发酵质量（精选十篇）
发酵质量 篇1
1 目前各公司评价标准现状
目前由于各公司的原料结构不同, 在不同生产工艺条件下, 指标差别较大, 各公司的评比指标定为外观糖、酸度、还原糖、总糖、酒度、粮耗等, 不存在可比性;另一方面各公司的原料的粉碎粒度、液化方式、酒母培养方式和发酵时间等方面都存在差异。从化验的方法来说, 现行的化验的操作方法存在较大的人为误差, 为了准确反映生产实际情况, 必须最大限度消除个人操作误差。
2 发酵质量水平评判标准模型
2.1 发酵罐单罐发酵质量的评判体系
1) 酸度的评价方式主要通过发酵增酸的方式来进行比较。
满罐增加酸度:满罐增酸=满罐酸度-糖化醪平均酸度
放罐增加酸度:放罐增酸=放罐酸度-满罐酸度
此方法满罐增酸可以分析出每罐发酵初期的增酸情况, 考核发酵前期的控制情况;放罐增酸反映出生产过程的控制水平;分析酸度增加的发酵阶段, 提高发酵酸度升高的阶段性分析
2) 发酵罐糖酒比评价方式, 主要反映每罐的发酵转化效率。
计算公式:糖酒比= (满罐总糖+满罐酒度/0.646) /发酵终了酒度
满罐定义:发酵接入酒母培养醪开始到发酵罐装满后混合均匀为准, 以乙醇为参考, 发酵进酒母到发酵装满后混合均匀时间为16小时, 将满罐取样时间定为16小时。
考核糖酒比存在的主要问题是满罐酒度和总糖的准确测定问题, 但是酒度和总糖测定以体积比作为标准, 存在一个系统误差, 这个误差与发酵醪的密度有直接关系。乙醇公司发酵满罐时, 密度值为1.05左右, 可以作为一个校正系数。
质量酒度与体积酒度对比表如下:
总糖测定对比表如下:
2.2 各公司生产工艺和操作水平的整体评价体系
评价指标主要是淀粉利用率, 如何准确测定淀粉利用率是这个评价体系的关键。
淀粉利用率= (乙醇实际产量/淀粉理论转化率) /进入乙醇厂的实际淀粉量
进入乙醇厂的实际淀粉量=粉浆流量*粉浆密度*干物质*淀粉含量
这就要求各公司具有统一的计量、取样和检测方法, 特别是粉浆淀粉含量和干物质的取样、检测方法, 在流动的粉浆中单个的取样样品很难代表整体的指标情况。
如干物质的测定就存在较大的操作误差, 主要原因为在操作过程中淀粉质原料沉淀的速度较快, 取样不均匀造成。同一个样品从不同的位置取样检测, 结果误差很大。下表是从样品的不同部位抽取检测的情况。
淀粉测定取样方法应与干物质取样方法保持一至, 淀粉测定时应以生产中混合浆作为统一取样标准, 混合浆取样系统能真实反映出乙醇厂接收的实际的淀粉总量, 因此我们需要进一步完善和统一检测方法
3 结语
现在我们集团四家燃料乙醇公司主要还是以淀粉质作物作为发酵原料, 原料配比存在差异的情况下, 为了促进各公司的发酵水平的提高, 建立统一的发酵质量水平评判标准模型是非常必要的。
除了建立发酵罐单罐发酵质量的评判体系和各公司生产工艺和操作水平的整体评价体系外, 其中最为关键的是进一步完善指标检测的标准, 减少化验过程中的人为误差。
目前色谱分析法是较为准确的精确检测方法, 但是尚未在生产中普遍使用。利用色谱分析, 可以检测中发酵终了残余的麦芽糖、葡萄糖、乙酸、乳酸、甘油等指标, 可准确判断发酵的质量, 通过色谱数据进行评价各公司的生产水平。
参考文献
[1]章可昌、吴佩琮编.酒精工业手册[M].轻工业出版社, 1989年12.
乳酸菌发酵对泡菜质量的影响 篇2
关键词:泡菜;乳酸菌;发酵条件;质量
中图分类号:TS255.54文献标识号:A文章编号:1001-4942(2010)01-0086-04
泡菜是一种常见的乳酸菌发酵制品,具有悠久的历史[1,2]。泡菜中含有乳酸菌及其代谢产物、多种维生素、胡萝卜素、辣椒素、纤维素、蛋白质和多种微量元素,经常食用可以促进肠胃蠕动,帮助消化,防止便秘,同时刺激肠道免疫细胞产生抗体,预防疾病,还可抑制肠道中腐败细菌的生长,防止细胞老化,降低胆固醇,以及调节人体生理功能等[3,4]。
本文通过分析泡菜发酵过程,对发酵条件、发酵菌种类、发酵方法和工艺等对泡菜质量的影响做一综述,以期为泡菜加工的深入研究提供科学依据。
1 发酵条件对泡菜质量的影响
乳酸发酵的优劣及其在泡菜中的积累直接关系到泡菜的质量。乳酸既有保鲜功能,又可增强产品风味[5]。如乳酸发酵不正常及乳酸菌数量不足,不仅影响泡菜的风味,而且会使其它微生物不受抑制而大量生长繁殖,导致泡菜品质下降,产生有害物质,甚至发酵失败。因此应根据乳酸菌的生理特性创造最佳生长条件,使乳酸菌迅速生长繁殖。
乳酸菌的生长受温度、食盐浓度、pH值、氧气浓度、发酵时间和发酵基质营养成分等多种因素影响。
乳酸菌对食盐的忍耐力较强,一般在8%～13%之间,在泡菜加工过程中高浓度食盐(10%～16%)有利于酵母菌生长,而低浓度食盐(5%～8%)则有利于乳酸菌生长。对于乳酸菌发酵,如果用盐量太多,会导致同型发酵成比例地过度生长,从而产生较少的CO2,而CO2对创造厌氧环境是非常重要的。
一般认为乳酸菌发酵的最适温度为25～30℃。Pederson 等(1953)[6]发现在低温下(7.5℃)结球甘蓝能正常发酵,不到一个月总酸量就达到0.8%～0.9%,这样的酸度条件足以保证储存;而当温度为32℃或更高时,发酵就进入了由植物乳杆菌和啤酒片球菌菌种发酵的同型发酵阶段,这两种菌使乳酸含量大增,破坏了酸菜产品的香味和口味,闻起来像腐败的酸白菜。沈巧生(1988)[7]也发现,当温度超过30℃时会引起丁酸菌的繁殖,使泡菜有一种不愉快的风味,且制品容易变色。
泡菜加工过程中有许多微生物参与发酵,其活动均受pH值的影响。由表1可知,乳酸菌较其它微生物更耐受强酸性环境。酵母菌和霉菌虽
表1 不同微生物的最低和最适pH值
微生物种类最低pH值最适pH值
腐败菌4.56.5～7.5
酪酸菌4.5/
大肠杆菌5.5～6.0/
乳酸菌3.0～4.44.9～6.0
酵母菌2.5～3.03.0～6.0
霉菌1.2～3.03.0～6.0
然耐酸性更强,但它们在该泡菜体系中不适宜生长。
2 乳酸菌种类对泡菜质量的影响
目前对用于泡菜发酵的乳酸菌菌种的研究很多。Breidt等(1992)[11]分离得到耐高浓度Nisin的肠膜明串珠菌菌株,并利用其抗Nisin的性质用来作大白菜发酵的菌种,并且研究了盐与Nisin对这些菌株的影响,两者无协同效果。Kim等(1999)[12]自Kimchi中分离出发酵型酵母与肠膜明串珠菌,将其突变为耐酸突变株M-100;将发酵型酵母与突变株M-100 混合发酵,所得产品风味好,品质好。Harris等对耐Nisin的肠膜明串珠菌菌株与产Nisin的乳球菌菌株各自进行评价并混合用于泡菜发酵,发酵产品特性有较大差异。王储炎等(2005)[13]以萝卜为原料制备泡菜的结果表明,5种乳酸菌中植物乳杆菌作为纯种发酵菌种的发酵效果最好,发酵周期为3天,产品酸度适中,乳香味浓,脆度很好。
杨瑞鹏等(1991)[8]以萝卜、普通白菜、皱叶莴苣、菜豆、叶用芥菜为材料研究其发酵过程中乳酸菌的区系,结果证明这几种泡菜在发酵过程中乳酸菌区系基本一致,肠膜明串珠菌、植物乳杆菌、短乳杆菌、小片球菌是泡菜发酵中最常见的乳酸菌。据报道,在酸黄瓜、酸白菜及其它发酵蔬菜产品生产过程中也有类似的乳酸菌区系。这些乳酸菌常附着于蔬菜上,虽经洗涤也不被除去,启动和主导泡菜发酵过程。
