以甘蔗糖蜜為碳源發酵生產生物量飼料酵母，通過單因素正交試驗設計，確定優化的培養條件為：溫度28℃，pH5.0.裝液量200ml/500ml，搖床轉速180r/min，培養時間84h。在優化的培養條件下酵母菌株的總蛋白質含量可達到6.01g/L。
    關鍵詞:甘蔗糖蜜; 飼料酵母; 正交試驗設計; 發酵條件
    近年來，許多國家已將微生物發酵技術逐步應用到飼料工業生產上。飼料酵母是利用工農業廢棄物及副產品下腳料采用酵母菌株發酵技術生產的一種蛋白質飼料，是單細胞蛋白質的主要產品，其蛋白質含量為40%-60%，并含有多種動物必須氨基酸和維生素，是營養價值近于魚粉的優質蛋白質飼料。甘蔗糖蜜是甘蔗制糖的主要副產物，總糖分在50%左右，且含有維生素和微量元素等多種可利用成分。甘蔗糖蜜含有豐富的適宜酵母生長的營養成分，是發酵生產酵母的良好原料。利用甘蔗糖蜜生產蛋白質飼料酵母極具開發潛力，可減少糖蜜的污染，具有重要意義。本實驗通過單因素和正交試驗設計，研究以甘蔗糖蜜為碳源發酵生產高生物蛋白質飼料酵母的培養條件優化組合，為工業生產蛋白質飼料酵母提供實驗依據。

　　1 材料與方法
　　1.1 材料

　　1.1.1 菌株。啤酒酵母( Saccharomyces cerevisiae)S906, 前期試驗初篩獲得, 本實驗室保存。

　　1.1.2 材料與試劑。麥芽汁參照諸葛健( 1997) 麥芽處理方法進行配制處理; 甘蔗糖蜜, 參照酸化水解法進行糖蜜預處理, 試劑均為國產分析純。

　　1.1.3 主要儀器。BACKMANJ2- 21 高速冷凍離心機( 美國Backman 公司) ; YP1200 型電子天平( 上海精科實業有限公司) ; 糖用錘度計( 浙江余姚儀表二廠) ; SPX- 250 型生化培養箱( 上海躍進醫療儀器廠) ; HQL300A 柜式恒溫冷凍搖床( 中國科學院武漢科學儀器廠) ; 101- 2- BS 電熱恒溫鼓風干燥箱( 上海躍進醫療器械廠) ; 320 pH Meter (Mettlertoledo 公司) ; UV- 1601 紫外分光光度計( 日本SHIMADZU 公司) 。

　　1.1.4 培養基。麥芽汁斜面培養基: 10 °Bx 麥芽汁, 瓊脂2 %。種子培養基: 10 °Bx 糖蜜, 硫酸銨0.1 %, 磷酸二氫鉀0.1 %, 七水硫酸鎂0.04 %, pH5。搖瓶發酵培養基: 同種子培養基, pH 5.5。

　　1.2 方法

　　1.2.1 菌株活化。無菌條件下接一環保藏菌種至麥芽汁斜面培養基, 28 ℃培養48 h 復蘇菌種。

　　1.2.2 種子擴大培養。取一環活化后的斜面菌種轉接到裝液量20 mL/100 mL 的種子培養基,28℃、180 r/min 培養24 h。

　　1.2.3 搖瓶發酵。發酵培養基裝液量100 mL/500mL 三角瓶, 接種量10 %, 28 ℃、180 r/min 搖床培養48 h。

　　1.2.4 細胞生物量測定。發酵液6000 r/min 離心15 min, 蒸餾水洗滌3 次, 收集菌體, 80 ℃烘干至恒重, 稱量并記錄數值。

　　1.2.5 細胞蛋白質含量測定。酵母細胞中蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍法進行測定。

　　1.2.6 總蛋白質得率。不同菌株的生物量和細胞蛋白質含量各不相同, 有的菌株生物量低而蛋白質含量高, 而有的菌株生物量高蛋白質含量卻不理想, 綜合考慮兩個因素, 以單位容積的發酵液收獲的菌體全部蛋白質含量( 總蛋白質得率) 為最終分析指標�？偟鞍踪|得率( g/L) =細胞生物量( g/L) ×細胞蛋白質含量(%)。

