)過好食脈孢菌發(fā)酵后得到的產(chǎn)物，營養(yǎng)價值及食用口感等方面顯著提高[4]，并且好食脈孢菌酶系廣泛，主要由纖維素酶等組成，有利于對粗纖維和木質(zhì)素進(jìn)行降解，發(fā)酵后得到的產(chǎn)物沒有不良?xì)馕禰5]，可用于飼料的發(fā)酵。

紅酵母（Rhodotorula）屬隱球酵母科，細(xì)胞為圓形、卵形或長桿形，對環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，最顯著的特點(diǎn)是能生成天然類胡蘿卜素。近年來，紅酵母被廣泛應(yīng)用到發(fā)酵領(lǐng)域，對紅酵母發(fā)酵產(chǎn)類胡蘿卜素方面的研究也被越來越多的人重視。紅酵母的生長和繁殖能力強(qiáng)、對生長環(huán)境條件要求較低，并且菌體營養(yǎng)豐富[6]。由于紅酵母的這些優(yōu)良特性，紅酵母被廣泛應(yīng)用于食品、化工、環(huán)境保護(hù)、動物飼養(yǎng)等方面[7]，而紅酵母的主要代謝產(chǎn)物為類胡蘿卜素[8]。

玉米秸稈的粗纖維含量高、蛋白質(zhì)含量低、木質(zhì)素與蠟質(zhì)在秸稈中互相纏繞，形成難以破壞的結(jié)構(gòu)，造成直接飼喂秸稈營養(yǎng)價值低、飼喂效果差，并且很少被用于直接飼喂動物，只有極少量的秸稈被利用，大量秸稈都以焚燒的方式進(jìn)行處理[9]。燃燒秸稈對空氣質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，使季節(jié)性霧霾加重。

相關(guān)研究表明，以豆類、水果等原料加工后產(chǎn)生的殘余物，通過好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)類胡蘿卜素，并使糟渣粗纖維含量降低，蛋白質(zhì)含量身高，從而提高糟渣的營養(yǎng)價值與飼用效果[10]。玉米秸稈發(fā)酵后，營養(yǎng)成分顯著提高，口感也會提高[11]。發(fā)酵過程中可加入麩皮，麩皮可促進(jìn)需氧菌的生長[12]。以玉米秸稈為發(fā)酵原料，麩皮作為碳源、干豆渣作為氮源，利用好食脈孢菌和紅酵母固態(tài)發(fā)酵玉米秸稈，通過優(yōu)化培養(yǎng)基條件和發(fā)酵條件，使發(fā)酵后的秸稈變得松軟，可促進(jìn)動物的食欲、減輕動物消化的負(fù)擔(dān)，在類胡蘿卜素產(chǎn)量提高的同時，提高玉米秸稈的利用價值，為工廠化生產(chǎn)功能性玉米秸稈飼料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

玉米秸稈，購自黑龍江省綏化市蘭西縣；麩皮、干豆渣、丙酮。

DHG-9053A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司產(chǎn)品；LDZX-50KBS型立式高壓蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械場產(chǎn)品；HZQ-D型恒溫振蕩器，中國·哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司產(chǎn)品；DL-CJ-2NDI超凈工作臺，北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司產(chǎn)品；UV-2550型紫外-可見光光度計(jì)、TGL-16G型高速臺式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品。

1.2 菌種與培養(yǎng)基

1.2.1 菌種

好食脈孢菌、紅酵母（食品級實(shí)驗(yàn)室提供）。

1.2.2 培養(yǎng)基

（1）好食脈孢菌的培養(yǎng)。將新鮮土豆切成2 mm左右薄片，稱取50 g于沸水中煮5 min，自然冷卻后用4層紗布過濾，向?yàn)V液中加入葡萄糖和瓊脂各4 g，加蒸餾水定容至200 mL，分別裝入三角瓶中，經(jīng)121℃濕熱滅菌20 min后搖勻擺斜面，待冷卻后向培養(yǎng)基斜面接種好食脈孢菌，于28～30℃下恒溫培養(yǎng)3 d，待培養(yǎng)基長滿金黃色孢子后備用。

（2）紅酵母的培養(yǎng)。準(zhǔn)確稱取1.5 g葡萄糖，0.5 g蛋白胨，2.0 g瓊脂，0.054 g硫酸鎂、磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀各0.05 g，加入100 mL蒸餾水，分別裝入三角瓶中，經(jīng)121℃濕熱滅菌20 min后搖勻擺斜面，凝固3～4 h，向培養(yǎng)基偏上位置接種紅酵母菌，于28～30℃下恒溫培養(yǎng)3 d，待培養(yǎng)基長滿紅色孢子后備用。