肠膜明串珠菌、链球菌主要启动发酵。早在1930年Pederson就通过研究结球甘蓝中的微生物,提出了肠膜明串珠菌启动蔬菜的发酵过程[9],后来又提出以肠膜明串珠菌为主要发酵菌种的异型乳酸发酵产品优于同型乳酸发酵产品。这类菌群出现在发酵初期,最先适应环境,利用蔬菜的溶出物,迅速生长繁殖并产生二氧化碳、乳酸、乙酸、乙醇等物质,使pH值很快下降,并制造厌氧环境。酸性环境阻止有害微生物活动及果胶酶的分解,确保蔬菜的硬脆度,同时防止VC的降解。发酵的启动阶段并不产生明显的风味化合物。
植物乳杆菌产酸能力强,生长繁殖快,在发酵中起着主导地位。出现在泡菜发酵的后期,并终止发酵过程[10]。
短乳杆菌能够发酵戊糖,增强泡菜的特色风味。
泡菜的乳酸发酵一般可分为3个阶段。泡制初期,以肠膜明串珠菌等异型乳酸发酵为主。中期以乳杆菌的同型乳酸发酵为主,积累大量乳酸,使泡渍液呈微酸性,抑制腐败微生物的生长。后期泡菜的风味形成并由于乳酸的大量积累造成对乳酸菌的反馈抑制而导致发酵结束。
3 发酵方法对泡菜质量的影响
3.1 自然发酵
传统泡菜的乳酸发酵过程是在完全自然的条件下进行的。自然发酵的泡菜体系是一个独特的微生态环境,其中的微生物基本上是遗传学性状比较稳定的野生菌株,在生产过程中不可避免地受到许多因素的影响,如泡制原料(蔬菜)和泡制盐水的浓度、pH 值、温度、溶氧浓度、总酸度等。因此,控制环境条件使乳酸菌在发酵过程中成为优势菌,抑制其它微生物的活动是泡菜发酵成功的关键。此外,采用自然发酵,还存在着发酵周期长、发酵质量不稳定以及不利于工厂化、规模化及标准化生产等诸多弊端。
3.2 纯种发酵
纯种发酵是人为地将外来菌种单一或混合集中接种于清洗过的蔬菜上进行泡制的过程,所接入的菌主要为乳酸菌。纯种发酵并非单靠接入的菌来完成发酵全过程,而是通过增强发酵体系中乳酸菌种群优势来调整微生物种群结构,形成有利于乳酸菌生长的环境,使蔬菜上种类丰富的乳酸菌得以大量繁殖。因此纯种发酵系统内乳酸菌的消长规律与自然发酵基本一致。郭晓红等(1989)[14]在结球甘蓝上的纯种发酵试验证实了上述动态规律。
20世纪60年代,Pederson等(1961)[15]率先将纯种发酵接种技术应用于泡菜的研究,而后Caldwell Biofermentation Canada公司在蔬菜发酵领域处于领先地位,并于1998年获得符合菌种接种的蔬菜发酵专利技术。我国李幼筠等(1996)[16]年分离出干酪乳杆菌和短乳杆菌两株乳酸菌,并申请专利。沈国华等(2002)[17]采用植物乳杆菌或干酪乳杆菌单独或以1∶1比例混合接种蔬菜发酵,发现可使泡菜产生较浓的发酵香气,口感佳,脆度好。毕金峰等(2000)[18]使用肠膜明串珠菌和乳酸杆菌进行复配取得了较好的效果。罗云波(2001)[19]认为生产泡菜的纯种接种应该是植物乳杆菌、发酵乳杆菌、肠膜明串珠菌以5∶3∶2的比例较为合适,蒋和体(1994)[20]则认为以上的比例为3∶1∶1比较合适。四川际天时公司、四川大学和西南农大筛选出的纯种乳酸菌菌种可使泡菜的发酵期由传统工艺的25 d缩短为2 d。
目前纯种乳酸发酵生产工艺有两种:第一种是在接种前先对蔬菜原料进行热烫灭菌处理,以杀死大部分附着于发酵原料上的微生物,然后在无菌条件下进行接种发酵,其发酵风味与单一菌种及复合菌种的关系较为密切;第二种是接种前原料不经过热烫处理,发酵原料中附着的自然微生物依然存在并参与发酵,而接入的纯菌种只在发酵过程中起优势主导菌群的作用[21]。前一种加工方法对发酵制品的脆度和色泽影响大,一般不采用,第二种是常用的加工方法。
纯种发酵方法不仅可以人为控制自然发酵的诸多不足,所接菌种快速成为优势菌种,发酵速度快,而且可以采用低盐工艺,从而降低产品的含盐量和亚硝酸盐含量。
3.3 直投式乳酸菌发酵剂
直投式乳酸菌发酵剂(Direct Vat Set,DVS)起源于乳品行业。19世纪末20世纪初,乳业科学家开始研制浓缩发酵剂,1963年制成冷冻浓缩发酵剂,即将浓缩菌悬浮液添加抗冻保护剂,在-70℃以下的低温条件下速冻,再置于低温下保藏,其活菌数和活力在6个月内变化不大。由于其保存需要特殊的制冷系统,成本高、运输不便,在生产中应用存在一定的困难。随着冷冻干燥技术的发展,将高浓度的菌悬浮液添加抗冻保护剂后冻结,再于真空条件下升华干燥,制成目前常用的干燥粉末状固体发酵剂——冻干浓缩发酵剂。
直投式乳酸菌发酵剂的生产可使用喷雾干燥方法,但主要使用真空冷冻干燥法[24]。将乳酸菌培养至对数期末期,悬浮液于8 000×g、15 min离心,离心后的固体重新悬浮于含蛋白胨的水中(1∶10),然后加入冻干保护剂(20%乳粉,5%蔗糖,1%酪胨,0.4%VC。悬浮物在-70℃预冻2h,然后用Labconco冻干机(型号92861,Missouri)-5℃、真空度6.5 Pa冻干48 h,所获发酵剂的活菌数可以达到 1011～1012 cfu/g,可直接用于泡菜的生产[25]。
Gardner等(2001)[22]将植物乳杆菌NK-312、乳酸片球菌AFERM772和肠膜明串珠菌BLAC冻干后复配,用于胡萝卜、结球甘蓝、甜菜和洋葱混合蔬菜的发酵,最早在泡菜中使用直投式乳酸菌发酵剂。在欧洲的腌黄瓜生产中,使用130 ml植物乳杆菌浓缩发酵剂(活细胞数为6.5 × 1012 cfu/ml)直接接种到9.0 t黄瓜中进行发酵,发酵温度通常保持26～29℃,7～12 d就可以终止发酵[23]。
直投式乳酸菌发酵剂除了具有纯种接种发酵工艺的优点外,还具有保存和管理简单、易于进行工艺管理和质量控制、接种方便、减少污染环节等特点,适合于不同规模的工厂及家庭、餐饮行业。
4 发酵工艺对泡菜质量的影响
风味醇香、发酵周期短、货架期长一直是泡菜研究和生产的目标。Lopez等(1954)[24]研究了添加维生素、氨基酸、盐及发酵菌种等营养物质对泡菜的影响,发现除了葡萄糖与生物素的组合外,其它营养物质都能提高总酸含量,而短乳杆菌、植物乳杆菌及肠膜明串珠菌的添加都有明显效果。Duran等(1994)[25,26]通过增加腌制液中乙酸浓度或诱导好氧条件下的乳酸发酵作用,对成熟橄榄的保存方法进行了研究,Ruiz-Barba等(1995)[27]证实了橄榄发酵中酵母的有益作用及产生植物乳杆菌生长需要的维生素。
张素华等(2001)[28]结合泡菜的生产工艺,在风味、外观品质、保质期等方面提出了控制措施,并提到泡菜护绿问题。绿叶蔬菜中,叶绿素的Mg2+易被Zn2+、Cu2+所替代,生成更稳定的叶绿素Zn2+、Cu2+盐,即使在高酸性条件下,也不会失绿。所以可通过添加ZnCl2、CuSO4、MgCO3等使蔬菜保持绿色。
5 有害微生物滋生对泡菜质量的影响
泡菜坛密封不严,某些耐盐、耐酸、好气性微生物会造成泡菜发酵容器水面“生花”,出现膜璞。“生花”对乳酸菌发酵与产品质量均有较大影响,为此,要保持坛内厌氧环境以阻止有害微生物的生长。此外,加入少量白酒、姜、蒜、食醋等,或加入0.02%~0.05%的山梨酸钾等可抑制膜璞的形成。泡菜生产过程中,常受产气性微生物的污染而引起膨胀现象,受其它杂菌的污染而引起泡菜产气、变色、发粘和异味等。此类腐败变质的泡菜食用后危害人体健康。
6 小结
我国泡菜发酵技术有着深厚的文化底蕴和历史积淀,随着人们对乳酸菌发酵研究的深入,泡菜生产行业在传承中不断融入现代内涵。采用高新技术,建立可控发酵体系,可在很大程度上缩短发酵时间,减小发酵失败的风险,抑制杂菌的生长,减少有害物质(亚硝酸盐、亚硝胺、细菌毒素及真菌毒素等) 的生成,从而提高产品质量,获得感观特征和营养品质俱佳的产品。
参 考 文 献:
