乳酸菌發酵魚下腳料的培養基優化

鄭毅+梅益生+章新

摘 要：隨著我國水產加工業的進一步發展，勢必會產生大量的水產下腳料，通過益生菌發酵生產微生物菌肥，是實現下腳料高質化應用的重要方向。該研究通過試驗優化魚下腳料培養基的組分，經單因素及正交實驗確定乳酸菌發酵魚下腳料的培養基為：魚下腳料300g/L、紅糖100g/L、K2HPO4 2g/L和CaCO315g/L。

關鍵詞：乳酸菌；魚下腳料；發酵培養基；優化

中圖分類號 TS254.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）04-0017-03

我國的水產加工品占水產總量僅為30.7%[1]，遠低于發達國家的70%[2]。隨著水產加工業的進一步發展，勢必會產生了越來越多的水產下腳料，這些水產下腳料富含蛋白質、不飽和脂肪酸等營養物質[3]，如果不進行恰當的處理，不僅會造成資源的浪費，而且會引發嚴重的環境污染。近年來，以益生菌發酵技術處理水產下腳料以達到綜合利用的目標，如國外已有利用乳酸菌發酵加工對蝦廢棄物方面的研究[4-5]。利用乳酸菌發酵回收蝦加工廢棄物中的蛋白質[6]，不僅提高了蛋白質的提取率，而且有效去除了產品中的苦澀味和腥臭味，同時發酵后處理簡單，易于實現工業化生產。曾少葵等用乳酸菌對羅非魚酶解液進行發酵[7]，表明乳酸發酵能有效減弱酶解液的腥味，同時發酵后增加的酯類、辛酸及十六醛等物質能明顯改善酶解液的風味。本研究在優選乳酸菌的基礎上，以魚下腳料為主要原料，進行糖、無機鹽、磷源的培養基組分優化，以期提升乳酸菌發酵水平（菌數），實現高效生物轉化。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

1.1.1 魚下腳料制備 從水產市場購得廉價小雜魚，加適量水（固液比1∶2），組織搗碎機搗碎制成。

1.1.2 菌種 優選乳酸菌MS，本實驗室保藏。

1.1.3 培養基 （1）MRS培養基（%）：牛肉膏1，蛋白胨1，酵母膏0.5，葡萄糖2，吐溫80 0.1，磷酸氫二鉀0.2，醋酸鈉0.5，檸檬酸鈉0.5，檸檬酸二銨0.2，硫酸鎂0.058，硫酸錳0.025，瓊脂1.5～2，pH6.2～6.6，121℃、滅菌20min[5]。（2）初始設計魚下腳料發酵培養基（%）：下腳料20，紅糖2，磷酸氫二鉀0.2，碳酸鈣1。

1.2 實驗方法

1.2.1 種子液的制備 由活化的乳酸菌斜面接一環至MRS液體培養基，37℃，50r/min，24h，制成乳酸菌種子液。

1.2.2 培養基單因素成分優化

1.2.2.1 下腳料濃度的優化 分別把下腳料培養基配制成150g/L、200g/L、250g/L、300g/L、400g/L濃度的魚下腳料的培養基，其他條件不變，發酵48h后稀釋涂布，計算菌體數量，確定最佳的下腳料濃度。

1.2.2.2 紅糖濃度的優化 分別在培養基中加入10g/L、20g/L、30g/L、50g/L、80g/L濃度的紅糖，其他條件不變，發酵48h后稀釋涂布，計算菌體數量，確定最適合乳酸菌生長的紅糖濃度。

1.2.2.3 磷酸氫二鉀濃度的優化 分別在培養基中加入1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L濃度的K2HPO4，其他條件不變，發酵48h后稀釋涂布，通過計算后的乳酸菌菌體數量，研究最適合乳酸菌生長的K2HPO4濃度。

1.2.2.4 碳酸鈣濃度的優化 分別在培養基中加入5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、30g/L濃度的CaCO3，其他條件不變，發酵48h后稀釋涂布，通過計算后的乳酸菌的菌體數量，研究最適合乳酸菌生長的CaCO3濃度。

1.2.3 發酵培養基的正交優化 根據單因素實驗結果，分別選取設計4種組分：下腳料、紅糖、磷酸氫二鉀、碳酸鈣的濃度進行4因素3水平共9個實驗組的正交實驗，其他條件不變，發酵48h后稀釋涂布，通過計算后的乳酸菌菌體數量，來確定乳酸菌生長最佳的發酵培養基組合。

