全 文 ：B¹8NA’ÛB¹8NA’Û
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2013年第34卷第11期 总第440期
EA©P`-è0JEA©P`-è0J
我国向日葵总产量在 180~200万吨 [1]，与此
同时，产生大量的副产物向日葵花盘、秸秆等，
其少部分直接用于禽畜饲料，但由于其粗纤维
含量较高，动物消化吸收率低，适口性差。如能
有效地利用这些资源，将其转化为可利用的生
物蛋白饲料，不仅可以减少向日葵花盘、秸秆等
废弃物对环境的污染，而且能提高饲料的适口
性、消化率和利用率，降低饲料成本，具有重要
的研究意义。
本文探索了向日葵花盘、秸秆微生物发酵生
产生物蛋白饲料的工艺，以期对向日葵花盘、秸秆
蛋白饲料化提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 原料
将向日葵花盘、秸秆清洗、晾干，混合粉碎过
筛（40目）后，备用。
1.1.2 菌种
啤酒酵母、安琪酵母、绿色木霉、乳酸菌、枯草
芽孢杆菌由河北联合大学生命科学学院微生物实
验室提供。
1.1.3 培养基
啤酒酵母、安琪酵母、绿色木霉：PDA培养基。
乳酸菌：MRS培养基[2]。
枯草芽孢杆菌：牛肉膏蛋白胨培养基。
1.1.4 主要仪器
HPX-9082MBE数显不锈钢电热培养箱：上海
博讯实业有限公司医疗设备厂；YXQ-280SI型手
提式灭菌锅：上海经济区嘉兴市中新医疗仪器有
(河北联合大学生命科学学院，河北唐山 063000)
向日葵花盘、秸秆发酵生产生物蛋白饲料工艺的研究
■ 田亚红 王巍杰 王之爽
作者简介：田亚红，硕士，讲师，主要从事发酵与分离
提取研究工作。
收稿日期：2012-12-23
摘 要：以向日葵花盘、秸秆为原料，研究多菌种混合固体发酵生产生物蛋白饲料。结果
表明，混合菌种发酵生产的蛋白质含量优于单菌发酵。通过单因素和正交实验，确定了混合菌
种发酵蛋白饲料的最佳工艺条件：啤酒酵母、枯草芽孢杆菌、绿色木霉接种比例为2􀏑2􀏑1，接
种量2%，发酵时间48 h，含水量50%，培养温度29 ℃。在此条件下，发酵产物粗蛋白增加率为
92.62%，粗纤维减少率为15.43%。
关键词：向日葵花盘；向日葵秸秆；发酵；蛋白饲料
doi:10.3969/j.issn.1001-991X.2013.11.009
中图分类号：S816.6 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2013）11-0042-04
Study on fermentation technology using sunflower head and sunflower stalk
to produce bioprotein feed
Tian Yahong, Wang Weijie, Wang Zhishuang
Abstract：The biological protein feed was studied by mixed culture solid fermentation produc⁃
tion with the head and stalk of sunflower as raw material.The results showed that the content of
protein produced by fermentation with mixed bacteria was superior to that with single bacterium.
By single factor and orthogonal experiment, the best process conditions of the mixed bacterium
fermentation protein feed as follows: the ratio of Saccharomyces cerevisiae, Bacillus subtilus and
Trichoderma viride 2􀏑2􀏑1, inoculum amount 2%, fermentation time 48 h, moisture content
50% and culture temperature 29 ℃. Under the optimum condition,the increase rate of crude pro⁃
tein was 92.62%, the decrease rate of crude fiber was 15.43%.