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发酵质量 篇3
1 发酵虫草菌粉及相关制剂概况
目前, 市场上常见的人工发酵虫草菌丝粉主要有发酵冬虫夏草菌粉等5种菌粉, 其相应的菌种名称、代表性制剂及标准情况见表1。
1.1 百令胶囊
1983年, 沈南英[5]从青海采集的新鲜冬虫夏草子囊孢子、虫体组织、子座和虫体外菌丝中分离得到中华被毛孢 (又称中华束丝孢) , 后制成胶囊。该制剂为杭州中美华东制药有限公司独家生产。
1.2 金水宝胶囊
1982年, 中国医学科学院药物研究所从青海省采集的新鲜冬虫夏草中获得1株蝙蝠蛾拟青霉菌株, 命名为Cs-4, 并与江西国药厂合作, 进行深层培养, 1985年3月通过技术鉴定商品名定位“金水宝”, 经食药总局网站查询, 该制剂为江西济民可信金水宝制药有限公司独家生产。
1.3 心肝宝胶囊
1986年, 河北省保定制药厂从新鲜冬虫夏草中分离出虫草头孢菌, 经生物工程方法制得的菌丝加工而成, 经查该制剂由河北长天制药有限公司独家生产[6]。
1.4 至灵胶囊
1985年, 董建中等报道从冬虫夏草分理得到蝙蝠蛾被孢霉菌株[7]。1986年, 山西大同制药厂研制成“至灵胶囊”。经查该制剂有4个生产厂家进行生产。
1.5 宁心宝胶囊
1980年, 沈南英等[5]报道从青海省玉树产区的冬虫夏草中分离出头孢菌属 (Cephalosporiumsp.) 菌株;1983年, 青海省畜牧兽医科学院虫草科研组与杭州第二中药厂合作, 利用该菌株进行菌丝体深层发酵培养工艺研究。1985年, 浙江省中药研究所和杭州第二中药厂合作, 从冬虫夏草中分离出头孢菌丝体通过深层培养制成虫草头孢菌粉, 商品名为“宁心宝胶囊”, 并实现了工业化生产, 于1985年4月在杭州通过技术鉴定。
以虫草头孢菌为原料药的制剂为宁心宝胶囊, 但其为多厂家生产的制剂, 经查询国家食品药品监督管理局网站, 全国共有110家企业具有宁心宝胶囊的生产批准文号, 而实际上生产该品种的企业仅有数十家, 主要以正大青春宝药业、云南白药集团丽江药业有限公司、云南玉溪望子隆生物制药有限公司、上海长城药业有限公司、上海普康药业、西藏藏药集团股份有限公司、长兴制药为主。其原料来源主要有浙江万丰、玉溪望子隆生物制药、长兴制药、江苏神华等企业, 以浙江万丰制药有限公司提供的原料为主。不同企业的发酵及生产工艺不同, 不同的发酵工艺可能会导致菌丝体的质量、有效成分的含量参差不齐, 且有的企业以菌粉直接装胶囊入药, 有的加入赋形剂如微晶纤维素、淀粉、滑石粉、乙醇、硬脂酸镁、二氧化硅等, 有的掺有豆饼粉、酵母粉、蔗糖等培养基, 目前宁心宝胶囊及菌丝体的质量标准尚不统一。
2 发酵虫草菌粉的化学成分研究
就目前的研究现状来看, 研究学者采用不同的方法, 已相对明确了冬虫夏草主要的化学成分。据文献[8]报道, 发酵虫草菌粉中含有与冬虫夏草相似的化学成分, 主要包括核苷类、甾醇类、氨基酸类、虫草蛋白类、维生素及微量元素等。目前, 研究较多的成分有核苷类、麦角甾醇及氨基酸类, 报道[9,10,11]证明, 5种制剂中甾醇类含量差别较大, 其中百令胶囊的含量较高, 其他4种制剂中麦角甾醇含量较低。核苷类成分被认为是发酵虫草菌粉的有效成分之一, 研究较多。氨基酸是构成蛋白质的基本单位, 在发酵虫草菌粉中含量较高。据报道, 发酵虫草菌粉中氨基酸的含量高达37%, 其中人体必需的8种氨基酸的含量为13.2%, 占总体的1/3。
3 发酵虫草菌粉的药理学作用及临床应用
据文献[12]报道, 百令胶囊具有增强免疫功能、抗氧化、抗纤维化、保护肾功能、抗肿瘤、抗炎等作用, 对肾脏、肺脏、肝脏等脏器具有保护作用;金水宝胶囊具有补肾保肺、止血化痰等功效, 主要用于肾功能衰竭、高脂血症、性功能低下症及老年人肺肾两虚、精气不足者[13]。至灵胶囊具有扩张支气管和镇静催眠的功能, 可用于治疗慢性支气管炎、食管、肾虚和慢性乙肝等疾病[15,16,17,18,19]。临床上, 心肝宝胶囊主要用于治疗肺癌、慢性乙型肝炎、肺心病、小儿心律失常等疾病[20,21,22,23]。宁心宝胶囊主要用于治疗心律失常、心脏早搏, 高血脂、糖尿病引起的肾损伤等疾病[24,25,26], 治疗心率失常分别与氨茶碱、胺碘酮、参麦注射液、曲美他嗪及稳心颗粒联用[27,28], 可用于治疗不同类型心律失常, 疗效显著。
4 发酵虫草菌粉分析方法研究
4.1 核苷类及碱基成分分析
4.1.1虫草素虫草素异名蛹虫草素、冬虫夏草素, 经鉴定为3’-脱氧腺嘌呤核苷[29,30,31]。文献[32,33,34]采用高效液相-四级杆飞行时间质谱联用技术鉴定北冬虫夏草、冬虫夏草及中华被毛孢菌丝体 (百令胶囊原料药) 中核苷类成分及虫草素, 测定含量[35]后发现, 虫草素为北冬虫夏草的主要成分, 含量较高, 冬虫夏草和中华被毛孢菌丝体中含量较低。
4.1.2核苷类其他成分核苷类成分是发酵虫草菌粉的有效成分之一, 目前研究较多的有尿嘧啶、鸟苷、尿苷、腺嘌呤和腺苷[36], 针对发酵菌丝体制剂中核苷类成分及碱基成分的定性定量方法主要有RP-HPLC、薄层色谱法 (TLC) 、质谱分析 (MS) 、毛细管电泳、高效液相色谱法 (HPLC) 及液质联用 (LC-MS) 等。比较发现, 核苷类成分的TLC定性鉴别专属性强, 在定量方面, 有学者采用高效液相色谱的方法测定5种制剂中核苷类及碱基成分的含量, 其中百令胶囊、金水宝胶囊、心肝宝胶囊中核苷类成分的含量较稳定, 宁心宝、至灵胶囊中3种核苷类成分即鸟苷、尿苷、腺苷, 含量波动较大, 2种碱基即尿嘧啶、腺嘌呤含量无明显差异, 经初步分析认为后2种制剂生产厂家及原料供应厂家不唯一, 故产品质量存在差异, 关于同一品种、不同厂家生产的制剂在药理上是否存在差异, 还需后期考证。在因子分析过程中发现, 百令胶囊与其他4种制剂的差异较大, 核苷类成分特征图谱可用于5种发酵制剂的综合质量评价[37,38]。
4.2 多糖组分的分析
多糖是由8个以上单糖组成的化合物, 冬虫夏草及发酵菌丝中含有的多糖种类繁多, 以游离状态或与非糖物质结合的形式存在, 为冬虫夏草及其发酵菌丝的营养物质、生理活性物质及结构性物质。目前, 尚无统一的方法对虫草多糖成分进行检测和定量, 文献[39]报道中检测方法主要有高效液相色谱法、斐林法、苯酚-硫酸法、硫酸-蒽酮法等, 如采用HPLC法测定宁心宝胶囊中多糖组分的相对分子质量及其分布[40,41]。研究[42,43,44]证实, HPLC法可测定宁心宝当中多糖组分的分子质量和分散性, 宁心宝为多厂家生产, 故多糖分子质量和分散性差异较大。马成坚等[45]采用硫酸-苯酚法显色, 发现百令胶囊含虫草粗多糖量可达45.48%。
4.3 甘露醇
D-甘露醇是虫草中的糖醇, 又名虫草酸, 是虫草的有效成分之一。目前, 纸色谱法和薄层色谱法定性分析为甘露醇的主要鉴别方法, 定量分析还包括氧化还原法、紫外分光光度法、薄层色谱扫描法、气象色谱法和高效液相色谱法、比色法等[46]。彭科怀等[47]采用滴定法测定7家不同厂家的发酵虫草菌粉制品中的甘露醇含量, 结果发现甘露醇含量范围为4%~8%, 最高可达7.62%。值得注意的是, 不同测定方法测定相同样品甘露醇会得出不同的结果, 这种差异可能是由不同方法本身差异导致。
4.4 麦角甾醇