（3）固態(tài)發(fā)酵。向250 mL錐形瓶中加入10 g秸稈粉，其他原料與配比依據(jù)試驗(yàn)確定，將錐形瓶用8層紗布和4層報紙密封，放入高壓蒸汽滅菌鍋中進(jìn)行121.0℃滅菌1 h。置于超凈工作臺，冷卻后加入好食脈孢菌（接種量為10%）和紅酵母菌（接種量為10%），攪拌均勻于培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 單因素試驗(yàn)

以類胡蘿卜素產(chǎn)量為指標(biāo)，首先確定培養(yǎng)基條件，包括培養(yǎng)基初始pH值、水分含量、碳源用量、氮源用量、無機(jī)鹽添加量和培養(yǎng)基裝量。

小麥麩皮是小麥加工過程中的主要農(nóng)副產(chǎn)品，富含粗蛋白、糖分（麥芽糖、淀粉等）和維生素。試驗(yàn)采用麩皮作為碳源，用量為1，2，3，4，5 g，既為微生物發(fā)酵提供營養(yǎng)物質(zhì)又實(shí)現(xiàn)了農(nóng)副產(chǎn)品麩皮的充分利用。

干豆渣是豆制品加工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，其中大豆蛋白、脂肪等營養(yǎng)成分較豐富，可以為微生物合成含氮物質(zhì)提供氮源，并且為菌體生長提供營養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)干豆渣的有效利用，所以試驗(yàn)用干豆渣作為氮源，用量為1，2，3，4，5 g。

無機(jī)鹽作為培養(yǎng)基中微生物生長的營養(yǎng)物質(zhì)之一，維持好食脈孢菌和紅酵母的生長和新陳代謝，所以試驗(yàn)選擇無機(jī)鹽MgSO4加入到培養(yǎng)基中，單因素Mg2+添加量為0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%。

1.3.2 發(fā)酵產(chǎn)物處理及產(chǎn)量計(jì)算

稱取空白組秸稈粉均勻鋪在培養(yǎng)皿中，再稱取3份相同質(zhì)量的試驗(yàn)組秸稈粉于培養(yǎng)皿中，將4份培養(yǎng)皿放入45℃恒溫干燥器內(nèi)，干燥至恒質(zhì)量。

將干燥結(jié)束的培養(yǎng)皿取出，準(zhǔn)確稱取1 g干燥的秸稈粉和1 g石英放入研缽內(nèi)研磨至粉碎，將粉碎后的秸稈粉末放入錐形瓶中，并加入15 mL丙酮，蓋緊，放至振蕩器內(nèi)振蕩35 min。振蕩后取出，吸取其中的液體于離心管內(nèi)，然后將離心管放入離心機(jī)中離心15 min。離心結(jié)束后，吸取離心管內(nèi)上清液于比色皿中，用未接好食脈孢菌和紅酵母菌的秸稈培養(yǎng)基作為對照，于波長460 nm處測定吸光度，根據(jù)計(jì)算公式得出類胡蘿卜素的質(zhì)量，并記錄數(shù)據(jù)。

式中：B——單位質(zhì)量發(fā)酵玉米秸稈中類胡蘿卜素質(zhì)量，μg/g；

Aλmax——最大吸收波長460 nm處的吸光度；

D——測定試樣的稀釋倍數(shù)；

V——提取類胡蘿卜素所用丙酮溶劑體積，mL；

m——干玉米秸稈的質(zhì)量，g；

0.16——類胡蘿卜素的摩爾消光系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)基條件優(yōu)化

2.1.1 培養(yǎng)基初始pH值對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

向250 mL錐形瓶中加入秸稈粉10 g，麩皮2 g，干豆渣2 g，Mg2+添加量0.2%，培養(yǎng)基水含量為55%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值分別為5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，接種量為20%（好食脈孢菌∶紅酵母=1∶1），在32℃下恒溫培養(yǎng)96 h后，測定培養(yǎng)基初始pH值對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響。

