不同霉菌對白酒丟糟中粗纖維降解試驗

蘭小艷，陳雪玲，郭云霞，張敬慧

(宜賓職業技術學院 五糧液技術與食品工程學院，四川 宜賓 644000 )

白酒丟糟中含有淀粉(10%左右)、粗纖維(20%左右)、粗蛋白(7%～9%)、有機酸、低碳糖、雜醇等有機成分[1]，纖維素的降解是世界性的難題。據統計[2]：現在全國一年的飼料用糧大概占全國糧食總產量的23%左右，白酒釀造行業每年耗糧達幾千萬t，而酒糟生產干飼料所節省的飼料用糧，相當于釀酒用糧的30%。即一個年產萬t的酒糟加工飼料廠，每年可為國家節省飼料糧萬噸以上[3]。酒糟中纖維素含量較高，對除反芻動物以外的牲畜的適口性較差，因此降解酒糟中纖維素的含量顯得尤為重要[4]。所以搞好酒糟的綜合利用，在節糧的基礎上還可以增加經濟效益。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗所用菌種名稱康寧木霉(Trichoderma koningii)，來源于中國工業微生物菌種保藏中心(China Center of Industrial Culture Collection,CICC),CICC編號為40852；白腐菌，來源于四川省南開大學生物研究室，編號為30942；白酒丟糟，由四川省宜賓某酒業提供；麩皮為市售；高壓滅菌鍋(XFS-280MB+)，購自光合電子有限公司；超凈工作臺(SW-CJ-1FD/SW-CJ-2F)，購自力辰科技有限公司；生化培養箱( LRH-70)，購自上海一恒科學儀器有限公司；干燥箱(101-1A)，購自光合電子有限公司；電子天平(萬分之一)，購自萬特電子有限公司生產。

1.2 試驗方法與設計

1.2.1 設計分為4組試樣：

試樣1 康寧木霉 20-30℃自然室溫試樣2 康寧木霉 恒溫2 8℃試樣3 白腐霉 20-30℃自然室溫試樣4 白腐霉 恒溫2 8℃

分別在發酵第0，10，15，20，25，30，35 d測定纖維素的含量，比較纖維素的降解效果。

1.2.2 菌種的活化及擴大培養

將買回來的純種菌株通過平板劃線法轉接到滅菌后的斜面試管馬鈴薯培養基上繼續培養，觀察菌種的活力，反復轉接，直到菌種的活化程度增強。選擇活化力很強的菌株，將純種的菌株用上述方法轉接到更大的試管，繼續培養得到更多的菌株。

1.2.3 酒糟的預處理

本試驗所用的酒糟是從四川省宜賓某酒業取回的鮮糟，取回后立即用pH試紙測其初始酸度值，取其中的一部分酒糟放置在陽光下曝曬，使其水分揮發待測，另一部分酒糟用培養皿分裝后放于烘箱內干燥待測。

1.2.4 酒糟降解試驗

(1)小樣試驗：篩選出經過培養后活力較強的菌體，將其轉接到添加了1g酒糟的培養基上，繼續培養并觀察兩種菌的活化力。培養1周后，發現兩種菌體都能生長，且菌絲生長茂盛。

(2)降解試驗：選擇培養的康寧木霉和白腐霉純種菌株，分別用等量的無菌水脫洗在裝滿酒糟的無菌瓶中(見圖1)。將試樣2和試樣4置于恒溫培養箱，將溫度調節到28℃，周期為五天；將試樣1和試樣3置于室內透光、通風、陰涼處，每次多次測其室溫變化；定期檢測酒糟的纖維素含量，分析降解效果。

圖1 降解試驗Fig.1 Degradation test

1.2.5 檢測方法

采用中性洗滌纖維[5]方法，用酸、堿及乙醇依次消化酒糟，灰化后除去無機物即得纖維素。

2 結果與分析

2.1 粗纖維的含量測定

表1 經康寧木霉發酵后酒糟纖維含量的測定 %Table 1 the determination of Trichoderma koningii fermented lees fiber content

表2 經白腐霉發酵后酒糟纖維含量的測定 %Table 2 Determination of fiber content of distiller's grains after fermenting white rot

2.2 粗纖維的平均值

表3 酒糟纖維含量的平均值 %Table 3 average fiber content of distiller's grains

2.3 降解纖維素程度的分析

結合表3及圖2分析，可以得出如下數據：

(1)20 ～30℃自然室溫，康寧木霉的降解率為5.06%。尤其是前20天降解效率是最高的。而白腐霉的降解率為5.67%，白腐霉的降解效果是最佳的，尤其是20～25天這一個周期內，降解迅速。總的來說白腐霉的降解率比康寧木霉的降解率高出0.61%。

(2)恒溫28℃，康寧木霉的降解率為5.03%。雖然是降解效率是最差的，但它的降解速率是趨于穩定下降的。白腐霉從25.04%降到19.95%，其降解率為5.09%。它的降解速率是最緩慢的，前20天效果不明顯。白腐霉的降解率略高出康寧木霉0.06%。