麦角甾醇是真菌细胞膜的重要组成部分, 是脂溶性维生素D2的前体, 也是重要的医药化工原料, 但发酵虫草菌粉含有多种不同成分, 麦角甾醇作为特征性甾醇物质较少受到重视。研究学者采用RP-HPLC-UV法测定5种制剂中麦角甾醇的含量, 其中百令胶囊为6.06~6.10mg/g, 宁心宝胶囊为2.51~3.93mg/g, 心肝宝胶囊为3.47~4.42mg/g, 至灵胶囊为2.48~4.61mg/g, 金水宝胶囊为3.45~3.87mg/g。结果显示, 宁心宝胶囊、至灵胶囊中麦角甾醇的含量差异较大, 其他3种制剂含量较为稳定, 原因可能是宁心宝胶囊、至灵胶囊为多厂家生产制剂, 原料供应也不统一, 从而导致菌粉质量及各成分的含量相差较大[48]。
4.5 显微特征
据文献[49]报道, 宁心宝胶囊原料显微特征为菌丝形态多聚集成团, 散在的菌丝多细长少核少隔, 且少有球状分枝, 多为营养期菌丝;心肝宝胶囊原料药的显微特征为菌丝形态多聚集成团, 散在的菌丝较短粗, 有球状分枝, 多核多隔, 多为生殖期菌丝。说明发酵工艺有较大差异, 部分样品可检出有植物组织碎片、油滴等非原料, 推测可能原料中混有杂质或加入的赋形剂太多, 因此制剂工艺有必要统一, 以规范生产, 从而得到质量均一、稳定的产品。
5 发酵虫草菌粉相关制剂质量标准现状
发酵虫草菌粉按原料不同分别有不同的制剂, 常见的有宁心宝胶囊、金水宝胶囊、心肝宝胶囊、至灵胶囊及百令胶囊等5种制剂。其中金水宝胶囊及百令胶囊均收载于《中国药典》2010版中, 为独家品种, 标准统一、较为全面;至灵胶囊、心肝宝胶囊同时收载于卫生部药品标准中药成方制剂第十二册;心肝宝胶囊原料药收载于部颁标准WS3-B2299-97;至灵胶囊原料药收载于化学药品地标升国标第十三册;宁心宝胶囊质量标准比较混乱。见表2。
从以上标准收载情况来看, 至灵胶囊、心肝宝胶囊标准的定性鉴别方法专属性不强, 定量检测方法粗放, 指标专属性不强。宁心宝胶囊标准中薄层鉴别的定性专属性不强, 同时测定的总氮量检测指标缺乏专属性, 测定指标单一, 难以反映该制剂的整体质量。就研究现状来看, 5种制剂的质量标准有待规范及提高。
6 讨论
发酵菌剂对鸡粪堆肥发酵的影响 篇4
关键词：堆肥；微生物菌剂；发芽指数
中图分类号： S141.4文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）01-0332-02
收稿日期：2013-03-28
作者简介：许爱霞（1983—），女，江苏泰州人，硕士研究生，助理农艺师，主要从事农业废弃物资源化综合利用技术研究及推广工作。Tel：（0523）88802306；E-mail：xuaixia210@126.com。养鸡业的发展产生了大量粪便，而如何有效合理地处理粪便，成为困扰养殖厂的重要问题。鸡粪可以用来堆腐生产有机肥，但传统堆肥过程耗时长，养分损失较多，且堆肥质量不稳定，不利于有机肥的规模化生产和产业化经营。而好氧高温生物发酵堆肥已成为处理畜禽粪便并使之实现资源化的一项重要技术，采用相应的处理装置和发酵菌剂集成的好氧高温生物发酵技术进行畜禽粪便无害化处理，不仅能大大缩短堆肥处理时间，也有利于堆肥养分的保持，有些微生物还能起到治理堆肥污染物的作用[1]。刘克锋等分别应用微生物菌剂对猪粪堆肥进行了研究，认为添加快速发酵菌剂，能加速堆肥腐熟，缩短发酵时间，有利于堆肥的保氮除臭[2]。本试验研究了微生物菌剂对鸡粪堆腐的影响，旨在为生产有机肥提供科学依据。
1材料与方法
1.1材料
鲜鸡粪取自养鸡场，鸡粪中添加一定量的水稻秸秆。酵菌剂含酵母菌、解磷菌、放线菌、霉菌等。
1.2试验设计
分别称取鲜鸡粪1 000 g（物料含水率50%左右），加入微生物菌剂，翻混3次，制成堆高85 mm、顶部削平的发酵堆。用表头式温度计从发酵堆顶部垂直插入，深度40 mm，每1 d测定堆温1次；每3 d 翻堆1次，翻堆后堆制成原状。堆腐 30 d。试验设2个处理，分别为鸡粪中添加微生物菌剂和灭菌泥土（对照），菌剂添加量均为0.4%，每个处理重复3次。每5 d定时采样1次，采样方法：沿堆顶垂直切成剖面，取堆中30～40 mm 堆层物料50 g，测定有机质、全氮、全磷、温度、含水率、种子发芽指数等指标的变化。
1.3测定方法
有机质的测定采用重铬酸钾-硫酸溶液法。全氮测定样品先经硫酸-过氧化氢消煮，转化为铵态氮，碱化后蒸馏出来的氨用硼酸溶液吸收，以标准酸溶液滴定，计算样品中氮含量。全磷测定试样用硫酸和过氧化氢消煮，再用钼酸比色法测定。全钾采用火焰光度计测定。含水率的测定采用重量法。种子发芽指数的测定：堆肥样品按固液比1 g ∶5 mL加入去离子水浸提，吸取5 mL滤液于事先垫有滤纸的培养皿内，均匀放入30粒小麦种子，盖上皿盖，在25 ℃黑暗培养箱中培养48h后测定发芽率和根长。每个样品3次重复，同时以去离子水做空白试验。按下式计算种子发芽指数：种子发芽指数（GI）=（处理发芽率×处理根长）/（空白发芽率×空白根长）×100%。
2结果与分析
2.1微生物菌剂接种鸡粪堆肥温度的变化
从图1可以看出，接种微生物菌剂进行鸡粪堆肥发酵的处理与不接种对照相比，堆肥前期升温较快，中后期温度差异逐渐缩小而趋于一致。说明接种微生物菌剂能加速堆肥发酵进程，有利于堆肥的快速腐熟。
2.2接种微生物菌剂鸡粪堆肥含水率的变化
堆肥发酵脱水速率是能否实现有机肥工厂化生产的重要指标之一。从图2可知，10 d后处理的堆肥物料含水率比对照下降明显，发酵30 d的含水量也比对照低4百分点。
2.3鸡粪堆腐发酵后营养养分分析
添加微生物菌剂进行鸡粪堆肥发酵后，有机质、全氮、全磷、全钾含量均高于对照（表1），说明鸡粪堆肥接种微生物菌剂有利于堆肥质量提高。
表1鸡粪堆腐后营养成分%
处理1有机质1N1P2O51K2O菌剂157.111.9311.9012.13对照156.311.6711.8611.93
2.4微生物菌剂接种鸡粪堆肥物料对种子发芽指数的影响
由图3可知，在发酵初期（5 d）左右物料对种子发芽指数的抑制作用最明显，以后逐渐减弱，这与黄国锋等的研究结果[3]相似。加入菌剂的堆肥发酵20 d后，发芽指数达88%以上，可以判定堆肥已达到腐熟，整个发酵周期需 20 d，比对照腐熟提早10 d以上。
3结论
堆肥是以微生物为媒介的生化过程，微生物在堆肥基质的分解过程中发挥着重要的作用。常规堆肥是自然微生物参与的腐熟过程，腐熟速度缓慢；而加入外源微生物，可使堆体中功能微生物的总数增加，并迅速形成优势菌群，抑制病原微生物繁殖，乃至杀死病原微生物和虫卵及分解有毒有害物质，加快堆肥的发酵速度[4]。本试验中接种微生物菌剂堆腐鸡粪，可以明显提高堆肥初期的发酵温度，加快堆肥物料的水分挥发，降低堆肥物料对种子发芽指数的影响，缩短有机肥发酵周期。
参考文献：
[1]南京农业大学.土壤农化分析[M]. 2版.北京：农业出版社，1992：46-58.
[2]刘克锋，刘悦秋，雷增谱，等. 不同微生物处理对猪粪堆肥质量的影响[J]. 农业环境科学学报，2003，22（3）：311-314.
[3]黄国锋，吴启堂，孟庆强，等. 猪粪堆肥化处理的物质变化及腐熟度评价[J]. 华南农业大学学报：自然科学版，2002，23（3）：1-4.
[4]朱凤香，王卫平，杨友坤，等. 固体废弃物堆肥的腐熟度评价指标[J]. 浙江农业科学，2010（1）：159-163.廖诗英，李玉芳. 河南省畜禽养殖污染状况的评价[J]. 江苏农业科学，2014，42（1）：334-337.
