【生态养殖】农副产品废渣，凭啥成为生态农业的香饽饽？

农副产品废渣添加乳酸菌发酵后营养价值研究

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食品制造业、农副产品废渣再利用这一课题确实已经得到了一些农牧企业的重视。之前桂林日报有过一个报道，在广西桂林平乐，种植制造马蹄粉的一家农场想到将每年数千吨的马蹄渣发酵处理用来做成饲料养牛，后来就发展起立体生态养殖，形成了“马蹄加工—马蹄渣—养殖肉牛、鸡、鸭、鹅—有机肥—种植马蹄、水稻、果蔬”生态农业模式，带动周边马蹄种植户，最终培育出上亿元产值的生态链。

乳酸菌是发酵糖类且主要产物为乳酸的一类无芽孢和革兰染色阳性细菌的总称，乳酸菌广泛存在于自然界和人和动物的消化系统中，几乎所有菌型都对人和动物无毒无害，可维护人和动物的身体健康。农业部《饲料添加剂品种目录(2008)》中规定可直接饲喂动物的饲料级微生物添加剂菌种共16种，其中就有11种为乳酸菌。

在我国，饮品行业每年都有数以万t的菠萝渣、罗汉果渣、烧仙草渣、马蹄淀粉废水及马蹄渣等农产品加工废渣，量大且相对集中，对其进行资源化利用的意义十分重大。本文就旨在研究分析植物乳酸杆菌对上述农副产品废渣的利用情况。

菠萝渣

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材料与方法

1.1 试验菌种

植物乳杆菌，实验室分离保存，菌剂为干粉状，活菌含量400B/g。

1. 2 农副产品废渣

菠萝经压榨机压榨取汁后的果渣；鲜罗汉果经浸提压榨后的果渣，主要为罗汉果核；烧仙草干草经浸提后的草渣；马蹄淀粉废水（马蹄经匀浆、去渣和流槽沉淀后的废水）；马蹄渣（马蹄匀浆经浆渣分离再作压滤后的渣）。

1. 3 试验方法

取0.40 g 植物乳杆菌菌剂，加入至1 000 mL灭菌氯化钠注射液中，混匀，制得1亿CFU/mL 的菌种液。将菌种液按1∶10 分别接种于上述残渣样品中，发酵24h，根据发酵结果，选取发酵后色泽和气味较好、革兰阳性短杆菌较多且纯及pH 较低的样品，作为最适合作为植物乳杆菌发酵底物的残渣类型。

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结果与分析

2. 1 植物乳杆菌对各残的发酵结果

试验所用菌种为一种植物乳杆菌，系革兰阳性杆菌，分散排列，菌体大小( 0. 8～1. 0) μm×( 1. 0～2.0) μm。该菌种在菠萝渣中未能占据主导地位，大量生长的是一种革兰阳性链杆菌。罗汉果渣发酵后总体菌量较少，并且酵液发臭。烧仙草渣接种培养后呈现混合菌相，pH 未能明显下降，且出现产气和腐烂味。因此上述3 种废渣均不适合作为生产乳酸菌剂的基质。马蹄淀粉废水和马蹄渣发酵后，其pH 迅速下降，具有特殊发酵的酸香味，菌体主要为植物乳杆菌，故选此2 种残渣为培养植物乳杆菌的基质，继续做接下来的实验。

2. 2 植物乳杆菌对马蹄淀粉废水和马蹄渣营养成分的利用结果

将菌种接种于马蹄淀粉废水和马蹄渣中，检测其发酵前后总糖、蛋白质及总酸等营养成分含量，结果见表2。

发酵后，马蹄淀粉废水和马蹄渣总糖接近0，而总酸大幅增加。总酸成分主要为乳酸，马蹄淀粉废水中乳酸与总酸的比为82%，马蹄渣中乳酸与总酸的比为98%，说明菌种是同型乳酸发酵，如此高质量分数的乳酸足以抑制或杀灭其他细菌，为其免于对基质的热处理从而实现低碳发酵奠定基础。

