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[摘 要]发酵工程被广泛应用到医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、农业。微生物发酵饲料其中的一项工艺，它的生产与应用是目前饲料工业和养殖业最热门的内容。基于此，文章主要对微生物发酵饲料工艺条件的优化展开了研究，希望能够提高饲料生产工艺水平。
[关键词]微生物发酵；饲料工艺；优化实验
中图分类号：S373 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0274-02
引言
微生物发酵饲料是利用乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等有益菌种，对农业和轻工业生产的各种副产物进行发酵降解，生成含有机酸、可溶性多肽等物质，适口性好、营养丰富、有益活菌含量高的生物饲料或饲料原料。对微生物发酵饲料生产工艺进行优化，能够有效提高工艺运行效果，提升饲料生产水平。
1 微生物发酵
微生物发酵即是指利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。微生物发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件。微生物发酵过程根据发酵条件要求分为好氧发酵和厌氧发酵。好氧发酵法有液体表面培养发酵、在多孔或颗粒状固体培养基表面上发酵和通氧深层发酵几种方法。厌氧发酵采用不通氧的深层发酵。因此，无论好氧与厌氧发酵都可以通过深层培养来实现，这种培养均在具有一定径高比的圆柱形发酵罐内完成，就其操作方法可分为以下几种：
分批式操作：底物一次装入罐内，在适宜条件下接种进行反应，经过一定时间后，将全部反应物取出。
半分批式操作：也称流加式操作。是指先将一定量底物装入罐内，在适宜条件下接种使反应开始。反应过程中，将特定的限制性底物送入反应器，以控制罐内限制性底物浓度在一定范围，反应终止将全部反应物取出。
反复分批式操作：分批操作完成后取出部分反应系，剩余部分重新加入底物，再按分批式操作进行。
反复半分批式操作：流加操作完成后，取出部分反应系，剩余部分重新加入一定量底物，再按流加式操作进行。
连续式操作：反应开始后，一方面把底物连续地供给到反应器中，同时又把反应液连续不断地取出，使反应过程处于稳定状态，反应条件不随时间变化。
2 微生物发酵饲料工艺条件的优化
以油茶饼粕为原料，接入一定量的微生物菌种进行发酵，通过大量培养菌种细胞可获得蛋白质含量较高的单细胞蛋白饲料。
2.1 实验材料与方法分析
试验材料：油茶饼粕-已脱除皂素，但没有经过其他特殊处理；菌种-黑曲霉、米曲霉、绿色木霉及产朊假丝酵母，4种菌种都是已经过筛选和优化的复合菌种。
培养基斜面培养基：霉菌-PDA培养基，酵母-麦芽汁琼脂培养基。液体种子培养基含有3.00%的霉菌-可溶性淀粉，2.00%的葡萄糖，0.15%的蛋白胨，0.50%的（NH4）2SO4，0.30%的KH2PO4和0.15%MgSO4，蒸馏水1000mL。130g的酵母菌与麦芽汁加水1000mL配成12白利度溶液。
油茶饼粕固体发酵培养基：将油茶饼粕的总糖质量浓度调整为3.0g/100mL，其他成分如粗蛋白、脂肪和pH等顺其自然，0.10%的KH2PO4，2.00%的（NH4）2SO4，0.05%的MgSO4。
2.2 实验方法
油茶饼粕发酵结束后向三角瓶内加入200mL蒸馏水，30℃恒温水浴浸提3h，过滤，所得滤液用来测定菌体干质量。将滤液全部移入离心管中3000r/min离心分离10min，再将上清液和管底的沉淀物分离，并将沉淀物用蒸馏水洗涤3次，收集到的即菌体细胞。将菌体细胞置65℃烘箱中烘干至恒质量，用电子天平称质量。