pH值對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響見圖1。

圖1 pH值對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

由圖1可知，固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基的初始pH值對好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵秸稈生產(chǎn)類胡蘿卜素有較大的影響，培養(yǎng)基pH值過高或過低時會降低微生物細(xì)胞對環(huán)境中營養(yǎng)成分的吸取能力或抑制菌體中某些酶的活性甚至導(dǎo)致其死亡[13]，從而使類胡蘿卜素產(chǎn)量降低，在微酸的培養(yǎng)環(huán)境中類胡蘿卜素產(chǎn)量較高，當(dāng)培養(yǎng)基初始pH值約為5.5時是好食脈孢菌和紅酵母發(fā)酵的最適生長pH值和最適生產(chǎn)pH值，類胡蘿卜素產(chǎn)量最高，當(dāng)pH值大于5.5后，pH值抑制菌體酶的活性，破壞微生物生化體系中各種生化反應(yīng)的協(xié)調(diào)一致性，從而影響微生物細(xì)胞內(nèi)的新陳代謝，導(dǎo)致其不能正常發(fā)酵秸稈，使類胡蘿卜素產(chǎn)量降低。

2.1.2 水添加量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

向250 mL錐形瓶中加入秸稈粉10 g，麩皮2 g，干豆渣2 g，Mg2+添加量0.2%，培養(yǎng)基水添加量為55%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值約為6，加入蒸餾水使培養(yǎng)基的水添加量分別為50%，55%，60%，65%，70%，接種量為20%（好食脈孢菌∶紅酵母=1∶1），在28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)96 h后，測定不同培養(yǎng)基水添加量下對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響。

水添加量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響見圖2。

圖2 水添加量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

由圖2可知，固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基水添加量對好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵秸稈有影響。水分是大部分微生物生長所必需的成分，好食脈孢菌和紅酵母的生長繁殖及類胡蘿卜素的形成都需要適宜的水分，對固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中水添加量的控制至關(guān)重要[14]。當(dāng)培養(yǎng)基水添加小于60%時，水添加量較低使酶的活性受到抑制導(dǎo)致微生物生長不良，當(dāng)培養(yǎng)基水添加量大于60%時會降低基質(zhì)的疏松度，阻礙氧氣的傳遞，影響好食脈孢菌和紅酵母正常繁殖代謝，減弱了好食脈孢菌纖維素酶活性，使菌株不能正常分解秸稈，導(dǎo)致類胡蘿卜素產(chǎn)量迅速降低。

2.1.3 碳源用量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

向250 mL錐形瓶中加入秸稈粉10 g，分別加入麩皮1，2，3，4，5 g，干豆渣2 g，Mg2+添加量0.2%，培養(yǎng)基水添加量為55%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值約5.5，接種量為20%（好食脈孢菌∶紅酵母=1∶1），在28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)96 h后，測定不同麩皮用量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響。

碳源用量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響見圖3。

圖3 碳源用量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

由圖3可知，麩皮作為培養(yǎng)基的碳源成分，其用量過多或過少對類胡蘿卜素的產(chǎn)量都有影響。當(dāng)麩皮用量過少時培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分不充足，不能滿足菌體的正常生長，使相關(guān)酶不能發(fā)揮作用；當(dāng)麩皮用量過多時，霉菌菌絲生長旺盛，孢子產(chǎn)量降低，相當(dāng)于發(fā)揮作用的菌株減少，從而導(dǎo)致類胡蘿卜素產(chǎn)量降低，由圖3可知麩皮最適用量為4 g。

2.1.4 氮源用量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

向250 mL錐形瓶中加入秸稈粉10 g，麩皮2 g，分別加入干豆渣1，2，3，4，5 g，Mg2+添加量0.2%，培養(yǎng)基水添加量為55%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值約為5.5，接種量為20%（好食脈孢菌∶紅酵母=1∶1），在28℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)96 h后，測定不同干豆渣用量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響。

氮源用量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響見圖4。

圖4 氮源用量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

由圖4可知，當(dāng)干豆渣用量小于2 g時，有利于好食脈孢菌和紅酵母的利用，有利于代謝產(chǎn)物的形成，當(dāng)干豆渣用量大于2 g時，類胡蘿卜素產(chǎn)量反而逐漸降低。由于干豆渣中的蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分較為豐富，加入過多干豆渣使培養(yǎng)基中氮含量增加，霉菌生長旺盛，好食脈孢菌和紅酵母生長的相關(guān)酶受到抑制作用，因此類胡蘿卜素產(chǎn)量降低。

2.1.5 Mg2+添加量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

向250 mL錐形瓶中加入秸稈粉10 g，麩皮2 g，干豆渣2 g，Mg2+添加量分別為0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，培養(yǎng)基水添加量為55%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值約為5.5，接種量為20%（好食脈孢菌∶紅酵母=1∶1），在28℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)96 h后，測定Mg2+添加量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響。

