全 文 ： 核 农 学 报 ２０１４，２８（１）：０１０１ ～ ０１０７
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
收稿日期：２０１２⁃１２⁃１９ 接受日期：２０１３⁃０６⁃２６
基金项目：国家自然科学基金项目（３１１００２０５），山东省博士基金项目（ＢＳ２０１０ＮＹ０２３），青岛市公共支撑项目（１１⁃２⁃３⁃２６⁃ｎｓｈ），山东半岛蓝色经济
区人才发展项目
作者简介：孙杰，女，副研究员，主要从事花生产后加工和应用研究。 Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｊ６０５＠ ｓｉｎａ． ｃｏｍ
通讯作者：杨庆利，男，副研究员，主要从事花生综合加工和应用研究。 Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｒｉｃｅ４０７＠ １６３． ｃｏｍ
文章编号：１０００⁃８５５１（２０１４）０１⁃０１０１⁃０７
枯草芽孢杆菌发酵制备花生粕饲料条件优化
孙 杰１ 张初署１ 毕 洁１ 于丽娜１ 刘少芳１ 朱 凤１
王 璇１ 张 伟２ 高艳安３ 杨庆利１
（ １山东省花生研究所，山东 青岛 ２６６１００； ２山东省农业科学院，山东 济南 ２５００１０；
３中国科学院在大连化学物理研究所，辽宁 大连 １１６０００）
摘 要：长期以来花生粕作为动物饲料得到广泛的应用，为提高其利用价值本文以热榨花生粕作为固体
发酵培养基，以加水量、接种量、发酵时间、发酵温度、麸皮含量为变量进行单因素试验，采用响应面分析
试验对枯草芽孢杆菌发酵制备花生粕饲料的条件进行优化。 结果表明：枯草芽孢杆菌发酵制备花生粕
饲料的最佳条件是花生粕 １８ｇ、加水量 ２０ｍＬ、接种量 ０ ４４ｇ、发酵时间 ６０ｈ、发酵温度 ３０℃。 在此条件
下，发酵后产物芽孢杆菌芽孢数较高。
关键词：枯草芽孢杆菌；发酵；花生粕饲料；响应面分析
ＤＯＩ：１０：１１８６９ ／ ｊ． ｉｓｓｎ． １００⁃８５５１． ２０１４． ０１． ０１０１
花生是世界五大油料作物之一，其生产遍及世界
各大洲。 我国花生生产分布非常广泛，且主要集中于
山东、河南、河北、安徽等省，占全国花生生产量的
６０％以上。 正常年份，我国花生产量为 １０００ 万吨左
右，位居世界第 １ 位， 约占全球花生总产量的
３８％ ［１ － ２］。
花生粕是花生仁经压榨提炼油脂后的副产品，主
要由碎果仁组成，呈淡褐色，有淡淡的花生香味，形状
为小块或粉状［３］。 花生粕的花生蛋白富含多种氨基
酸，谷氨酸、天冬氨酸含量较高，与动物蛋白相近，且不
含有胆固醇，可消化性高，所以有丰富的营养价值，有
广阔的利用前景。 其代谢能是粕类饲料中最高的，粗
蛋白含量达 ４８％以上，精氨酸含量高达 ５ ２％ ，维生素
及矿物质含量与其他饼粕类饲料相近［４ － ５］。
花生饼粕可用于喂饲鸡、猪、牛等单胃动物及反刍
家畜，适口性很好。 然而由于花生粕蛋白质品质欠佳，
氨基酸不平衡，赖氨酸含量只有大豆饼粕的一半左右，
蛋氨酸和苏氨酸含量也较低，因此只有通过添加合成
氨基酸或是添加其他的蛋白质饲料而使氨基酸得到平
衡，动物的生长性能才可达到理想水平，复合型饲料中
花生粕含量一般控制在 １０％左右［６］。 由于花生粕的
品质缺陷，在一定程度上限制了其在饲料行业的高效
利用。 因此只有进一步提高花生粕的质量和品质，才
能推动其在养殖和饲料行业的应用。 近年来，在利用
枯草芽孢杆菌发酵法发酵豆粕制备豆粕饲料方面开展
了许多研究，利用枯草芽孢杆菌发酵豆粕可以去除豆
粕中的抗营养因子及抑制剂，降低胰蛋白酶抑制素的
含量，调节蛋白的内源代谢，从而提高豆粕的营养价
值［７］。 但是，目前利用枯草芽孢杆菌发酵花生粕的相
关研究较少。
将花生粕通过生物发酵处理后，使花生粕中的各
种抗原成分、抗营养因子被有效降低去除，花生粕中的
蛋白质被分解成大量的植物小肽，这种无抗原的植物
小肽吸收率高，可作为幼畜、幼禽，以及水产动物的优
良蛋白质来源［８ － ９］。 同时在发酵花生粕降解花生蛋白
过程中产生大量益生菌、寡肽、谷氨酸、乳酸、维生素、
ＵＧＦ（未知生长因子）等物质，可以提高动物机体免疫
力，抑制消化道疾病的发生，促进动物生长；提高动物
的成活率；可减少疫苗、抗生素等药物使用量。 发酵花
生粕具有独特的芳香味，能大大改善饲料风味及品质；
因此，利用发酵法制备花生粕饲料在饲料加工业中有
着广阔的前景［９］。
１０１
核 农 学 报 ２８ 卷
本研究以廉价易得的热榨花生粕为原料，采用固
态发酵法，通过单因素试验和响应面试验研究了枯草
芽孢杆菌发酵花生粕的发酵条件，得到最佳工艺条件