　　1.2.7 單因素試驗。選取糖蜜濃度、氮源、pH、溫度、接種量、搖床轉速、裝液量、培養時間等因素研究其對菌株總蛋白質得率的影響。

　　1.2.8 正交試驗。根據單因素試驗結果, 選取對生產蛋白質飼料酵母發酵條件影響較大的顯著因素設計正交試驗, 研究發酵條件的最佳優化組合。

　　2 結果與分析
　　2.1 單因素試驗
　　2.1.1 糖蜜酸化水解液糖度對總蛋白質得率的影響。見圖1。

　　由圖1可知, 當糖度10°Bx 時, 總蛋白質得率最高, 因此后繼試驗培養基糖度為10 °Bx。

　　2.1.2 最佳氮源選擇。
    在培養液中分別添加一定比例的硫酸銨、氯化銨、尿素、蛋白胨、酵母膏、草酸銨, 培養后收集菌體, 測定細胞生物量及蛋白質含量后計算總蛋白質得率, 結果見圖2，由圖可知, 以蛋白胨作為氮源時總蛋白質得率最高, 后繼試驗均以蛋白胨作為氮源。

　　2.1.3 蛋白胨濃度對總蛋白質得率的影響。
　　在確定碳源與氮源的基礎上, 試驗進一步研究了不同濃度蛋白胨對菌株S906 細胞生物量和蛋白質含量的影響, 結果見圖3。由圖3 可知, 過高的蛋白胨濃度對細胞生物量及蛋白質含量有一定的抑制作用, 蛋白胨濃度為7 g/L 時, 菌體細胞生物量和蛋白質含量最高。

　　2.1.4 裝液量對總蛋白質得率的影響。見圖4。

　　由圖4 可知, 發酵的最佳裝液量為150 mL/500 mL, 此時總蛋白質得率最高。

　　2.1.5 pH 對總蛋白質得率的影響。
　　酵母菌適宜的pH 范圍是微酸性的, 為了確定菌株總蛋白質得率的最佳pH 值, 選擇了起始pH 值低于7 的發酵培養液進行試驗, 結果見圖5。由圖5 可知, 在發酵培養液起始pH 值為5 時酵母菌株的總蛋白質得率最高。

　　2.1.6 搖床轉速對總蛋白質得率的影響。見圖6。

　　由圖6 可知, 在一定范圍內, 隨著的搖床轉速增大總蛋白質得率也隨之增加, 當轉速為200 r/min 時總蛋白質得率達最高值, 此后又呈下降趨勢, 后繼試驗搖床轉速為200 r/min。

　　2.1.7 溫度對總蛋白質得率的影響。見圖7。

　　由圖7 可知, 溫度對總蛋白質得率的影響較為顯著, 當溫度為28 ℃時總蛋白質得率最高。

　　2.1.8 接種量對總蛋白質得率的影響。見圖8。

　　由圖8 可知, 以不同接種量把種子培養液接入發酵培養液, 當接種量為10 %時總蛋白質得率
最高。

　　2.1.9 培養時間對總蛋白質得率的影響。見圖9。

　　由圖9 可知, 隨著培養時間延長, 總蛋白質得率逐漸增加, 72 h 后達最大值, 此后呈現下降趨勢, 這可能與培養液中養料耗盡, 細胞發生自溶有關。

　　2.2 正交試驗
　　根據單因素試驗結果, 選取培養溫度、發酵液pH 值、轉速、裝液量及培養時間5個顯著影響因素設計正交試驗, 采用L16( 4⁵)的正交設計( 見表1) , 結果見表2。

　　由表2 可知, R_A>R_B>R_E>R_D>R_C, 即溫度對總蛋白質得率的影響最為顯著, 然后依次為pH、發酵時間、裝液量, 最不顯著的因子為搖床轉速。其中菌株S906 的最佳發酵條件組合為A2B2C2D3E4,即溫度28 ℃, pH 5.0, 搖床轉速180 r/min, 裝液量200 mL/500 mL, 培養時間84 h。由于在試驗設計表沒有符合此發酵條件的方案, 所以按照上述得出的最佳發酵條件做追加試驗, 試驗重復3 次, 并與初始培養條件下菌株的總蛋白質得率進行對比。試驗結果表明, 初始培養條件和優化培養條下菌株的總蛋白質得率分別為4.19 g/L 和6.01 g/L,比優化前提高43.4 %。

　　3 結  論
　　本試驗以初篩所得高蛋白質得率啤酒酵母菌株S906 作為初發菌株, 以甘蔗糖蜜為唯一碳源, 發酵培養飼料酵母。通過單因素試驗和正交試驗設計, 得出發酵培養蛋白質飼料酵母的最佳培養基組合為: 糖蜜濃度10°Bx, 氮源為蛋白胨, 其最適濃度為7 g/L, 培養基初始pH 5.0; 最佳發酵條件為: 溫度28 ℃, 搖床轉速180 r/min, 接種量10 %, 裝液量200 mL/500 mL, 培養時間84 h, 在此最優培養條件下菌株S906 總蛋白質得率達到6.01 g/L。試驗結果表明， 甘蔗糖蜜是發酵培養蛋白質飼料酵母的良好原料。（本文搜集整理于網絡，如有侵權之處，請聯系我們刪除。）