无机盐对地衣芽孢杆菌发酵厨余物产蛋白的影响

摘 要：以地衣芽孢杆菌为供试菌种，通过正交试验，研究（NH4）2SO4、K2HPO4、MgSO4和CaCO3四种无机盐的添加量对地衣芽孢杆菌发酵厨余物过程中产蛋白质的影响。结果表明，（NH4）2SO4和MgSO4的添加量与蛋白质产量呈正相关性，而在发酵过程中可促进地衣芽孢杆菌的生长有较明显的促进作用，而CaCO3和K2HPO4的添加量与蛋白质产量呈负相关性。这表明（NH4）2SO4和MgSO4的添加可促进地衣芽孢杆菌的生长，提高发酵产物中蛋白质的含量。地衣芽孢杆菌发酵厨余物的最佳培养基配方为：20 g研磨后的厨余物，加入等量无菌水室温浸泡，搅拌均匀后再添加1%的（NH4）2SO4和0.2%的MgSO4。

关键词：地衣芽孢杆菌；发酵厨余物；无机盐；蛋白质

中图分类号：S816.32 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2014）15-0040-02

Inorganic Salt Effect on Protein Production by Bacillus licheniformis Fermentation in Kitchen Residue

ZHANG Yi，TONG Ying-kai，HUANG Liang，LIU Jing-wei

（Laboratory of Biotechnology， Department of Agronomy and Resources， Tianjin Agricultural College， Xiqing 300384， PRC）

Abstract： The orthogonal experiment was conducted in this study to kjeldahl-determine how four inorganic salts at different additive rates affected protein production by Bacillus licheniformis-fermented kitchen residue，such as （NH4）2SO4 ， K2HPO4 ， MgSO4 and CaCO3. The results show that （NH4）2SO4 and MgSO4 could improve protein content in the kitchen residue， and the optimum medium formula for the Bacillus licheniformis -fermented kitchen residue should be （ NH4）2SO4 1%，CaCO3 0%，MgSO4 0.2%，K2HPO4 0% and Bacillus licheniformis 0.1% to be cultured at 37 ℃ for 48 h.

Key words：Bacillus licheniformis； fermented kitchen residue； inorganic salt； protein

厨余物，又称餐厨垃圾，包括剩菜、剩饭、菜叶、果皮、蛋壳、茶渣、骨、贝壳等，主要是家庭、宾馆、饭店、学校等单位饮食残留下来的供餐垃圾，是人们生活消费过程中产生的一种固体废弃物[1]。随着社会经济的快速发展，人们的生活水平大幅度提高，餐厨垃圾产量也明显增加。现在世界每年产生的城市生活垃圾约500亿 t，其中厨余物的比重占10%～20%[2]。由于厨余物本身营养丰富，容易滋生各种微生物，从而发酵、变质、腐烂，产生大量的毒素，并散发出难闻的气味，严重影响环境卫生；如不及时处理还会传播疾病，危害人们的健康[3-5]。目前，厨余物的处理方式主要有直接破碎排放、卫生填埋、微生物处理、饲料化、能源化等。其中，直接破碎排放和卫生填埋两种方式不能对厨余物进行再利用，造成一定的资源浪费，不符合科学发展观；而其他处理方式均离不开微生物的作用[6-7]。

地衣芽孢杆菌能产生抗活性物质，抑制致病菌生长繁殖，有效预防动物肠炎等疾病；还能分解有毒有害物质，具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，能促进饲料中营养素降解，使饲料更易吸收利用，增强机体免疫力。

无机盐是微生物生长必不可少的营养物质，是酶活性中心的组成部分，可维持生物大分子和细胞结构的稳定性，控制细胞的氧化还原电位，还可作为某些微生物生长的能源物质，在微生物发酵过程中起着重要作用。

试验以地衣芽孢杆菌为供试菌种，通过正交试验，研究（NH4）2SO4、K2HPO4、MgSO4和CaCO3四种无机盐的添加量对地衣芽孢杆菌发酵厨余物过程中产蛋白质的影响，以期为厨余物微生物发酵制备动物饲料的应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

地衣芽孢杆菌由天津农学院生物技术综合实验室保存，活化后作为供试菌种。厨余物培养基：取20 g研磨后的厨余物放入培养皿中，加入等量无菌水室温浸泡，搅拌均匀。（NH4）2SO4、K2HPO4和MgSO4分别配制成0.20、0.08和0.02 g/mL的母液，CaCO3固体直接添加。