的组合，并对发酵后花生粕的芽孢杆菌芽孢数进行了
测定，对工业化生产发酵花生粕饲料具有重要意义。
１ 材料与方法
１ １ 材料与设备
１ １ １ 材料 枯草芽孢杆菌 １３８９（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ），
购自中国农业微生物菌种保藏中心；热榨花生粕，购买
自江苏赣榆县莲香花生油厂；麦麸，市场购买。
１ １ ２ 培养基 枯草芽孢杆菌斜面培养基：牛肉膏
３ｇ·Ｌ － １，蛋白胨 １０ｇ·Ｌ － １，ＮａＣｌ ５ｇ·Ｌ － １，琼脂 ２ｇ·Ｌ － １，
ｐＨ值 ７ ０ 枯草芽孢杆菌液体活化培养基：牛肉膏
３ｇ·Ｌ － １，蛋白胨 １０ｇ·Ｌ － １，ＮａＣｌ ５ｇ·Ｌ － １，ｐＨ值 ７ ０；
枯草芽孢杆菌芽孢平板计数培养基：蛋白胨 ５ ０
ｇ·Ｌ － １、酵母浸粉 ２ ５ｇ·Ｌ － １、葡萄糖 １ ０ｇ·Ｌ － １、琼脂 １ ５
ｇ·Ｌ － １，ｐＨ值 ７ ０。
固体培养基：用植物粉碎机研磨花生粕并用标准
检验筛筛滤得花生粕细粉。 按每 ２５０ｍＬ 培养瓶中加
入 ２０ｇ固体（１８ｇ 花生粕 ＋ ２ｇ 麸皮）。 以上培养基均
１２１℃下灭菌 ２０ｍｉｎ备用。
１ ２ 试验方法
１ ２ １ 固态发酵花生粕工艺流程 花生粕（粉碎加
麸皮）→灭菌→冷却→接种发酵→产物烘干→平板培
养计数（芽孢含量）→最佳发酵条件→产物
１ ２ ２ 枯草芽孢杆菌芽孢培养计数方法 加热熔化
已灭菌的平板计数培养基，冷却倒平板备用。 取干燥
后的发酵物 ０ ５ｇ 加入 ４ ５ｍＬ 无菌水，经 ８０℃恒温水
浴 １０ｍｉｎ 杀死芽孢杆菌活菌后 ３０００ｒ·ｍｉｎ － １ 离心
１０ｍｉｎ，上清倍比稀释 １０６ 倍，取 ２００ｕＬ 涂板培养 １５ｈ
后检测芽孢杆菌芽孢数。
１ ２ ２ 单因素试验设计 分别以不同的加水量、接种
量、发酵时间、发酵温度和麸皮含量为因素，考察各单
因素对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响。
１ ２ ２ １ 加水量对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响
称取 １８ｇ花生粕，各加入 ２ｇ 麸皮，分别加入 ２ｇ 菌样，
发酵时间为 ７２ｈ，每隔 ２４ｈ 搅拌 １ 次，发酵温度为
３０℃，分别设定 １６、２０、２４、２８、３２ｍＬ 不同加水量试验
组，料液比分别为 １∶ ０ ７３，１∶ ０ ９１，１∶ １ ０９，１∶ １ ２８，测
定不同组样品的枯草芽孢杆菌芽孢数。
１ ２ ２ ２ 菌种接种量对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影
响 称取 １８ｇ 花生粕，各加入 ２ｇ 麸皮，发酵时间为
７２ｈ，每隔 ２４ｈ搅拌 １ 次，发酵温度为 ３０℃，加水量为
２０ｍＬ，分别设定 ０ ２２ｇ（接种量为 ０ ５５％ ）、０ ４４ｇ（接
种量为 １ １％ ）、０ ８８ｇ（接种量为 ２ ２％ ）、１ ３２ｇ（接种
量为 ３ ３％ ）１ ７６ｇ（接种量为 ４ ４％ ）、２ ２ｇ（接种量为
５ ５％ ）（芽孢数目为 １ × １０８ 个·ｇ － １）不同接种量试验
组，测定不同组样品的枯草芽孢杆菌芽孢数。
１ ２ ２ ３ 发酵时间对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响
称取 １８ｇ花生粕，各加入 ２ｇ 麸皮，接种量为 ０ ４４ｇ，
每隔 ２４ｈ搅拌 １ 次，发酵温度为 ３０℃，加水量为 ２０ｍＬ，
分别设定 ２４、３６、４８、７２、８４ｈ 不同发酵时间试验组，测
定不同组样品的枯草芽孢杆菌芽孢数。
１ ２ ２ ４ 发酵温度对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响
称取 １８ｇ花生粕，各加入 ２ｇ 麸皮，接种量为 ０ ４４ｇ，
发酵时间为 ７２ｈ，每隔 ２４ｈ 搅拌 １ 次，加水量为 ２０ｍＬ，
分别设定 ２４、２７、３０、３３、３６℃不同发酵温度试验组，测
定不同组样品的枯草芽孢杆菌芽孢数。
１ ２ ２ ５ 麸皮含量对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响
称取 １８ｇ 花生粕，各加入 ０ ４４ｇ 菌种，发酵时间为
７２ｈ，每隔 ２４ｈ 搅拌 １ 次，加水量为 ２０ｍＬ，发酵温度为
３０℃，分别设定 ０、１、２、３、４ｇ 的不同麸皮含量试验组，
测定不同组样品的枯草芽孢杆菌芽孢数。
１ ２ ３ 响应面法试验设计 在单因素试验基础上，采
