湯小朋 趙 華* 湯加勇 王雪濤 賈 剛劉光芒 陳小玲 龍定彪

隨著我國畜牧業(yè)的大力發(fā)展，飼料的需求量也日益增加，而我國又是人口大國，對糧食需求量大，人畜爭糧的問題日益突出，畜牧行業(yè)面臨著飼料資源短缺的嚴(yán)峻考驗(yàn)。為緩解人畜爭糧的矛盾，急需開發(fā)新的飼料資源［1］。以農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物為原料，利用微生物固態(tài)發(fā)酵(solid-state fermentation，SSF)生產(chǎn)生物飼料逐漸受到人們的重視。Wang 等［2］固態(tài)發(fā)酵馬鈴薯渣，Hsu 等［3］固態(tài)發(fā)酵紫狼尾草與盤固草，Shrivastava等［4］等固態(tài)發(fā)酵小麥稈等，其發(fā)酵后產(chǎn)物的營養(yǎng)價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)酵前，并大量用于動(dòng)物飼料中。

木薯原產(chǎn)美洲亞馬遜河流域，又名樹薯、樹翻薯，有“淀粉之王”、“地下糧食”的美譽(yù)，與甘薯、馬鈴薯并稱世界三大薯類。我國木薯資源豐富，據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)報(bào)道，我國2011年木薯產(chǎn)量高達(dá)450萬t。木薯主要用于提取淀粉及生產(chǎn)酒精，其加工后的木薯渣產(chǎn)量極大。由于木薯渣纖維素含量高，粗蛋白質(zhì)含量低，還含有較高的氰化物等有毒物質(zhì)，限制了其在動(dòng)物尤其是單胃動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用［5-6］。因此，目前木薯渣利用率低下，甚至大部分直接丟棄于大自然中，對環(huán)境造成了極大的污染。

木薯渣的再利用引起了國內(nèi)外許多科研工作者極大的興趣［7-9］，主要集中在對提高木薯渣粗蛋白質(zhì)含量、降低粗纖維及氰化物含量等方面的研究。但是，許多研究并未考慮微生物的添加量及微生物的安全性，且對影響微生物發(fā)酵的因素的優(yōu)化較少。本研究在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上，對微生物生長有重大影響的氮源、菌液量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、水分、pH［10］等先進(jìn)行單因素優(yōu)化，然后對發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、料水比、初始pH進(jìn)行正交試驗(yàn)，篩選出木薯渣最佳的發(fā)酵工藝。本研究所用黑曲霉(Aspergillus niger)為中華人民共和國農(nóng)業(yè)部2013年批準(zhǔn)允許在飼料中添加的微生物，其最佳發(fā)酵條件可為木薯渣等類似低品質(zhì)的非常規(guī)飼料原料的開發(fā)與利用提供一些理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 菌種與培養(yǎng)基

發(fā)酵菌種:黑曲霉3.287菌株由本實(shí)驗(yàn)室保存，每3個(gè)月活化1次。

種子活化培養(yǎng)基(PDA):馬鈴薯(去皮)200 g，切碎，加800 mL水煮沸30 min，8層紗布過濾，加入 20 g葡萄糖，加入 20 g瓊脂，加水至1 000 mL，121℃高壓滅菌20 min。

發(fā)酵培養(yǎng)基:由木薯渣、菜籽粕組成。木薯渣購于廣西木薯加工廠，其為提取淀粉后的殘?jiān)值鞍踪|(zhì)含量為2.96%，粗纖維含量為22.78%;菜籽粕購于四川省雅安市農(nóng)牧市場，粗蛋白質(zhì)含量為36.93%，粗纖維含量為 12.27%。

孢子接種液:將黑曲霉接種在固體PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)3～5 d，直至黑曲霉孢子鋪滿整個(gè)培養(yǎng)皿，用20 mL左右的滅菌水沖洗孢子，4層滅菌擦鏡紙過濾，采用血球計(jì)數(shù)板計(jì)算黑曲霉孢子懸液濃度，備用。

