隨著發(fā)酵溫度的逐漸增加， 發(fā)酵產(chǎn)物中粗蛋 白質(zhì)和真蛋白指標(biāo)含量呈現(xiàn)先增加后減小的趨 勢(shì)，溫度 32 ℃時(shí)微生物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的真蛋白含 量最高，為固態(tài)發(fā)酵的最佳溫度。

2.2.5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)真蛋白增長(zhǎng)率指標(biāo)的影響 

固定物料質(zhì)量比（薯渣∶麩皮）為 85∶15、硫酸銨添加量 2%、培養(yǎng)溫度 32 ℃、黑曲霉+熱帶假絲酵母+ 解脂假絲酵母+啤酒假絲酵母接菌量均為1%，研 究不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)真蛋白增長(zhǎng)率指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖 5。

隨著發(fā)酵時(shí)間的逐漸增加， 發(fā)酵產(chǎn)物中粗蛋白質(zhì)和真蛋白指標(biāo)含量呈現(xiàn)先增加后減小的趨 勢(shì)， 發(fā)酵前期好氧狀態(tài)下黑曲霉菌種糖化作用促 進(jìn)菌體蛋白的繁殖生長(zhǎng)，利于真蛋白含量的增加； 發(fā)酵后期厭氧狀態(tài)下糖化作用產(chǎn)生的發(fā)酵時(shí)間72 h 真蛋白含量最高。 

由圖 5 可知，每隔 12 h 取樣品進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)酵 樣品粗蛋白質(zhì)含量及增長(zhǎng)率隨時(shí)間的變化逐漸增 大，在樣品培養(yǎng) 72 h 之后，蛋白質(zhì)含量變化不大； 可溶性糖含量在加入酵母菌后的 12 h，物料當(dāng)中的 可溶性糖迅速下降，還原糖被菌體迅速利用，而在12 ~ 36 h 時(shí)由于黑曲霉的糖化作用明顯， 可溶性糖含量保持在 8%以上，為避免黑曲霉產(chǎn)生孢子，將物料進(jìn)行密閉培養(yǎng)，由于培養(yǎng)環(huán)境的改變，導(dǎo)致可溶性糖含量逐漸降低，而在 84 ~ 96 h 時(shí)，還原糖含量下降速度較低，一方面酵母菌開始老化，另一方 面培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分降低，因此菌體利用還原糖的 速率降低； 在 72 h 之后可溶性糖含量較小且變化 不大，此時(shí)說明菌體利用糖的速度與菌體自溶釋放糖的速度基本相同，因此糖的含量變化很小。 因此可以看出最佳培養(yǎng)時(shí)間是 72 h。

2.3 正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析 

由表 3 可知，4 個(gè)因素對(duì)有機(jī)氮增長(zhǎng)率影響的主次順序?yàn)?B>A>C>D，其中，硫酸銨添加量對(duì)馬鈴薯薯渣發(fā)酵生產(chǎn)菌 體蛋白飼料中真蛋白含量提高的影響最為顯著， 其次為薯渣與麩皮的質(zhì)量比例組合與培養(yǎng)溫度，影響最小的因素為培養(yǎng)時(shí)間。 最適宜固態(tài)發(fā)酵生 產(chǎn)菌體蛋白飼料的工藝組合為 A2B2C2D1。 即薯 渣與麩皮的質(zhì)量例為 85S+15F， 硫酸銨添加量為2%，培養(yǎng)溫度 32 ℃，培養(yǎng)時(shí)間 72 h。 通過正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果表明（表 4），前三個(gè)因素 A、B、C 對(duì)馬鈴薯薯渣發(fā)酵生產(chǎn)菌體蛋白飼料真蛋白增長(zhǎng) 率的影響均具有顯著差異性水平（P < 0.05），因素D 對(duì)真蛋白增長(zhǎng)率的影響差異不顯著，因此，選擇 短時(shí)間固態(tài)發(fā)酵省時(shí)省經(jīng)濟(jì)成本且效果顯著。

2.4 菌體蛋白飼料工藝條件驗(yàn)證 

根據(jù)優(yōu)化發(fā)酵工藝確定最佳條件為馬鈴薯薯渣固態(tài)物料培養(yǎng) 基：薯渣∶麩皮=85∶15，硫酸銨添加量 2.0%，發(fā)酵溫 度 32 ℃，發(fā)酵時(shí)間 72 h，黑曲霉+熱帶假絲酵母+ 解脂假絲酵母+啤酒假絲酵母接菌量均為 1%，進(jìn) 行中試 1 T 發(fā)酵原料驗(yàn)證試驗(yàn)， 發(fā)酵產(chǎn)物粗蛋白 質(zhì)含量 20.16%，真蛋白含量 18.3%，與正交工藝 優(yōu)化獲取的粗蛋白質(zhì)和真蛋白含量相一致， 表明馬鈴薯薯渣固態(tài)發(fā)酵菌體蛋白飼料工藝單因素試 驗(yàn)與正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果可靠。 