用 Ｂｏｘ⁃Ｂｅｈｎｋｅｎ试验设计方案，对影响发酵后芽孢总
数的加水量（Ａ）、接种量（Ｂ）、发酵温度（Ｃ）和发酵时
间（Ｄ）４ 个因素，用 Ｄｅｓｉｇｎ ｅｘｐｅｒｔ ７． ０ 软件设计了 ４ 因
素 ３ 水平的试验组合［１０ － １５］。
２ 结果与分析
２ １ 单因素试验
２ １ １ 加水量对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响 由
图 １ 显示，加水量的多少对发酵后花生粕中的枯草芽
孢杆菌芽孢数量有较大影响，１６ ～ ２４ｍＬ的加水量范围
内芽孢数目较高，尤其在 ２０ｍＬ处出现峰值，之后芽孢
数量逐渐下降，这是由于枯草芽孢杆菌为好氧菌，加水
量大导致培养基的黏度过大，不利于发酵过程中氧气
的传递，同时，高湿的环境中也不利于菌体正常生长。
因此后续试验选择的加水量为 ２０ｍＬ。
２ １ ２ 菌种接种量对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响
由图 ２可见，随着接种量的增大，发酵后花生粕中的芽
孢杆菌芽孢数目呈现逐渐减少的趋势，０ ４４ ～ ０ ８８ｇ 范
围内的菌量产生的枯草芽孢杆菌芽孢数较高，接种量大
反而不利于菌体的生长，更少量的接种量会提升芽孢杆
菌芽孢数。 因此后续试验选择的接种量为 ０ ４４ｇ。
２０１
１ 期 枯草芽孢杆菌发酵制备花生粕饲料条件优化
图 １ 加水量对芽孢杆菌芽孢数的影响
Ｆｉｇ． １ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ
ｏｆ Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｐｏｒｅ
图 ２ 接种量对芽孢杆菌芽孢数的影响
Ｆｉｇ． ２ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｎ ｔｈｅ
ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｐｏｒｅ
２ １ ３ 发酵时间对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响
由图 ３ 显示，发酵时间的长短对芽孢杆菌芽孢数目有
较大影响，随着发酵时间延长芽孢数目呈现先升高后
降低的趋势；发酵时间在 ２４ ～ ３６ｈ之间时，产生芽孢数
较少，随着发酵时间的延长，在 ４８ ～ ７２ｈ的发酵时间范
围内产生的芽孢数量较高，７２ｈ 达到最高，之后略有下
降，芽孢杆菌生长进入衰退期，因此后续试验选择的发
酵时间为 ７２ｈ。
２ １ ４ 发酵温度对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响
由图 ４ 显示，发酵温度的高低对枯草芽孢杆菌芽孢数
目有较大影响，随着温度升高芽孢数目呈现先升高后
降低的趋势；发酵温度在 ２７ ～ ３０℃范围内，芽孢数目
较高，这一结果与章栋梁等［１６］的研究结果一致，后续
试验选择的发酵温度为 ３０℃。
２ １ ５ 麸皮含量对枯草芽孢杆菌芽孢数目的影响
由图 ５ 可见，随着麸皮含量增加发酵后枯草芽孢杆菌
图 ３ 发酵时间对芽孢杆菌芽孢数的影响
Ｆｉｇ． ３ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｎ ｔｈｅ
Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｐｏｒｅ
图 ４ 发酵温度对芽孢杆菌芽孢数的影响
Ｆｉｇ． ４ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ
ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｐｏｒｅ
图 ５ 麸皮含量对芽孢杆菌芽孢数的影响
Ｆｉｇ． ５ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｂｒａｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ
ｏｆ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｐｏｒｅ．
芽孢数呈现先增加后减小的趋势，说明添加麸皮增加
发酵花生粕的透气性，有利于芽孢杆菌生长，但是添加
麸皮过多使芽孢杆菌生长所需营养相对减少，不利于
３０１
核 农 学 报 ２８ 卷
其生长。 麸皮添加量在 １ ～ ３ｇ范围内产生的芽孢数目
较多，麸皮添加量为 ３ｇ 时达到最大值，后续试验选择