(3)30天以后，所有試樣的纖維素含量都保持不變。

圖2 纖維素降解效果線形分析Fig.2 linear analysis of cellulose degradation effect

3 小結

3.1 酸堿度的影響

pH值不同會影響微生物細胞膜所帶電荷的狀態，改變細胞膜的通透性，從而影響微生物對營養物質的吸收及代謝產物的排泄，菌體在適合的pH值下可以獲得最佳培養效果[6]。根據相關資料查出[7]，白腐霉和康寧木霉在pH值為1.5～8.5的范圍內都能夠生長，其最適pH值分別為4.5～5.5和4～5。由于本次所用的酒糟是由某酒業提供的鮮糟，粗測其酸度為3～4，與兩種菌的最適pH值不符，因此，在酒糟中適當添加了2滴NaOH，以調節酒糟的酸堿度，使其適合這兩種菌的生長繁殖。

3.2 水分的影響

酒糟中含有適當的水分有利于霉菌的生長繁殖。據查證[8]，霉菌的生長繁殖所需的水分含量為40%～50%。在選擇酒糟之前，粗測酒糟中水分含量，相比較而言，經太陽曬干的酒糟(其水分含量在44%左右)更適合于霉菌的生長繁殖[9]。此外，太陽曝曬的同時還可以殺滅酒糟中本身存在的雜菌，以及將殘余酒精揮發掉，更有利于發酵操作的進行。

3.3 淀粉及脂肪的影響

眾所周知，碳源是構成菌體的碳架及能量的來源[10]。酒糟纖維中的木質素降解是一個次生代謝過程，必須有其他碳源來支持微生物的生長，而酒糟中殘余淀粉可以被一些酶類分解為單糖，作為微生物的碳源供給[11]。如果殘余淀粉量不足，便會影響霉菌的生長繁殖，使纖維素降解速率下降。

測得該酒糟的淀粉含量為17%，脂肪含量不足5%，不足以提供微生物所需的碳源物質，因此在酒糟預處理中，添加了0.1 %葡萄糖和0.2 %的麥麩，使纖維素的降解率高于資料中顯示的5%。

3.4 蛋白質的影響

酒糟中的蛋白質可以給霉菌提供有效的氮源，也可以作為飼料中有效的營養成分[12]。根據研究表明[13]：發酵酒糟中氮的含量與粗蛋白質的提高幅度呈正相關關系，但與白腐真菌的生長發育呈負相關。氮源的消耗直接影響木質素降解酶的產生，木質素降解酶為次級代謝酶，在自然狀態下，通常氮源耗盡才產生[14]。因此，酒糟中氮的含量是影響霉菌降解效果的因素之一。

3.5 溫度的影響

溫度的高低直接影響霉菌的產酶能力，溫度過高，則降低酒糟纖維素中木質素的降解率；溫度過低，霉菌固體發酵的進度緩慢。有資料顯示[15]：30℃培養條件更利于木質素降解酶的產生。大多數霉菌適宜的生長溫度為20～35℃。

本試驗首選的溫度是恒溫28℃，這個溫度適宜兩種菌體的生長繁殖，其次選擇了自然室溫。由于室溫隨時都在改變，所以有很多不確定性，為了降低菌體的衰亡率，每天對室溫進行檢測。由檢測結果得出室溫的波動范圍在20～30℃，這個溫度范圍不會造成菌體的衰亡，因此本試驗中設定溫度對降解效果的影響不大。

3.6 其他因素的影響

(1)本次試驗使用的酒糟在發酵過程中是敞開無菌瓶蓋的，外界微生物對降解效果有一定的影響。根據資料顯示，空氣中有部分細菌以及放線菌對纖維素有一定的降解效果。此外，酒糟發酵過程中的一些特殊酵母菌也可以降解纖維素。

(2)發酵時間是影響霉菌降解纖維素的效率之一。發酵時間過短，霉菌處于生長階段，對木質素的降解作用不大，只有當霉菌進入繁殖階段，才會大量降解木質素。但是發酵時間也不宜過長，木質素一旦被降解得過多，其他容易消化的糖類一同被降解，會造成酒糟中的營養成分降低。

(3)由于檢測操作比較復雜繁瑣，不能在同一時間檢測完所有的樣品，因此進行了分批次檢測。受外界環境干擾，檢測結果也受其影響。

4 結論

通過比較兩種霉菌對酒糟中纖維素的降解試驗，初步結果表明，纖維素總體降解率不高，只有5%左右。在本試驗設定的條件下，白腐霉比康寧木霉多降解了0.67%的纖維素，且兩種菌體在20 ～30℃變化的溫度條件下更容易繁殖代謝。由于前25天纖維素降解明顯，后10天變化不大，尤其是最后5天降解幾乎不改變，可以得出本試驗中所用的酒糟纖維素的降解周期在30天以內。

對于本試驗，影響纖維素降解率的因素有pH值、水分、溫度、碳源和氮源的供給，以及檢測方法，要進一步比較兩種菌體的降解效果，就須盡量減小這些因素的因素影響，進而取得的降解效果將更加明顯準確。