1.2 單因素試驗(yàn)優(yōu)化發(fā)酵條件

對菌種接種量、菜籽粕添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、料水比、初始pH 6個(gè)因素依次進(jìn)行單因素試驗(yàn)優(yōu)化，根據(jù)發(fā)酵后木薯渣中的羧甲基纖維素酶(CMCase)活性、粗蛋白質(zhì)和還原糖含量，篩選出最佳的發(fā)酵條件。上一輪篩選的最佳因素，作為下一輪因素篩選時(shí)的發(fā)酵條件。每次發(fā)酵結(jié)束后，取部分鮮樣測定CMCase活性，剩余樣品65℃烘干，粉碎過40目篩，用于測定粗蛋白質(zhì)和還原糖含量。

1.2.1 菌種接種量的優(yōu)化

木薯渣和菜籽粕按9∶1(m/m)的比例混合配成發(fā)酵原料，稱取20 g于250 mL三角瓶中，料水比 1∶1.75，121 ℃ 高壓滅菌 20 min，然后設(shè)置 5 個(gè)處理，每個(gè)處理每克發(fā)酵原料分別接種1×105、5×105、1×106、3×106、5×106個(gè)黑曲霉孢子，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，30℃恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵4 d。

1.2.2 菜籽粕添加量的優(yōu)化

設(shè)置5個(gè)不同比例的菜籽粕添加量(m/m)，分別為 0、5%、10%、15%、20%，每個(gè)處理 3個(gè)重復(fù)。黑曲霉接種量為1.2.1所確定的接種量，其余發(fā)酵條件同 1.2.1。

1.2.3 發(fā)酵時(shí)間的優(yōu)化

設(shè)置 6 個(gè)發(fā)酵時(shí)間點(diǎn)，分別為 2、3、4、5、6、7 d，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，菜籽粕添加量為 1.2.2所確定的添加量，其余發(fā)酵條件同1.2.2。

1.2.4 發(fā)酵溫度的優(yōu)化

設(shè)置 6 個(gè)發(fā)酵溫度，分別為 27、30、33、36、36℃，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，發(fā)酵時(shí)間為1.2.3所確定的時(shí)間，其余發(fā)酵條件同 1.2.3。

1.2.5 料水比的優(yōu)化

調(diào)節(jié)起始料水比(m/V)分別為 1∶1.25、1 ∶1.50、1∶1.75、1∶2.00、1∶2.25，每個(gè)處理 3 個(gè)重復(fù)，發(fā)酵溫度為1.2.4所確定的溫度，其余發(fā)酵條件同 1.2.4。

1.2.6 初始 pH 的優(yōu)化

調(diào)節(jié)發(fā)酵原料初始 pH 分別為 3、4、5、6、7，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，發(fā)酵料水比為1.2.5所確定的比例，其余發(fā)酵條件同 1.2.5。

1.3 正交試驗(yàn)優(yōu)化發(fā)酵條件

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、料水比、初始pH 4個(gè)因素進(jìn)行4因素3水平的正交設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)酵條件，每組3個(gè)重復(fù)。發(fā)酵結(jié)束后，取部分鮮樣測定CMCase活性，剩余部分65℃烘干，粉碎過40目篩，用于測定粗蛋白質(zhì)含量。

1.4 確定最優(yōu)發(fā)酵條件

結(jié)合單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定黑曲霉固態(tài)發(fā)酵木薯渣的最優(yōu)條件，以此最優(yōu)條件發(fā)酵木薯渣，設(shè)置1個(gè)對照組(不接種黑曲霉)，其他條件與試驗(yàn)組一致。每組設(shè)3個(gè)重復(fù)。發(fā)酵結(jié)束后，取部分鮮樣測定濾紙酶、CMCase、β-葡萄糖苷酶活性，剩余部分65℃烘干，粉碎過40目篩，用于測定干物質(zhì)、粗灰分、粗纖維、粗脂肪、粗蛋白質(zhì)、還原糖含量。

1.5 指標(biāo)測定

1.5.1 纖維素酶活性測定

纖維素酶活性測定參照GB/T 23881—2009［11］并有改進(jìn)。

粗酶液的制備:稱取2份2 g左右的濕樣，精確至0.000 1 g，一份用于測定風(fēng)干基礎(chǔ)水分含量，另一份加入到150 mL的三角瓶中，精確量取50 mL pH 5.5的檸檬酸緩沖液，40℃，150 r/min搖床1 h，3 800 r/min離心10 min，上清液即為粗酶液，用于纖維素酶活性的測定。

