關(guān)鍵詞 乳酸廢渣；發(fā)酵；飼料；影響因子
以乳酸廠的主要副產(chǎn)物乳酸渣為主要原料，添加其它輔料，采用多菌種混合固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)高蛋白飼料的研究我們已作了大量工作，為了更進(jìn)一步提高其蛋白質(zhì)的含量，針對(duì)微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)酶的特點(diǎn)，以及蛋白質(zhì)合成所需要的條件，我們從無機(jī)氮源和無機(jī)鹽著手，研究影響蛋白質(zhì)提高的因子。蛋白質(zhì)提高所需的氮源有兩方面，一方面是原輔料中的有機(jī)氮源，這部分氮源需經(jīng)過發(fā)酵，由微生物分解后將其轉(zhuǎn)化為可被微生物利用的氨基氮，且這部分氮源的利用率很高；另一方面是添加的氮源，這些氮源包括尿素、硫酸銨、硝酸銨等。由于硝酸銨易發(fā)生爆炸，貨源也較少，所以一般選用尿素和硫酸銨，尿素加入后可使發(fā)酵培養(yǎng)基pH值上升，硫酸銨加入后可導(dǎo)致發(fā)酵培養(yǎng)基pH值下降，且尿素必須經(jīng)尿素酶作用后分解出NH3才能為微生物利用，而硫酸銨能很快離解為SO2-4和NH+4，NH+4能直接為微生物利用。因此，我們提倡尿素和硫酸銨配合使用，以達(dá)到無機(jī)氮源利用率提高、蛋白質(zhì)含量增加的目的。其它無機(jī)離子如Ca2+、Mg2+、PO3-4是菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)酶所必需的物質(zhì)，這些離子的存在可加速菌體的生長(zhǎng)及產(chǎn)酶量和酶活的提高[2]。
本文采用了正交試驗(yàn)方案，以細(xì)胞總數(shù)，蛋白質(zhì)含量作為指標(biāo)，確定了影響蛋白質(zhì)提高的最佳因素水平組合，同時(shí)對(duì)添加的氮源的利用率作了分析，達(dá)到了較為滿意的結(jié)果。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 菌種 黑曲霉、白地霉、德氏乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、啤酒酵母。
1.1.2 原料 乳酸廢渣由湖北孝感凱風(fēng)生物化工有限公司提供；麩皮：市場(chǎng)購(gòu)買，要求其淀粉含量較低；其它藥品均為化學(xué)試劑商店購(gòu)買。
1.2 工藝流程
1.3 分析方法
1.3.1 總氮的測(cè)定 凱氏定氮法[3]。
1.3.2 非蛋白氮的測(cè)定 反滴定法。
1.3.3 蛋白質(zhì)的測(cè)定 （總氮-非蛋白氮）×6.25。
1.3.4 水分 恒重法。
1.3.5 細(xì)胞總數(shù)測(cè)定 血球計(jì)算板計(jì)算法[4]。
1.3.6 孢子數(shù)測(cè)定 血球計(jì)算板計(jì)算法[4]。
1.4 試驗(yàn)方法
1.4.1 種子的培養(yǎng)及制備 在4個(gè)300ml三角瓶中，加入黑曲霉、白地霉的最適培養(yǎng)基各60ml（每種菌種各兩瓶），分別接入已活化的黑曲霉、白地霉，于30℃，180r/min培養(yǎng)36h；在另外4個(gè)300ml三角瓶中，加入枯草芽孢桿菌、德氏乳酸桿菌的最適培養(yǎng)基各60ml（每種菌種各兩瓶），分別接入已活化的枯草芽孢桿菌、德氏乳酸桿菌，枯草芽孢桿菌于27℃，180r/min培養(yǎng)20h，德氏乳酸桿菌于47℃下培養(yǎng)20h；在2個(gè)300ml三角瓶中，加入60ml啤酒酵母的最適培養(yǎng)基，接入已活化的啤酒酵母，于27℃，180r/min培養(yǎng)16h。
1.4.2 固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中的影響因子最佳配比的優(yōu)選 本試驗(yàn)采用的固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基主要原料為：乳酸渣83%，麥麩皮17%，影響因子有（NH4）2SO4，尿素，KH2PO4、MgSO4、CaCl2，對(duì)影響因子按正交表L16（45）做正交試驗(yàn)，以蛋白質(zhì)提高率為衡量指標(biāo)，確定最佳影響因子配比。因素水平見表1。