的麸皮添加量为 ３ｇ。
２ ２ 花生粕工艺响应面法优化
根据 Ｂｏｘ⁃Ｂｅｎｈｎｋｅｎ的中心组合试验设计原理，结
合单因素试验结果，麸皮添加量为 ３ｇ，选取加水量
（Ｘ１）、发酵时间（Ｘ２）、接种量（Ｘ３）和发酵温度（Ｘ４）对
芽孢杆菌芽孢数（Ｙ）影响显著的因素，采用 ４ 因素 ３
水平的响应面分析方法求取优化的工艺参数。 试验因
素与水平设计见表 １，试验设计与结果见表 ２，试验设
计与分析采用 Ｄｅｓｉｇｎ ｅｘｐｅｒｔ ７ ０ 软件。
表 １ 响应面分析因素与水平
Ｔａｂｌｅ １ Ｖａｒｉａｂｌｅｓ ａｎｄ ｌｅｖｅｌｓ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｓｕｒｆａｃｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｄｅｓｉｇｎ
水平
Ｌｅｖｅｌ
加水量
Ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ
ｏｆ ｗａｔｅｒ ／ ｍＬ
发酵时间
Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ｔｉｍｅ ／ ｍｉｎ
接种量
Ｉｎｏｃｕｌｕｍ
ｓｉｚｅ ／ ｇ
发酵温度
Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ／ ℃
－ １ １６ ４８ ０ ２２ ２７
０ ２０ ６０ ０ ４４ ３０
１ ２４ ７２ ０ ６６ ３３
２ ２ １ 模型的建立及其显著性检验 用 Ｄｅｓｉｇｎ
Ｅｘｐｅｒｔ软件对表 ２ 中的数据进行多元回归拟合，选择
对响应值显著的各项，可得 Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、之间的多项
回归方程，回归方程为：
Ｐ ＝ － ８９７９ ８６ ＋ ２０３ ４７９２Ｘ１ ＋ ３３ １８７５Ｘ２ －
３４７ ８７９Ｘ３ ＋ ４１１Ｘ４ ＋ ０ ３４８９５８Ｘ１Ｘ２ － １９ ８８６４Ｘ１Ｘ３ －
２ ８９５８３Ｘ１Ｘ４ ＋ ６ ３４４６９７Ｘ２Ｘ３ － ０ ５７６３９Ｘ２Ｘ４ ＋
３７ ８７８７９Ｘ３Ｘ４ － ３ ４５５２１Ｘ１ ２ － ０ ２００７５Ｘ２ ２ － ８１４ ２２２
Ｘ３ ２ － ５ ５０３７ Ｘ４ ２
回归方程显著性检验及方差分析结果见表 ３。
由表 ７ 可见，模型 Ｐｒｏｂ ＞ Ｆ值小于 ０ ０１，表明该模
型回归方程极显著，不同的试验因子之间差异高度显
著，该试验方法是可靠的。 模型相关系数的平方即 Ｒ２
为 ０ ９７２９，失拟项 Ｐ 值大于 ０ ０５，回归方程拟合程度
良好，试验误差小，可用该方程代替真实试验点进行分
析。 各试验因子对响应值的影响不是线性关系，其中
Ａ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ１ Ｘ４、Ｘ２ Ｘ４、Ｘ３ Ｘ４ 对 Ｐ 值的影响极
显著，Ｘ１ Ｘ２、Ｘ１ Ｘ３、Ｘ２ Ｘ３ 对 Ｐ 值影响显著。 通过比较
方程中一次项系数绝对值的大小，可以判断影响因子
的主次性，本试验中对活菌数影响的大小依次为发酵
温度、发酵时间、加水量、接种量。
２ ２ ２ 双因素交互作用分析 ＲＳＭ的图形是响应值
表 ２ 试验设计与结果
Ｔａｂｌｅ ２ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｓｕｒｆａｃｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｄｅｓｉｇｎ
试验号
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｎｕｍｂｅｒ
Ｘ１ Ｘ２ Ｘ３ Ｘ４
芽孢杆菌芽孢数
Ｓｐｏｒｅ ｎｕｍｂｅｒ ／
１０７ 个
１
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
１１
１２
１３
１４
１５
１６
１７
１８
１９
２０
２１
２２
２３
２４
２５
２６
２７
２８
２９
１
－ １
０
０
０
０
０
－ １
０
１
－ １
０
０
０
－ １
０
１
０
０
－ １
０
１
０
０
－ １
１
０
１
０
０
０
０
０
１
０
０
０
－ １
０
０
－ １
１
１
－ １
０
０
０
０
０
０
０
０
１
１
－ １
－ １
１
－ １
－ １
－ １
１
－ １
０
１
０
０
０
０
１
１
１
０
０
０
１
０
０
０
－ １
０
０
－ １
０
０
０
０
－ １
０
０
－ １
－ １
