1.1 主要仪器与设备

高速万能粉碎机,天津泰斯特仪器有限公司;立式压力蒸汽灭菌器,上海申安医疗器械厂;超净工作台,苏净集团安泰公司;SPX-80B-Ⅱ生化培养箱,上海贺德实验设备公司;电热恒温干燥箱,太仓精宏实验设备公司;KDN-B 定氮仪,上海新嘉电子有限公司;纤维测定仪,R. Espinar,S. L. 公司。

1.2 原料、菌种与培养基

马铃薯渣来自于内蒙古赤峰市淀粉厂。小麦麸皮和玉米蛋白粉来自内蒙古通辽市通大饲料有限公司。植物乳杆菌(号1.2437):植物乳杆菌植物亚种,购于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)。

MRS 培养基:酪蛋白胨10 g,牛肉膏5 g,酵母提取物5 g,葡萄糖5 g,吐温80 1 ml,磷酸氢二钾2 g,乙酸钠5 g,柠檬酸二胺2 g,硫酸镁0. 2 g,硫酸锰0. 05 g,琼脂15.0 g,蒸馏水1 L。高压灭菌20 min,用于培养及保存植物乳杆菌。

马铃薯渣固态发酵底物:鲜马铃薯渣∶ 小麦麸皮(粉碎)∶ 玉米蛋白粉(粉碎) =8∶1∶1。

1.3 试验方法与设计

菌种活化:开封安瓿瓶后,用移液枪吸取0.3~0.5 ml 的液体培养基加入到安瓿瓶内,并微微震荡,使安瓿瓶内物体呈现悬浮状。而后,将全部菌液移入适宜的培养基内,在适宜的条件下培养,使制备的发酵菌液浓度约8×10⁸ CFU/ ml。

固态发酵过程:活化菌种→接入适宜的液体培养基→按照不同菌种的适宜温度进行扩大培养→接入马铃薯渣底物进行固态发酵→放置-20℃保存→烘干→粉碎→粗蛋白质和粗纤维含量的测定。

设计3因素3水平正交试验(见表1),以确定固态发酵制备生物饲料的最佳工艺参数。

1.4 指标测定

饲料粗蛋白质和粗纤维测定分别采用凯氏定氮法( GB/T 5009.5—2003) 和酸碱洗涤法( GB/T6434—2006)。

2.1 植物乳杆菌固态发酵工艺对马铃薯渣饲料粗蛋白质含量的影响

马铃薯渣底物粗蛋白质质量分数为18.06%。在不同菌液量、发酵温度和发酵时间的发酵工艺条件下进行固态发酵,以制备发酵饲料粗蛋白质含量为评价指标,正交试验结果见表2和表3。由表2可知,9种不同发酵工艺制备的马铃薯渣发酵饲料粗蛋白质含量均高于未发酵。试验2号制备的饲料粗蛋白质含量最高,比未发酵提高了27.24%。

由极差分析表明,影响因素的大小依次为发酵温度、菌液量、发酵时间。最佳发酵组合为A₁B₂C₂,即菌液量为4%、发酵温度33℃、发酵时间60h,在该条件下,发酵制备的饲料粗蛋白质质量分数为22.98%。

方差分析表明发酵温度对饲料发酵底物粗纤维含量的影响显著(P<0.05),而菌液量和发酵时间对饲料发酵底物粗纤维含量影响不显著(P>0.05)。

2.3 固态发酵工艺优化验证试验

根据考察的指标不同,其发酵最佳工艺条件也不同。以制备马铃薯渣生物蛋白饲料为目的,即以提高粗蛋白质为主,其最佳发酵条件为菌液量4%、发酵温度33℃、发酵时间60h。在此条件下再进行3次验证试验,发酵制备的饲料粗蛋白质质量分数为23.07%、22.37%、22.89%,粗纤维质量分数为13.69%、14.55%、14.21%,与各正交试验所得结果基本一致,因此确定为最佳发酵工艺条件。以此工艺制备的马铃薯渣生物饲料也符合作为蛋白质饲料的条件(干物质中粗纤维<18%,同时粗蛋白质≥20%的饲料)。