玉米秸秆制备饲用乳酸菌培养基的研究

王月明，刘宇峰，张正海，石 杰，肖 湘 (黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江大庆163119)

由于我国农业机械化程度不高，玉米联合收割机械化作业尚未得到大面积推广应用，大部分地区仍依靠农民手工收获玉米。农民割倒玉米秸秆，再经过一段时间晾晒后，将玉米穗收走;玉米秸秆留在田间继续晾晒，晾晒后的玉米秸秆可以手工捆扎运到田边村头堆放或由打捆机捡拾打捆后运至秸秆存储点或利用点。东北地区玉米秸秆的规模化工业利用方式多为直燃发电［1］。

玉米秸秆主要成分为纤维素、半纤维素和木质素。其中，纤维素占36．5% ～38．6%，半纤维素占38．0% ～38．8%，木质素占12．3% ～17．6%，此外还含有丰富的有机质、氮、磷、钾及微量元素［2］。玉米秸秆利用价值较高，一方面可作为工业原料、燃料能源和有机肥料，另一方面可作为畜禽饲料。与其他农作物秸秆相比，玉米秸秆粗蛋白质含量更高，通过氨化、发酵等技术进行加工处理，可以显著提高玉米秸秆的饲料营养价值和饲用价值［3］。大豆糖蜜常以大豆纤维为载体，加工成饲料添加剂或直接添加到燕麦中制成良好的青贮饲料。也有人在饲料的配合生产中添加糖蜜，以提高饲料的营养价值和改善适口性［4］。

生物饲料是以微生物发酵技术为核心生产的动物饲料或饲料原料。发酵饲料的实质可以看作活菌制剂和发酵底物的复合物，是以植物性农副产品为主要原料(底物)，通过微生物的代谢作用，降解部分多糖、蛋白质和脂肪等大分子物质，生成有机酸和可溶性多肽等小分子物质，形成营养丰富、适口性好、活菌含量高的生物饲料或饲料原料［5］。

目前，玉米秸秆饲料已广泛应用于反刍动物的饲养中，在单胃动物(如肥育猪)饲粮中也有一定应用，针对单胃动物的玉米秸秆发酵技术研究，将是未来玉米秸秆饲料的发展方向之一;玉米秸秆饲料生物发酵技术已取得较大进展，但还处于粗放型使用阶段，相信在广大科研人员的努力下一定会克服玉米秸秆饲料化利用的种种困难，加大科研力度和成果转化。使玉米秸秆加工走上产业化道路，发展商品化生产是未来开发利用玉米秸秆饲料的发展趋势，从而使大量的废弃玉米秸秆成为代替粮食进行畜牧生产的宝贵资源［3］。

1 材料与方法

1．1 材料 玉米秸秆、玉米芯，来自黑龙江省大庆市林甸县;豆粕，市售;大豆糖蜜，购自黑龙江双河松嫩大豆生物工程有限责任公司。

1．2 试剂 蛋白胨;牛肉膏;酵母膏;柠檬酸氢二铵;葡萄糖(分析纯);乙酸钠(分析纯);磷酸氢二钠(分析纯);硫酸钠(分析纯);硫酸锰(分析纯);吐温80;琼脂。

1．3 仪器与设备 超净工作台，为SW-CJ-1D上海苏净实业有限公司产品;培养箱，型号PH-010(A)，为上海一恒科技有限公司产品;空气恒温摇床，型号THZ-82，为江苏金坛市城东新瑞仪器厂产品;立式灭菌锅，型号为LDZX-30FBS，为上海申安仪器有限公司产品;便携式电动移液器，型号4-000-200，为美国DRUMMOND产品;多功能粉碎机，型号FY13O，为天津市泰斯特仪器有限公司产品;分析天平，为北京赛多利斯仪器系统有限公司产品;电子天平，型号ES-2002H，为长沙湘平科技发展有限公司产品。

1．4 菌种来源 植物乳杆菌，来自东北农业大学食品学院。

1．5 试验方法 将玉米秸秆、玉米芯和豆粕用粉碎机粉碎，30目过筛备用。

1．5．1 种子液的制备。将1支已活化的植物乳杆菌斜面接入到已灭菌降温的100 mlMRs液体培养基中，在37℃恒温震荡箱150 r/min震荡培养24 h，取出，即为种子液。为了保证菌种活性，种子液必须现制现用。

1．5．2 样品液的制备。将种子液4 ml按2%(V/V)的比例添加到灭菌冷却的200 ml样品液培养基中，自然pH值，在37℃恒温震荡箱150 r/min震荡培养24 h，按梯度稀释，倾倒到MRs固体培养基中，恒温培养箱中37℃培养48 h后取出，进行菌落计数。