3 討論

3.1 固態(tài)發(fā)酵方式對(duì)菌體蛋白飼料發(fā)酵工藝的影響 

有研究報(bào)道表明， 固態(tài)發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于廢 渣廢料的處理，具有易干燥、高回收等特點(diǎn)，可把 發(fā)酵物（包括發(fā)酵底物、菌體及其代謝產(chǎn)物）全部利用，既保留了活性成分又不會(huì)產(chǎn)生廢液污染。 本試驗(yàn)未選取液態(tài)發(fā) 酵是因其發(fā)酵設(shè)備成本較高， 發(fā)酵產(chǎn)物固液分離 工藝繁瑣，工藝產(chǎn)生大量發(fā)酵廢水，不適宜小規(guī)模 發(fā)酵生產(chǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，固態(tài)發(fā)酵最佳工藝條件下發(fā)酵產(chǎn)物中粗蛋白質(zhì)含量為 20.28%，粗蛋白質(zhì) 增長(zhǎng)率為 59.2%；真蛋白含量 18.4%，真蛋白增長(zhǎng) 率為 194.4%；可溶性糖含量為 6.07%，通過多菌 種協(xié)作固態(tài)發(fā)酵能夠顯著增加發(fā)酵產(chǎn)物中的粗蛋 白質(zhì)和真蛋白含量，與前人研究的結(jié)論相一致。 固體發(fā)酵產(chǎn)粗蛋白質(zhì) 與真蛋白含量的提高來源于非蛋白氮源的發(fā)酵合成過程和蛋白質(zhì)的“濃縮效應(yīng)”，因非蛋白質(zhì)物質(zhì) 的損耗進(jìn)而提高粗蛋白質(zhì)和真蛋白含量指標(biāo)屬于 表觀現(xiàn)象， 物料總蛋白質(zhì)含量并未出現(xiàn)真正的增加）。發(fā)酵物料中的非蛋白氮源經(jīng)過 酵母菌的發(fā)酵利用生成能夠被動(dòng)物直接吸收利用的真蛋白， 進(jìn)而提升發(fā)酵產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口 性是固態(tài)發(fā)酵的核心關(guān)鍵控制點(diǎn)。 

以固態(tài)發(fā)酵為前提采用前 24 h 好氧發(fā)酵方 式和后 48 h 厭氧發(fā)酵方式的工藝路線， 與前人單一的固態(tài)好氧發(fā)酵和液態(tài)厭氧發(fā)酵工藝不一 致。 主要原因是接菌物料經(jīng)過 24 h 的發(fā)酵培養(yǎng) 與數(shù)次的翻動(dòng)混勻， 物料層均勻長(zhǎng)滿黑曲霉菌 株的白色菌體， 并在透氣性好的發(fā)酵物料表層 生長(zhǎng)出一層黑曲霉黑色孢子， 隨著發(fā)酵培養(yǎng)時(shí) 間的持續(xù)，黑色孢子數(shù)量將成幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，發(fā) 酵產(chǎn)物含有大量的黑曲霉孢子將造成動(dòng)物身體 的傷害。因此，發(fā)酵工藝條件選擇前 24 h 好氧發(fā) 酵， 在物料中菌絲體長(zhǎng)滿但未產(chǎn)生黑色孢子時(shí) 進(jìn)行厭氧發(fā)酵方式， 物料中自身攜帶和黑曲霉代謝產(chǎn)物的糖化作用生成的可溶性糖含量能夠滿足酵母菌的生長(zhǎng)需求， 通過發(fā)酵后產(chǎn)物中殘 留大量可溶性糖含量表明好氧-厭氧工藝能夠滿足酵母菌在發(fā)酵過程中對(duì)可溶性糖的需求， 合理利用好氧性黑曲霉與兼性厭氧性酵母菌各 自特點(diǎn)進(jìn)行協(xié)作不僅能夠滿足工藝合理性安 全性的要求， 還能提高發(fā)酵產(chǎn)物中真蛋白含量 和適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