Key words：head of sunflower；stalk of sunflower；fermentation；protein feed
42
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限公司；TDA-8002电热恒温水浴锅：余姚市东方
电工仪器厂；KDN-08C凯氏定氮仪：苏州宏拓电子
有限公司。
1.2 方法
1.2.1 向日葵花盘、秸秆生物蛋白饲料的制备工
艺流程（见图1）
斜面菌种
􀲕
活化
􀲕
向日葵花盘、秸秆➝混合粉碎（过40目）➝灭菌➝接种➝固体发酵➝烘干➝分析测定
图1 工艺流程
1.2.2 测定方法
粗蛋白含量：采用凯氏定氮法[3]测定；粗纤维
含量：采用酸性洗涤剂法[4]测定。
2 结果与分析
2.1 单一菌种发酵向日葵花盘、秸秆产蛋白饲料
根据向日葵花盘、秸秆发酵对菌种的要求，分
别采用啤酒酵母（A）、安琪酵母（B）、绿色木霉
（C）、乳酸菌（D）、枯草芽孢杆菌（E）进行单菌发酵
试验，测定发酵产物的粗蛋白含量(见图2)。
粗
蛋
白
含
量（
%）
A B C ECK
8.40
8.20
8.00
7.80
7.60
7.40
7.20
7.00 D
菌种
图2 不同单一菌种发酵对产物粗蛋白含量的影响
由图 2可知，向固体发酵培养基中接入单一
菌种，与对照组（CK）相比，均能提高发酵产物的粗
蛋白含量。选择其中发酵产物蛋白含量最高的三
株菌，枯草芽孢杆菌（8.33%）、啤酒酵母（7.99%）、
绿色木霉（7.84%）作为混合菌种发酵向日葵花盘、
秸秆产蛋白饲料。
2.2 混合菌种发酵向日葵花盘、秸秆产蛋白饲料
2.2.1 接种的菌种比例对向日葵花盘、秸秆发酵
的影响
分别采用复配比例分别为1􀏑1􀏑1，1􀏑1􀏑2，
1􀏑2􀏑1，2􀏑1􀏑1，2􀏑1􀏑2，2􀏑2􀏑1的啤酒酵母、
枯草芽孢杆菌、绿色木霉混合菌种进行向日葵
花盘、秸秆发酵试验，测定发酵产物的粗蛋白含
量（见图3）。
粗
蛋
白
含
量（
%）
1􀏑1􀏑11􀏑1􀏑21􀏑2􀏑1 2􀏑2􀏑1CK
10.00
9.50
9.00
8.50
8.00
7.50
7.00
2􀏑1􀏑12􀏑1􀏑2
菌种复配比例
图3 菌种不同复配比例对产物粗蛋白含量的影响
从图 3可知，当啤酒酵母、枯草芽孢杆菌、绿
色木霉复配比例为2􀏑2􀏑1时，发酵产物的粗蛋白
含量最高，为 9.75%。其发酵产物有酒香，色泽淡
黄，干燥后色泽无大变化。因此，最佳的菌种复配
比例是啤酒酵母􀏑枯草芽孢杆菌􀏑绿色木霉为
2􀏑2􀏑1的混合菌种发酵向日葵花盘、秸秆产蛋白
饲料，且混合菌种发酵生产的蛋白质含量优于单
菌发酵。
2.2.2 接种量对发酵产物粗蛋白含量的影响
分别采用接种量0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的
复配比例为 2􀏑2􀏑1的啤酒酵母、枯草芽孢杆菌、
绿色木霉混合菌种进行向日葵花盘、秸秆发酵试
验，测定发酵产物的粗蛋白含量(见图4)。
从图 4可知，随着接种量的增加，发酵产物中
粗蛋白产量随之增加，当接种量为2%时，粗蛋白产
量达到最高为11.34%，当接种量继续增加，粗蛋白
产量略有下降，主要是由于接种量过大，营养成分
迅速消耗，菌体过早自溶，不利于粗蛋白的产生。
2.2.3 发酵时间对发酵产物粗蛋白含量的影响
采用复配比例为 2􀏑2􀏑1的啤酒酵母、枯草
芽孢杆菌、绿色木霉混合菌种进行向日葵花盘、秸 43
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秆发酵试验，发酵时间分别12、24、36、48、60 h时，
测定发酵产物的粗蛋白含量(见图5)。
粗
蛋
白
含
量（
%）
1 1.5 20.5
12.00
11.50
11.00
10.50
10.00
9.50
9.00
8.50
8.00 2.5
接种量(%)
图4 接种量对产物粗蛋白含量的影响
粗
蛋
白
含
量（
%）
24 36 4812
12.00
11.50
11.00
10.50
10.00
9.50
9.00 60
发酵时间(h)
图5 发酵时间对产物粗蛋白含量的影响
从图 5可知，随着发酵时间的延长，粗蛋白含
量呈先上升后下降趋势，当发酵时间为48 h时，粗
蛋白含量达到最高，故最佳发酵时间为48 h。
2.2.4 含水量对发酵产物粗蛋白含量的影响
分别调整培养基的含水量为 20%、40%、
60%、80%，采用复配比例为 2􀏑2􀏑1的啤酒酵
母、枯草芽孢杆菌、绿色木霉混合菌种进行向日
葵花盘、秸秆发酵试验，测定发酵产物的粗蛋白
含量(见图6)。
粗
蛋
白
含
量（
%）
40 60 8020
12.00
11.00
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
含水量(%)
图6 含水量对产物粗蛋白含量的影响
由图 6可知，随着培养基水分的增加，产品粗
蛋白含量先增加后降低。当基质中初始水分含量
为 40%时，发酵产品中粗蛋白含量最高。说明此
含水量的培养基质最适宜微生物生长繁殖，这可
能是因为基质的细小颗粒之间存在合适的疏松
度，有利于溶氧和CO2的排出，促进微生物菌体生
长，从而使发酵产品中粗蛋白含量增加，因此，适
