玉米秸稈制備飼用乳酸菌培養基的研究

王月明，劉宇峰，張正海，石 杰，肖 湘 (黑龍江省科學院大慶分院，黑龍江大慶163119)

由于我國農業機械化程度不高，玉米聯合收割機械化作業尚未得到大面積推廣應用，大部分地區仍依靠農民手工收獲玉米。農民割倒玉米秸稈，再經過一段時間晾曬后，將玉米穗收走;玉米秸稈留在田間繼續晾曬，晾曬后的玉米秸稈可以手工捆扎運到田邊村頭堆放或由打捆機撿拾打捆后運至秸稈存儲點或利用點。東北地區玉米秸稈的規模化工業利用方式多為直燃發電［1］。

玉米秸稈主要成分為纖維素、半纖維素和木質素。其中，纖維素占36．5% ～38．6%，半纖維素占38．0% ～38．8%，木質素占12．3% ～17．6%，此外還含有豐富的有機質、氮、磷、鉀及微量元素［2］。玉米秸稈利用價值較高，一方面可作為工業原料、燃料能源和有機肥料，另一方面可作為畜禽飼料。與其他農作物秸稈相比，玉米秸稈粗蛋白質含量更高，通過氨化、發酵等技術進行加工處理，可以顯著提高玉米秸稈的飼料營養價值和飼用價值［3］。大豆糖蜜常以大豆纖維為載體，加工成飼料添加劑或直接添加到燕麥中制成良好的青貯飼料。也有人在飼料的配合生產中添加糖蜜，以提高飼料的營養價值和改善適口性［4］。

生物飼料是以微生物發酵技術為核心生產的動物飼料或飼料原料。發酵飼料的實質可以看作活菌制劑和發酵底物的復合物，是以植物性農副產品為主要原料(底物)，通過微生物的代謝作用，降解部分多糖、蛋白質和脂肪等大分子物質，生成有機酸和可溶性多肽等小分子物質，形成營養豐富、適口性好、活菌含量高的生物飼料或飼料原料［5］。

目前，玉米秸稈飼料已廣泛應用于反芻動物的飼養中，在單胃動物(如肥育豬)飼糧中也有一定應用，針對單胃動物的玉米秸稈發酵技術研究，將是未來玉米秸稈飼料的發展方向之一;玉米秸稈飼料生物發酵技術已取得較大進展，但還處于粗放型使用階段，相信在廣大科研人員的努力下一定會克服玉米秸稈飼料化利用的種種困難，加大科研力度和成果轉化。使玉米秸稈加工走上產業化道路，發展商品化生產是未來開發利用玉米秸稈飼料的發展趨勢，從而使大量的廢棄玉米秸稈成為代替糧食進行畜牧生產的寶貴資源［3］。

1 材料與方法

1．1 材料 玉米秸稈、玉米芯，來自黑龍江省大慶市林甸縣;豆粕，市售;大豆糖蜜，購自黑龍江雙河松嫩大豆生物工程有限責任公司。

1．2 試劑 蛋白胨;牛肉膏;酵母膏;檸檬酸氫二銨;葡萄糖(分析純);乙酸鈉(分析純);磷酸氫二鈉(分析純);硫酸鈉(分析純);硫酸錳(分析純);吐溫80;瓊脂。

1．3 儀器與設備 超凈工作臺，為SW-CJ-1D上海蘇凈實業有限公司產品;培養箱，型號PH-010(A)，為上海一恒科技有限公司產品;空氣恒溫搖床，型號THZ-82，為江蘇金壇市城東新瑞儀器廠產品;立式滅菌鍋，型號為LDZX-30FBS，為上海申安儀器有限公司產品;便攜式電動移液器，型號4-000-200，為美國DRUMMOND產品;多功能粉碎機，型號FY13O，為天津市泰斯特儀器有限公司產品;分析天平，為北京賽多利斯儀器系統有限公司產品;電子天平，型號ES-2002H，為長沙湘平科技發展有限公司產品。

1．4 菌種來源 植物乳桿菌，來自東北農業大學食品學院。

1．5 試驗方法 將玉米秸稈、玉米芯和豆粕用粉碎機粉碎，30目過篩備用。

1．5．1 種子液的制備。將1支已活化的植物乳桿菌斜面接入到已滅菌降溫的100 mlMRs液體培養基中，在37℃恒溫震蕩箱150 r/min震蕩培養24 h，取出，即為種子液。為了保證菌種活性，種子液必須現制現用。

1．5．2 樣品液的制備。將種子液4 ml按2%(V/V)的比例添加到滅菌冷卻的200 ml樣品液培養基中，自然pH值，在37℃恒溫震蕩箱150 r/min震蕩培養24 h，按梯度稀釋，傾倒到MRs固體培養基中，恒溫培養箱中37℃培養48 h后取出，進行菌落計數。