－ １
１
０
１
－ １
１
０
０
０
１
０
０
０
０
０
－ １
１
－ １
０
０
０
０
１
０
０
４２
９０
５２
８０
１４０
１５０
１７９
１４６
４０
１８
１６２
８５
１４６
１２０
１４０
１８１
４４
１６９
１８５
５７
７８
６８
１７８
９９
１３４
２２
１０３
８３
１０５
对各试验因子所构成的三维空间的曲面图，它可以直
观的反应各因素对响应值的影响，从响应面分析图上
可以解析他们之间的相互作用。 图 ６ ～图 １１ 是根据
分析结果绘制的双因素交互作用图谱。
图 ６ ～图 １１ 直观的反应了各因素对响应值的影
响。 由加水量与发酵时间的响应面图（图 ６）可知，其
交互作用显著，在加水量一定时，芽孢杆菌芽孢数随着
时间延长而增加；随着加水量的变化，芽孢数起初数量
较高，在达到一定水量后其数量变小了，并且在不同时
间下数量也不同，说明在加水量条件下，发酵时间对芽
孢数的影响也不同，因此两者有交互作用。 由加水量
与接种量的响应面分析图可知（图 ７），随着接种量的
４０１
１ 期 枯草芽孢杆菌发酵制备花生粕饲料条件优化
表 ３ 方差分析表
Ｔａｂｌｅ ３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ ｆｏｒ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ｖａｒｉｏｕｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
数据来源
Ｄａｔａ ｓｏｕｒｃｅｓ
平方和
Ｓｑｕａｒｅ ｓｕｍ
自由度
ｄｆ
均方
Ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ
Ｆ 值
Ｆ ｖａｌｕｅ Ｐｒｏｂ． ＞ Ｆ
显著性
Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ
模型 ７２４８０ ３６０ １４ ５１７７ １６９０ ３５ ９３５６３ ＜ ０ ０００１ ∗∗
Ｘ１ １７０２５ ３３０ １ １７０２５ ３３００ １１８ １７５８ ＜ ０ ０００１ ∗∗
Ｘ２ ４２９４ ０８３ １ ４２９４ ０８３０ ２９ ８０５９８ ＜ ０ ０００１ ∗∗
Ｘ３ １７５２ ０８３ １ １７５２ ０８３０ １２ １６１５１ ０ ００３６ ∗∗
Ｘ４ ２６４０ ３３３ １ ２６４０ ３３３０ １８ ３２７０１ ０ ０００８ ∗∗
Ｘ１Ｘ２ １１２２ ２５０ １ １１２２ ２５００ ７ ７８９７３ ０ ０１４４ ∗
Ｘ１Ｘ３ １２２５ ０００ １ １２２５ ００００ ８ ５０２９３８ ０ ０１１３ ∗
Ｘ１Ｘ４ ４８３０ ２５０ １ ４８３０ ２５００ ３３ ５２７６０ ＜ ０ ０００１ ∗∗
Ｘ２Ｘ３ １１２２ ２５０ １ １１２２ ２５００ ７ ７８９７３ ０ ０１４４ ∗
Ｘ２Ｘ４ １７２２ ２５０ １ １７２２ ２５００ １１ ９５４４４ ０ ００３８ ∗∗
Ｘ３Ｘ４ ２５００ ０００ １ ２５００ ００００ １７ ３５２９３ ０ ００１０ ∗∗
Ｘ１ ＾２ １９８２４ ３００ １ １９８２４ ３０００ １３７ ６０３９０ ＜ ０ ０００１ ∗∗
Ｘ２ ＾２ ５４２０ ７０３ １ ５４２０ ７０３０ ３７ ６２６０４ ＜ ０ ０００１ ∗∗
Ｘ３ ＾２ １００７３ ６２０ １ １００７３ ６２００ ６９ ９２２７６ ＜ ０ ０００１ ∗∗
Ｘ４ ＾２ １５９１４ ９３０ １ １５９１４ ９３００ １１０ ４６８３０ ＜ ０ ０００１ ∗∗
残差 ２０１６ ９５０ １４ １４４ ０６７９
失拟项 １８７７ ７５０ １０ １８７ ７７５０ ５ ３９５８３３ ０ ０５９３
纯差 １３９ ２００ ４ ３４ ８００
总和 ７４４９７ ３１０ ２８
Ｒ２ ０ ９７２９
注：Ｐｒｏｂ ＞ Ｆ小于 ０ ０５ 说明模型或考察因素有显著性影响；显著性为“∗”Ｐｒｏｂ ＞ Ｆ小于 ０ ０１ 说明影响极显著，显著性为“∗∗”。
Ｎｏｔｅ： Ｐｒｏｂ ＞ Ｆ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０ ０５ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ｏｒ ｆａｃｔｏｒｓ， ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅ： ∗， Ｐｒｏｂ ＞ Ｆ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０ ０１ ｓｈｏｗｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ， ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ：