CMCase活性測定:取3支15 mL具塞玻璃試管，試管1為對照管，試管2、3為試驗(yàn)管。對照管加入 2 mL DNS試劑，試驗(yàn)管加入 2.5 mL pH 5.5羧甲基纖維素鈉-檸檬酸緩沖液，3支管依次加入0.5 mL粗酶液，50℃水浴30 min，試驗(yàn)管立即加入2 mL DNS試劑，對照管加入2.5 mL緩沖液。振蕩3～5 s，沸水浴5 min。冷卻后定容至15 mL，在540 nm處測定吸光度(OD)值。

酶活性定義:在50℃，pH 5.5條件下反應(yīng)30 min，每分鐘降解羥甲基纖維素鈉產(chǎn)1μmol還原糖所需的酶量，定義為1個(gè)CMCase活性單位，以U/g表示。

濾紙酶活性測定方法同CMCase活性測定，將底物換成1 cm×6 cm新華濾紙。在50℃，pH 5.5條件下反應(yīng)60 min，每分鐘降解濾紙產(chǎn)1μmol還原糖所需的酶量，定義為1個(gè)纖維素濾紙酶活性單位，以U/g表示。

β-葡萄糖苷酶活性測定的底物為水楊素，其他同CMCase活性測定。

1.5.2 常規(guī)養(yǎng)分及還原糖含量測定

水分、粗灰分、粗脂肪、粗纖維、粗蛋白質(zhì)含量的測定方法參照張麗英［12］的方法;還原糖含量的測定參照陳毓荃［13］的方法。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)先用Excel進(jìn)行整理，再用SPSS 21.0處理、分析。單因素篩選試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析并結(jié)合Duncan氏法進(jìn)行多重比較;正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析及方差分析。所有試驗(yàn)結(jié)果均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，顯著水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 黑曲霉接種量對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響

從表1中可以看出，隨著菌種接種量的增加，CMCase活性逐漸增加，當(dāng)接種量為3×106個(gè)/g時(shí)，CMCase活性最高，達(dá)到6.21 U/g;然后隨著接種量的增加，CMCase活性又降低。粗蛋白質(zhì)含量變化趨勢和CMCase活性相同，當(dāng)接種量為3×106個(gè)/g時(shí)，粗蛋白質(zhì)含量最高，達(dá)到8.79%。接種量為 1×106個(gè)/g時(shí)，還原糖含量最高，達(dá)到8.49%;當(dāng)接種量為3×106個(gè)/g時(shí)，還原糖含量最低，只有6.60%，可能是因?yàn)镃MCase分解產(chǎn)生的還原糖被黑曲霉利用的比其他組要多。因此，選擇3×106個(gè)/g的接種量作為最佳的菌種接種量。

表1 黑曲霉接種量對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Effects of Aspergillus niger inoculation size on nutritional value of cassava residue(air-dry basis)

2.1.2 菜籽粕添加量對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響

從表2中可以看出，隨著菜籽粕添加量的增加CMCase活性逐漸增加，添加20%菜籽粕時(shí)CMCase活性最高，達(dá)到10.54 U/g，但與添加15%菜籽粕組相比差異不顯著(P＞0.05);添加15%菜籽粕組粗蛋白質(zhì)含量提高量最高，達(dá)到45.90%;添加15%菜籽粕組還原糖含量最低，為1.84%，顯著低于其他組(P＜0.05)。這說明添加15%菜籽粕時(shí)，木薯渣發(fā)酵效果最好。

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響

從表3中可以看出，發(fā)酵3 d時(shí)CMCase活性最高，達(dá)到11.25 U/g，隨后逐漸降低;粗蛋白質(zhì)含量逐漸增加，到4 d時(shí)達(dá)到最高，為12.16%，隨后逐漸降低;還原糖含量均較低。因此，發(fā)酵時(shí)間選擇為 3～4 d。

表2 菜籽粕添加量對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 2 Effects of rapeseed meal supplemental level on nutritional value of cassava residue(air-dry basis)

表3 發(fā)酵時(shí)間對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 3 Effects of fermentation time on nutritional value of cassava residue(air-dry basis)

2.1.4 發(fā)酵溫度對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響

從表4中可以看出，CMCase活性只有27℃組與36℃組差異顯著(P＜0.05)，且36℃組CMCase活性最高，為7.21 U/g;粗蛋白質(zhì)含量隨著溫度升高而增加，36℃時(shí)達(dá)到最高，為11.02%，隨后逐漸降低;還原糖含量隨溫度升高逐漸降低，其中36℃組略高于33℃組。因此發(fā)酵溫度可選擇在33～36℃之間。