宜的含水量为40%。
2.2.5 培养温度对发酵产物粗蛋白含量的影响
分别设置培养温度为 25、29、33、37、41 ℃，采
用复配比例为 2􀏑2􀏑1的啤酒酵母、枯草芽孢杆
菌、绿色木霉混合菌种进行向日葵花盘、秸秆发酵
试验，测定发酵产物的粗蛋白含量（见图7）。
粗
蛋
白
含
量（
%）
29 33 3725
12.00
11.50
11.00
10.50
10.00
9.50
9.00
8.50
8.00 41
培养温度(℃)
图7 培养温度对产物粗蛋白含量的影响
从图 7可以看出，随着培养温度的升高，粗蛋
白产量呈先上升后下降趋势。这是由于枯草芽孢
杆菌最适温度为37 ℃左右，啤酒酵母和绿色木霉
的最适温度为28 ℃左右，三种菌的最适温度不是
在同一范围内，因此兼顾到混菌发酵过程，当发
酵温度为 33 ℃，此时的发酵产品中粗蛋白含量
最高。
2.2.6 正交实验结果与分析
综合考虑上述单因素实验结果，在上述实验
的基础上，设计接种量、发酵时间、含水量和培养
温度 L9(34)的正交实验，因素及水平见表 1。实验
结果见表2、表3。
由表2直观分析可以看出，对影响的次序由大
到小为A>C>B>D，即接种量>含水量>发酵时间>
培养温度，最佳组合方式为A3B3C2D1。表3方差分
析可知，接种量和含水量对产物粗蛋白含量的影
响显著，而发酵时间和培养温度影响不显著，与直
观分析结果一致。44
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表3 方差分析
因素
接种量
发酵时间
含水量
培养温度
偏差平方和6.1580.0522.7040.035
自由度2222
F比175.9431.48677.2571.000
显著性*
*
在最优发酵条件下进行三组平行试验，结果
重现性好，发酵产物粗蛋白含量平均为14.35%，优
于前述试验效果，故确定混合菌种发酵向日葵花
盘、秸秆产蛋白饲料的最优条件为：接种量2%，发
酵时间48 h，含水量50%，培养温度29 ℃。
2.3 向日葵花盘、秸秆生物蛋白饲料成分分析
按照上述确定的混合菌种发酵向日葵花盘、
秸秆产蛋白饲料的最优条件进行发酵试验，对发
酵产物的粗蛋白和粗纤维含量进行测定，并与未
发酵的原料进行对比，测定结果见表4。
表4 发酵饲料与原料中各主要成分比较
成分
粗蛋白(%)
粗纤维(%)
原料7.4524.95
蛋白饲料14.3521.10
变化率92.62-15.43
由表 4可知，原料发酵后，粗蛋白含量由
7.45%上升到 14.35%，粗蛋白增加率为 92.62%。
粗纤维素由发酵前的24.95%减少为21.10%，粗纤
维减少率为 15.43%，说明微生物生长繁殖将部分
碳水化合物与无机氮变成菌体蛋白。且发酵产物
有酸甜味和酒香味，无霉味，色泽淡黄，适口性好，
这样能在一定程度上使其更好的被饲养动物吸
收，更大的发挥向日葵花盘、秸秆的利用价值。
3 讨论
将向日葵花盘、秸秆转化为蛋白饲料，既可提
高其综合利用价值，又能缓解蛋白饲料短缺所带
来的问题。本研究对向日葵花盘、秸秆转化为蛋
白饲料发酵条件进行了探索，比较了单菌发酵与
混菌发酵生产生物蛋白饲料的工艺，结果表明，混
合菌种发酵生产的蛋白质含量优于单菌发酵；确
定了混合菌种发酵向日葵花盘、秸秆产蛋白饲料
的最优条件为：接种量2%，发酵时间48 h，含水量
50%，培养温度 29 ℃，在此条件下，发酵产物粗蛋
白由 7.45%上升到 14.35%，粗蛋白增加率为
92.62%，粗纤维素由发酵前的 24.95%减少为
21.10%，粗纤维减少率为15.43%。
参考文献
[1] 赵贵兴,钟鹏,陈霞,等.中国向日葵产业发展现状及对策[J].农
业工程,2011,1(2):42-45.
[2] 诸葛健,王正祥.工业微生物实验技术手册[M]. 北京:中国轻
工业出版社,1994.
[3] 杨胜.饲料分析及饲料质量检测技术[M].北京:北京农业大学
出版社,1999.
[4] 常丽新,田秀红,闫峰,等.食品分析技术[M].北京:中国科学技
术出版社,2004.
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（编辑：刘敏跃，57888857@qq.com）
水平123
A接种量(%)11.52
B发酵时间(h)243648
C含水量(%)405060
D培养温度(℃)293337
表1 正交实验因素水平
试验号123456789K1K2K3
极差R值
A接种量(%)1111.51.51.522212.24311.75713.7031.946
B发酵时间(h)24364824364824364812.57012.47312.6600.187
C含水量(%)40506050604060405011.79312.98312.9271.190
D培养温度(℃)29333737293333372912.64712.56312.4930.154
粗蛋白(%)11.5512.5612.6212.1012.1011.0714.0612.7614.29
表2 L9(34)正交实验结果
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