2.3 实验结果分析
2.3.1 油茶饼粕油脂含量的影响
油茶饼粕是油茶果提取油脂后剩余的渣，其中含有一定数量的油脂，用不同方法提取油脂后的油茶饼粕其油脂含量有较大的差別。利用不同油脂含量的油茶饼粕来培养微生物菌体，得到的菌体干质量随油茶饼粕油脂含量变化曲线见图1：
从图1可见，当油茶饼粕的初始油脂含量从0逐渐增加到10g/100mL时，菌体干质量从17.2g/L增加到最大值23.4g/L后便逐渐下降，说明油茶饼粕中一定含量的油脂对菌体的增量是有益的。因为当糖类物质耗尽时，脂肪诱导了微生物脂肪酶的合成，进而微生物以脂肪为碳源，继续维持细胞的生长及代谢，因此，适量的脂肪类物质有利于菌体量的提高。
2.3.2 温度的影响
温度对微生物生长有重要的影响，不但影响酶反应的速度，还影响其产物合成的方向。发酵温度对菌体干质量的影响见图2：
由于微生物生长是体内一系列酶促反应的具体体现，酶促反应速度的大小直接表现为微生物生长速率的快慢。一方面随温度的升高，细胞中的生物化学反应速率和菌体生长速率加快，另一方面，微生物体内的酶促反应有一定的温度范围，超过该范围微生物的机体代谢与生长繁殖将不同程度地受到影响。从图2可见，当温度在25℃～30℃时，菌体干质量有较大的值，低于或高于这一温度区间，对菌体生长都有不利的影响。
2.3.3 碳/氮的影响
任何微生物要维持正常的生长和繁殖，就必须获得一定的碳源和氮源，并维持适当的C/N，这样微生物才能较快的生长。以（NH4）2SO4为油茶饼粕发酵的唯一外加N源，通过（NH4）2SO4添加量的变化来改变油茶饼粕发酵培养基的C/N，并考察培养基不同的C/N对菌体干质量的影响，试验结果见图3：
从图3可见，当培养基中的C/N为8左右时，油茶饼粕经发酵可获得较大的菌体干质量。
总之，在微生物发酵饲料工艺过程中，严格控制工艺条件，能够提高发酵工艺运行水平，提升饲料的生产效率。所以，技术人员应各工艺条件控制在合理范围内，保证发酵饲料工艺的稳定运行。
3 优化微生物发酵饲料工艺条件的意义
3.1 提高饲料利用率
微生物发酵饲料的原料常为非常规性饲料，其适口性差且不易被动物利用。而经过发酵盾的饲料具有独特的香味，能够刺激动物食欲，增加采食量。此外，由于在发酵过程中有益菌能够产生各种消化酶，能使发酵饲料粗纤维含量降低，CP、NDF、ADF等营养物质的消化率得到提高，改善了饲料的适口性及利用率，从而提高化产性能，降低料肉比、料蛋比、料奶比等。
3.2 生物屏障
动物胃肠道内存在大量微生物，这些微化物么间保持动态平衡，从而使肠道微生态也处在平衡之中。肠道中存在的优势种群对整个平衡起到关键作用，一旦优势种群遭到破坏，平衡也随之被打破，最终导致动物机体抗病能力下降，影响生产性能。微生物发酪饲料中含有一种或多种有益菌，如乳酸菌、酵母菌等，这些有益菌相互协调，进入动物胃肠道后与病原菌竞争肠粘膜结合位点，阻止病原菌在肠道中定植、繁殖并成为优势菌群，起到维持动物肠道微尘态平衡的作用。因此，微生物发酪饲料对那些肠道菌群尚不健全的幼龄动物来说有着十分重要的意义。
结束语
综上所述，在微生物发酵饲料工艺过程中，不断优化发酵工艺，对提高工艺生产效率有着重要意义。因此，技术人员在微生物发酵过程中，应深入分析各因素对工艺的影响，找到最终的优化数据参数，从而严格控制工艺条件，提高发酵工艺的运行质量。
参考文献
[1] 黄敏刚.柑橘果胶提取工艺优化及残法发酵生物饲料的研究与应用[D].西北大学，2015.
[2] 郭鹏.奶牛微生物发酵饲料组方及配套使用技术的研究[D].内蒙古农业大学，2016.
