利用紅薯燃料乙醇生產中產生的廢糟生產生物飼料的研究

劉 凱 劉 惠 易金華 肖 瓊 虞 禮 唐 杰 李尊華

（湖南科技學院 生命科學與化學工程系，湖南 永州 425100）

利用紅薯燃料乙醇生產中產生的廢糟生產生物飼料的研究

劉 凱 劉 惠 易金華 肖 瓊 虞 禮 唐 杰 李尊華

（湖南科技學院 生命科學與化學工程系，湖南 永州 425100）

紅薯生產燃料乙醇產生了大量的廢酒糟，其營養(yǎng)價值低，特別是粗纖維很難被利用。采用好氧發(fā)酵，厭氧青貯，纖維降解酶酶解的方法分別處理紅薯燃料乙醇廢酒糟，以降低粗纖維的含量，提高營養(yǎng)價值，生產節(jié)糧型的生物飼料。通過對處理后酒精糟營養(yǎng)成分和感官指標的比較，發(fā)現好氧發(fā)酵營養(yǎng)成分提高最多，厭氧青貯的色香等感官指標最佳，酶解周期最短，粗纖維降解最明顯。

酒糟；生物飼料；發(fā)酵；青貯；酶解

紅薯酒精糟是以紅薯為原料生產燃料乙醇的副產物。干紅薯的淀粉含量超過60 % ，是酒精生產的理想原料，但是紅薯酒精糟水分大，營養(yǎng)價值低，利用困難，容易造成環(huán)境的污染。與啤酒糟和白酒糟相比，紅薯酒精糟粗蛋白質低，粗脂肪低，粗纖維高，很難滿足飼料營養(yǎng)的需求。

目前只有部分紅薯酒精糟直接出售給農戶作粗飼料或者肥料，大部分被視作廢物，既浪費了資源，又造成了環(huán)境污染。利用生物的方法處理酒精糟，提高營養(yǎng)價值，發(fā)展生物飼料是紅薯酒精糟利用的有效途徑。這不僅充分利用了資源，降低了環(huán)境污染，也是解決人畜爭糧的有效途徑之一，具有極大的經濟效益和社會效益。文中初步探討了以紅薯酒精糟為原料生產生物飼料的一些方法，并對這些方法進行了比較。

1 材料與方法

1. 1 原料

紅薯酒精糟：永州市永大生物能源科技有限公司提供；麩皮，尿素等當地購買。

1. 2 菌劑和酶

好氧發(fā)酵菌劑：河北南和春熙生物工程有限責任公司提供。

厭氧青貯菌劑：江西宜春高新技術專利產品開發(fā)中心提供。

纖維降解酶：寧夏和氏璧生物技術有限公司提供。

1. 3 分析方法

粗蛋白質的測定：采用GB/ T 6432 —1994飼料中粗蛋白質的測定方法；

水分的測定：采用GB/ T 6435 —1986飼料水分的測定方法；

粗纖維的測定：采用GB/ T 6434 —1994飼料中粗纖維的測定方法；

粗灰分的測定：采用GB/ T 6438 —1992飼料中粗灰分的測定方法。

1. 4 培養(yǎng)基組成

麩皮2 %、尿素0. 2 %和酒精糟97. 8 % (以半烘干后水分65 %計) 。

1. 5 試驗方法

新鮮的酒精糟含水分85 % ，pH 5. 5 左右，需按發(fā)酵或酶解的要求做一些調整。試驗步驟如下：鮮濕酒精糟→半烘干→添加輔料→接入菌劑或酶劑→混合→發(fā)酵或酶解→烘干→檢測

2 結果與討論

2. 1好氧發(fā)酵試驗

好氧發(fā)酵菌劑是由嗜熱性側孢霉和其他多種有益微生物組成的復合菌劑。在培養(yǎng)基中按0. 05 %的量加入好氧發(fā)酵菌劑，于30 ℃的室溫下，堆積發(fā)酵，堆積高度為25 cm ，pH= 6。觀察菌種的長勢，以粗蛋白質和粗纖維為考察指標，每天測定1 次，觀察第2 天到第12 天指標變化。結果如圖1 所示。

圖1 粗纖維和粗蛋白含量與發(fā)酵時間的關系

根據觀察，培養(yǎng)基可以滿足好氧發(fā)酵菌劑的生長，發(fā)酵的第4 天，物料表面開始出現白色的菌絲，第7 天物料表面已布滿了白色的菌絲，第10 天白色的菌絲開始變?yōu)榛疑?，小部分菌絲死亡。發(fā)酵過程中物料的顏色逐漸從黃褐色變?yōu)楹谏?，?天可以聞到淡淡的酒香味，第7 天酒香味濃烈，第9 天，酒香味變淡，出現氨味。由圖1 可知，第7 天時，蛋白質含量到達最高19 %。第5～7 天時，蛋白質含量增加較快，第8 天開始，蛋白質含量又開始下降，并且下降很快。粗纖維呈現一直下降的趨勢，到第12天時，已經降到28 %。第6～9 天，粗纖維降解較快，以后下降的趨勢變緩。

