利用短小芽孢杆菌发酵马铃薯渣生产单细胞蛋白饲料的研究

精蛋白含量（%） Protein content
20 19 18 17 16 15
0.2
0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 接菌量（%）Inoculation volume
图 4 接菌量对精蛋白产量的影响
Fig. 4 Influence of inoculation quantity on protein yield
(Life Science College, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)
Abstract: In this study , the potato residues and juice from potato starch production were used as raw fermentation materials without any foreign substances and Bacillus pumilus were used as fermentation strains for the optimization of fermentation conditions of single cell protein production. When B. pumilus was
测得数据应用 Excel 2003 运算并绘图。
2 结果与分析
2.1 出发酵时间对精蛋白产量的影响 短 小 芽 孢 杆 菌 1% 接 菌 量（体 积 比）， 在
30 ℃，150 r·min-1 振荡培养，从图 1 可知精蛋白 在 120 h 出 现 高 峰 达 到 发 酵 后 干 物 质 总 重 量 的 17.81%。 2.2 发酵温度对精蛋白产量的影响
20
◆
15
◆
◆
10
5
◆
◆
◆
0 24 48
72 96 120 144
发酵时间（h）Time
图 1 发酵时间对精蛋白产量的影响
Fig. 1 Influence of fermentation time on protein yield
20 15 10
精蛋白含量（%） Protein content
0.8% 、 1% 、 1.5% 、 2.0% 的 接 菌 量（体 积 比）， 在 37 ℃ 分 别 于 180 r·min-1 振 荡 培 养 ， 发 酵 120 h 测量精蛋白含量，从图 4 可知，接菌量分别为 0.8%、1%、1.5%、2.0%时单细胞蛋白含量区别很 小（见图 4）。
20 19 18 17 16 15 14
90 120 150 180 210 240 300 转速（r·min-1）Rotate speed
图 3 发酵通气量对精蛋白产量的影响
Fig. 3 Influence of fermentation ventilation on protein yield
精蛋白含量（%） Protein content
5
0 20 25 28 30 33 37 40 温度（℃）Temperature
图 2 发酵温度对精蛋白产量的影响 Fig. 2 Influence of fermentation temperature on protein yield
2.3 发酵通气量对精蛋白产量的影响 短小芽孢杆菌 1%接菌量（体积比），在 37 ℃分
第 42 卷 第 5 期 2011 年 5 月
东北农业大学学报 Journal of Northeast Agricultural University
42(5): 26~30 May 2011
利用短小芽孢杆菌发酵马铃薯渣生产单细胞蛋白饲料的研究
张向东，杨 谦* ，余 佳，赵 磊，范金霞
（ 哈尔滨工业大学生命科学学院，哈尔滨 150001 ）
Key words: Bacillus pumilus; potato residue; aerobic fermentation; single cell protein
蛋白质资源短缺是全世界面临的重大难题， 各国都很重视开发新型蛋白资源的研究。单细胞 蛋白，是指非致病性真菌、酵母细菌等单细胞微 生物体内所含蛋白质。含量高达细胞干重的 45%~ 74%，且各种氨基酸搭配合理、种类齐全，维生素 丰富等[1]。日益成为诸多科研工作者研究的重心[2-3]。 单细胞蛋白的生产以食品工业废料 、 [4-5] 农副产品 下脚料及农作物纤维等为主要原料 ， [6-7] 不仅来源
inoculated and grown at 37 ℃ in a incubator with the shaking rate of 180 ·r min-1 for 120 h without adjust pH, single cell protein amounted for 19.23% of total fermentation products. The contents of 20 kinds of protein amino acids were in balance. The fermentation products were verified to be non-toxic in a rat acute toxic test, and shown to be superior to the equivalent, mass of soybean meals in the mouse intake and weight increase tests. Therefore, the fermentation products containing the single cell protein from potato residues could be widely used for feed production in the future.