[3] 刘晶，李红玲，王妍，等.微生物发酵法生产纳豆工艺条件的优化研究[J].东北农业大学学报，2011，42（8）：25-29.
[关键词]微生物发酵；饲料工艺；优化实验
中图分类号：S373 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0274-02
引言
微生物发酵饲料是利用乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等有益菌种，对农业和轻工业生产的各种副产物进行发酵降解，生成含有机酸、可溶性多肽等物质，适口性好、营养丰富、有益活菌含量高的生物饲料或饲料原料。对微生物发酵饲料生产工艺进行优化，能够有效提高工艺运行效果，提升饲料生产水平。
1 微生物发酵
微生物发酵即是指利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。微生物发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件。微生物发酵过程根据发酵条件要求分为好氧发酵和厌氧发酵。好氧发酵法有液体表面培养发酵、在多孔或颗粒状固体培养基表面上发酵和通氧深层发酵几种方法。厌氧发酵采用不通氧的深层发酵。因此，无论好氧与厌氧发酵都可以通过深层培养来实现，这种培养均在具有一定径高比的圆柱形发酵罐内完成，就其操作方法可分为以下几种：
分批式操作：底物一次装入罐内，在适宜条件下接种进行反应，经过一定时间后，将全部反应物取出。
半分批式操作：也称流加式操作。是指先将一定量底物装入罐内，在适宜条件下接种使反应开始。反应过程中，将特定的限制性底物送入反应器，以控制罐内限制性底物浓度在一定范围，反应终止将全部反应物取出。
反复分批式操作：分批操作完成后取出部分反应系，剩余部分重新加入底物，再按分批式操作进行。
反复半分批式操作：流加操作完成后，取出部分反应系，剩余部分重新加入一定量底物，再按流加式操作进行。
连续式操作：反应开始后，一方面把底物连续地供给到反应器中，同时又把反应液连续不断地取出，使反应过程处于稳定状态，反应条件不随时间变化。
2 微生物发酵饲料工艺条件的优化
以油茶饼粕为原料，接入一定量的微生物菌种进行发酵，通过大量培养菌种细胞可获得蛋白质含量较高的单细胞蛋白饲料。
2.1 实验材料与方法分析
试验材料：油茶饼粕-已脱除皂素，但没有经过其他特殊处理；菌种-黑曲霉、米曲霉、绿色木霉及产朊假丝酵母，4种菌种都是已经过筛选和优化的复合菌种。
培养基斜面培养基：霉菌-PDA培养基，酵母-麦芽汁琼脂培养基。液体种子培养基含有3.00%的霉菌-可溶性淀粉，2.00%的葡萄糖，0.15%的蛋白胨，0.50%的（NH4）2SO4，0.30%的KH2PO4和0.15%MgSO4，蒸馏水1000mL。130g的酵母菌与麦芽汁加水1000mL配成12白利度溶液。
油茶饼粕固体发酵培养基：将油茶饼粕的总糖质量浓度调整为3.0g/100mL，其他成分如粗蛋白、脂肪和pH等顺其自然，0.10%的KH2PO4，2.00%的（NH4）2SO4，0.05%的MgSO4。
2.2 实验方法
油茶饼粕发酵结束后向三角瓶内加入200mL蒸馏水，30℃恒温水浴浸提3h，过滤，所得滤液用来测定菌体干质量。将滤液全部移入离心管中3000r/min离心分离10min，再将上清液和管底的沉淀物分离，并将沉淀物用蒸馏水洗涤3次，收集到的即菌体细胞。将菌体细胞置65℃烘箱中烘干至恒质量，用电子天平称质量。
2.3 实验结果分析
2.3.1 油茶饼粕油脂含量的影响