∗∗．
图 ６ 加水量和发酵时间对活菌数影响
Ｆｉｇ． ６ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｔｉｍｅ
ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｖｉａｂｌｅ ｃｅｌｌｓ
图 ７ 加水量和接种量对活菌数影响
Ｆｉｇ． ７ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ
ａｍｏｕｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｖｉａｂｌｅ ｃｅｌｌｓ
５０１
核 农 学 报 ２８ 卷
图 ８ 加水量和发酵温度对活菌数影响
Ｆｉｇ． ８ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｖｉａｂｌｅ ｃｅｌｌｓ
图 ９ 发酵时间和接种量对活菌数影响
Ｆｉｇ． ９ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ
ａｍｏｕｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｖｉａｂｌｅ ｃｅｌｌｓ
图 １０ 发酵时间和发酵温度对活菌数影响
Ｆｉｇ． １０ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｖｉａｂｌｅ ｃｅｌｌｓ
图 １１ 接种量和发酵温度对活菌数影响
Ｆｉｇ． １１ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｖｉａｂｌｅ ｃｅｌｌｓ
增加，芽孢杆菌芽孢数呈现先增加后减小的趋势，但在
不同的加水量条件下，芽孢数变化的幅度是不一样的，
说明二者的交互作用明显。 一定加水量范围内，随接
种量变化芽孢数量变化明显。 由加水量和发酵温度的
响应面分析图可知（图 ８），二者交互作用显著。 随着
发酵时间的延长，芽孢杆菌芽孢的数目是不断增加的，
但是加水量变化时芽孢数目变化的幅度不同。 等高线
的形状可反映出交互效应的强弱，椭圆形表示两因素
交互作用显著，而圆形则与之相反［１６］。 由图 ９ 和图 １１
可见，两图的等高线均接近圆形，说明接种量和发酵温
度，接种量和发酵时间之间有交互作用，但交互作用较
弱。 由发酵时间和发酵温度的响应面分析图可知（图
１０），随着发酵温度的升高，芽孢数是不断增加的，但
随着发酵时间的延长，其数量增加的幅度是不同的，二
者有交互作用。 由接种量与发酵温度的响应面分析图
可知（图 １１），二者有明显的交互作用。
根据分析结果，预测在稳定状态下的最佳发酵条
件为：加水量为 ２０ｍＬ，发酵时间为 ６０ｈ，接种量为
６０１
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
２０１４，２８（１）：０１０１ ～ ０１０７
０ ４４ｇ，发酵温度为 ３０℃。 在此条件下发酵得到芽孢
杆菌芽孢数理论值为 １７８ ４０ × １０７ 个。 采用得到的最
佳工艺条件进行了花生粕固态发酵试验，３ 次平行试
验得到的发酵产物芽孢杆菌芽孢数平均值为 １７０ ×
１０７ 个·ｇ － １，与预测值相符，说明响应面法对枯草芽孢
杆菌固态发酵花生粕条件的优化是可行的，具有实际
应用价值。
３ 结论
将固态发酵技术应用于热榨花生饼粕的微生物发
酵，并用响应面分析法优化发酵工艺，采用合理的试验
设计，依据回归分析确定各因素对发酵后枯草芽孢杆
菌的影响，获得了最佳发酵工艺，优化后花生粕（１８ｇ）
枯草芽孢杆菌固态发酵的最佳工艺条件为：发酵时间
６０ｈ，接种量 ０ ４４ｇ，发酵温度 ３０℃，麸皮含量 ３ｇ，加水
量 ２０ｍＬ。 在此条件下发酵得到的发酵花生粕中芽孢
杆菌芽孢数平均值为 １７０ × １０７ 个·ｇ － １，为热榨花生粕
的开发和应用提供了理论基础。
参考文献：
［ １ ］ Ａｌｌｅｎ Ｌ Ｈ． Ｐｒｉｏｒｉｔｙ ａｒｅａｓ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔａｋｅ， ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ
ｈｅａｌｔｈ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｒｅｅ ｎｕｔｓ ａｎｄ ｐｅａｎｕｔｓ ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，
２００８， １３８（９）： １７６３Ｓ － １７６５Ｓ
［ ２ ］ 张吉民．我国花生产业现状与入世后发展对策［ Ｊ］ ．山东农业科
学，２００２，３４（５）：１２ － １４
［ ３ ］ 刘详，马艳伟． 花生粕的品质鉴定与掺假识别［ Ｊ］ ． 河南畜牧兽
医，２００５，２６（６）：３５ － ３６
［ ４ ］ ＹＵ Ｊ， Ａｈｍｅｄｎａ Ｍ， Ｇｏｋｔｅｐｅ Ｉ． Ｐｅａｎｕｔ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ：
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ［ Ｊ］ ．
Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ２００７， １０３（１）： １１２１ － １１２９
［ ５ ］ 梅娜，周文明，胡晓玉．花生粕营养成分分析［Ｊ］ ．西北农业学报，
２００７，１６（３）：９６ － ９９
［ ６ ］ 陈杰，方志伟，徐鹤龙等．花生粕的主要特征、营养成分及综合开
发利用［Ｊ］ ．广东农业科学，２００８，（１１）：７０ － ７１
［ ７ ］ 王平，尹清强，卢富山，梁听，李婉瑞． 复合菌发酵豆粕生产工艺
参数的研究［Ｊ］ ． 江西农业学报，２０１２，２４（４）：１２４ － １２８
［ ８ ］ 张岩，肖更生．花生粕的应用进展［ Ｊ］ ． 食品工业科技， ２００６，２７
（８）：１９７ － １９８
［ ９ ］ 蔡国林，郑兵兵，王刚，曹钰，王兴国，陆健． 微生物发酵提高花
生粕营养价值的初步研究［Ｊ］ ． ２０１０，３５（５）：３１ － ３５
［１０］ 朱凤， 张初署， 禹山林，刘阳，张吉民，宫清轩，杨庆利． 微波辅
助提取花生衣原花色素工艺优化 ［ Ｊ］ ． 食品科学， ２００９，３０
（２０）：８９ － ９３
［１１］ 陈敏， 郭倩， 姚善泾． 响应面法优化白腐菌 Ｐｌｅｕｒｏｔｕｓ ｅｒｙｎｇｉｉ⁃
Ｃｏ００７ 产木质素降解酶条件［Ｊ］ ． 核农学报， ２０１１， ２５ （３）： ４８２
－ ４８７
［１２］ Ｍａｎｅａ Ｃ， Ｓｏｕｑｕｅｔ Ｊ． Ｍ， Ｏｌｌｅａ Ｄ， Ｖｅｒｒｉｅｓ Ｃ， Ｖｅｒａｎ Ｆ， Ｍａｚｅｒｏｌｌｅｓ
Ｇ， Ｃｈｅｙｎｉｅｒ Ｖ， Ｆｕｌｃｒａｎｄ Ｈ． Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ
Ｆｌａｖａｎｏｌ， Ｐｈｅｎｏｌｉｃ Ａｃｉｄ， ａｎｄ Ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｇｒａｐｅｓ
Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｄｅｓｉｇｎ： Ａｐｐｌｉｏｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｃｈａｍｐａｇｎｅ Ｇｒａｐｅ Ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ［Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｆｏｏｄ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ２００７， ５５（８）： ７２２４ － ７２３３
［１３］ 徐岩， 张清溪， 袁其朋，吕姣． 响应面法优化超声提取光果甘草
中光甘草定的工艺研究［Ｊ］ ． 食品科技， ２００９， １２：２３５ － ２３
［１４］ 梁新乐，黄莹莹，张虹，陈敏，刘璇． 响应面法优化桔青霉 Ｆ － ５
－ ５ 核酸酶 Ｐ１ 发酵培养基碳氮源 ［ Ｊ］ ． 核农学报， ２０１１， ２５
（１）： ５７ － ６１
［１５］ 贺林娟， 汤海青， 曹锦轩， 谢诚， 黄玲， 廖媛媛， 欧昌荣． 糟鱼
中乳酸菌的分离鉴定及鳓鱼发酵条件优化 ［ Ｊ］ ． 核农学报，
２０１３，２７（４）： ４５８ － ４６６
［１６］ 章栋梁， 钟蔚， 张充， 吕凤霞， 别小妹， 陆兆新． 响应面法优化
重组枯草芽孢杆菌产脂肪氧合酶条件［Ｊ］ ． 核农学报， ２０１２， ２６
（２）： ３２４ － ３２９
Ｔｈｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ
Ｆｅｒｍｅｎｔｉｎｇ Ｐｅａｎｕｔ Ｍｅａｌ Ｆｅｅｄ
ＳＵＮ Ｊｉｅ１ ＺＨＡＮＧ Ｃｈｕ⁃ｓｈｕ１ ＢＩ⁃Ｊｉｅ１ ＹＵ Ｌｉ⁃ｎａ１ ＬＩＵ Ｓｈａｏ⁃ｆａｎｇ１ ＺＨＵ⁃Ｆｅｎｇ１
ＷＡＮＧ⁃Ｘｕａｎｇ１ ＺＨＡＮＧ⁃Ｗｅｉ２ ＧＡＯ Ｙａｎ⁃ａｎ３ ＹＡＮＧ Ｑｉｎｇ⁃ｌｉ１
（ １ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｅａｎｕｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｑｉｎｇｄａｏ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２６６１００；２ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，
Ｊｉｎａｎ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２５０００１； ３ Ｄａｌｉａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｄａｌｉａｎ， Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１６０００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅａｎｕｔ ｍｅａｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ａｓ ａｎｉｍａｌ ｆｅｅｄｉｎｇ ｓｔｕｆｆｓ ｆｏｒ ａ ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ
ｉｔｓ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｆｅｒｍｅｎｔｉｎｇ ｐｅａｎｕｔ ｍｅａｌ ｆｅｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｓｕｒｆａｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｍｏｕｎｔ， ｉｎｏｃｕｌｕｍｓ ａｍｏｕｎｔ， ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｂｒａｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｗｈｉｌｅ ｈｏｔ⁃ｐｒｅｓｓｅｄ ｐｅａｎｕｔ ｍｅａｌ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｓｏｌｉｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｄｉｕｍ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ
ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｂ． Ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｆｅｒｍｅｎｔｉｎｇ ｐｅａｎｕｔ ｍｅａｌ ｆｅｅｄ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： １８ｇ ｏｆ ｈｏｔ⁃ｐｒｅｓｓｅｄ ｐｅａｎｕｔ ｍｅａｌ，
２０ｍＬ ｏｆ ｗａｔｅｒ， ０ ４４ｇ ｏｆ ｉｎｏｃｕｌｕｍｓ ａｍｏｕｎｔ， ６０ｈ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ａｎｄ ３０℃ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｉｎ ｔｈｅ
ａｂｏｖｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｔｈｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｂ． Ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｐｏｒｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ； Ｆｅｒｍｅｎｔ； Ｐｅａｎｕｔ ｍｅａｌ ｆｅｅｄ； Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
７０１