鼠粮配方如下表 1 所示。
小麦 Wheat
脱脂奶粉 Skimmed milk p 1 鼠粮配方
Table 1 Rat food formula
植物油 Vegetable oil
玉米 Corn
食盐 Salt
52.50
4.00
5.00
15.50
20.00
1.37
磷酸氢钙 DCP
发酵培养基：马铃薯薯渣与汁水半固体培养 基（大兴安岭丽雪精淀粉公司），依照生产实际比 例混合。
1.2 方法 1.2.1 菌种制备
从斜面上挑取 1 环短小芽胞杆菌（B. pumilus）接 种于 LB 液体培养基中，在 37 ℃，150 r·min-1 振荡 培养 12 h。菌液经离心以及去离子水清洗后，再用 去离子水稀释至 OD6001.0 作为种子。 1.2.2 发酵产物中精蛋白含量的测定
广泛、生产成本低廉，而且对要求日益严格的环保 问题，也体现着不可估量的价值[8]。我国千余家马 铃薯淀粉厂每年产生的马铃薯薯渣与汁水超过 340 万 t，薯渣与汁水中营养丰富含有大量的纤维素半 纤维素，氨基酸、维生素、粗蛋白、微量元素 等 ， [9-10] 汁 水 的 COD（Chemical oxygen demand）在 25 000~30 000 之间。由于缺乏科学有效的处理技 术，使淀粉生产过程中产生的薯渣和污水任意排放，
1 材料与方法
1.1 材料 1.1.1 菌种与大小鼠
短小芽胞杆菌（B. pumilus）ZY05 是本实验室保 存的菌种，Wistar 大鼠、昆明白小鼠购自哈尔滨医 科大学。 1.1.2 培养基
LB 培养基 ：每 1 000 mL 中含有蛋白胨 10 g； 酵母提取物 5 g；NaCl 10 g；pH 7.0，制作固体培养 基时需加入 20 g 琼脂粉。
柠檬酸铁 Ferric citrate
(%)
维生素 Vitamin
1.00
0.13
0.50
鼠粮配置方法：首先配置不含有氮源的半成品 鼠粮，根据试验的需要分别以同质量的薯渣、豆粕 与短小芽孢杆菌的发酵产物作为氮源制作块状成品 鼠粮。 1.2.7 发酵产物小鼠日采食量与增重的测定
取 60 只（雄雌各半）出生 20 d 小鼠，均分成 3 大 组，每组 20 只雄雌各半，小鼠禁食水 24 h 后编号 喂水喂食，通过超量投掷鼠粮、每 4 d 计算鼠粮减 少量可知小鼠在单位时间内的采食量。同时测量小 鼠体重增加量。
短小芽孢杆菌 1%接菌量（体积比），分别于 20、25、28、30、33、37、40 ℃培养，150 r·min-1 振荡培养，发酵 120 h 测量精蛋白含量，从图 2 可
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东北农业大学学报
第 42 卷
知 37 ℃发酵时发酵液中的精蛋白含量最高达到发 酵后干物质含量 18.8%。
精蛋白含量（%） Protein content
文献标志码：A
文章编号：1005-9369（2011）05-0026-05
Research methods of single cell protein production from potato residues of Bacillus pumilus/ZHANG Xiangdong, YANG Qian, YU Jia, ZHAO Lei, FAN Jinxia
工艺获得的马铃薯渣与汁水发酵产物中单细胞蛋白含量达到 19.23%，氨基酸组成均衡，并且经大鼠急性毒理试验
证明无毒，经小鼠采食量与增重试验证明均优于同等质量的豆粕。利用短小芽孢杆菌发酵马铃薯渣生产单细胞蛋
白饲料具有良好的应用前景。
关键词：短小芽孢杆菌；马铃薯薯渣；好氧发酵；单细胞蛋白
中图分类号：S816.4
别于 90、120、150、180、210、240、300 r·min-1 振荡培养，发酵 120 h 测量精蛋白含量，从图 3 可 知，在振荡培养时转速在 180 r·min-1时精蛋白产量 最大达到发酵后干物质含量 19.5%（见图 3）。 2.4 接菌量对精蛋白产量的影响