由于粉碎后原料为粉末状且吸水性强，当总固形物控制在10%以内时，样品液为液体;当总固形物含量超过10%时，样品液为半固体且流动性差，不利于振荡培养。

1．5．3 单因素试验。

1．5．3．1 玉米秸秆含量对植物乳杆菌菌落总数的影响。分别量取自来水200 ml，按照玉米秸秆含量分别为0%、0．5%、1．0%、1．5%、2．0%、2．5%，玉米芯 1．5%、豆粕 0．2%、大豆糖蜜0．2%的比例制备样品液培养基，自然pH，进行菌落计数。

1．5．3．2 玉米芯含量对植物乳杆菌菌落总数的影响。分别量取自来水200 ml，按玉米芯含量分别为0%、0．5%、1．0%、1．5%、2．0%、2．5%，玉米秸秆含量为 1．5%，豆粕含量为0．2%，大豆糖蜜含量为0．2%，制备样品液培养基，自然pH，进行菌落计数。

1．5．3．3 豆粕含量对植物乳杆菌菌落总数的影响。分别量取自来水 200 ml，豆粕含量分别为 0、0．1%、0．2%、0．3%、0．4%，玉米秸秆含量1．5%，玉米芯含量1．5%，大豆糖蜜含量0．2%制备样品液培养基，自然pH，进行菌落计数。

1．5．3．4 大豆糖蜜含量对植物乳杆菌菌落总数的影响。分别量取自来水200 ml，大豆糖蜜含量分别为0、0．1%、0．2%、0．3%、0．4%，玉米秸秆含量 1．5%，玉米芯含量 1．5%，豆粕含量0．2%，制备样品液培养基，自然pH，进行菌落计数。

1．5．4 制备植物乳杆菌液体培养基的正交试验。在单因素试验的基础上，选择玉米秸秆、玉米芯、豆粕和大豆糖蜜为影响因素，设计4因素3水平L9(34)正交试验，确定最优配方。4个主要因素水平如表1所示［6］。

表1 制备植物乳杆菌培养基配方的因素与水平

2 结果与分析

2．1 单因素试验

2．1．1 玉米秸秆含量对植物乳杆菌菌落总数的影响。从图1可以看出，玉米秸秆含量与菌落总数呈正相关。随着玉米秸秆含量的增加，菌落总数也随之增加。当玉米秸秆含量为2．0%时菌落总数达到最大值，此后再增加玉米秸秆含量，菌落总数反而减少。

2．1．2 玉米芯含量对植物乳杆菌菌落总数的影响。从图2可以看出，玉米芯含量与菌落总数呈正相关。随着玉米芯含量的增加，菌落总数也随之增加。当玉米秸秆含量为1．5%时菌落总数达到最大值，此后菌落总数增加含量，菌落总数缓慢减少。

2．1．3 豆粕含量对植物乳杆菌菌落总数的影响。从图3可以看出，豆粕含量与菌落总数呈正相关。随着豆粕含量的增加，菌落总数也随之增加。当豆粕含量为0．2%时，菌落总数达到最大值，此后增加含量，菌落总数缓慢减少，且处于平稳。

2．1．4 大豆糖蜜含量对菌落总数的影响。从图4可以看出，大豆糖蜜含量与菌落总数呈正相关。随着大豆糖蜜含量的增加，菌落总数也随之增加。当豆粕含量为0．3%时菌落总数达到最大值，此后增加豆粕含量，菌落总数缓慢减少。

表2 制备植物乳杆菌培养基配方的正交试验结果

2．2 制备植物乳杆菌液体培养基的正交试验结果 由表2可知，影响培养基配方的主次因素依次为A＞D＞C＞B，即主要因素为玉米秸秆，其次为大豆糖蜜、豆粕、玉秸芯。最优组合为A1B3C3D3。因此，最佳配方为:1%玉米芯、2%玉米秸秆、0．3%豆粕、0．3%大豆糖蜜，自然 pH。

3 小结

玉米秸秆等玉米废弃物制备饲用植物乳杆菌液体培养基的最佳配方为1%玉米秸秆、2%玉米芯、0．3%豆粕、0．3%大豆糖蜜，自然pH。

此配方为后续生产饲料降低成本与简化工艺奠定了理论基础，同时增加了玉米秸秆等农业废弃物综合利用的渠道和方法。

［1］那贵森．关于东北地区玉米秸秆发电的探讨［J］．水利电力机械，2006，28(12):45－48．

［2］李丹丹，周杰，刘文红．响应面优化玉米秸秆纤维素提取工艺［J］．安徽农业科学，2011，39(30):18781 －18783．

［3］韩明鹏，高永革，王成章．玉米秸秆发酵饲料的研究进展［J］．江苏农业科学，2010(2):242－245．

［4］李大鹏，刘洋．大豆糖蜜的功能性成分及其应用［J］．农产品加工(学刊)，2010(7):37 －39．

［5］杨丽英，周小燕．生物饲料的现状及发展前景［J］．畜牧与饲料科学，2010，31(1):34 －36．

［6］杨波涛．均匀设计和正交设计在微生物最佳培养基配方中的应用［J］．渝州大学学报:自然科学版，2000(1):14 －19．