2 結果與分析

2.1 培養基單因素成分優化

2.1.1 下腳料的濃度對乳酸菌數量的影響 以水產下腳料為主體原料，改變培養基中下腳料濃度，結果如圖1所示。從圖1可以看出，最初隨著魚下腳料濃度的增加，乳酸菌數也隨之增加，當魚下腳料的濃度為250g/L時，乳酸菌的數量最多，達到0.187億個/mL，而后隨著下腳料濃度增加，活菌數略有降低但變化不大，所以無論從經濟適用角度還是實驗最優考慮，選用下腳料的濃度為250g/L的培養基發酵乳酸菌效果最佳。

2.1.2 紅糖的濃度對乳酸菌數量的影響 魚下腳料的濃度為250g/L的培養基，分別加入不同濃度紅糖，發酵后，結果如圖2所示。由圖2可以看出，紅糖作為碳源，隨著紅糖濃度的增加，乳酸菌數也隨之增加，當紅糖的濃度為80g/L時，乳酸菌的數量最大為6.7億個/mL。所以選用紅糖的濃度為80g/L的培養基發酵乳酸菌效果最佳。

2.1.3 磷酸氫二鉀濃度對乳酸菌數量的影響 魚下腳料的濃度為250g/L、紅糖的濃度為80g/L的培養基，分別加入不同濃度磷酸氫二鉀，發酵后，結果如圖3所示。由圖3可以看出，在磷酸氫二鉀濃度為2g/L是乳酸菌數達到峰值6.12億個/mL，而后隨著磷酸氫二鉀濃度的增加乳酸菌數緩慢增長，但最終也未超過濃度為2g/L時的乳酸菌菌體數，從經濟適用角度和已知實驗的最優角度考慮，培養基中加入的磷酸氫二鉀濃度為2g/L是最優選擇。

2.1.4 碳酸鈣濃度對乳酸菌數量的影響 魚下腳料的濃度為250g/L、紅糖的濃度為80g/L、磷酸氫二鉀濃度為2g/L的培養基，分別加入不同濃度的碳酸鈣，發酵后，結果如圖4所示。從圖4可以看出，隨著碳酸鈣濃度的增加，乳酸菌數也隨之增長，在碳酸鈣濃度為20g/L時達到峰值，此時乳酸菌活菌數為9.8億個/mL。由此得出碳酸鈣濃度20g/L時發酵乳酸菌效果最佳。

2.2 正交實驗優化乳酸菌的發酵培養基 選取培養基4種組分：下腳料、紅糖、磷酸氫二鉀和碳酸鈣濃度等因素進行4因素4水平的正交實驗，來確定發酵乳酸菌效果最佳的魚下腳料發酵培養基，正交設計如表1所示。

從表2極差值的分析可看出，發酵培養基4種組分對乳酸菌發酵水平（活菌數量）影響大小依次為B>C>A>D，即紅糖的濃度>磷酸氫二鉀濃度>魚下腳料的濃度>碳酸鈣濃度。正交實驗結果的最佳組合為A3B3C2D1，即發酵魚下腳料的濃度為300g/L、紅糖的濃度為100g/L、磷酸氫二鉀濃度為2g/L、碳酸鈣濃度為15g/L，最終乳酸菌數量達到9.5億個/mL。

參考文獻

[1]鄭偉.魚蛋白有機液肥的研發及其應用機理與效果的研究[D].杭州：浙江大學，2010.

[2]鄭偉.方偉勇.低值魚高值化研究進展綜述[J].中國水產，2005，24（9）：70-71.

[3]鄭偉.利巧低值魚制備魚蛋白液肥及其生物學效應的研究[D].杭州：浙江大學，2009.

[4]苑艷輝，錢和，姚衛蓉，等.魚下腳料綜合利用研究近況與發展趨勢[J].水產科學，2004，11（23）：40-42.

[5]王文彬.漁類廢棄物的加工與綜合利用[J].畜產品加工，2006，14（10）：94-95.

[6]林瑞君，莊澤娟，劉斯雅，等.以嗜酸乳桿菌發酵蝦頭蝦殼回收蛋白質和甲殼素的研究[J].農產品加工，2010，11：14-18.

[7]曾少葵，楊萍，陳秀紅.微生物發酵對羅非魚下腳料蛋白酶解液脫腥去苦效果比較[J].南方水產，2009（4）：62-67.