玉米皮固态培养混合益生菌的研究

玉米皮作为玉米深加工行业的主要副产物，多数被直接用作动物饲料，但由于玉米皮的结构非常复杂，半纤维素和木质素形成致密的网状结构，将纤维素镶嵌其中，导致动物对玉米皮饲料的利用率较低。黑曲霉作为安全菌种，可添加到动物饲料中，并能分泌纤维素酶、淀粉酶、葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶、植酸酶等十几种酶。酿酒酵母作为肠道益生菌，不但能维护肠道的微生态环境，保护益生菌菌群，当肠道环境遭到破坏，还能及时有效地修复体内的微生态环境。本论文基于以上两种益生菌的性质，对以玉米皮为原料固态培养生产益生菌的条件进行了优化。
　　首先优化了黑曲霉种子的培养条件。通过对初始pH、转速、通气量、碳源等因素的考察，最终确定的优化条件为:黑曲霉的最适生长环境在pH5左右，当低于5时，黑曲霉生长缓慢，但对于中性环境具有一定的耐受性。当转速为200 rpm时，酶活最高，达到13.47 U/mL。酶活随着通气比的增大呈现先上升后下降的趋势，转折点为0.75 vvm，因此种子培养过程中最适通气比为0.75 vvm，酶活达到20.43 U/mL，是未优化条件下最高酶活的1.52倍。黑曲霉在生长初期需要外加碳源辅助生长，最终选定的外加碳源为工业级葡萄糖，添加量为15g/L，酶活提高3.45倍，活菌数达到105 cfu/mL。
　　其次优化了玉米皮固态培养黑曲霉的条件。通过对纤维素酶、蛋白酶、活菌数等指标的测定，最终确定最适的无机氮源为尿素，添加量为0.5％。水分含量对纤维素酶酶活与活菌数的影响趋势一致，当料液比大于1∶1.5，酶活及菌落数与水分添加量成正相关，但小于1∶1.5后，呈现负相关。最终确定最适料液比为1∶1.5。
　　继而考察了麸皮添加量、培养时间、接种量等因素对黑曲霉固态培养的影响。在单因素考察的基础上设计了三因素三水平的正交试验，通过对纤维素酶酶活、蛋白酶酶活以及活菌数的综合考虑，最终确定麸皮添加量为15％，培养天数为7天，接种量为20％。
　　最后考察了酿酒酵母与黑曲霉共培养天数以及接种比例对固态培养的影响。通过对培养结束后纤维素酶、蛋白酶、活菌数的测定，综合考虑确定的条件为:混菌培养接种比（黑曲霉∶酿酒酵母）为3∶1，混菌共培养1天。在此条件下，纤维素酶的酶活622.11 U/g，蛋白酶的酶活为606.55 U/g，每克含益生活菌总数超过百亿。