茯苓发酵罐补料液体发酵的研究 篇5
1 材料和主要仪器
1.1 菌种。
茯苓优良菌株P6由黑龙江中医药大学教研室筛选保存。
1.2 主要仪器与试剂。
EH-Q全温振荡器 (金坛市亿通电子有限公司) ;全自动机械搅拌发酵罐 (镇江日泰生物工程设备有限公司) ;AVC-6D1超净工作台 (杭州诺丁科学器材有限公司) ;普利赛斯XB124电子天平 (上海精科天平仪器厂) 。酵母浸膏 (上海西王淀粉糖有限公司) 、蛋白胨 (湖北中料化工股份有限公司) , 葡萄糖 (河南省叶县腾达生化有限公司) 、蔗糖 (四川广汉西城生化有限公司) 、K2HPO4上海汉光化学试剂有限公司) 、MgSO4·7H2O (苏州亚科化学试剂股份有限公司) 、NaNO3 (上海汉光化学试剂有限公司) 、KCI (苏州亚科化学试剂股份有限公司) 、FeSO4 (甘肃兰州双双化工公司) 。
1.3 培养基
1.3.1 种子培养基:
磷酸氢二钾一克、硫酸镁零点五克、葡萄糖二十克、酵母浸膏四克、蛋白胨五克、蒸馏水一升, 湿热灭菌121℃, 30分钟。
1.3.2 发酵罐发酵培养基1:
磷酸氢二钾五克、硫酸镁二点五克、葡萄糖一百克、酵母浸膏十七点五克、蛋白胨二十二点五克、蒸馏水四升, 湿热灭菌121℃, 30分钟。
发酵罐补料培养基1:葡萄糖一百克、蒸馏水六百毫升, 湿热灭菌121℃, 30分钟。
1.3.3 发酵罐发酵培养基2:
磷酸氢二钾五克、硫酸镁二点五克、葡萄糖二百克、酵母浸膏八点八克、蛋白胨二十一点三克、蒸馏水四升, 湿热灭菌121℃, 30分钟。
发酵罐补料培养基2:酵母浸膏八点八克, 蛋白胨十一点三克, 蒸馏水六百毫升, 湿热灭菌121℃, 30分钟。
1.3.4 发酵罐发酵培养基3:
磷酸氢二钾五克、硫酸镁二点五克、葡萄糖二百克、酵母浸膏八点八克、蛋白胨二十一点三克、蒸馏水四升, 湿热灭菌121℃, 30分钟。
发酵罐补料培养基3:A液为葡萄糖一百克, 蒸馏水零点六升。B液为酵母浸膏七十五克, 蛋白胨十二克, 蒸馏水零点三升。A、B两液分别湿热灭菌121℃, 30分钟。
2 方法
2.1 种子液的制备。
将三百五十毫升液体种子培养基加入到三角瓶中, 按千分之五的比例接种冷冻甘油菌, 二十五摄氏度摇瓶振荡培养两天作为液体菌种备用。
2.2 茯苓发酵罐液体发酵。
将三百五十毫升发酵罐种子液接种到发酵罐内 (在火焰保护下) 。将发酵温度设定为二十六摄氏度, pH值设定为5.5。在发酵罐发酵培养基1中茯苓液体发酵第四十八小时、六十小时、七十二小时和八十四小时, 采用蠕动泵分四次将补料培养基1滴加人发酵罐液体培养内。考察了不同补料条件下茯苓发酵罐液体发酵的最佳发酵终点。在发酵罐发酵培养基2中茯苓液体发酵第四十八小时、六十小时、七十二小时和八十四小时, 采用蠕动泵分四次将补料培养基2, 滴加入发酵罐液体培养内。考察了不同补料条件下茯苓发酵罐液体发酵的最佳发酵终点。在发酵罐发酵培养基3中在茯苓液体发酵第四十八小时、六十小时、七十二小时和八十四小时, 采用蠕动泵分四次将补料培养基3, 滴加入发酵罐液体培养内。考察了不同补料条件下茯苓发酵罐液体发酵的最佳发酵终点。
2.3 分析测定
2.3.1 菌丝称重。
发酵液高速离心二十分钟, 收集沉积的菌丝球减压干燥至恒重, 用精密天平称重。
2.3.2 液体发酵茯苓胞外多糖产量测定。
发酵液高速离心二十分钟, 收取上清液, 备用。精密称取5mg (在105℃干燥至恒重) 葡萄糖置于100ml容量瓶中, 加水溶解并稀释至刻度摇匀。精密吸取1ml置于50ml容量瓶中, 再加水稀释至刻度, 即得每1μl含葡萄糖1μg的标准品溶液。精密吸取标准品液100、200、300、400、500、600、700、800μl, 分别置于试管内, 各加蒸馏水至二百毫升, 再各加苯酚试剂一百一十毫升, 摇匀, 迅速滴加五百一十毫升浓硫酸, 即刻摇匀。放置五分钟, 置沸水浴中加热二十分钟, 取出迅速冷却至室温。另取二百毫升蒸馏水同前加入试剂操作, 作空白对照, 在分光光度计490nm波长处进行比色测定, 计算标准曲线。取500μl发酵液上清液, 加蒸馏水至二百毫升同前加入试剂操作, 在分光光度计490nm波长处进行比色测定, 将测定值带入标准曲线中计算含量。
3 结论
实验获得最佳的发酵工艺为:初始葡萄糖浓度为百分之二, 初始氮源浓度为百分之零点零五, 在发酵培养第四十八小时、六十小时、七十二小时和八十四小时, 分别以百分之零点三五、百分之零点六五、百分之零点七、百分之零点三五的葡萄糖浓度及百分之零点零一七、百分之零点零一七、百分之零点零一、百分之零点零一的氮源浓度补料为最佳发酵工艺。在最佳发酵工艺下, 菌丝体产量达12.35g/L, 胞外多糖产量达5.46g/L, 发酵时间为一百二十小时。
摘要：本文对茯苓发酵罐补料液体发酵进行研究。在最佳发酵工艺下, 菌丝体产量达12.35g/L, 胞外多糖产量达5.46g/L, 发酵时间为一百二十小时。
影响发酵型保健酒发酵因素的探讨 篇6
发酵酒是借酵母发酵作用, 把含淀粉和糖质原料的物质进行发酵酿制而成的酒液。常用的有葡萄酒、啤酒、水果酒、黄酒与米酒等。随着人们生活水平的提高和保健养生意识的增强, 对营养保健品的需求逐年攀升。近年来, 人们将营养丰富的各种蔬菜、水果、中药材作为发酵原料, 通过发酵工艺来制备发酵型保健酒的研究越来越多。如何控制好发酵条件, 制备高品质的发酵型保健酒, 值得研究和探讨。
发酵菌种及菌种量对发酵的影响
发酵菌种及用量是决定发酵成败的关键因素, 随发酵醪不同而不同, 比如:酿制葡萄酒时选用葡萄酒酵母;酿制啤酒时选用啤酒酵母;酿制黄酒时淋饭酒母或速酿酒母。在菌种用量上, 酵母添加量大, 则发酵快, 发酵时间短, 影响风味物质的形成, 所得酒体粗糙, 而且发酵结束时大量的酵母泥直接影响成品酒的质量;酵母添加量少, 则发酵慢, 残糖多, 风味淡而不成熟, 生产不能按计划进行。因此, 制备发酵酒时, 必须严格控制菌种及用量。以中药材或果蔬为发酵醪时, 常需先用α-淀粉酶、糖化酶等对发酵醪进行糖化, 再接种适量的曲药、活性干酵母、黄酒干酵母等酵母菌进行发酵, 可获得较好的发酵酒。陈勇衡等制备灵芝发酵酒时, 先对灵芝菌进行发酵培养, 经灭菌、胶体磨磨浆处理后, 再接种0.05%~0.1%的果酒活性干酵母。赵贵红等在研制发酵型山药米酒时, 先加淀粉酶和糖化酶进行糖化处理, 再加入100 mg/Kg已活化好的活性干酵母密闭发酵。姜晓坤在玉竹发酵酒的工艺研究中, 制备活性酵母的接种量为0.15%。王少杰等在《南五味子药酒发酵条件优化》一文中, 接种1.0%的已活化的酵母菌, 感官评价和酒精度最优。刘殿锋等在番茄米酒发酵时, 先加入1.5%的米酒曲和80U/g糖化酶 (按投入的米计量) 糖化1 d, 待糖液满至酿窝4/5时加入活化后的黄酒干酵母继续发酵。许芳在《芦荟米酒的研制》一文中, 先加入15%的甜酒曲 (以干糯米的量计) 让糯米发酵后, 再加入酒酿体积15%的芦荟汁发酵。
料液比及料米比对发酵的影响
料液比直接影响发酵菌与发酵醪的浓度关系, 如料液比过大, 发酵醪黏稠, 发酵菌虽能与发酵醪充分接触, 但因黏度过大而妨碍发酵;料液比小, 则发酵醪稀薄, 发酵菌与发酵醪接触的几率降低, 同样影响发酵。因此, 合适的料液比有利于发酵反应的进行。韩晓鹏等在紫甘薯红酒酿造工艺中采用的料液比1:3时, 淀粉水解率最大。吴龙英等在雪莲果、芦荟混合发酵酒的研制中, 根据色泽和口感, 筛选出雪莲果汁、芦荟汁、清水三者的最佳配方是24:6:70。刘丽丽等在山茱萸酒发酵工艺研究中, 确定山茱萸酒的最佳发酵工艺条件中, 料液比为1:10。
料米比是指酿酒用的中药或蔬果与米的比例, 如果料米比过大, 有的中药可能引起发酵困难, 无法得到发酵酒;如果料米比小, 发酵酒的成分和口感与米酒无异, 达不到所需的保健作用。因此, 必须控制好料米比, 才能制得风味独特的发酵型保健酒。陈立忠等在进行阿胶金丝小枣酒研制时, 因金丝小枣本身含糖量高 (干枣含糖量75~80%, 鲜枣35~40%) , 可用枣汁直接发酵。莫凡等在《莲子糯米酒酿造工艺研究》一文中提到莲子与糯米的质量比为1:2, 料水比为1:0.7。
发酵醪p H值对发酵的影响
