以果渣为基料的营养物对酵母菌MB生长的影响

吕嘉枥， 张彪燕， 葛成源, 胡翠翠

(1.陕西科技大学 生命科学与工程学院， 陕西 西安 710021; 2.北京博胜经纬科技有限公司， 北京 100071)

0 引言

近年来，新型益生菌发酵饲料越来越受到养殖企业的重视，经益生菌发酵后的饲粮营养价值显著提高，活性益生菌还能促进消化吸收，使动物对饲料的吸收利用更充分[1].另外，菌体蛋白带有一种特殊香味，可刺激、增进畜禽食欲，提高畜禽的采食量[2].我国苹果产量居世界前列，同时产出大量果渣[3,4]，苹果渣的合理利用也是近年来比较热门的研究课题[5-8]，利用苹果渣培养有益菌群可对苹果渣进行有效利用[9-11].本研究以苹果鲜渣为原料，补加合适的碳源、氮源、生长因子，同时运用正交试验优化发酵条件，培养酵母菌MB菌株，为苹果渣的有效利用提供基础.

1 材料和方法

1.1 试验菌种

酿酒酵母MB(Saccharomyces cerevisiae MB),由陕西科技大学生命科学与工程学院微生物教研室提供.

1.2 材料

苹果鲜渣，由陕西天佑果蔬制品有限责任公司提供.碳源：蔗糖、糖蜜、玉米粉.氮源：硫酸铵、乳清粉、玉米浆.生长因子：白萝卜、芹菜、青椒.

1.3 检测指标

pH值：发酵液经滤纸过滤后用酸度计PB-10测定.

活菌数：血球计数板直接计数[12]，稀释平板法计菌落数[13].

菌体形态：显微镜下直接观察.

1.4 实验方法

1.4.1 单因素实验

由于苹果渣中微生物可直接利用的单糖含量并不高，含氮量较低[9,14,15]，不能满足微生物生长所需，故需在基础培养基的基础上添加一定量的碳源和氮源，生长因子的添加则可促进微生物更好地生长.将苹果渣与水以1∶10的比例混合，分别添加碳源(蔗糖、糖蜜、玉米粉)、氮源(硫酸铵、乳清粉、玉米浆)、生长因子(白萝卜、芹菜、青椒)，设置不同浓度进行单因素试验.接种量2%，28℃发酵，记录发酵过程中活菌数、pH的变化，并观察发酵液中菌体形态.

1.4.2 正交试验

在单因素实验的基础上，选取合适的碳源、氮源、生长因子，采用L9(34)正交试验对发酵条件进行优化，发酵时间为5天，记录发酵过程中活菌数、pH的变化.

2 结果与讨论

2.1 添加不同碳源对酵母菌MB的影响

2.1.1 蔗糖添加量对发酵液中活菌数和pH的影响

由图1、图2可知，在苹果渣发酵液中添加蔗糖，对起始点pH的影响较小，培养两天之后pH趋于稳定.活菌数有较大幅度的增加，但最高活菌数仅为5.75×107cfu/mL，因此蔗糖不是要补加的理想碳源.

图1 酵母菌在不同蔗糖 浓度下活菌数变化曲线

图2 酵母菌在不同蔗糖 浓度下pH变化曲线

2.1.2 糖蜜添加量对发酵液中活菌数和pH的影响

图3 酵母菌在不同糖蜜浓度下 活菌数变化曲线

由图3、图4可知，在苹果渣发酵液中添加糖蜜，起始点pH略有降低，活菌数明显增加，最高活菌数为7.5×107cfu/mL，且菌体形态较好，因此在苹果渣发酵液中添加糖蜜比蔗糖好.

图4 酵母菌在不同糖蜜 浓度下pH变化曲线

2.1.3 玉米粉添加量对发酵液中活菌数和pH的影响

图5 酵母菌在不同玉米粉浓度下 活菌数变化曲线

图6 酵母菌在不同玉米粉 浓度下pH变化曲线

由图5、图6可知，在苹果渣发酵液中添加玉米粉，起始点pH有所升高，但活菌数增加较少，活菌数最大值仅为1.4×107cfu/mL，因此玉米粉不是理想碳源.

因此，在苹果渣发酵液中补加的碳源，效果依次为糖蜜>蔗糖>玉米粉.

