隨著發(fā)酵溫度的逐漸增加， 發(fā)酵產物中粗蛋 白質和真蛋白指標含量呈現先增加后減小的趨 勢，溫度 32 ℃時微生物生長發(fā)育產生的真蛋白含 量最高，為固態(tài)發(fā)酵的最佳溫度。

2.2.5 發(fā)酵時間對真蛋白增長率指標的影響 

固定物料質量比（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)酵時間對真蛋白增長率指標的影響，結果見圖 5。

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

由圖 5 可知，每隔 12 h 取樣品進行檢測，發(fā)酵 樣品粗蛋白質含量及增長率隨時間的變化逐漸增 大，在樣品培養(yǎng) 72 h 之后，蛋白質含量變化不大； 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，為避免黑曲霉產生孢子，將物料進行密閉培養(yǎng)，由于培養(yǎng)環(huán)境的改變，導致可溶性糖含量逐漸降低，而在 84 ~ 96 h 時，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)時間是 72 h。

2.3 正交優(yōu)化試驗結果分析 

由表 3 可知，4 個因素對有機氮增長率影響的主次順序為 B>A>C>D，其中，硫酸銨添加量對馬鈴薯薯渣發(fā)酵生產菌 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量比例組合與培養(yǎng)溫度，影響最小的因素為培養(yǎng)時間。 最適宜固態(tài)發(fā)酵生 產菌體蛋白飼料的工藝組合為 A2B2C2D1。 即薯 渣與麩皮的質量例為 85S+15F， 硫酸銨添加量為2%，培養(yǎng)溫度 32 ℃，培養(yǎng)時間 72 h。 通過正交試驗方差分析結果表明（表 4），前三個因素 A、B、C 對馬鈴薯薯渣發(fā)酵生產菌體蛋白飼料真蛋白增長 率的影響均具有顯著差異性水平（P < 0.05），因素D 對真蛋白增長率的影響差異不顯著，因此，選擇 短時間固態(tài)發(fā)酵省時省經濟成本且效果顯著。

2.4 菌體蛋白飼料工藝條件驗證 

根據優(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 行中試 1 T 發(fā)酵原料驗證試驗， 發(fā)酵產物粗蛋白 質含量 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 驗與正交優(yōu)化試驗結果可靠。 

3 討論

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

有研究報道表明， 固態(tài)發(fā)酵技術應用于廢 渣廢料的處理，具有易干燥、高回收等特點，可把 發(fā)酵物（包括發(fā)酵底物、菌體及其代謝產物）全部利用，既保留了活性成分又不會產生廢液污染。 本試驗未選取液態(tài)發(fā) 酵是因其發(fā)酵設備成本較高， 發(fā)酵產物固液分離 工藝繁瑣，工藝產生大量發(fā)酵廢水，不適宜小規(guī)模 發(fā)酵生產。試驗結果表明，固態(tài)發(fā)酵最佳工藝條件下發(fā)酵產物中粗蛋白質含量為 20.28%，粗蛋白質 增長率為 59.2%；真蛋白含量 18.4%，真蛋白增長 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)酵產物中的粗蛋 白質和真蛋白含量，與前人研究的結論相一致。 固體發(fā)酵產粗蛋白質 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的“濃縮效應”，因非蛋白質物質 的損耗進而提高粗蛋白質和真蛋白含量指標屬于 表觀現象， 物料總蛋白質含量并未出現真正的增加）。發(fā)酵物料中的非蛋白氮源經過 酵母菌的發(fā)酵利用生成能夠被動物直接吸收利用的真蛋白， 進而提升發(fā)酵產物的營養(yǎng)價值和適口 性是固態(tài)發(fā)酵的核心關鍵控制點。 

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過 24 h 的發(fā)酵培養(yǎng) 與數次的翻動混勻， 物料層均勻長滿黑曲霉菌 株的白色菌體， 并在透氣性好的發(fā)酵物料表層 生長出一層黑曲霉黑色孢子， 隨著發(fā)酵培養(yǎng)時 間的持續(xù)，黑色孢子數量將成幾何倍數增長，發(fā) 酵產物含有大量的黑曲霉孢子將造成動物身體 的傷害。因此，發(fā)酵工藝條件選擇前 24 h 好氧發(fā) 酵， 在物料中菌絲體長滿但未產生黑色孢子時 進行厭氧發(fā)酵方式， 物料中自身攜帶和黑曲霉代謝產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需求， 通過發(fā)酵后產物中殘 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 自特點進行協(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)酵產物中真蛋白含量 和適應工業(yè)化生產的需要。

3.2 不同工藝參數對菌體蛋白飼料發(fā)酵工藝的影響 

微生物生長發(fā)酵需要充足的氮源以滿足正 常生長需要和代謝合成細胞物質（蛋白質、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 銨成能夠彌補馬鈴薯薯渣氮源不足的問題，本試驗結果表明，當麩皮添加量為 15%和硫酸銨添加量為 2%時， 粗蛋白質增長率和真蛋白增長率 指標最高。 可能由于當麩皮含量小于 15%，物料氮源含量不足影響酵母菌蛋白含量的轉化； 當麩 皮含量大于 15%時，酵母菌大量繁殖導致物料自 身和黑曲霉糖化作用產生的可溶性糖含量急劇降 低， 酵母菌生長受到影響導致粗蛋白質含量增幅 較小，這與程方和劉樹棟研究結果相一致。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，結合經濟效益成本和真蛋白增長率指標考慮， 麩皮添加量為 15%。 添加的硫酸銨含量能夠提高物料中粗蛋 白質含量， 但過多的無機氮源能夠抑制微生物菌 體的生長繁殖，導致其呼吸作用減小，影響粗蛋白 質、真蛋白含量及增長率，因此，單因素試驗硫酸 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%的結果相一致。 

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

目前國內外馬鈴薯薯渣固態(tài)發(fā)酵生產菌體蛋 白飼料研究主要集中在提高粗蛋白質含量階段，有關菌體蛋白飼料中真蛋白含量及真 蛋白增長量指標的研究較少， 本試驗著重選取真 蛋白含量和真蛋白增長率指標作為評判依據，取 得較好的試驗結果。 在黑曲霉和酵母菌混合發(fā)酵 培養(yǎng)過程中， 發(fā)酵產物中纖維素酶和蛋白酶活性 指標未進行測定， 對于活性物質有待進一步深入研究討論。 

4 結論

利用復合菌株固態(tài)發(fā)酵馬鈴薯薯渣生產菌體 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，產生濃郁的酒香氣味， 此時粗蛋白質含量與真蛋 白含量分別增長 28.28%和 18.40%。 此方法投資 少、效益高、工藝較簡單、成本低，適于大規(guī)模推廣 應用， 為我國生產優(yōu)質蛋白飼料提供了一個新的途徑。

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