Mg2+添加量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響見圖5。

圖5 Mg2+添加量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

由圖5可知，Mg2+添加量對好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵秸稈的類胡蘿卜素產(chǎn)量有一定影響。一定量的K+、Mg2+、Na+、Ca2+對類胡蘿卜素產(chǎn)量有促進(jìn)的作用[13]。馬歌麗等人[14]在紅酵母發(fā)酵生產(chǎn)β-類胡蘿卜素培養(yǎng)基配方研究中得出適量的MgSO4能促進(jìn)類胡蘿卜素的積累；Mg2+對食脈孢霉固態(tài)發(fā)酵麩皮產(chǎn)類胡蘿卜素有較強(qiáng)的促進(jìn)作用[15]；當(dāng)MgSO4添加量小于0.4%時，類胡蘿卜素產(chǎn)量逐漸增加，因?yàn)樵诩?xì)胞生長過程中，Mg2+對細(xì)胞分裂和糖降解酶的活性有促進(jìn)作用[16]。當(dāng)Mg2+添加量為0.2%～0.4%時，類胡蘿卜素產(chǎn)量與其呈正比關(guān)系，添加量為0.4%時類胡蘿卜素產(chǎn)量最高。當(dāng)添加量大于0.4%后，培養(yǎng)基環(huán)境的滲透壓增高會降低酶的活性，使好食脈孢菌降解粗纖維能力下降，紅酵母的生物活性也受到影響，從而導(dǎo)致類胡蘿卜素產(chǎn)量降低。

2.1.6 培養(yǎng)基初始裝量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

向250 mL錐形瓶中加入秸稈粉10 g，麩皮2 g，干豆渣2 g，Mg2+添加量0.2%，培養(yǎng)基水添加量為55%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值約為5.5，接種量為20%（好食脈孢菌∶紅酵母=1∶1），培養(yǎng)基裝量分別為12.5，13.0，13.5，14.0，14.5 g/mL，在28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)96 h后，測定不同培養(yǎng)基初始裝量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響。

培養(yǎng)基裝量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響見圖6。

圖6 培養(yǎng)基裝量對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

由圖6可知，類胡蘿卜素的產(chǎn)量易受裝瓶量的影響，好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵秸稈需要氧氣，裝瓶量主要影響培養(yǎng)基的溶氧量和營養(yǎng)成分含量，當(dāng)培養(yǎng)基裝量為12.5 g/250 mL時，類胡蘿卜素產(chǎn)量最高，當(dāng)裝瓶量過少時，培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分相對過少，不能滿足好食脈孢菌和紅酵母的正常生長繁殖；當(dāng)裝瓶量過大時，培養(yǎng)基中的溶氧量相對減少，從而抑制好食脈孢菌和紅酵母正常代謝，使好食脈孢菌的纖維素酶活性降低，因此類胡蘿卜素產(chǎn)量降低。

2.1.7 正交試驗(yàn)

以培養(yǎng)基水添加量（A）、麩皮用量（B）、干豆渣用量（C）、MgSO4添加量（D）為影響因素，以固態(tài)發(fā)酵后類胡蘿卜素的產(chǎn)量為指標(biāo)，在秸稈添加10 g，裝量為12.5 g/250 mL，接種量為20%（好食脈孢菌∶紅酵母=1∶1），發(fā)酵溫度28℃，發(fā)酵時間96 h的條件下，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。

L9（34）正交因素與水平設(shè)計(jì)見表1，L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 L9（34）正交因素與水平設(shè)計(jì)

表2 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，4個因素對累胡蘿卜素產(chǎn)量影響程度從大到小依次為C>A>D>B，即干豆渣用量>培養(yǎng)莖水添加量>MgSO4添加量>麩皮用量，最優(yōu)水平為C2B3A2D2，即干豆渣用量3 g，麩皮用量4 g，水添加量60%，MgSO4添加量0.4%，此條件下的發(fā)酵試驗(yàn)測的類胡蘿卜素產(chǎn)量為224.75μg/g。

2.2 發(fā)酵條件的優(yōu)化

2.2.1 接菌比例對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

向250 mL錐形瓶中加入秸稈粉10 g，麩皮4 g，干豆渣3 g，Mg2+添加量0.4%，培養(yǎng)基水添加量為60%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值約為5.5，接種量為20%，接菌比例分別為好食脈孢霉∶紅酵母=2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，在28℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)96 h后，測定不同比例接種量對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響。

