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        玉米苞葉混菌發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料的研究

        2012-09-22 07:35:10何海燕張健覃擁靈
        飼料工業(yè) 2012年11期
        關(guān)鍵詞:混菌苞葉菌種

        何海燕張 健覃擁靈

        (1.河池學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系,廣西宜州 546300;2.廣西衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西南寧 530021)

        優(yōu)質(zhì)蛋白飼料的缺乏是目前養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)面臨的難題之一,它直接限制了養(yǎng)殖業(yè)及畜牧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,由于資源和環(huán)境的限制,開發(fā)利用非食用資源、廢棄資源和低消化性飼料通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)是解決蛋白質(zhì)飼料短缺問題的有效途徑,因而開發(fā)和利用各種潛在的飼料資源對發(fā)展我國養(yǎng)殖業(yè)、畜牧業(yè)具有十分重要的意義[1-4]。玉米是我國主要的農(nóng)作物之一,玉米苞葉,也稱玉米苞皮,是玉米果穗外部的包被部分,含有大量的纖維素、一定量的總黃酮、淀粉及其它多糖、單糖等成分,可作為微生物發(fā)酵原料生產(chǎn)生物飼料,玉米苞葉來源廣,價格低廉,研究玉米苞葉混菌發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料具有一定的社會價值和經(jīng)濟效益[5-8]。

        1 材料和方法

        1.1 材料

        1.1.1 菌種

        產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、黑曲霉(Aspergillus niger)、綠色木霉(Trichoderma viride),實驗室保存。

        1.1.2 培養(yǎng)基

        PDA 斜面培養(yǎng)基:參照周德慶(2006)[9]配制。

        酵母種子培養(yǎng)基:葡萄糖2 g、蛋白胨2 g、酵母膏1 g,補充蒸餾水至 100 ml,pH 值 5.5。

        固體培養(yǎng)基:粉碎玉米苞葉1 000 g,另加入K2HPO45 g、(NH4)2SO410 g、7H2O·MgSO410 g、尿素 20 g、料水比為1:1,然后進行拌料并裝瓶,裝瓶后高壓滅菌30 min。

        1.2 方法

        1.2.1 菌株活化無菌條件下接一環(huán)保藏菌種至PDA斜面培養(yǎng)基,28℃培養(yǎng)48 h,復(fù)蘇菌種。

        1.2.2 酵母種子擴大培養(yǎng)取一環(huán)活化后的酵母斜面菌種轉(zhuǎn)接到裝液量20 ml/100 ml的種子培養(yǎng)基,28℃、180 r/min培養(yǎng)36 h。

        1.2.3 固體發(fā)酵滅菌固體培養(yǎng)基冷卻后接入約1 cm×1 cm纖維素分解真菌斜面培養(yǎng)物,用無菌玻棒將菌種與培養(yǎng)基混勻,30℃發(fā)酵一定時間后接入酵母,接種量為10%,進行混合菌種發(fā)酵。

        1.2.4 測定方法發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白含量以考馬斯亮藍法進行測定[8]。

        1.2.5 菌種篩選產(chǎn)朊假絲酵母、啤酒酵母與米曲霉、黑曲霉、綠色木霉分別組合混菌發(fā)酵,考察最優(yōu)組合進行后繼實驗。

        1.2.6 正交實驗在菌種篩選的實驗基礎(chǔ)上,選取對蛋白飼料生產(chǎn)發(fā)酵條件影響較大的因素設(shè)計正交實驗,研究發(fā)酵條件對已篩選最優(yōu)混菌組合發(fā)酵的影響。

        2 結(jié)果及分析

        2.1 菌種篩選

        實驗結(jié)果如表1:發(fā)酵產(chǎn)物蛋白含量最高的菌種組合為啤酒酵母和綠色木霉混菌發(fā)酵,其發(fā)酵產(chǎn)物蛋白含量達15.43%,是發(fā)酵前蛋白含量5.23%的2.95倍,實驗結(jié)果表明,經(jīng)過纖維素降解真菌與酵母的協(xié)同作用,能有效地把原發(fā)酵材料中生物利用率較低的纖維素轉(zhuǎn)化為菌體自身的蛋白質(zhì),從而有效增加了發(fā)酵產(chǎn)物中的蛋白含量,使發(fā)酵產(chǎn)物的飼用價值得到較大幅度提升。

        表1 不同混菌組合發(fā)酵產(chǎn)物蛋白含量的對比

        2.2 正交實驗

        選取單菌培養(yǎng)溫度、單菌培養(yǎng)時間、混菌發(fā)酵溫度、混菌發(fā)酵時間及酵母接種量5個因素設(shè)計正交實驗,采用L16(45)的正交設(shè)計方法(見表2)研究啤酒酵母與綠色木霉最優(yōu)化發(fā)酵條件,實驗結(jié)果見表3。

        表2L16(45)正交實驗

        表3L16(45)正交實驗直觀分析

        由表 3 可知,極值 RA>RD>RB>RC>RE,即單菌培養(yǎng)溫度對發(fā)酵產(chǎn)物蛋白含量的影響最為顯著,然后依次為混菌發(fā)酵時間、單菌培養(yǎng)時間、混菌發(fā)酵溫度,最不顯著的因子為接種量。啤酒酵母和綠色木霉混菌發(fā)酵的最佳發(fā)酵條件組合為A3B3C3D4E2即單菌培養(yǎng)溫度30℃,單菌培養(yǎng)時間60 h,混菌發(fā)酵溫度30℃,混菌發(fā)酵時間84 h,酵母接種量12%。由于在實驗設(shè)計表中沒有符合此發(fā)酵條件的方案,后繼實驗按照上述得出的最佳發(fā)酵條件做追加實驗,實驗重復(fù)3次,實驗結(jié)果(均值)與初始培養(yǎng)條件下發(fā)酵產(chǎn)物對比見表4。

        表4 初始條件與最優(yōu)培養(yǎng)條件下發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白含量對比

        由實驗結(jié)果得知,在實驗確定的最佳優(yōu)化條件下,發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白含量達24.11%,比優(yōu)化前的15.43%提高了8.68個百分點。

        3 結(jié)論

        以玉米苞葉為原料發(fā)酵生產(chǎn)高蛋白含量生物飼料,在優(yōu)化的培養(yǎng)條件下發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白含量可達到24.11%,可作為優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)飼料。實驗通過菌種篩選,得到最優(yōu)混菌發(fā)酵組合進行發(fā)酵條件優(yōu)化實驗,實驗結(jié)果顯示發(fā)酵產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)含量得到了較大幅度提高,廉價的農(nóng)業(yè)廢棄物玉米苞葉可以作為發(fā)酵原料生產(chǎn)高蛋白含量的優(yōu)質(zhì)生物飼料。

        [1]劉富強,冀一倫,黃應(yīng)祥.農(nóng)作副產(chǎn)物飼用價值的研究[J].中國動物營養(yǎng)學(xué)報,1991,3(1):25-29.

        [2]李春筍,郭順星.微生物混合發(fā)酵的研究及應(yīng)用[J].微生物學(xué)通報,2004,31(3):156-161.

        [3]王峰,米開東,李義書,等.復(fù)合酶制劑處理玉米秸稈對海南和牛生產(chǎn)性能的影響[J].飼料工業(yè),2011(S1):64-66.

        [4]鄭銳東.微生物混合發(fā)酵產(chǎn)SCP飼料研究進展[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2011,23(4):133-135.

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        [9]周德慶.微生物學(xué)實驗教程(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2006:371-372.

        [10]劉箭.生物化學(xué)實驗教程[M].北京:科學(xué)出版社,2004:17-19.

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