发酵醪总酸要符合发酵要求, 一般调整p H值在3.5~5.5。若总酸太高, 酵母生长缓慢, 发酵滞缓;总酸太低, 不仅有害微生物容易生长, 而且发酵酒的口味欠醇厚。因此, 发酵醪需用柠檬酸或酒石酸调整p H值, 才能保证酵母正常发酵。程刚等在枣酒的研制中, 枣汁发酵前用柠檬酸调p H值为±3.5, 发酵期间控制在3~3.5之间。杜琨等在研制低度红枣米酒时, 用柠檬酸调枣汁p H值为5.5, 发酵效果最好。王少杰等研究南五味子发酵酒, 柠檬酸调p H5.0时, 酒精度和游离氨基酸含量最高;p H<5.0时, 随p H值增大, 酒精度和游离氨基酸含量随之增加;p H>5.0时, 随p H值的增大, 酒精度和游离氨基酸含量反而下降。
发酵温度与发酵时间对发酵的影响
温度是影响发酵的重要因素之一, 温度过高或过低, 发酵代谢产物的类型及数量将不同, 发酵酒的口感和风味亦不同。若温度过高, 发酵旺盛, 发酵时间短, 风味物质损失大、酵母老化快、残糖含量高, 同时会使高级醇、醛类和有机酸等副产物生成量增加, 使酒体粗糙, 风味消失, 直接影响酒的品质;温度过低, 则发酵迟缓, 易受杂菌污染而使酒酸败。因此, 酿制发酵酒时, 必须控制好发酵温度, 最佳控制在15~30℃。程刚等研究枣酒时, 控制罐温为±20℃发酵4 d, 然后补加10%的糖, 18~20℃再发酵5~7 d。杜琨等的低度红枣米酒和冯霖等的低度枸杞米酒, 在研制中前期糖化控制在30~35℃发酵36~48 h, 酒液达饭堆4/5高度时, 开扒搅拌后再控制在22~26℃发酵4~5 d。陈立忠等在阿胶金丝小枣酒研制中, 在20~22℃发酵一周左右。王乐等在研制大枣、枸杞保健米酒中, 前期糯米糖化发酵温度控制为30℃, 24 h后酒窝中有酒液溢出时, 可适当降低温度继续糖化。莫凡等研究莲子糯米酒的主发酵温度28℃发酵7 d, 然后在16℃后发酵23 d。邹东恢等在枸杞猴头菇发酵酒的工艺研究中, 猴头菇醪液前期发酵8~10 h内, 要严格控制醪液温度在35~38℃以内, 以后只要保持醪液温度不超过40℃即可, 其目的主要是控制酸度、总糖含量。陈勇衡等在灵芝发酵酒研究中, 在23~25℃保温发酵5~6 d;在8~10℃静置后酵10~12 d。文连奎等在人参发酵酒加工工艺优化研究中, 以酒精度为指标, 主发酵温度对发酵工艺影响最大, 且最佳温度控制在21℃;主发酵结束后, 通过倒酒, 将底部大量的沉淀与汁液分离, 保持15~20℃后发酵20 d。
糖度的控制对发酵的影响
利用添加蔗糖来提高发酵酒的酒精度, 因此发酵时需根据生成的酒度要求来调整糖度。为了获得较合适的酒精度且不会造成因一次性加糖过多而影响酵母的正常发酵, 程刚等用白砂糖调节枣汁糖度在20%以上发酵制备枣酒。王少杰等在南五味子药酒发酵条件优化实验中, 发酵初始糖度控制在24%时, 游离氨基酸的含量和酒精度数都为最佳;初始糖度低于24%时, 游离氨基酸含量和酒精含量随初始糖度的增加而增加;初始糖度高于24%时, 初始糖度增加, 游离氨基酸的含量和酒精度数均反而下降。郭卫芸等在桑葚发酵酒的工艺研究中, 桑葚果汁中添加一定量蔗糖调节糖度时, 1 L的桑葚果汁中添加60 g蔗糖, 所得发酵酒酒体透亮, 有较为浓郁的酒香和果香, 风味品质良好。杨大毅在紫薯发酵酒生产工艺研究中, 根据1.7 g/100 m L的糖生成1.0%vo L的酒精来补加糖量, 将白砂糖溶化成的糖浆, 加入紫薯浆中, 使糖度达到18~22Bx。
SO2的含量对发酵的影响
为抑制杂菌生长, 防止发酵醪氧化, 并达到增酸和澄清等特殊作用, 一般在发酵原料破碎榨汁时, 加入一定量的SO2或H2SO3。比如:制备葡萄酒时, 一般在果实破碎时加入100 mg/LSO2, 在发酵过程中维持20~30 mg/L的游离SO2, 就可抑制葡萄醪汁中腐败微生物的生长和防止葡萄汁颜色变深。陈祖满在蓝莓发酵酒工艺优化研究和刘丽丽等在山茱萸酒发酵工艺研究中, SO2的最佳添加量均为50 mg/L, 具有杀灭和抑制杂菌、澄清、抗氧化、增酸等作用, 增加酒的风味。
发酵质量 篇7
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
龙眼鲜果品种为草铺,采自海南乐东九所果园;超级酿酒高活性干酵母、耐高温高活性干酵母、葡萄酒高活性干酵母和生香酵母均为市售;壳聚糖青岛潜光生物工程有限公司,食品级;白砂糖市售,食用一级;所用其他试剂均为分析纯。
高低温恒温振荡培养箱HZQ-F160A上海一恒科技有限公司;紫外可见分光光度计SPECORD210 PLUS德国耶拿公司;电位滴定仪AT610日本KEM公司;酒精计北京克格仪器有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 龙眼果酒的制备工艺流程
选取果肉饱满的新鲜龙眼,清洗后去除果壳和果核,果肉打浆后经纱布过滤除渣。补加白砂糖调整糖度为至20%,添加0.04%的柠檬酸。采用巴氏杀菌,90℃水浴20min。酵母按照0.2g/L的量搅拌溶解于温水(35~40℃)中,倒入发酵液中混合均匀。主发酵控制在26℃,发酵6d,每隔12h测定果酒酒度、还原糖、总酸。
1.2.2 果酒理化指标测定
残糖、总酸、酒精度参照GB/T15038葡萄酒、果酒通用分析方法测定。
1.2.3 感官品质分析
参照GB/T15038葡萄酒、果酒通用分析方法,从色泽、透明度、香气、口感、典型性等方面对酒样进行综合评定。透光率用紫外可见分光光度计选择在680nm处测定。
1.2.4 微生物指标与检测
微生物指标遵循GB2758-2012《食品安全国家标准发酵酒及其配制酒》微生物限量标准。依据GB/T4789.25-2003《食品卫生微生物学检验酒类检验》中的检测方法对沙门氏菌和金黄色葡萄球菌微生物限量进行测定(具体参照GB/T4789.4-2010沙门氏菌检验,GB/T4789.10-2010金黄色葡萄球菌检验)。
1.3 数据处理
图表均使用Excell 2003建立数据表进行数据处理。
2 结果与分析
2.1 不同酵母发酵龙眼果酒过程中总糖的变化比较
龙眼果酒发酵过程总糖含量变化如图1所示,在最初12h超级酿酒高活性干酵母与葡萄酒高活性干酵母发酵的果酒总糖含量下降较快,说明这2种酵母在发酵过程中代谢启动较快,生香酵母启动最慢。发酵时间达到48h时,超级酿酒高活性干酵母与葡萄酒高活性干酵母发酵的果酒总糖含量降至40g/L左右,此时耐高温高活性干酵母与生香酵母发酵的果酒总糖含量降至25g/L左右。糖被降解后部分生成酒精,因此发酵过程中总糖含量下降的速度可以间接反应酒精生成的速度。主发酵结束时,超级酿酒高活性干酵母与葡萄酒高活性干酵母发酵的果酒总糖含量均降至较低值分别是2.0g/L和2.2g/L,耐高温高活性干酵母发酵的果酒总糖含量为3.9g/L,生香酵母发酵的果酒残存总糖含量最高达6.7g/L。在龙眼果酒发酵过程中超级酿酒高活性干酵母与葡萄酒高活性干酵母对糖的代谢能力较强。
2.2 不同酵母发酵龙眼果酒过程中总酸的变化比较
果酒中酸物质有的来自于原料本身,也有发酵过程中产生的。果酒中酸含量适当有利于赋予果酒适口性,且对抑制杂菌的繁殖有一定作用。龙眼果酒发酵过程总酸含量变化如图2所示,在发酵初期超级酿酒高活性干酵母与葡萄酒高活性干酵母发酵的果酒总酸含量增加较快,耐高温高活性干酵母次之,生香酵母最慢。随着发酵继续生成的有机酸被降解,总酸含量逐步降低。发酵6d时,葡萄酒高活性干酵母发酵的果酒总酸含量最低为6.5g/L,超级酿酒高活性干酵母差异不明显总酸含量为6.9g/L。耐高温高活性干酵母发酵的果酒总酸含量最高为8.4g/L。
2.3 不同酵母发酵龙眼果酒过程中酒精度的变化比较
不同酵母发酵龙眼果酒过程中酒精度变化如图3所示,超级酿酒高活性干酵母与葡萄酒高活性干酵母启酵较快,12h时酒精度已明显高于耐高温高活性干酵母和生香酵母发酵的果酒。酒精生成的趋势与糖降解的趋势相符,发酵72~84h时,酒精度接近最高值。主发酵结束时,超级酿酒高活性干酵母发酵的龙眼果酒酒精度达11.9%,葡萄酒高活性干酵母发酵的龙眼果酒酒精度达11.7%,2者较为接近。主发酵结束时生香酵母发酵的果酒酒精度在4种酵母发酵的果酒中最低为9.8%。
2.4 不同酵母发酵龙眼果酒的感官品质比较