油茶饼粕是油茶果提取油脂后剩余的渣，其中含有一定数量的油脂，用不同方法提取油脂后的油茶饼粕其油脂含量有较大的差別。利用不同油脂含量的油茶饼粕来培养微生物菌体，得到的菌体干质量随油茶饼粕油脂含量变化曲线见图1：
从图1可见，当油茶饼粕的初始油脂含量从0逐渐增加到10g/100mL时，菌体干质量从17.2g/L增加到最大值23.4g/L后便逐渐下降，说明油茶饼粕中一定含量的油脂对菌体的增量是有益的。因为当糖类物质耗尽时，脂肪诱导了微生物脂肪酶的合成，进而微生物以脂肪为碳源，继续维持细胞的生长及代谢，因此，适量的脂肪类物质有利于菌体量的提高。
2.3.2 温度的影响
温度对微生物生长有重要的影响，不但影响酶反应的速度，还影响其产物合成的方向。发酵温度对菌体干质量的影响见图2：
由于微生物生长是体内一系列酶促反应的具体体现，酶促反应速度的大小直接表现为微生物生长速率的快慢。一方面随温度的升高，细胞中的生物化学反应速率和菌体生长速率加快，另一方面，微生物体内的酶促反应有一定的温度范围，超过该范围微生物的机体代谢与生长繁殖将不同程度地受到影响。从图2可见，当温度在25℃～30℃时，菌体干质量有较大的值，低于或高于这一温度区间，对菌体生长都有不利的影响。
2.3.3 碳/氮的影响
任何微生物要维持正常的生长和繁殖，就必须获得一定的碳源和氮源，并维持适当的C/N，这样微生物才能较快的生长。以（NH4）2SO4为油茶饼粕发酵的唯一外加N源，通过（NH4）2SO4添加量的变化来改变油茶饼粕发酵培养基的C/N，并考察培养基不同的C/N对菌体干质量的影响，试验结果见图3：
从图3可见，当培养基中的C/N为8左右时，油茶饼粕经发酵可获得较大的菌体干质量。
总之，在微生物发酵饲料工艺过程中，严格控制工艺条件，能够提高发酵工艺运行水平，提升饲料的生产效率。所以，技术人员应各工艺条件控制在合理范围内，保证发酵饲料工艺的稳定运行。
3 优化微生物发酵饲料工艺条件的意义
3.1 提高饲料利用率
微生物发酵饲料的原料常为非常规性饲料，其适口性差且不易被动物利用。而经过发酵盾的饲料具有独特的香味，能够刺激动物食欲，增加采食量。此外，由于在发酵过程中有益菌能够产生各种消化酶，能使发酵饲料粗纤维含量降低，CP、NDF、ADF等营养物质的消化率得到提高，改善了饲料的适口性及利用率，从而提高化产性能，降低料肉比、料蛋比、料奶比等。
3.2 生物屏障
动物胃肠道内存在大量微生物，这些微化物么间保持动态平衡，从而使肠道微生态也处在平衡之中。肠道中存在的优势种群对整个平衡起到关键作用，一旦优势种群遭到破坏，平衡也随之被打破，最终导致动物机体抗病能力下降，影响生产性能。微生物发酪饲料中含有一种或多种有益菌，如乳酸菌、酵母菌等，这些有益菌相互协调，进入动物胃肠道后与病原菌竞争肠粘膜结合位点，阻止病原菌在肠道中定植、繁殖并成为优势菌群，起到维持动物肠道微尘态平衡的作用。因此，微生物发酪饲料对那些肠道菌群尚不健全的幼龄动物来说有着十分重要的意义。
结束语
综上所述，在微生物发酵饲料工艺过程中，不断优化发酵工艺，对提高工艺生产效率有着重要意义。因此，技术人员在微生物发酵过程中，应深入分析各因素对工艺的影响，找到最终的优化数据参数，从而严格控制工艺条件，提高发酵工艺的运行质量。
参考文献
[1] 黄敏刚.柑橘果胶提取工艺优化及残法发酵生物饲料的研究与应用[D].西北大学，2015.
[2] 郭鹏.奶牛微生物发酵饲料组方及配套使用技术的研究[D].内蒙古农业大学，2016.
[3] 刘晶，李红玲，王妍，等.微生物发酵法生产纳豆工艺条件的优化研究[J].东北农业大学学报，2011，42（8）：25-29.