接種比對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響見圖7。

圖7 接種比對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

由圖7可知，不同比例的接種量對類胡蘿卜素產(chǎn)量有一定影響，好食脈孢菌可以降解玉米秸稈中的粗纖維，當(dāng)好食脈孢菌含量較低時玉米秸稈中的粗纖維很難被充分降解，使固態(tài)發(fā)酵程度不徹底從而影響類胡蘿卜素的產(chǎn)量，當(dāng)紅酵母的接種量過低時，使紅酵母發(fā)酵玉米秸稈產(chǎn)類胡蘿卜素效果不明顯，當(dāng)2種菌的接種比例為1∶1時，好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵秸稈效果顯著明顯可以使類胡蘿卜素產(chǎn)量提高。

2.2.2 培養(yǎng)溫度對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

向250 mL錐形瓶中加入秸稈粉10 g，麩皮4 g，干豆渣3 g，Mg2+添加量0.4%，培養(yǎng)基水添加量為60%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值約為5.5，接種量為20%（好食脈孢霉∶紅酵母=1∶1）分別在24，28，32，36，40℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)96 h后，測定不同培養(yǎng)溫度對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響。

培養(yǎng)溫度對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響見圖8。

圖8 培養(yǎng)溫度對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

由圖8可知，溫度在24～28℃時，類胡蘿卜素的產(chǎn)量與溫度呈正比關(guān)系，且在28℃時類胡蘿卜素產(chǎn)量最高，但在28℃時類胡蘿卜素產(chǎn)量下降明顯且呈逐漸下降的趨勢，因此可知，好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵秸稈時，最適溫度一般在28℃左右，適宜的溫度有利于微生物的生長繁殖和產(chǎn)物的合成，但過高會使微生物活性降低甚至死亡，導(dǎo)致相關(guān)酶的活力降低或喪失，使類胡蘿卜素產(chǎn)量降低。

2.2.3 培養(yǎng)時間對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

向250 mL錐形瓶中加入秸稈粉10 g，麩皮4 g，干豆渣3 g，Mg2+添加量0.4%，培養(yǎng)基水添加量為60%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值約為5.5，接種量為20%（好食脈孢霉∶紅酵母=1∶1）在28℃的恒溫培養(yǎng)箱中分別培養(yǎng)24，48，72，96，120 h后，測定不同培養(yǎng)時間對類胡蘿卜素產(chǎn)量的影響。

培養(yǎng)時間對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響見圖9。

由圖9可知，在整個培養(yǎng)過程中，類胡蘿卜素的產(chǎn)量呈上升趨勢，在72～96 h時，類胡蘿卜素產(chǎn)量增加速度最快，96 h后類胡蘿卜素產(chǎn)量緩慢增加，這是因?yàn)殡S著發(fā)酵的進(jìn)行，培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)逐漸被消耗，能為好食脈孢菌和紅酵母提供的營養(yǎng)物質(zhì)越來越少而導(dǎo)致其代謝緩慢，以至于類胡蘿卜素生產(chǎn)的速率大幅降低，所以在發(fā)酵96 h后培養(yǎng)時間對類胡蘿卜素產(chǎn)量影響不大。

圖9 培養(yǎng)時間對胡蘿卜素產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論

對好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵秸稈產(chǎn)類胡蘿卜素的培養(yǎng)條件進(jìn)行了研究。通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)表明，250 mL錐形瓶中加入秸稈10 g，麩皮4 g，干豆渣3 g，MgSO4添加量為0.4%，培養(yǎng)基初始pH值約為5.5，培養(yǎng)基含水量為60%，接種量為20%（好食脈孢菌∶紅酵母=1∶1），在28℃恒溫培養(yǎng)96 h，類胡蘿卜素產(chǎn)量達(dá)到224.75μg/g。試驗(yàn)優(yōu)化提高了好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同固態(tài)發(fā)酵秸稈的類胡蘿卜素產(chǎn)量。

通過對好食脈孢菌和紅酵母協(xié)同發(fā)酵秸稈前后狀態(tài)的比較，發(fā)酵后的秸稈質(zhì)地柔軟且色澤金黃，有微微的醇香味，可以初步判斷在發(fā)酵過程中產(chǎn)生了乙醇，為生產(chǎn)含有天然類胡蘿卜素的功能性飼料奠定了基礎(chǔ)。