由于粉碎后原料為粉末狀且吸水性強，當總固形物控制在10%以內時，樣品液為液體;當總固形物含量超過10%時，樣品液為半固體且流動性差，不利于振蕩培養。

1．5．3 單因素試驗。

1．5．3．1 玉米秸稈含量對植物乳桿菌菌落總數的影響。分別量取自來水200 ml，按照玉米秸稈含量分別為0%、0．5%、1．0%、1．5%、2．0%、2．5%，玉米芯 1．5%、豆粕 0．2%、大豆糖蜜0．2%的比例制備樣品液培養基，自然pH，進行菌落計數。

1．5．3．2 玉米芯含量對植物乳桿菌菌落總數的影響。分別量取自來水200 ml，按玉米芯含量分別為0%、0．5%、1．0%、1．5%、2．0%、2．5%，玉米秸稈含量為 1．5%，豆粕含量為0．2%，大豆糖蜜含量為0．2%，制備樣品液培養基，自然pH，進行菌落計數。

1．5．3．3 豆粕含量對植物乳桿菌菌落總數的影響。分別量取自來水 200 ml，豆粕含量分別為 0、0．1%、0．2%、0．3%、0．4%，玉米秸稈含量1．5%，玉米芯含量1．5%，大豆糖蜜含量0．2%制備樣品液培養基，自然pH，進行菌落計數。

1．5．3．4 大豆糖蜜含量對植物乳桿菌菌落總數的影響。分別量取自來水200 ml，大豆糖蜜含量分別為0、0．1%、0．2%、0．3%、0．4%，玉米秸稈含量 1．5%，玉米芯含量 1．5%，豆粕含量0．2%，制備樣品液培養基，自然pH，進行菌落計數。

1．5．4 制備植物乳桿菌液體培養基的正交試驗。在單因素試驗的基礎上，選擇玉米秸稈、玉米芯、豆粕和大豆糖蜜為影響因素，設計4因素3水平L9(34)正交試驗，確定最優配方。4個主要因素水平如表1所示［6］。

表1 制備植物乳桿菌培養基配方的因素與水平

2 結果與分析

2．1 單因素試驗

2．1．1 玉米秸稈含量對植物乳桿菌菌落總數的影響。從圖1可以看出，玉米秸稈含量與菌落總數呈正相關。隨著玉米秸稈含量的增加，菌落總數也隨之增加。當玉米秸稈含量為2．0%時菌落總數達到最大值，此后再增加玉米秸稈含量，菌落總數反而減少。

2．1．2 玉米芯含量對植物乳桿菌菌落總數的影響。從圖2可以看出，玉米芯含量與菌落總數呈正相關。隨著玉米芯含量的增加，菌落總數也隨之增加。當玉米秸稈含量為1．5%時菌落總數達到最大值，此后菌落總數增加含量，菌落總數緩慢減少。

2．1．3 豆粕含量對植物乳桿菌菌落總數的影響。從圖3可以看出，豆粕含量與菌落總數呈正相關。隨著豆粕含量的增加，菌落總數也隨之增加。當豆粕含量為0．2%時，菌落總數達到最大值，此后增加含量，菌落總數緩慢減少，且處于平穩。

2．1．4 大豆糖蜜含量對菌落總數的影響。從圖4可以看出，大豆糖蜜含量與菌落總數呈正相關。隨著大豆糖蜜含量的增加，菌落總數也隨之增加。當豆粕含量為0．3%時菌落總數達到最大值，此后增加豆粕含量，菌落總數緩慢減少。

表2 制備植物乳桿菌培養基配方的正交試驗結果

2．2 制備植物乳桿菌液體培養基的正交試驗結果 由表2可知，影響培養基配方的主次因素依次為A＞D＞C＞B，即主要因素為玉米秸稈，其次為大豆糖蜜、豆粕、玉秸芯。最優組合為A1B3C3D3。因此，最佳配方為:1%玉米芯、2%玉米秸稈、0．3%豆粕、0．3%大豆糖蜜，自然 pH。

3 小結

玉米秸稈等玉米廢棄物制備飼用植物乳桿菌液體培養基的最佳配方為1%玉米秸稈、2%玉米芯、0．3%豆粕、0．3%大豆糖蜜，自然pH。

此配方為后續生產飼料降低成本與簡化工藝奠定了理論基礎，同時增加了玉米秸稈等農業廢棄物綜合利用的渠道和方法。

［1］那貴森．關于東北地區玉米秸稈發電的探討［J］．水利電力機械，2006，28(12):45－48．

［2］李丹丹，周杰，劉文紅．響應面優化玉米秸稈纖維素提取工藝［J］．安徽農業科學，2011，39(30):18781 －18783．

［3］韓明鵬，高永革，王成章．玉米秸稈發酵飼料的研究進展［J］．江蘇農業科學，2010(2):242－245．

［4］李大鵬，劉洋．大豆糖蜜的功能性成分及其應用［J］．農產品加工(學刊)，2010(7):37 －39．

［5］楊麗英，周小燕．生物飼料的現狀及發展前景［J］．畜牧與飼料科學，2010，31(1):34 －36．

［6］楊波濤．均勻設計和正交設計在微生物最佳培養基配方中的應用［J］．渝州大學學報:自然科學版，2000(1):14 －19．