2021-4-10 | 农业
啤酒糟的主要成分是未糖化的麦芽、不溶性高分子物质和麦皮中的纤维素等[1-3]。夏天为啤酒生产旺季，同时阴雨天气较多，啤酒糟往往得不到及时处理而导致变质，造成严重的环境污染与资源浪费。目前，国内大部分啤酒生产厂家将啤酒糟用作粗饲料(湿糟或干糟)直接喂养，经济效益甚微；甚至部分啤酒厂以废弃物的形式直接排放，成为江河湖泊的一大污染源，严重破坏生态环境。
大量研究表明：运用微生物多菌种混合发酵技术可以显著提高饲料中蛋白质含量和能量值，降低纤维素含量，从而提高动物消化率[4-6]。通过复合微生物的相互作用,部分降解、转化和分解啤酒糟中的纤维素,蛋白质等大分子物质,更易被畜禽消化吸收和利用,同时积累大量微生物菌体以及各种有益酶类和生长因子,从而全面提高啤酒糟的利用价值[5]。因此，如何利用生物技术以提高啤酒糟的蛋白质含量，改善其营养结构，在开发附加值高、技术含量高的蛋白饲料的同时，使企业实现清洁生产，从而明显提高经济效益和社会效益，具有重大意义。
本研究采用市售微生物饲料发酵剂为菌种对啤酒糟进行了发酵试验，以发酵饲料中蛋白质和纤维素含量为指标,考察了氮源添加量、接种量、发酵温度和发酵时间等工艺条件对蛋白饲料品质的影响,以获得最佳微生态发酵条件,为工业生产提供基础依据。
1材料与方法
1.1材料
啤酒糟原料来自重庆啤酒集团盐城有限责任公司，其理化指标见表1，临用前经120℃灭菌30min；市售“生态宝”微生物饲料发酵剂由湖南湘祁生物科技有限公司生产。
1.2主要仪器与设备
YX280B型手提式高压灭菌锅（上海三申医疗器械有限公司生产）；SW-CJ-2FD型双人单面超净工作台（苏州净化设备有限公司生产）。
1.3发酵
根据接种量，将一定量的微生物饲料发酵剂与少量麸皮混合后加入到5.0kg的啤酒糟中，添加一定量的硫酸铵氮源，充分搅拌均匀后装入塑料桶并压实、密封发酵。控制发酵温度为24~32℃，每天取样分析发酵饲料中蛋白质和纤维素含量。
1.4样品处理及分析方法
样品处理：取样5g加50ml无水乙醇提取1h，充分搅拌，于3600r/min下离心15min，弃去上清液,再用75%乙醇10ml反复洗涤3次，沉淀于105℃干燥至恒重，称取一定量的试样进行消化、测定。分析方法：水分按GB6435—86执行；粗纤维按GB6434—86执行；粗蛋白按GB6432—86执行。
2结果与讨论
2.1氮源添加量对发酵饲料品质的影响（见图1）
控制发酵温度为30℃,微生物饲料发酵剂接种量为2%，经过3d发酵后，不同含量硫酸铵氮源添加后发酵饲料中蛋白质和纤维素含量变化趋势见图1。由图1可以看出，添加硫酸铵氮源的发酵饲料中蛋白质含量明显提高而纤维素含量则有所下降，但当添加量达到0.4%后，产物中的蛋白质和纤维素含量基本稳定，分别达到41.08%和11.24%。有研究表明[7]，氮源添加量浓度过高，产品会产生较刺鼻的氨味，产品风味变差。试验选择硫酸铵氮源最佳添加量为0.4%。
2.2发酵温度对饲料品质的影响（见图2）
图2为0.4%的硫酸铵添加量、2%微生物饲料发酵剂接种量,3d发酵时间,不同发酵温度时的发酵饲料中蛋白质和纤维素含量。温度是微生物饲料发酵剂中多菌种活性敏感因素,随着温度的变化蛋白质和纤维素含量出现“峰尖”和“峰谷”的变化格局,试验发现最佳发酵温度为30℃时产品中蛋白质最高而纤维素含量最低。
2.3微生物饲料发酵剂接种量对饲料品质的影响（见图3）
由图3可见，当接种量增加至2.0%时,蛋白质含量从啤酒糟原料的25.49%迅速增加至41.08%,而纤维素含量则由17.13%下降至11.24%；接种量继续增大则蛋白质和纤维素含量基本稳定,当接种量增加至5.0%时,蛋白质和纤维素含量分别为42.44%和10.67%。说明啤酒糟微生态发酵时，应控制接种量在合适的范围。当接种量初始升高时，微生物饲料发酵剂中多菌种大量生产与繁殖，导致啤酒糟发酵饲料中蛋白质和纤维素含量的显著变化；当接种量升高到一定程度时，多菌种数量与啤酒糟原料中大分子的降解达到稳定和平衡，对蛋白质和纤维素含量影响不大。因此，本试验中的最佳接种量选择2.0%。
2.4发酵时间对微生态发酵饲料品质的影响(见图4)
由图4可以看出，随着发酵时间的延长，啤酒糟发酵饲料中蛋白质含量逐渐升高而纤维素含量逐渐降低。当发酵时间达到3d后，发酵饲料中蛋白质和纤维素含量处于平缓区，可能是多菌种生长过程中受到了菌体呼吸作用和碳、氮源的消耗等因素限制而造成的。考虑到企业扩大生产过程中搅拌操作和发酵的不稳定性，会影响微生态发酵饲料品质，因此,为保证企业批量生产质量的稳定，选择4～5d为最佳发酵时间。
3结论
微生物饲料发酵剂为菌种对啤酒糟进行发酵生产高蛋白饲料的单因素试验表明，最佳氮源硫酸铵添加量为0.4%、发酵温度为30℃、接种量为2.0%、发酵时间为4~5d。研究结果能够为啤酒生产废弃物啤酒糟的综合利用提供基础数据。应进一步加强适合啤酒糟微生物发酵剂的开发和发酵机理的研究，探讨发酵工艺与饲料品质指标的相关性，为实现工业化应用提供依据。