表4 發(fā)酵溫度對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 4 Effects of fermentation temperature on nutritional value of cassava residue(air-dry basis)

2.1.5 料水比對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響

水分是影響微生物發(fā)酵的重要因素之一，過低會(huì)影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，過高會(huì)影響培養(yǎng)基的通透性，不利于微生物的生長。從表5中可以看出，CMCase活性隨著底物水分的增多而增加，料水比為 1∶1.75 時(shí)最高，為 6.60 U/g，略高于料水比 1∶1.50 組，但差異不顯著(P＞0.05);粗蛋白質(zhì)含量隨著水分的增加而逐漸增加，料水比1∶2.00時(shí)達(dá)到 11.38%，隨后逐漸降低，料水比1 ∶1.50組和 1∶1.75 組差異不顯著(P＞0.05);還原糖含量最高組為 1∶1.50 組，為 10.95%?？紤]到發(fā)酵物的烘干成本，選擇料水比為1∶1.50。

表5 料水比對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 5 Effects of the ratio of substrate to moisture on nutritional value of cassava residue(air-dry basis)

2.1.6 初始pH對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響

酸堿度也是影響微生物生長的重要因素之一。從表6中可以看出，隨著pH的升高，CMCase活性逐漸降低，pH 6時(shí)達(dá)到最低，但pH 7時(shí)又升高。pH 3時(shí) CMCase活性最高，為 6.55 U/g，略高于pH 4組，且差異不顯著(P＞0.05)，但顯著高于其他組(P＜0.05);粗蛋白質(zhì)含量隨著pH升高而增加，pH 4時(shí)，達(dá)到最高，為 11.68%，隨后逐漸降低，pH 7時(shí)又升高。還原糖含量pH 4組最低，pH 3組略高于pH 4組。因此，發(fā)酵時(shí)可選擇初始pH為3～4。

表6 初始p H對木薯渣營養(yǎng)價(jià)值的影響(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 6 Effects of initial pH on nutritional value of cassava residue(air-dry basis)

由單因素試驗(yàn)可得黑曲霉3.287固態(tài)發(fā)酵木薯渣最佳條件為:接種量5×106個(gè)/g發(fā)酵原料，菜籽粕添加量15%，發(fā)酵時(shí)間3～4 d，發(fā)酵溫度33～36 ℃，料水比 1∶1.50，初始 pH 3～4。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，考察發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、料水比、初始pH對木薯渣發(fā)酵粗蛋白質(zhì)含量的影響。各因素水平分別為:發(fā)酵時(shí)間(3.0、3.5、4.0 d)，發(fā)酵溫度(33.0、34.5、36.0 ℃)，料水比(1∶1.50、1∶1.75、1∶2.00)，初始 pH(3、4、5)，分別用A、B、C、D表示。由極差分析(表7)CMCase活性可知，影響試驗(yàn)結(jié)果因素的先后順序?yàn)?A＞C＞D＞B，即影響木薯渣發(fā)酵產(chǎn)CMCase的因素依次為發(fā)酵時(shí)間、料水比、初始 pH、發(fā)酵溫度。由CMCase的K值可得最佳組合為A2B1C3D2，即發(fā)酵時(shí)間 3.5 d，發(fā)酵溫度 33.0 ℃，料水比 1∶2.00，初始pH 4。由粗蛋白質(zhì)的R值可知，影響試驗(yàn)結(jié)果因素的先后順序?yàn)?A＞C＞D＞B，即影響木薯渣粗蛋白質(zhì)含量的因素依次為發(fā)酵時(shí)間、料水比、初始pH、發(fā)酵溫度。由粗蛋白質(zhì)的K值可得最佳發(fā)酵組 合 A3B3C1D2，即 發(fā) 酵 時(shí) 間 4.0 d，發(fā) 酵 溫 度36.0 ℃，料水比 1∶1.50，初始 pH 4。結(jié)合單因素試驗(yàn)得到木薯渣發(fā)酵的最佳條件:接種量3×106個(gè)/g發(fā)酵原料，菜籽粕添加量15%，發(fā)酵時(shí)間4 d，發(fā)酵溫度 36 ℃，料水比 1∶1.50，初始 pH 4。