按上述粗蛋白，粗纖維，氣味，菌絲生長情況的變化，確定最佳的發(fā)酵時間為7～8 d ，此時酒精糟的蛋白質含量達到最高，纖維的降解幅度較大，氣味也較好。酒精糟的好氧發(fā)酵不能是徹底發(fā)酵，不能讓菌絲長透物料，過早或過晚的結束發(fā)酵都會影響蛋白含量的提高和感官質量。發(fā)酵結束的判斷需要綜合菌種生長情況、氣味、溫度變化的曲線等各個因素綜合判斷。

2. 2厭氧青貯試驗

厭氧青貯菌劑是由50 多種微生物，配合滲透劑和固定劑等組成的復合菌劑。在培養(yǎng)基中按0. 05 %的量加入厭氧青貯菌劑，于30 ℃的室溫下，堆積壓實青貯，并用塑料薄膜覆蓋表面，以隔絕空氣。堆積高度50～200 cm ，pH= 6。觀察物料的變化，以粗蛋白和粗纖維為考察指標，每天測定1 次，觀察第2 天到第12天指標變化。結果如圖2 所示。

圖2 粗纖維和粗蛋白含量與青貯時間的關系

根據觀察，隨著青貯時間的延長，醬香味越來越濃，第9 天已經很濃烈；顏色逐漸變?yōu)檎T人的金黃色，第7 天時適合飼喂動物。由圖2 可知，粗蛋白提高了1 百分點左右；粗纖維降解很少，含量基本沒有變化。

按上述粗蛋白，粗纖維，氣味，顏色情況的變化，確定青貯時間7～9 d 為宜。此時氣味，顏色均較佳。青貯雖然可以提高酒精糟的氣味、顏色和適口性，但是對粗蛋白的提高和粗纖維的降解作用不大。

2. 3 纖維降解酶酶解試驗

纖維降解酶由β- 葡聚糖酶、纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶組成，最佳使用條件為pH= 4. 8 ，溫度50 ℃。影響纖維降解酶酶解效果的因素除溫度，酸堿度外，還有水分、酶解時間、酶劑加入量?？疾焖?、酶解時間、酶劑加入量3 個因素，做3 因素3 水平正交試驗。因素水平見表1 ，試驗結果，見表2。

表1 酶解因素水平

表2 酶解正交試驗結果

由表2 結果可知，各因素影響作用大小為B、C、A ，最優(yōu)的條件為A3B1C3。纖維降解酶可以較大幅度的降解纖維，酶解4 d 后粗纖維降到29. 4 %。該方法雖然不能提高蛋白含量，但是粗纖維的含量大大降低，有利于動物對物料的消化吸收。

2. 4 3 種處理方法的比較

好氧發(fā)酵、厭氧青貯和纖維降解酶酶解均能對酒精糟產生一定的作用，但各有優(yōu)劣。處理后效果比較見表3 ，好氧發(fā)酵粗蛋白提高最多，提高了109 %，但灰分增加也較多；青貯的色、香等感官指標最佳，但營養(yǎng)成分提高很少，粗蛋白僅提高了19 %；酶解周期最短，粗纖維降解效果最明顯，降解幅度為28 %，但蛋白沒有提高。

表4 處理后物料的成分變化

3 結 論

試驗初步探討了好氧發(fā)酵、厭氧青貯和纖維降解酶酶解3 種方法處理紅薯酒精糟的效果?？傮w來說，每種方法都有優(yōu)勢和缺陷。好氧發(fā)酵，營養(yǎng)成分提高最多，粗蛋白質含量可達19%；厭氧青貯的色、香等感官指標最佳，顏色金黃，有誘人的香味；酶解周期最短，粗纖維降解明顯，可降至29. 4 %。因此處理時可根據不同的情況，選擇適當的方法。

紅薯酒精糟直接飼喂動物，不僅營養(yǎng)價值低，還極有可能導致動物酒精中毒，經過生物處理后可解決這些問題，大大提高其利用價值和范圍。

[1]李向前, 吳振國, 胥傳來等. 酒糟的生物技術處理—固態(tài)發(fā)酵法生產菌體蛋白和纖維素酶的研究[J]. 糧食與飼料工業(yè), 2000 (11) :26～27.

[2]張俊榮, 陶運平, 邢鍇,等. 酒糟菌體蛋白飼料生產及喂豬效果[J]. 山西農業(yè)科學, 2000, 28 (4) :74～76.

[3]臧晉, 王東梅, 薛剛,等. 利用酒精糟開發(fā)生物酶高蛋白飼料的研究[J]. 飼料工業(yè), 2003, 24 (7) :38～39. (責任編校：何俊華)

O69

A

1673-2219（2010）12-0067-03

2010－11－01

湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目。

劉凱（1986－），男，湖南科技學院生命科學與化學工程系2005屆化學專業(yè)學生。