1.2 试验方法

1.2.1 无机盐添加量的正交试验设计 为提高地衣芽孢杆菌发酵产物蛋白水平，对培养基中的无机盐添加量进行了正交设计（见表1）。培养基为厨余物培养基，地衣芽孢杆菌的接种量为0.1%，置于37℃恒温箱发酵培养，发酵周期48 h。

1.2.2 发酵产物中蛋白质含量测定 发酵结束后，取出发酵终产物置于115℃烘箱中15 min（灭酶活），然后在65℃下烘干处理12 h。将烘干后的发酵终产物粉碎过100目筛板，用凯氏定氮法测发酵产物中蛋白质含量。

1.2.3 无机盐最适添加量验证 正交试验后，分析获得最佳配方，利用上述方法对最佳配方进行重复验证。

2 结果与分析

2.1 正交试验

从表1中可以看出，4种无机盐对地衣芽孢杆菌发酵厨余物产蛋白含量影响的大小顺序为：（NH4）2SO4>CaCO3>MgSO4>K2HPO4。由K值可知，（NH4）2SO4和MgSO4的添加量与蛋白质产量呈正相关性，K2HPO4和CaCO3的添加量与蛋白质产量呈负相关性。因此，A3B1C3D1为最佳配方，可使地衣芽孢杆菌发酵厨余物产蛋白的含量最高。

2.2 地衣芽孢杆菌发酵厨余物过程中无机盐的最适添加量

20 g厨余物培养基中，加入1%（NH4）2SO4和0.2%MgSO4，再接入0.1%地衣芽孢杆菌菌悬液，培养后测得发酵厨余物蛋白质含量为30.55%，含量并不高。这可能是由于培养环节中温度波动性较大，对地衣芽孢杆菌发酵有一定影响。所以试验或生产过程中要保证温度恒定在37℃左右，以此获得较大的蛋白质收益。

3 讨 论

地衣芽孢杆菌最适生长温度一般在37℃左右。食物废弃物的发酵会产热，因此发酵温度很难控制。由于实验室中人员流动性大，温箱温度很难控制在37℃左右。重复试验中测得温箱温度每天平均在30℃左右，极大地影响了蛋白产量。因此温度控制是地衣芽孢杆菌发酵厨余物产蛋白的关键因素之一。

试验结果显示，（NH4）2SO4的添加量与蛋白质产量呈正相关性，且该无机盐对发酵的影响最显著，由此推测氮盐在发酵过程中对地衣芽孢杆菌的生长有较明显的促进作用。而MgSO4显示出对发酵的影响力较小，说明镁盐对地衣芽孢杆菌生长的促进作用相对较小。与上述两种无机盐相反，CaCO3和K2HPO4的添加量与蛋白质产量呈负相关性，说明这两种无机盐对地衣芽孢杆菌发酵厨余物有不利影响。因此，在发酵过程中不宜添加CaCO3和K2HPO4。

因此，地衣芽孢杆菌发酵厨余物的最佳培养基配方为：20 g研磨后的厨余物，加入等量无菌水室温浸泡，搅拌均匀，再添加1%的（NH4）2SO4和0.2%的MgSO4。

参考文献：

[1] 王新兰. 餐厨泔水去向及其治理建议[J]. 辽宁城乡环境科技，2006，

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[2] 夏伦志. 城市泔水利用现状及合肥市城区泔水饲用技术初探[J]. 饲料博览，2010，（1）：22-24.

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[4] 陈贵才，戴德慧，黄光荣，等. 泔水垃圾发酵生产微生态蛋白饲料工艺条件的研究[J]. 饲料工业，2007，28（9）：26-30.

[5] 陈五岭，段东霞，高在兴. 微生物发酵果渣蛋白饲料Ⅰ：菌种选育及理化性质测定[J]. 西北大学学报（自然科学版），2003，33（1）：91-93.

[6] 罗 宁，陈淑玲. 餐饮业潜水处理的新方法[J]. 北方交通大学学报，2003，（4）：106-108.

[7] 汪群慧，叶墩曼，谷庆宝. 固体废物处理及资源化[M]. 北京：化学出版社，2003.

（责任编辑：成 平）