3.2 不同工藝參數(shù)對(duì)菌體蛋白飼料發(fā)酵工藝的影響 

微生物生長(zhǎng)發(fā)酵需要充足的氮源以滿足正 常生長(zhǎng)需要和代謝合成細(xì)胞物質(zhì)（蛋白質(zhì)、氨基酸 和核核等） 。 馬鈴薯薯渣中氮源成分含量低是未被充分利用二次加工的主要原因， 在馬鈴薯薯渣固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中添加麩皮和硫酸 銨成能夠彌補(bǔ)馬鈴薯薯渣氮源不足的問題，本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)麩皮添加量為 15%和硫酸銨添加量為 2%時(shí)， 粗蛋白質(zhì)增長(zhǎng)率和真蛋白增長(zhǎng)率 指標(biāo)最高。 可能由于當(dāng)麩皮含量小于 15%，物料氮源含量不足影響酵母菌蛋白含量的轉(zhuǎn)化； 當(dāng)麩 皮含量大于 15%時(shí)，酵母菌大量繁殖導(dǎo)致物料自 身和黑曲霉糖化作用產(chǎn)生的可溶性糖含量急劇降 低， 酵母菌生長(zhǎng)受到影響導(dǎo)致粗蛋白質(zhì)含量增幅 較小，這與程方和劉樹棟研究結(jié)果相一致。麩皮添加量越大，物料中的總蛋白含量越 高，但過多的麩皮含量增加了成本投入，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益成本和真蛋白增長(zhǎng)率指標(biāo)考慮， 麩皮添加量為 15%。 添加的硫酸銨含量能夠提高物料中粗蛋 白質(zhì)含量， 但過多的無機(jī)氮源能夠抑制微生物菌 體的生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致其呼吸作用減小，影響粗蛋白 質(zhì)、真蛋白含量及增長(zhǎng)率，因此，單因素試驗(yàn)硫酸 銨最佳的添加量為 2%，這與羅明朗研究非蛋白氮含量不超過 3%的結(jié)果相一致。 

發(fā)酵溫度是影響微生物存活和生長(zhǎng)的主要因 素之一，溫度升高，微生物生長(zhǎng)繁殖速率加快；溫度過高，蛋白質(zhì)初步變性而抑制酶活性，降低微生物生長(zhǎng)繁殖速率，因此，適宜的溫度能夠促進(jìn)微生 物的繁殖生長(zhǎng)。 試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā) 酵溫度 32 ℃時(shí)粗蛋白質(zhì)與真蛋白含量最高，無機(jī)氮轉(zhuǎn)生成有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化速率最好 與研究結(jié)果一致。 發(fā)酵時(shí)間是影響飼料中真 蛋白含量的重要因素，發(fā)酵時(shí)間短，酵母菌未能充分利用速效碳源繁殖生長(zhǎng)， 無機(jī)氮轉(zhuǎn)化真蛋白速 率過低；發(fā)酵周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本增加。 試驗(yàn)結(jié)果表 明，發(fā)酵時(shí)間超過 72 h 的粗蛋白質(zhì)含量變化差異較小， 可溶性糖含量在發(fā)酵時(shí)間 48 h 后迅速降 低，最佳發(fā)酵時(shí)間為 72 h。 

目前國(guó)內(nèi)外馬鈴薯薯渣固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)菌體蛋 白飼料研究主要集中在提高粗蛋白質(zhì)含量階段，有關(guān)菌體蛋白飼料中真蛋白含量及真 蛋白增長(zhǎng)量指標(biāo)的研究較少， 本試驗(yàn)著重選取真 蛋白含量和真蛋白增長(zhǎng)率指標(biāo)作為評(píng)判依據(jù)，取 得較好的試驗(yàn)結(jié)果。 在黑曲霉和酵母菌混合發(fā)酵 培養(yǎng)過程中， 發(fā)酵產(chǎn)物中纖維素酶和蛋白酶活性 指標(biāo)未進(jìn)行測(cè)定， 對(duì)于活性物質(zhì)有待進(jìn)一步深入研究討論。 

4 結(jié)論

利用復(fù)合菌株固態(tài)發(fā)酵馬鈴薯薯渣生產(chǎn)菌體 蛋白飼料， 優(yōu)化發(fā)酵工藝確定最佳條件為馬鈴薯 薯渣固態(tài)物料培養(yǎng)基：薯渣∶麩皮=85∶15，硫酸銨添加量為 2.0%，發(fā)酵溫度 32 ℃，發(fā)酵時(shí)間 72 h， 黑曲霉+熱帶假絲酵母+解脂假絲酵母+啤酒假絲 酵母接菌量均為 1%；固態(tài)物料好氧發(fā)酵 24 h，物 料顆粒表面布滿均勻白色菌絲體； 厭氧發(fā)酵 48 h，產(chǎn)生濃郁的酒香氣味， 此時(shí)粗蛋白質(zhì)含量與真蛋 白含量分別增長(zhǎng) 28.28%和 18.40%。 此方法投資 少、效益高、工藝較簡(jiǎn)單、成本低，適于大規(guī)模推廣 應(yīng)用， 為我國(guó)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蛋白飼料提供了一個(gè)新的途徑。

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