1.5 擴(kuò)大試驗(yàn)
按最佳影響因子的配比，配成發(fā)酵培養(yǎng)基，在正交試驗(yàn)相同的工藝條件下進(jìn)行3批發(fā)酵試驗(yàn)，經(jīng)低溫干燥后測(cè)定產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量，并計(jì)算蛋白質(zhì)的提高率和無機(jī)氮源的利用率。
2 結(jié)果與分析
2.1 影響因子正交試驗(yàn)結(jié)果
由表2可知，以成品的真蛋白含量為指標(biāo)，其最佳表觀影響因子的組合為：A3B2C4D3E1，即硫酸銨加量為4%，尿素的加量為1.5%，磷酸二氫鉀加量為1.2%，硫酸鎂的加量為0.3%，氯化鈣的加量為0.2%，產(chǎn)品真蛋白為40.26%；按正交試驗(yàn)極差分析可知，其最佳組合為：A3B4C4D3E1，即硫酸銨加量為4%，尿素加量為2.5%，磷酸二氫鉀加量為1.2%，硫酸鎂的加量為0.3%，氯化鈣的加量為0.2%。因子的影響順序?yàn)椋篈＞B＞D＞E＞C，兩個(gè)最佳組合差別為尿素的加量，考慮到尿素加入的量過大，不僅會(huì)造成培養(yǎng)基pH值過高，影響微生物正常的代謝，而且增加成本。因此，選用最佳影響因子的組合為A3B2C4D3E1。
按因子的影響順序可以知道，硫酸銨和尿素是影響蛋白質(zhì)增加的主要因素，且硫酸銨更容易被微生物利用，因此，硫酸銨加量的影響最大；Mg2+和Ca2+都是酶的激活離子，它們有助于激發(fā)酶的活性，而PO3-4是合成菌體核酸骨架的物質(zhì)。因此，相比之下，Mg2+，Ca2+對(duì)蛋白質(zhì)提高的影響比PO3-4大，當(dāng)然PO3-4的存在也是必不可少的。
2.2 驗(yàn)證試驗(yàn)
按最佳組合，在相同的條件下，作3批驗(yàn)證試驗(yàn)，計(jì)算成品收率，結(jié)果見表3；測(cè)定主要原料混合物（乳酸渣83％，麥麩皮17％）的蛋白質(zhì)含量，最佳配方(主要原料加上無機(jī)因子最佳組合)含量，成品的粗蛋白的含量，成品的真蛋白的含量，計(jì)算出真蛋白的提高率，無機(jī)氮源的利用率[5]結(jié)果見表4。
由表3可知，產(chǎn)品收率平均為84.66％；由表4可知，成品真蛋白的提高率平均為40.86％，其主要來源有3個(gè)方面：其一為菌體利用無機(jī)氮源將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮即蛋白質(zhì)，同時(shí)將原料中的有機(jī)氮源再利用，調(diào)整蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，有利于動(dòng)物吸收；其二，通過去除原料中粗纖維，相對(duì)提高成品的真蛋白含量；其三，微生物代謝糖類物質(zhì)，少部分產(chǎn)生CO2和H2O，減少了成品的絕對(duì)量，相對(duì)提高成品的真蛋白含量。從表4同時(shí)也可得到，微生物對(duì)無機(jī)氮源的平均利用率為76.21％，說明所用微生物對(duì)無機(jī)氮源的利用率較高。
3 結(jié)論與討論
3.1 通過正交試驗(yàn)可知，最佳影響因子的組合為A3B2C4D3E1，即（NH4）2SO4加量為4％，尿素的加量為1.5％，KH2PO4的加量為1.2％，硫酸鎂的加量為0.3％，氯化鈣的加量為0.2％；因子的影響順序?yàn)椋海∟H4）2SO4＞尿素＞MgSO4＞CaCl2＞KH2PO4。
3.2 最佳組合成品真蛋白的含量為40.26％，驗(yàn)證試驗(yàn)的平均真蛋白含量為41.76％。因此，采用該組合所得產(chǎn)品的真蛋白質(zhì)含量比較穩(wěn)定。
3.3 成品的平均收率為84.66％，成品真蛋白的提高率平均為41.19％。
3.4 無機(jī)氮源的利用率的平均值為76.21％。
3.5 微生物對(duì)無機(jī)氮源的利用率決定于菌種的性能，對(duì)篩選無機(jī)氮源利用率高的菌種有待于更進(jìn)一步作工作。
參考文獻(xiàn)（略）
