我国是农业大国,生产着各种农产品,与此同时也随着农产品的大量生产,各种农副产品出现,有些农副产品得到合理利用,不仅得到了经济效益而且使资源充分利用。然而另一些农副产品并没有彻底的被利用,导致资源浪费,环境污染。这就需要研究出更多有效方案治理这些问题。果汁加工是我国的重要的产业,随着大量果汁的加工生产,果渣是不可避免的副产物。尤其每当榨汁季的来临,果汁加工厂会有大量的果渣排放。由于没有找到处理果渣的最佳方案使得一些微生物繁殖,酸败,引起土壤的污染和空气的污染。最终受害者是人类,因此苹果渣的综合开发利用研究任重而道远。通过微生物的固态发酵,将苹果汁生产后产生的果渣转化为蛋白饲料,不仅可以提高果渣中蛋白含量而且能充分利用其营养价值,同时解决了加工果汁企业面临的果渣处理问题,更能减少果渣带来的环境污染问题。 全球面临资源紧缺的状况,发展安全,优质,高效的饲料业是养殖持续健康发展的物质基础,是提供卫生,安全和营养丰富的动物性食品,饲料业在发展过程中,蛋白质原料不足是饲料业发展的难题之一,人们迫切要求广辟饲料来源,以便于快速研发。
1.苹果渣的成分分析
目前大多数的苹果渣来自果汁加工厂,新鲜的果汁含水量60~80%干物质中含有蛋白质、粗纤维、 粗脂肪、 粗灰分、 水分、 无氮浸出物等物质,其中苹果渣中的微量元素含量也高 因此,苹果渣是一种可以资源化利用的加工副产物。 近年来,对苹果渣营养成分的分析有不少报道,大多都是呈现出苹果渣水分含量高,纤维素含量高,而然蛋白质含量较低的趋势。
2.蛋白质及饲料蛋白的介绍
蛋白质是所有生命的物质基础,在动物体内,蛋白质有助于形成软骨,皮肤,肌肉等支撑和保护组织。因此,蛋白质是动物饲料不可缺少的物质。饲料蛋白即单细胞蛋白,是指真菌,酵母菌,非致病性细菌等单细胞生物体所含蛋白质,且其含量到达45-75%,含有丰富的维生素和微量元素不含胆固醇,这些特点是动物饲料不能比拟的,其次饲料蛋白在畜禽体内水解后,转化为多肽和氨基酸,且吸收效果好,除此之外菌体蛋白饲料还能提高,畜禽的免疫力并使肉质更嫩。
3.在2005年,司翔宇采用了黑曲霉为菌种,通过单因素试验。获得了苹果渣发酵的最佳的工艺:尿素添加量为7%、料水比1:1、温度30℃、发酵时间5d、接种量1%、pH值自然。并且实验结果表明,当发酵料层厚度为5mm,动力通风时,发酵产物真蛋白含量达到14.09%。蛋白质含量明显提高。
在2006,李桂峰是将产阮假丝酵母接入苹果渣进行固态发酵,结果苹果渣的蛋白质含量提高了2.5倍,烟酸也增加了3.4倍,同时维生素B2,维生素B1都增加了1.2 倍。但是,分别接入啤酒酵母和柠檬形克氏酵母进行固态发酵及乙醇处理,则粗蛋白质会增加2倍,维生素C提高2倍。并且与此同时,粗灰分,粗纤维和矿物质元素有所增加,可溶性蛋白质略有增加,但含糖量降低。发酵物中无黄曲霉毒素。
在2007年,乔君毅等人对影响苹果渣发酵因素进行研究。发现菌种的选择非常关键,而且发现菌种应该由单一菌种向混合菌种培养方向发展。混菌发酵的目的在于利用菌种之间协调工作关系,扩大对苹果渣的适应能力和防杂菌能力。在利用产阮假丝酵母,果酒酵母及绿色木霉发酵苹果渣,结果使发酵产物粗蛋白含量明显提高,除此之外,接入菌种之间的比例也尤为重要。当比例为1:10时,不仅发酵产品粗蛋白质增幅很大。且不再有绿丝孢子产生,使发酵产品品质明显改善。
在2008年,肖雷等人以黑曲霉为菌种,通过苹果渣添加添加一定氮源和水进行固态发酵,从而生产饲料蛋白,此外,对培养基组成进行了优化研究。试验结果表明:苹果渣发酵生产饲料蛋白的最佳培养基组成为:苹果渣装料量为25g,添加物硫铵酸1.5%,料水比1:1,培养温度30℃发酵时间为5d。按照最佳培养基组成完成实验,并用方差和极差分析,表明了影响饲料蛋白含量因素的主次顺序为:硫酸铵含量>料水比>底物装料量。其中硫酸铵的影响最为显著。
在2009年,武运等人通过热带假丝酵母菌和啤酒酵母菌为发酵剂,研究了发展苹果渣生产菌体蛋白饲料的影响条件。混合菌种发酵生产蛋白质含量优于单菌种发酵。加入氮源处理的要比没有加氮源处理的蛋白质含量高,且在生物量生长的情况表明,在接种比例为4:1和5:1的培养基中,微生物生长速度和产物性状较好。固态发酵试验产物粗蛋白含量测定结果更进一步说明,随着热带假丝酵母菌接种量的增大,产物粗蛋白含量相应增加,但当低于4:1时,发酵产物粗粗蛋白质含量开始降低。
在2010年,胡银川等人对苹果渣发酵生产蛋白质饲料混合菌配比进行研究。而此次试验则是在单菌种发酵的实验基础上,进行双菌种,三菌种不同的混合比进行发酵实验并且在以苹果渣为主要原料,接种量为10%,料液比2:1自然pH值,料层厚度为2.5cm的条件下,通过黑曲霉,枯草芽孢杆菌,酿酒酵母的比例为1:1:2时。苹果渣中蛋白质产量增长到了13.5%。较未发酵时的7.2%明显提高3.88%。
2011年,张宗舟等人利用航空诱变获得优良菌种———黑曲霉ZM—8,啤酒酵母热带假丝酵母以及白地霉配制而成的复合菌剂,进行发酵苹果渣粗蛋白质含量显著提高,营养价值也有所增加。
2012年,李宏涛等人以有效生物群为发酵剂,对苹果渣进行固态发酵,生产菌体蛋白并且采用了正交设计实验和单因素试验对固态发酵条件进行了研究。苹果渣发酵最佳培养基组成为:蔗糖添加量3%,含水量30%培养温度25℃,接种0.8%,发酵时间4d,发酵产物粗蛋白含量由5.82%提高到21.28%。
在2013年,陈建军等人分别采用不同比例的菌种,菌种为黑曲霉,酿酒酵母,枯草芽孢杆菌,还有不同比例的氮源,其中,添加的氮源为为豆 ,尿素,硫酸铵,以不同的发酵时间进行正交实验,并且结果表明影响蛋白质的因素主次的顺序依次为氮源>菌种>空白列>发酵时间。说明添加氮源能明显提高蛋白质的含量,且是蛋白质含量提高的关键因素。