張 怡，童應(yīng)凱，黃 亮，劉敬為

（天津農(nóng)學(xué)院，農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，天津 西青300384）

廚余物，又稱餐廚垃圾，包括剩菜、剩飯、菜葉、果皮、蛋殼、茶渣、骨、貝殼等，主要是家庭、賓館、飯店、學(xué)校等單位飲食殘留下來的供餐垃圾，是人們生活消費(fèi)過程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平大幅度提高，餐廚垃圾產(chǎn)量也明顯增加?，F(xiàn)在世界每年產(chǎn)生的城市生活垃圾約500億t，其中廚余物的比重占10%～20%[2]。由于廚余物本身營(yíng)養(yǎng)豐富，容易滋生各種微生物，從而發(fā)酵、變質(zhì)、腐爛，產(chǎn)生大量的毒素，并散發(fā)出難聞的氣味，嚴(yán)重影響環(huán)境衛(wèi)生；如不及時(shí)處理還會(huì)傳播疾病，危害人們的健康[3-5]。目前，廚余物的處理方式主要有直接破碎排放、衛(wèi)生填埋、微生物處理、飼料化、能源化等。其中，直接破碎排放和衛(wèi)生填埋兩種方式不能對(duì)廚余物進(jìn)行再利用，造成一定的資源浪費(fèi)，不符合科學(xué)發(fā)展觀；而其他處理方式均離不開微生物的作用[6-7]。

地衣芽孢桿菌能產(chǎn)生抗活性物質(zhì)，抑制致病菌生長(zhǎng)繁殖，有效預(yù)防動(dòng)物腸炎等疾??；還能分解有毒有害物質(zhì)，具有較強(qiáng)的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，能促進(jìn)飼料中營(yíng)養(yǎng)素降解，使飼料更易吸收利用，增強(qiáng)機(jī)體免疫力。

無機(jī)鹽是微生物生長(zhǎng)必不可少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是酶活性中心的組成部分，可維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制細(xì)胞的氧化還原電位，還可作為某些微生物生長(zhǎng)的能源物質(zhì)，在微生物發(fā)酵過程中起著重要作用。

試驗(yàn)以地衣芽孢桿菌為供試菌種，通過正交試驗(yàn)，研究（NH4）2SO4、K2HPO4、MgSO4和CaCO3四種無機(jī)鹽的添加量對(duì)地衣芽孢桿菌發(fā)酵廚余物過程中產(chǎn)蛋白質(zhì)的影響，以期為廚余物微生物發(fā)酵制備動(dòng)物飼料的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

地衣芽孢桿菌由天津農(nóng)學(xué)院生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)室保存，活化后作為供試菌種。廚余物培養(yǎng)基：取20 g研磨后的廚余物放入培養(yǎng)皿中，加入等量無菌水室溫浸泡，攪拌均勻。（NH4）2SO4、K2HPO4和MgSO4分別配制成0.20、0.08和0.02g/m L的母液，CaCO3固體直接添加。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 無機(jī)鹽添加量的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 為提高地衣芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)物蛋白水平，對(duì)培養(yǎng)基中的無機(jī)鹽添加量進(jìn)行了正交設(shè)計(jì)（見表1）。培養(yǎng)基為廚余物培養(yǎng)基，地衣芽孢桿菌的接種量為0.1%，置于37℃恒溫箱發(fā)酵培養(yǎng)，發(fā)酵周期48 h。

1.2.2 發(fā)酵產(chǎn)物中蛋白質(zhì)含量測(cè)定 發(fā)酵結(jié)束后，取出發(fā)酵終產(chǎn)物置于115℃烘箱中15min（滅酶活），然后在65℃下烘干處理12 h。將烘干后的發(fā)酵終產(chǎn)物粉碎過100目篩板，用凱氏定氮法測(cè)發(fā)酵產(chǎn)物中蛋白質(zhì)含量。

1.2.3 無機(jī)鹽最適添加量驗(yàn)證 正交試驗(yàn)后，分析獲得最佳配方，利用上述方法對(duì)最佳配方進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)

從表1中可以看出，4種無機(jī)鹽對(duì)地衣芽孢桿菌發(fā)酵廚余物產(chǎn)蛋白含量影響的大小順序?yàn)椋海∟H4）2SO4＞CaCO3＞MgSO4＞K2HPO4。由K值可知，（NH4）2SO4和MgSO4的添加量與蛋白質(zhì)產(chǎn)量呈正相關(guān)性，K2HPO4和CaCO3的添加量與蛋白質(zhì)產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)性。因此，A3B1C3D1為最佳配方，可使地衣芽孢桿菌發(fā)酵廚余物產(chǎn)蛋白的含量最高。

表1 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2 地衣芽孢桿菌發(fā)酵廚余物過程中無機(jī)鹽的最適添加量

20 g廚余物培養(yǎng)基中，加入1%（NH4）2SO4和0.2%MgSO4，再接入0.1%地衣芽孢桿菌菌懸液，培養(yǎng)后測(cè)得發(fā)酵廚余物蛋白質(zhì)含量為30.55%，含量并不高。這可能是由于培養(yǎng)環(huán)節(jié)中溫度波動(dòng)性較大，對(duì)地衣芽孢桿菌發(fā)酵有一定影響。所以試驗(yàn)或生產(chǎn)過程中要保證溫度恒定在37℃左右，以此獲得較大的蛋白質(zhì)收益。

3 討論

地衣芽孢桿菌最適生長(zhǎng)溫度一般在37℃左右。食物廢棄物的發(fā)酵會(huì)產(chǎn)熱，因此發(fā)酵溫度很難控制。由于實(shí)驗(yàn)室中人員流動(dòng)性大，溫箱溫度很難控制在37℃左右。重復(fù)試驗(yàn)中測(cè)得溫箱溫度每天平均在30℃左右，極大地影響了蛋白產(chǎn)量。因此溫度控制是地衣芽孢桿菌發(fā)酵廚余物產(chǎn)蛋白的關(guān)鍵因素之一。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，（NH4）2SO4的添加量與蛋白質(zhì)產(chǎn)量呈正相關(guān)性，且該無機(jī)鹽對(duì)發(fā)酵的影響最顯著，由此推測(cè)氮鹽在發(fā)酵過程中對(duì)地衣芽孢桿菌的生長(zhǎng)有較明顯的促進(jìn)作用。而MgSO4顯示出對(duì)發(fā)酵的影響力較小，說明鎂鹽對(duì)地衣芽孢桿菌生長(zhǎng)的促進(jìn)作用相對(duì)較小。與上述兩種無機(jī)鹽相反，CaCO3和K2HPO4的添加量與蛋白質(zhì)產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)性，說明這兩種無機(jī)鹽對(duì)地衣芽孢桿菌發(fā)酵廚余物有不利影響。因此，在發(fā)酵過程中不宜添加CaCO3和K2HPO4。

因此，地衣芽孢桿菌發(fā)酵廚余物的最佳培養(yǎng)基配方為：20g研磨后的廚余物，加入等量無菌水室溫浸泡，攪拌均勻，再添加1%的（NH4)2SO4和0.2%的MgSO4。

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