2.3 最優(yōu)條件發(fā)酵結(jié)果

從表8中可以看出，以最優(yōu)條件發(fā)酵木薯渣后，CMCase、濾紙酶、β-葡萄糖苷酶活性分別達(dá)到9.05、2.37、2.35 U/g。與對照組相比，以干物質(zhì)為基礎(chǔ)，粗灰分含量由 6.02%提高到 7.31%(P＜0.05)，粗蛋白質(zhì)含量由 8.67%提高到 13.48%(P＜0.05)，粗脂肪含量由 7.89%提高到 11.72%(P＜0.05)，還原糖含量由 1.42%提高到 5.11%(P＜0.05)，粗纖維含量由 22.26%降低到 17.71%(P＜0.05)。

3 討論

不同的微生物產(chǎn)酶的種類和產(chǎn)酶能力不同，在選擇用微生物固態(tài)發(fā)酵改善農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物品質(zhì)時(shí)，菌種的選擇就顯得尤為重要，常常要根據(jù)發(fā)酵目的不同來選擇不同的微生物進(jìn)行發(fā)酵［10］。與此同時(shí)，培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)基粒度、微生物接種量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、水分含量、pH等因素也對發(fā)酵效果有著重要的影響［10，14］。

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析表Table 7 The range analysis table of orthogonal test results

表8 黑曲霉發(fā)酵后木薯渣營養(yǎng)成分變化(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 8 The change of nutrients of fermented cassava residue by Aspergillus niger(DM basis)

微生物接種量和發(fā)酵時(shí)間對發(fā)酵底物有較大的影響，本試驗(yàn)最佳的黑曲霉接種量和發(fā)酵時(shí)間為3×106個(gè)/g和4 d，粗蛋白質(zhì)含量提高到了13.48%。接種量主要影響發(fā)酵的快慢，接種量過低，微生物生長緩慢，雜菌感染的幾率增加，發(fā)酵延長。接種量過高，微生物生長迅速，在短時(shí)間積累大量的代謝產(chǎn)物副產(chǎn)物，抑制微生物活性物質(zhì)的合成。因此，在發(fā)酵過程中要選擇合適的微生物接種量，這樣可以縮短發(fā)酵時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益。

木薯渣中粗蛋白質(zhì)含量低，在發(fā)酵過程中其不足以提供微生物生長所需的氮，因此在試驗(yàn)過程中需添加額外的氮源，其中主要是無機(jī)氮和有機(jī)氮2種形式［14-16］。無機(jī)氮源主要以尿素、銨鹽等為主，有機(jī)氮源主要以含蛋白質(zhì)較高的菜籽粕、豆粕、面粉等為主。Tijani等［14］以小麥面粉為氮源，用白腐真菌發(fā)酵木薯皮，發(fā)現(xiàn)添加小麥面粉4.30%(m/m)時(shí)，木薯皮發(fā)酵效果最好，粗蛋白質(zhì)含量提高77.83%，木質(zhì)素含量降低52.62%。艾必燕等［16］添加20%的豆粕時(shí)，粗蛋白質(zhì)含量最高，為18.6%。本研究以菜籽粕作為氮源，添加量為15%時(shí)，粗蛋白質(zhì)含量提高最高，為45.90%，最佳條件發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量為13.48%(干物質(zhì)基礎(chǔ))。粗蛋白質(zhì)提高量低于Tijani等［14］，粗蛋白質(zhì)含量低于 Kaewwongsa等［15］及艾必燕等［16］。這可能主要是由于所用氮源不同，底物粗蛋白質(zhì)含量不同造成的。

pH會(huì)影響微生物的生長和代謝產(chǎn)物的合成，黑曲霉產(chǎn)纖維素酶分解底物時(shí)一般在酸性或中性偏酸環(huán)境中。Sohail等［17］研究溫度、pH對黑曲霉MS82產(chǎn)纖維素酶的影響，在pH為4，溫度為35℃條件下纖維素酶活性最高，這與本研究篩選的最適pH 4條件一致。高星星［18］研究表明pH 5時(shí)，里氏木霉和黑曲霉混合發(fā)酵產(chǎn)酶效果最好，其最適pH高于本研究，這可能是由于其采用的是復(fù)合菌種發(fā)酵，且發(fā)酵底物不同等原因造成。