发酵前后，蛋白质、脂肪和淀粉的含量没有明显变化，说明该菌种与其他大多数乳酸菌一样，缺乏这些物质的分解酶系，其生长所需因子主要来源于马蹄淀粉废水和马蹄渣中已有的营养物质，同时也说明马蹄淀粉废水和马蹄渣的利用前景广阔。试验同时检测的还有马蹄渣发酵前后氨基酸的含量，结果见表3。

马蹄渣经菌种发酵后，其氨基酸含量由4.400 g /100 g 增加至5.743 g /100 g，总量增加30. 50%。氨基酸中，只有胱氨酸减少，其余全部增加，增加超过50%的有谷氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸和精氨酸，其中后5 种氨基酸为畜禽必需氨基酸。氨基酸含量的变化反映出该菌种复杂的生理代谢作用，因为氨基酸本身就是乳酸菌的良好底物，所以发酵后氨基酸含量的增加可能来源于菌体的增加，表明此是一种优良的单细胞蛋白。

2.3 马蹄淀粉废水及马蹄渣生产乳酸菌剂试验结果

将菌种放大一级后再分别接种于马蹄淀粉废水和马蹄渣中，自然环境条件下密封放置，试验结果见表4。

从表4 可见：马蹄淀粉废水和马蹄渣基质中，含有一定的杂菌，数量超过100 万CFU/( mL·g-1) ，主要是一些革兰阳性小球菌， 如不接种菌种LP199，24 h 后，该菌会大量繁殖，菌体密度超过10 亿CFU/( mL· g-1) 。而接入10% 的本实验菌种 一级放大菌液后，该菌种的生长数量就居于主导地位，培养液中几乎全为植物乳杆菌，由于没有其他外源菌，表中乳杆菌的数量就是该植物乳杆菌种的数量，它在马蹄淀粉废水中的纯度是91. 70%，在马蹄渣中的纯度几乎是100%，而且密度较高，活菌数超过10亿CFU/(mL·g-1)。

目前由于我国还没有乳酸菌菌剂的国家或行业标准，如以中华人民共和国农业部光合细菌菌剂的标准作为生物菌剂的判定依据，可发现试验得到的乳酸菌菌剂数量的杂菌率均满足其要求，是一种优良的生物饲料添加剂，特别是马蹄渣中还含有大量的膳食纤维(见表2)，更凸显其作为饲料添加剂的优越性。

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讨论

植物乳杆菌属于乳杆菌属，其营养要求比较复杂，需要氨基酸、核酸衍生物、维生素和可发酵的糖等，因此并非所有的农副产品废渣都可被其利用，如菠萝渣、罗汉果渣和烧仙草渣等。本次实验发现，马蹄淀粉废渣是培养植物乳杆菌的优良基质。马蹄淀粉加工过程中产生的废水和废渣， 可溶性固形物达1.50%～2.00%，实际上可看作是马蹄匀浆的上清液( 因废渣含水量也达到79.60%) ，其中蕴含着丰富的营养物质，非常适合植物乳杆菌的生长，植物乳杆菌接种至马蹄淀粉的废水和废渣后，能迅速增殖，产生大量的乳酸，pH 低于4.0，抑制和杀灭其他微生物，使杂菌率控制在10%以内，这一培养特性可用于生物饲料添加剂的工业化生产，因其不需添加任何外源物质，不需任何热处理措施，甚至可做到0排放。

与马蹄淀粉废水相比，马蹄渣作为基质更有利于植物乳杆菌的增殖，利用后不仅活菌含量更高，且菌物更纯，纯度几乎可达100%。有趣的是，马蹄渣接种植物乳杆菌培养后，其氨基酸含量增加30. 50%，这可能是由于菌体蛋白的增加造成的，这一结果表明菌体本身可作为高质量的单细胞蛋白。然而由于氨基酸的总含量不高，因此其应用意义更多地在植物乳杆菌的大量增殖足以达到发挥对动物的益生作用，同时通过改善马蹄渣的营养成分，增加其适口性，从而增加其作为生物饲料添加剂的性价比。