木薯渣中淀粉的检测与应用

木薯渣中淀粉的检测与应用

中国的甘薯主产区非常广泛，主要产于广西、广东、福建等省。全国年产木薯1000多万吨,目前,木薯主要用于制取淀粉,生产后有大量的木薯渣残余,以干物质计约有30万吨左右。在木薯渣中非氮化合物的含量最高,达78.7%,其主要成分是可溶性淀粉化合物(如单糖和淀粉),这是很好的碳源,但是它的粗蛋白含量很低,氨基酸组成极不平衡,直接用来喂养禽畜效果差,因此大部分的木薯渣无法被利用,造成了极大的浪费。本研究中以木薯渣为碳源,加入一定的氮源,利用黑曲霉与啤酒酵母混种发酵,将木薯渣转化为蛋白饲料。该饲料蛋白区别于动植物组织蛋白,是单细胞而且具有活性,所以称为单细胞蛋白饲料。发酵法发酵木薯渣生产啤酒酵母单细胞蛋白,达到作为禽畜饲料的标准,为开发新的饲料能源提供新路子,使废物得到资源化处理,可说是一举两得。1材料和方法1.1微生物工程所获啤酒酵母Cerevisiae,C—046由福建师范大学生物工程学院微生物生化教研室保藏;黑曲霉Aspergiulls.niger,S—047由福建师范大学生物工程学院微生物工程研究所分离获得;木薯渣:福建三明明溪百事达变性淀粉有限公司提供。1.2培养基的组成和培训条件PD培养基:马铃薯20%,蔗糖2%;黑曲霉麦麸培养基:麦麸∶水=1∶1,2%硫酸铵1.3发酵马铃薯渣的制备黑曲霉的作用试验:将木薯渣与水以1∶10的比例加浸泡1h后,滤出液体,分装于三角瓶中,加入不同的N源:尿素4.5%,硝酸铵5.5%,麸皮浸提液2%,不同浓度硫酸铵3.0%,3.6%,4.5%,6.0%,9.0%;另将黑曲霉发酵后的木薯渣培养料用同样方法制得浸提液,再用滤纸滤去黑曲霉菌丝和孢子,获得褐色澄清的液体,分装后各加入上述相同N源,分别接种后摇床培养(250r/min,32℃)48h后计数。木薯渣加量试验:木薯渣(2%,3%,4%,5%,6%),水100ml,硫酸铵2%,尿素1%,KH2PO40.08%,接种黑曲霉1.72(106个与酵母1.44(106个,调pH至4.5左右,48h后测定各值。摇瓶装量试验:木薯渣2%,水(60ml,80ml,100ml,120ml),硫酸铵2%,尿素1%,KH2PO40.08%,分别接入黑曲霉孢子与酵母,调pH至4.5左右,48h后计数。液体种发酵的周期试验:木薯渣2%,水100ml,硫酸铵2%,尿素1%,KH2PO4,0.08%,接种黑曲霉发酵液0.5ml和酵母菌悬液0.5ml,调pH至4.5左右,间隔24h,32h,40h,48h,56h,64h后测定各值。接种量(黑曲霉)试验:木薯渣2%,水100ml,硫酸铵2%,尿素1%,KH2PO4,0.08%,分别接入不同量黑曲霉孢子(0.43×106个,0.86×106个,1.29×106个,1.72×106个,2.15×106个)与酵母菌1.48×106个,调pH至4.5左右,48h后计酵母数。混种固体发酵木薯渣:各曲盘的木薯渣培养基生料(84%木薯渣,6%硫酸铵,10%麦麸)分别接入黑曲霉发酵液和黑曲霉孢子各3盘,室温培养。分别隔0h,12h,24h接入啤酒酵母;另外制备仅加发酵液和仅加啤酒酵母各一盘为对照。均48h后计数,烘干,测定粗蛋白含量。凯氏定氮法测粗蛋白含量。显微镜细胞计数法计数啤酒酵母个数。2结果与分析2.1混合甘薯渣发酵2.1.1生长ph值的测定由图1可见pH4.5左右是该啤酒酵母最适生长pH值,这与黑曲霉发酵木薯渣48h后的pH值相符。