在固態(tài)發(fā)酵中，水分對微生物的產(chǎn)酶能力起著重要作用，它影響微生物的生長及活性，進(jìn)而影響微生物產(chǎn)酶性能［19］。Jamal等［10］利用響應(yīng)面法考察pH、接種量、水分對白腐真菌發(fā)酵木薯皮的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn) pH 5.3、水分 70%(V/m)、接種量6%(V/m)時(shí)木質(zhì)素含量降低達(dá)到50.62%，其中水分對發(fā)酵的影響極顯著。其結(jié)果與本研究水分對木薯渣發(fā)酵的影響一致，但其水分添加量略高于本研究的添加量。管軍軍等［20］混菌發(fā)酵木薯渣，其中水分添加量為60%發(fā)酵效果最好，與本研究相同。

溫度影響微生物的生長和次級代謝物的產(chǎn)生，真菌在20～55℃范圍內(nèi)都能生長，但在不同的溫度下其合成的有機(jī)物不同，因此要根據(jù)發(fā)酵的目的選擇合適的溫度［21］。本研究的目的是利用黑曲霉發(fā)酵降解木薯渣纖維素，提高粗蛋白質(zhì)含量，本研究發(fā)現(xiàn)36℃時(shí)CMCase活性及粗蛋白質(zhì)含量最高，與 Sohail等［17］、劉傳都［22］的溫度條件基本一致。

Okpako等［9］用黑曲霉和鼠李糖桿菌發(fā)酵木薯皮渣，水分含量由7.50%提高到10.34%，粗灰分含量由 6.50%提高到 7.52%，粗蛋白質(zhì)含量由5.50%提高到24.40%，這些變化趨勢與本研究相同，粗蛋白質(zhì)提高量高于本研究;但其粗纖維含量由發(fā)酵前的4.62%提高到發(fā)酵后的10.62%，與本研究粗纖維含量變化趨勢相反。Aro等［23］對木薯廢渣的2種形式——木薯淀粉殘?jiān)?CSR)和木薯皮(CAP)分別進(jìn)行微生物發(fā)酵研究，CSR的粗蛋白質(zhì)含量由發(fā)酵前的1.12%增加到發(fā)酵后的7.02%，粗纖維含量由發(fā)酵前的19.20%下降到12.06%;CAP的粗蛋白質(zhì)含量由發(fā)酵前的5.30%增加到10.94%，粗纖維含量由發(fā)酵前的 38.44%下降到5.88%，與本研究粗蛋白質(zhì)、粗纖維含量變化一致。微生物在發(fā)酵過程中，利用菜籽粕和木薯渣提供的氮源和碳源進(jìn)行繁殖、生長，消耗部分底物，導(dǎo)致底物干物質(zhì)含量降低。黑曲霉分泌纖維素酶、淀粉酶等物質(zhì)，它們分解木薯渣中的纖維素、淀粉等碳水化合物，導(dǎo)致粗纖維含量降低。碳水化合物被黑曲霉分解利用，部分以二氧化碳形式排出，同時(shí)微生物在利用菜籽粕中氮源的同時(shí)提高自身的菌體蛋白含量，導(dǎo)致干物質(zhì)含量降低，從而使粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分含量相對提高，但其絕對含量保持不變或略有降低［24］。粗脂肪含量提高還可能由于黑曲霉能利用碳水化合物合成脂肪。雖然木薯渣粗蛋白質(zhì)絕對含量不變，但是在微生物發(fā)酵過程中累積大量營養(yǎng)豐富的菌體蛋白及許多微生物代謝產(chǎn)物，使木薯渣營養(yǎng)價(jià)值得到改善。

4 結(jié)論

①通過單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)得到黑曲霉3.287發(fā)酵木薯渣的最優(yōu)條件為:接種量 3×106個(gè)/g發(fā)酵原料、菜籽粕添加量15%、發(fā)酵時(shí)間4 d、發(fā)酵溫度 36 ℃、料水比 1∶1.50、初始 pH 4。

② 以最優(yōu)條件發(fā)酵木薯渣后，CMCase活性達(dá)到 9.05 U/g，濾紙酶活性達(dá)到 2.27 U/g，β-葡萄糖苷酶活性到2.35 U/g。與對照組相比，以干物質(zhì)為基礎(chǔ)，粗灰分含量由6.02%提高到7.31%，粗蛋白質(zhì)含量由8.67%提高到13.48%，粗脂肪含量由7.89%提高到 11.72%，還原糖含量由 1.42%提高到 5.11%，粗纖維含量由 22.26%降低到17.71%。

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