徐高骁,王士长,裴亚玲
(1.南宁学院,广西南宁 530200;2.广西大学,广西南宁 530003;3.河南牧业经济学院,河南郑州 450000)
我国的木薯产区十分广阔,主要位于华南地区的广西、广东等省。目前,广西年产木薯900多万吨,主要用于制取木薯淀粉,随之而来的就是产生大量的木薯渣废弃物。唐庆凤等(2016)和吴端钦等(2015)指出,在木薯渣中非氮化合物的含量可以高达78.7%,是很好的碳源,而其粗蛋白质含量很低。 Ren(2015)和 Daniel(2005)研究认为,木薯渣蛋白质中氨基酸组成又极不平衡,直接用来喂养禽畜效果差。因此大量的木薯渣无法被利用,形成了极大的浪费。本试验以木薯渣为碳源,加入少量的无机氮源,利用米曲霉固态发酵,将木薯渣转化为蛋白质饲料,达到开发新的饲料,有效利用木薯废弃物的目的。
1.1 试验材料 米曲霉、木薯渣和玉米粉均由南宁学院实验室提供。米曲霉液体培养基:马铃薯提取液500 mL+葡萄糖10 g,加热混匀。马铃薯提取液的制作方法:100 g马铃薯带皮洗干净后切碎+2000 mL蒸馏水→煮沸45 min→稠状→5层纱布过滤→取滤液。
1.2 试验方法
1.2.1 试验设计 本试验研究影响木薯渣发酵的底物含水量、发酵时间、米曲霉接种比例、添加硝酸铵比例四个因素,并且每个因素下设三个水平。即采取3水平4因素正交试验设计,共9个试验组,每组设3个重复。每组重100 g,每组添加5%玉米粉(即5 g)作为米曲霉的营养物质和不同比例的硝酸铵作为氮源。
表1 正交试验因素及水平
从表2决定的试验方案可以看出,用正交表安排试验的两个特点,每个因素的各个不同水平在试验中出现了相同的次数;任何两个因素的各种不同水平的搭配,在试验中都出现了,并且出现了相同的次数。
1.2.2 测定方法 蛋白质的测定采用半微量凯式定氮法。
表2 固态发酵条件优化的正交试验安排表
本试验采用极差法分析试验因素对正交结果的影响。极差即R值,是指每个因素的不同水平的试验结果间最大的差值。极差大小确定各因素对粗蛋白质含量影响的主次顺序。K值是指每一因素同一水平结果之和。其最大值选择因素的最佳水平,从而得出可能的最优的发酵木薯渣的工艺条件。
表3 固态发酵条件优化的正交试验粗蛋白质含量变化表
从图1中可见,木薯渣底物含水量的第二水平即55%,所得数值最大,为63.61%。
从图2中可见,木薯渣发酵时间为第二水平即 6 d,所得数值最大,为 61.56%。
图1 不同水分条件下,米曲霉发酵后木薯渣蛋白质含量曲线图
图2 不同时间下,米曲霉发酵后木薯渣蛋白质含量曲线图
从图3中可见,米曲霉接种比例为第三水平即3%,所得数值最大,为64.07%。
图3 不同接种比例下,米曲霉发酵后木薯渣蛋白质含量曲线图
从图4中可见,硝酸铵比例为第三水平即5%,所得数值最大,为 67.63%。
图4 不同硝酸铵比例下,米曲霉发酵后木薯渣蛋白质含量曲线图
在正交试验的极差分析中,同一因素下不同水平K值越大,表示该水平对调高粗蛋白质含量越有利。从表4中可见,木薯渣底物含水量的第二水平所得数值最大,为63.61%,说明底物含水量为55%时最有利于增加粗蛋白质的含量。发酵时间为第二水平即6 d、米曲霉接种比例为第三水平即5%、添加硝酸铵比例为第三水平即3%时所得的粗蛋白质含量之和均为最大。因此,为增加木薯渣粗蛋白质含量,米曲霉发酵木薯渣的较优工艺条件为底物含水量55%、发酵时间6 d、米曲霉接种比例5%、添加硝酸铵比例3%。
正交试验中各影响因素下极差R值越大,表示该因素对粗蛋白质含量的作用越大。由表4可知,在试验条件范围内,四个因素对木薯渣粗蛋白质含量提高的主次顺序为:米曲霉接种比例、底物含水量、硝酸铵比例、发酵时间。
参考文献
[1]吴端钦,张刚,张石蕊.木薯渣对生长肥育猪饲用价值的研究[J].中国畜牧兽医,2015,42(12):3329 ~ 3245.
[2]唐庆凤,彭开屏,韦升菊,等.不同微生物添加剂组合固态发酵对木薯渣品质的影响[J].动物营养学报,2016,28(6):1965 ~ 1974.
[3]Daniel S,Jean M P,Gilles T.饲料成分与营养价值表[M].北京:中国农业大学出版社,2005.
[4]Ren J,Yuan X.Performance and m icrobial community in a twophase anaerobic co-digestion system using cassava dregs and pig manture[J].Bioresource Technology,2015,155:342 ~ 351.