黑曲霉可将木薯渣分解成酵母更容易利用的还原糖,因此可将两者混种发酵。2.1.2发酵条件对酵母菌数的影响经黑曲霉发酵后木薯渣浸提液与未经黑曲霉发酵木薯渣浸提液以及氮源对啤酒酵母培养的影响见图2。如图2所示,在加入相同氮源的情况下,经黑曲霉发酵后的木薯渣浸提液所培养酵母菌数明显好于未发酵的木薯渣浸提液。且以加入硫酸铵的效果最好,麦麸次之,此外随着硫酸铵浓度的增大,酵母菌数也相应增大。2.1.3影响酵母生长的因子硫酸铵,尿素,KH2PO4,的正交配比实验见表1,采取三因素三水平[L9(33)]的正交设计表,由表1得A、C因素即硫铵和KH2PO4的极差较大,其中硫铵的极差最大,而B因素即尿素的极差较小,即三因素的影响次序为A>C>B,由方差分析表2表明硫酸铵和KH2PO4是影响酵母生长数量的显著因子,而尿素为不显著因子。综合两表得到的最佳配方为A1B1C2,即硫铵的最佳浓度为2%,尿素为1%,KH2PO4为0.1%。2.2黑醋霉液体制备2.2.1石榴渣如图3所示,在木薯渣含量为2%～6%实验中,以2%最适,随着木薯渣含量的增加,培养液中的溶氧量不足,酵母生长受到影响,数量有所下降。2.2.2活塞锁试验由实验得250ml摇瓶装量为100ml时,酵母,黑曲霉的生长良好,酵母的总数最高。2.2.3液体种类的发酵周期试验由实验得知发酵时间为48h时,酵母形态较好,数量也达到最高。2.2.4试验曲黑曲霉菌如图6所示,在5个黑曲霉接种量实验中,以2.15(106个/100ml为佳。2.3不同菌株对发酵生产叶片蛋白的影响曲盘混种发酵的结果见表3,4。由表3可见黑曲霉发酵液和黑曲霉孢子0h后加啤酒酵母即同时发酵,蛋白含量更高,而以黑曲霉发酵液的菌数最高,因此可采用黑曲霉发酵液与啤酒酵母同时接入生料中进行发酵生产单细胞蛋白。由表4可见混种发酵木薯渣后的发酵物中粗蛋白含量达到15%以上,氨基酸含量也有所提高,达到作为饲料的各项指标。此外色氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸这3种必需氨基酸可能因为含量较低,未能检测出。3啤酒酵母降血酸发酵马铃薯渣生料的配方优化(1)黑曲霉发酵木薯渣的过程可将木薯渣的纤维成分分解为还原糖,能被酵母直接利用。作为氮源,硫酸铵能很快离解为SO42–和NH4+,NH4+能直接被微生物吸收,SO42–又能降低pH,抑制细菌生长,因此是理想的氮源。(2)啤酒酵母自身的蛋白含量较高,但是直接以木薯渣作为碳源,生长效果差。而黑曲霉能能将木薯渣中的多糖分解为还原糖,能较好的为酵母利用,同时黑曲霉能产酸降低酸碱值,正好也是适合啤酒酵母生长的pH范围。因此采用啤酒酵母与黑曲霉同时混种固体发酵木薯渣生料。经过优化实验,能将木薯渣转化为活性酵母,将木薯渣的蛋白含量由3%～4%提高至15%左右。发酵产物无毒(氰化物达标、发酵菌种均为食品安全菌、无异味),因此可以作为牲畜的啤酒酵母单细胞蛋白饲料。(3)本实验产品啤酒酵母单细胞蛋白饲料中赖氨酸4.4%,蛋氨酸0.5%,胱氨酸0.3%,与《中国饲料成分及营养价值表》材料报道的啤酒酵母蛋白饲料赖氨酸3.38%,蛋氨酸0.83%,胱氨酸0.50%还有一定差距,此外色氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸这3种必需氨基酸可能因为含