酵母菌發酵玉米皮制備菌體蛋白飼料
玉米皮是玉米淀粉加工的主要副產物之一， 大約占玉米總質量的12%， 但玉米皮并未得到充分利用。發展微生物飼料蛋白是滿足其需要的有效途徑之一，并且玉米皮是該產業的首選原材料。利用酵母菌將玉米皮轉化為優質飼料， 旨在有效利用玉米皮的營養成分， 為菌體蛋白飼料研究奠定基礎。
1材料與方法
1.1 材料與試劑
1.1.1 試驗原料
玉米皮購于市場。
1.1.2 菌種
畢赤酵母菌。
1.1.3 儀器與設備
高效液相色譜Water 1515；色譜柱：Aminex HPX-87H（300 mm×7.8 mm id，9 μm）；RI 示差檢測器；流動相：8 mmol/L H2SO4；進樣體積：20 μL； 流動相流速：0.5 mL/min；柱溫：40 ℃。
1.2 試驗方法
1.2.1 玉米皮成分的測定
纖維素、半纖維素含量、木質素含量、粗蛋白質含量、淀粉含量、脂肪含量以及酸水解法的測定。
1.2.2 酵母菌發酵玉米皮制備飼料蛋白
厭氧培養需取24 個30 mL 西林瓶， 稱取0.6 g 玉米皮，加入30 mL 蒸餾水； 好氧培養需取24 個100 mL三角瓶（提前洗凈，烘干），均稱取0.6 g 玉米皮，加入30 mL 蒸餾水，蓋膠塞，壓鋁蓋后放入1.5 MPa，121 ℃壓力鍋中滅菌。在操作前，需先在超凈工作臺內殺菌30 min，再接入1.5 mL 酵母菌液（5%接菌量）， 置于25 ℃，150 r/min 的培養箱內培養菌種。每24 個瓶培養一個時間梯度，分別為24、48 h。觀察不同培養時間和需氧情況對畢赤酵母菌體的影響。
1.2.3 微生物飼料中菌體濃度測定
將培養好的菌液置于振蕩器上振蕩5 min， 使菌落脫離玉米皮。再將菌液倒入離心管中，3000 r/min 離心5 min。然后取上清液倒入比色皿中，置于分光光度計內，測定OD560。
1.2.4 微生物飼料中菌體數測定
由于原菌液濃度太大，給計數帶來極大不便，故需預先稀釋。本次所采用的稀釋方法為： 準備數個裝有9 mL 蒸餾水30 mL 西林瓶， 取1 mL 菌液添加到一個西林瓶中，依此梯度稀釋5 個濃度，考慮到在操作過程中容易染菌，所以使用壓過蓋的西林瓶稀釋，然后再利用血球板計數（沈萍等，2007）。
1.2.5 乙醇產量的測定
1.2.5.1 流動相配制
先用抽濾瓶抽取少量二次水，清洗抽濾瓶內壁，將清洗后的水倒出。再用抽濾瓶抽取約1000 mL 二次水后，再用超聲波清洗器超聲0.5 h，之后將其內的屈臣氏水加入到儀器儲液瓶中。
1.2.5.2 標準樣品的配置
乙醇2 g，72%的硫酸溶液5 mL，最后用二次水稀釋到1 L。
1.2.5.3 樣品溶液的配制
取培養好的菌液上清液950 μL 和50 μL 的10%的硫酸溶液加入到離心管中，4 ℃、15000 r/min 冷凍離心3 min。取出上清液置于另一離心管中， 在上述同樣的條件下再離心3 min， 同樣取出上清液經0.22 μm 水相過濾頭過濾后置于進樣瓶中，開始測樣。
2結果與分析
2.1 玉米皮組分的分析
纖維素含量約為24.80%、半纖維素含量為47.68%、蛋白質含量為11.49%、淀粉含量為15.50%、脂肪含量為2.73%以及木質素含量為5.41%。這與Palmarola-Adrados 等（2005）的研究近乎相同。
2.2 酵母菌發酵玉米皮制備飼料蛋白
2.2.1 培養條件對菌種濃度的影響
厭氧條件下培養48 h 時，畢赤酵母菌體個數為2.31×107個/mL，相較于其他培養條件下，菌體濃度最高。
2.2.2 蛋白胨添加量對菌種濃度的影響
蛋白胨添加量為0g 時，畢赤酵母菌體數量為2.31×107個/mL， 高于其他條件下培養的菌體數量。
2.2.3 纖維素與半纖維素的降解率
通過以上試驗結果得知，在以玉米皮為底物時，厭氧培養48 h以后的菌液濃度明顯高于24 h 的菌體濃度，厭氧條件下比好氧條件菌體濃度高， 所以對該條件下培養后的剩余培養基中的纖維素和半纖維素成分進行測定，結果見表4。
經過微生物發酵， 玉米皮中纖維素含量由16.40%變到6.22%，半纖維素含量由47.68%變到33.45%，說明畢赤酵母菌使玉米皮中的纖維素和半纖維素得以降解，供己所需，這可能是由于畢赤酵母菌產生某種可降解纖維素的酶。隨著營養成分的不斷增加， 菌體濃度也會隨之上升， 與培養48 h 菌體濃度高于24 h 結論一致。
2.2.4 乙醇產量
經高效液相色譜測定， 得到并無乙醇產生。
3討論與小結
研究發現，玉米皮中含有豐富的纖維類物質， 其中包括有30% ～ 50%的半纖維、10% ～ 20%纖維素以及微量的木質素。本試驗結果表明，玉米皮中的纖維類物質含量很高，其中纖維素含量為16.40%， 木質素含量為5.41%，而半纖維素含量高達47.68%，淀粉含量為15.50%，蛋白質含量為11.49%，在測量時會因原料的產地及種類不同略有差異。另外， 畢赤酵母菌可以有效的發酵玉米皮， 通過顯微鏡直接計數法和分光光度法均證實， 在以玉米皮為底物時， 厭氧培養48 h 以后的菌液濃度明顯高于24 h 的菌體濃度，厭氧條件下比好氧條件菌體濃度高， 這一現象可能是由于在起初接入畢赤酵母菌時， 首先會利用一部分木糖維持， 以致培養前期酵母處于延遲期生長，菌體數目增加不明顯，同時木糖的消耗較少（陳曉萍，2009）； 培養后期酵母處于指數生長期，酵母數急劇增加， 同時開始消耗玉米皮中的纖維素。對剩余培養基成分進行測定發現，玉米皮中纖維素含量由16.40%降到6.22%，半纖維素含量由47.68%降到33.45%，遠高于喬君毅（2008）研究的纖維素和半纖維素的降解率水平， 達到了玉米皮成分得以轉化的效果， 在發酵過程中并未產生乙醇等影響飼料生產的有毒物質， 符合其作為微生物飼料的基本要求。
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