不同酵母发酵龙眼果酒的感官品质比较如表1所示,葡萄酒高活性干酵母发酵的龙眼酒透光率最高达78.03%,其次是超级酿酒高活性干酵母,生香酵母透光率最低。透光率在一定程度上反应了发酵液经发酵后可溶性物质含量的转变程度。色泽上4种酵母菌发酵的果酒均呈现龙眼果酒发酵具有的天然的浅黄色,超级酿酒高活性干酵母和葡萄酒高活性干酵母发酵的果酒色泽更加悦目协调,有光泽。香气方面生香酵母有明显的优势,有愉悦的果香和特殊的芳香。葡萄酒高活性干酵母和生香酵母发酵的龙眼果酒口感较另2种酵母表现突出,口感爽口协调。葡萄酒高活性干酵母发酵的龙眼果酒典型性最突出。
2.5 微生物检测
4种不同酵母菌发酵龙眼果酒的微生物检测结果见表2,成品果酒都符合国家标准中的微生物限量规定(GB2758-2012发酵酒及其配制酒)。
3 结论
3.1 本研究对4种不同酵母发酵龙眼果酒的理化参数进行比较
发现超级酿酒高活性干酵母和葡萄酒高活性干酵母启酵相对较快,对糖的代谢能力和酒精的转化生成能力较强,总糖含量和酒精度的变化曲线趋势相符。超级酿酒高活性干酵母和葡萄酒高活性干酵母在发酵龙眼果酒过程中总酸在24h时达到最高值,然后逐步降低最终达到6.9g/L和6.5g/L。耐高温高活性干酵母和生香酵母的总酸最高值出现在72h左右,相对另2种酵母总酸最高值出现时间延迟,进一步说明超级酿酒高活性干酵母和葡萄酒高活性干酵母在龙眼果酒的发酵过程中发酵代谢启动较快。
3.2 通过对4种不同酵母发酵龙眼果酒的感官品质进行评价
结果显示超级酿酒高活性干酵母和葡萄酒高活性干酵母发酵的龙眼果酒透明度较好,透光率分别是77.51%和78.03%,且色泽浅黄有光泽。生香酵母发酵的龙眼果酒的香气感官指标评价结果较为突出;葡萄酒高活性干酵母。口感和典型2个感官指标上,葡萄酒高活性干酵母发酵的龙眼果酒有明显优势,优于其它3种酵母发酵的龙眼果酒。4种酵母菌发酵的龙眼果酒微生物检查均达到国家规定标准。综合分析得出,在4种不同的酵母中葡萄酒高活性干酵母具有启酵快、转化能力强、发酵的龙眼果酒品质优良等综合优势,因此更适合于龙眼果酒的发酵酿造。
3.3 在发酵参数和感官品质评价对比中
发现超级酿酒高活性干酵母酿造的龙眼果酒酒精度略高于葡萄酒高活性干酵母,而生香酵母发酵的龙眼果酒香气感官指标评价结果明显优于葡萄酒高活性干酵母。刘晓艳等人通过研究发现混菌发酵对柿子酒风味有明显改善[8]。潘嫣丽等人用白梨酵母-活性干酵母对雪莲果-西番莲复合发酵的果酒比单独的活性干酵母发酵的酒精度且果酒感官品质优良,证实了双酵母发酵在果酒发酵中运用可行[9]。在龙眼果酒的发酵中,可进一步探索复合酵母菌株发酵研究。
摘要：以龙眼为原料,比较了4种酵母的发酵理化参数和发酵的龙眼果酒的感官品质。结果表明在4种酵母菌中,葡萄酒高活性干酵母启酵快,转化能力强。该酵母发酵的龙眼果酒酒精度为11.74%,总糖含量2.2 g/L,总酸含量6.5g/L。葡萄酒高活性干酵母发酵的龙眼果酒透明度、色泽、口感和典型性等方面都较佳,适用于龙眼果酒的酿造。
关键词：龙眼果酒,果酒酵母,发酵性能,感官品质
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[8]刘晓艳,白卫东,沈颖,等.混菌发酵对柿子酒风味的影响研究[J].中国酿造,2012(246):102-106.
发酵质量 篇8
刺参(Apostichopus japonicus),属无脊椎动物,棘皮动物门(Echinodermata),海参纲(Holothuroidea),仿刺参属(Apostichopus),具有极高的营养和药用价值。进入21世纪以来,其养殖规模不断扩大,成为我国海水养殖单品种产值最高的种类之一。近年来,由于刺参高密度养殖和不规范运作,刺参养殖出现了免疫力下降、病害频发、大规模死亡等问题,严重制约了刺参养殖业的持续健康发展[6,7]。由于刺参特殊的生活习性和养殖特点,同时抗生素和疫苗等疾病预防措施本身又存在一些限制性,故采用微生态制剂是防止刺参疾病发生的有效措施之一。虽然市场上已有多种有益菌产品,但多为国外进口或陆源性菌株,目前尚未有来源于刺参或其养殖环境的益生菌株生产微生态制剂的报道。
1 材料和方法
1.1 试验材料
试验菌株 选用从健康刺参肠道分离获得的菌株,经鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),菌种保藏号为CCTCC M2010316。
培养基成分 种子培养基:胰蛋白胨17 g/L,植物蛋白胨3 g/L,氯化钠20 g/L,磷酸氢二钾2.5 g/L,葡萄糖2.5 g/L,121 ℃灭菌20 min,初始pH 7.5;发酵培养基成分:豆粕,葡萄糖,氯化钠,121 ℃灭菌20 min。
发酵罐 荷兰进口,型号APPLIKON,电脑全自动控制系统。
1.2 试验方法
1.2.1 发酵配方优化
单因素试验 设氯化钠5、10、15、20、25 g/L共 5个梯度,葡萄糖0.5、2.5、4.5、6.5、8.5 g/L共5个梯度,豆粕10、15、20、25、30 g/L 共5个梯度,每个梯度均设置3个平行组。
菌种活化 将-80 ℃保存的菌种接种于胰蛋白胨大豆肉汤(TSB)平板培养基上,于28 ℃培养24 h,使菌种复壮并形成单菌落。
种子液制备 将活化的菌种用15‰灭菌的生理盐水制成1×105 cfu/mL的菌悬液,以5%的接种量接种于灭菌的种子培养基,初始pH 7.5,28 ℃,在170 r/min转速下培养20 h。
摇瓶培养 将5%种子液接入不同配方的发酵培养基中,28 ℃,在170 r/min转速下摇床培养24 h后,平板涂布测定活菌数,根据活菌数确定各因素最佳浓度。
正交试验 选用3因素3水平进行正交试验,设计L9(33)正交表进行试验,正交试验方案见表1。测定不同浓度配比对菌体浓度的影响,以得到最佳培养基配方组合,每个浓度设置3个平行组。
1.2.2 发酵条件优化
种子液制备 同1.2.1。
摇瓶培养 将种子液接种到盛有200 mL灭菌最佳发酵培养基的500 mL摇瓶中,摇床培养24 h后取样,平板涂布计数。设温度19、22、25、28、31 ℃共 5个梯度;设初始pH 6.5、7.0、7.5、8.0、8.5共 5个梯度;设接种量1%、3%、5%、7%、9% 共5个梯度;设转速110、130、150、170、200 r/min 共5个梯度,每个梯度3个平行组。
1.2.3 小型发酵罐中试
种子液制备 28 ℃平板培养基纯培养菌种,接入盛有200 mL无菌种子培养液的500 mL摇瓶中,初始pH 7.5,28 ℃,在170 r/min转速下培养24 h。
发酵培养 将种子液以5%的量接入盛有3 L发酵培养液的10 L小型发酵罐中,初始pH 7.5,28 ℃,在170 r/min转速下培养40 h,每4 h取样平板涂布计数,绘制菌株生长曲线。
1.2.4 分析方法
活菌计数采用稀释平板涂布计数法,芽孢形成率采用芽孢革兰氏染色法[8]。试验数据用SPSS17.0 软件进行生物学统计和单因素方差分析,若差异显著,则用Duncan 检验法进行多重比较,显著性水平为P<0.05。描述性统计值使用平均值±标准差undefined表示。
2 结果分析
2.1 发酵培养基配方优化结果
2.1.1 单因素试验结果
无机盐是微生物的重要生长因子和酶类的激活剂,还可以维持微生物渗透压。本研究所用菌株来源于海参肠道,为海水分离菌株,试验首先对培养基所用氯化钠浓度进行优化,检测不同浓度氯化钠对发酵效果的影响(图1)。在氯化钠浓度由5 g/L增加至25 g/L的试验组中,其发酵液中菌体浓度随着氯化钠浓度的升高先上升后下降,不同浓度组所获得的菌体浓度存在显著差异(P<0.05),在氯化钠浓度为10 g/L时,菌体细胞浓度达到最高8.5×108 cfu/mL。
本研究利用葡萄糖作为碳源,以豆粕为氮源对该益生菌的发酵培养基进行优化。不同葡萄糖浓度对该益生菌生长影响的结果见图2。葡萄糖浓度对该益生菌发酵效果影响显著。在葡萄糖浓度为2.5 g/L时,其菌液浓度达到2.7×109 cfu/mL,显著高于其他试验组(P<0.05)。在益生菌的氮源需求方面,豆粕浓度对该益生菌发酵效果的影响见图3。可以看出,菌体浓度随豆粕浓度提高呈先上升后下降趋势,在豆粕浓度为25 g/L时,菌体浓度达到最高4.5×109 cfu/mL,显著高于其他各组(P<0.05)。由此,本研究确定在单因素试验中,所选择的最佳葡萄糖和豆粕浓度分别为2.5 g/L和25 g/L。