2.2 添加不同氮源对酵母菌MB的影响

2.2.1 硫酸铵添加量对发酵液中活菌数和pH的影响

图7 酵母菌在不同硫酸铵浓度下 活菌数变化曲线

图8 酵母菌在不同硫酸铵 浓度下pH变化曲线

由图7、图8可知，在苹果渣发酵液中添加硫酸铵，初始pH略有降低，酵母菌生长较差，随着浓度的增大，菌体生长受到抑制.

2.2.2 乳清粉添加量对发酵液中活菌数和pH的影响

图9 酵母菌在不同乳清粉 浓度下活菌数变化曲线

图10 酵母菌在不同乳清粉 浓度下pH变化曲线

由图9、图10可知，在苹果渣发酵液中添加乳清粉，随着浓度的增加，初始pH逐渐升高，菌体增长不明显.

2.2.3 玉米浆添加量对发酵液中活菌数和pH的影响

图11 酵母菌在不同玉米浆 浓度下活菌数变化曲线

图12 酵母菌在不同玉米浆 浓度下pH变化曲线

由图11、图12可知，在苹果渣发酵液中添加玉米浆，随着浓度的增加，初始pH逐渐升高，活菌数最高为2.2×107cfu/mL，比乳清粉效果好.

在苹果渣发酵液中补加氮源，酵母菌生长均不太明显，原因可能是碳氮比不均衡.

2.3 添加不同生长因子对酵母菌MB的影响

2.3.1 白萝卜添加量对发酵液中活菌数和pH的影响

图13 酵母菌在不同白萝卜添加量 下活菌数变化曲线

图14 酵母菌在不同白萝卜 添加量下pH变化曲线

由图13、图14可知，在苹果渣发酵液中添加白萝卜，pH小幅度波动，活菌数最高为3.8×107cfu/mL.镜检观察，菌体形态良好.

2.3.2 芹菜添加量对发酵液中活菌数和pH的影响

图15 酵母菌在不同芹菜添 加量下活菌数变化曲线

图16 酵母菌在不同芹菜添 加量下pH变化曲线

由图15、图16可知，在苹果渣发酵液中添加芹菜，初始pH升高，活菌数最高为2.1×107cfu/mL.

2.3.3 青椒添加量对发酵液中活菌数和pH的影响

图17 酵母菌在不同青椒添 加量下活菌数变化曲线

图18 酵母菌在不同青椒 添加量下pH变化曲线

由图17、图18可知，在苹果渣发酵液中添加青椒，初始pH升高，活菌数最高为2.8×107cfu/mL.

添加这3种蔬菜，发酵前后pH变化幅度均较小，对活菌数的影响效果依次为白萝卜>青椒>芹菜，且添加白萝卜的发酵液中菌体形态最好.

2.4 正交设计优化发酵工艺

根据单因素试验，选取糖蜜、玉米浆、白萝卜分别作碳源、氮源、生长因子，进行L9(34)正交试验，以发酵过程中测得的最大活菌数为试验结果，进行正交数据分析，见表1.发酵过程中pH变化见图19.

表1 正交试验结果和直观分析表

由表1可知，3个因素对酵母菌发酵效果的影响顺序依次是A>B>C，即糖蜜>玉米浆>白萝卜.发酵的最佳条件为A3B2C1，即添加糖蜜5%，玉米浆0.5%，白萝卜5%.

图19 正交试验发酵过程中pH变化曲线

2.5 验证试验

按A3B2C1条件进行验证试验，活菌数最高可达1.22×108cfu/mL.表明该条件具有可行性.

3 结论

将苹果渣与水以1∶10的比例混合，在添加碳源(蔗糖、糖蜜、玉米粉)、氮源(硫酸铵、乳清粉、玉米浆)、生长因子(白萝卜、芹菜、青椒)进行单因素试验的基础上选取合适的碳源、氮源、生长因子进行正交试验，以活菌数作为主要指标，得出对酵母

菌MB菌株生长较好的营养物组合为：糖蜜5%，玉米浆0.5%，白萝卜5%.在此条件下进行验证试验，活菌数可达1.22×108cfu/mL.说明利用苹果渣培养酵母菌MB菌株确实可行.

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