2.1.2 正交试验结果
培养基中各组分之间存在一定的内在关系。为了验证多因素综合影响,以培养基中的3种成分为因素,以最终的菌体浓度为试验指标,采用L9(33)表进行了正交试验,试验结果及分析见表2。极差分析结果表明,培养基中的3种成分在所选水平范围内,对菌体发酵效果影响的主次因素为:葡萄糖>豆粕>氯化钠。说明在试验取值范围内,碳源是影响其发酵的主要因素,其次为氮源,影响最小的为盐度。根据表2的分析结果,确定出最优培养基配方为A2B1C2,即葡萄糖2.5 g/L,豆粕20 g/L,氯化钠10 g/L,培养试验结束时菌体细胞浓度达到(8.41±0.29)×109 cfu/mL。
注:Ki 表示任意列上水平号为i时所对应的试验结果平均值;极差R=Kmax-Kmin。
2.2 发酵条件优化结果
pH主要通过影响菌体细胞膜电荷、膜渗透性以及营养物质离子化程度,从而影响菌体对养分的吸收。本试验在温度28 ℃,转速170 r/min,接种量5%条件下,研究不同初始pH值对发酵结果的影响(图4)。尽管初始pH值会显著影响菌体发酵终浓度,在初始pH值为6.5～8.5,菌株均生长良好,在初始pH为7.5时,生长最好,达到7.1×108 cfu/mL,说明枯草芽孢杆菌对pH值的适应性较宽。
选取 5个接种量,研究在摇瓶发酵培养条件下,接种量对菌体浓度的影响(图5)。由此看出,在试验设定浓度范围内,菌体浓度总的变化趋势为先上升后下降,接种量为1%和3%时菌体浓度显著低于其他3组。在接种量5%时,浓度达到最高。当接种量超过5%,可能由于生长空间的限制,其对菌体浓度影响就不显著了,而且从工业生产角度考虑,减少接种量可以显著降低成本,综合考虑选择最佳接种量为5%。
温度是益生菌发酵过程的重要影响因素,它主要通过改变反应速率来影响菌体的生长。控制其他条件不变,研究不同温度下菌体生长规律(图6)。在所选5个温度范围内,益生菌均可以良好生长。在温度为28 ℃时,菌体浓度达到最高6.4×108 cfu/mL;在温度19 ℃时,菌体浓度显著低于其他各组,说明低温可以明显抑制该菌株生长;而当温度达到31 ℃后,发酵所获得的菌体浓度开始下降,显著低于28 ℃组(P<0.05),这可能是因为温度的升高导致酶失活而影响最终产量。
调节转速是益生菌摇瓶发酵过程中控制溶解氧的主要方式,而溶解氧对益生菌的生长和繁殖均有重要作用。转速对发酵效果的影响见图7。一定范围内提高转速可以提高菌体浓度,在转速为170 r/min时,所获得的菌体浓度达到最高值(5.5×108 cfu/mL),因此,170 r/min为最佳转速。
2.3 小型发酵罐试验结果
在摇瓶发酵确定发酵培养的最优配方和最佳条件的基础上,在10 L小型发酵罐进行了该菌株发酵的中试试验,定时取样检测发酵菌液的菌体浓度和芽孢(枯草芽孢杆菌休眠体)浓度并绘制菌株生长和芽孢形成曲线(图8)。可以看出,菌株在0～12 h为生长适应期,益生菌增长缓慢;12～28 h益生菌数量急速上升,处于对数生长期;发酵至28 h时,菌体浓度达到最大(8.5×109 cfu/mL);此后,发酵菌液中菌体浓度开始下降,进入衰亡期。而由芽孢形成曲线可以看出,发酵至16 h开始形成芽孢,到32 h芽孢形成率达到最高(91%)。因此,在生产过程中,发酵24 h为最佳种龄,32 h为最佳发酵时间。
3 讨论
3.1 发酵配方优化
无机盐对维持酶的活性、调节菌体内外的渗透压非常重要。从本研究结果可以看出,氯化钠可以显著影响菌体浓度[9]。葡萄糖作为碳源,主要用于提供菌体增殖所需要的能量,过低的葡萄糖浓度会使碳源供应不足,不利于菌体生长繁殖;而高浓度葡萄糖也会引起菌体内部代谢异常,对菌体生长不利[10]。豆粕作为氮源,浓度过低会影响菌体生长,而豆粕含量过高导致培养液粘稠度增加,影响通气从而降低溶解氧,抑制益生菌生长[11]。
正交试验结果表明,各因素对发酵结果的影响程度依次为:葡萄糖>豆粕>氯化钠,即碳源对其发酵的影响程度最大。
3.2 发酵条件优化
本试验中,28 ℃前菌体浓度随温度上升而上升,31 ℃时菌体浓度开始下降,故最佳温度为28 ℃。初始pH值在6.5～8.5,益生菌生长良好,pH 7.5时,生长状态最好。接种量的大小直接影响到发酵结果。本试验中,在接种量达到5%时,发酵周期最短,菌体终浓度最大,因此最佳接种量为5%。试验中菌体浓度随转速提高而上升,转速170 r/min时菌体浓度最高,超过此时速,菌体浓度反而下降。
芽孢杆菌的芽孢生成率是益生菌制剂的重要指标[12]。目前在发酵罐中进行水产用益生菌的报道相对比较少[13]。本实验在10 L小型生物反应器中进行扩大培养试验,得到该益生菌的最佳种龄和发酵时间分别为24 h和32 h。
4 结语
发酵质量 篇9
关键词：玉米芯；发酵；菌剂；理化性质
中图分类号：S141.4 文献标志码：A
文章编号：1002-1302（2014）08-0334-03
育苗及栽培基质能为植株提供稳定而协调的水、气、肥，以及结构的生长介质[1-2]，是无土育苗及无土栽培的重要组成部分。近年来，随着设施农业及穴盘育苗技术的迅猛发展，对基质的需求也急剧上升。在当前工農业生产中，各种工农业有机废弃物排放量日趋增加，给环境造成了巨大压力，而大量被抛弃或被燃烧的有机废弃物经过一定的加工处理后可作为良好的环保型无土栽培有机基质。基于环境保护和为市场提供质优价廉的本土化基质的目的，利用有机固体废弃物生产多样化、无害化的栽培基质，实现自然资源的可循环利用是栽培基质选材的方向，也是近年来研究的热点。
目前，国内外在有机废弃物的有效利用研究中，主要通过高温好氧堆肥化处理，使堆肥原料中的不稳定有机物经过一段时间生物氧化和腐熟，形成性质稳定、对农作物无害的堆肥产品[3-4]。但堆肥速度与质量因基质种类、发酵条件（发酵微生物、基质碳氮比、含水量、含氧量等）而不同[4-6]，其中微生物菌种的选择是影响堆肥速度与质量的重要因素。
玉米芯是玉米脱粒后的废弃物，开发玉米芯作为无土栽培基质，将对资源的综合利用和地方经济的发展起很大的作用。新疆是重要的玉米制种基地，每年可产生上百万吨玉米芯。因此，本试验旨在开展不同发酵菌剂对玉米芯堆肥发酵过程中理化性状的影响研究，探讨玉米芯育苗基质生物发酵生产的关键技术，为研制开发适合蔬菜育苗的优质、廉价的本土化育苗基质提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验材料
以玉米芯为试验材料。采用的3种发酵菌剂为市售，分别为EM酵素菌（河南磐龙酵素菌生物工程有限公司）、有机物料腐熟剂（北京世纪阿姆斯生物技术有限公司）、金宝贝菌剂（北京华夏康源科技有限公司）。
1.2 试验方法
试验于2011—2012年在石河子大学农学院的综合试验站进行。试验采用堆肥化腐熟处理，堆置前将玉米芯粉碎至0.3～0.5 cm，并在玉米芯中添加羊粪、尿素、水等配料以调节碳氮比至适宜的水平（30 ∶1）；同时应控制总物料的含水量为50%～60%，将预培养的菌剂均匀地与玉米芯基质充分混合。试验共设表1中的4个处理，以不添加发酵菌剂的处理为对照（CK）。随机区组设计，重复3次。堆体直径约 1.5 m，高0.8 m，堆体上覆盖塑料薄膜进行发酵。堆肥发酵期间，于每天14：00观察堆体温度，待堆体温度达到65 ℃左右时及时翻堆并调整水分含量在50%～60%。试验期间共取样4次，依次为发酵后0、10、20、30 d，取各处理堆体中心部位处100 g基质作为样品，使其自然风干后进行理化性质的测定。待堆体温度与环境温度基本一致、发酵物料变成深褐色、无恶臭味时结束试验。
3 结论
在发酵过程中，如果氧气充足，微生物的活动会消耗有机物、水分等，从而使得堆肥物质快速分解，并产生大量热及CO2。55 ℃的堆肥发酵温度是杀灭发酵堆肥中所含致病生物、保证基质的卫生指标达到合格的重要条件。本研究结果表明，添加不同发酵菌剂处理对提高发酵过程中的温度有一定帮助，其中T1的效果最优，T2、T3处理的差异并不明显。
发酵结束后，4个处理的发酵基质的物理性质均接近栽培基质的要求，但容重偏轻，因此玉米芯属轻型基质，固持作用能力差。总孔隙度、持水孔隙在理想范围内，符合栽培基质要求；通气孔隙和大小孔隙比偏小。因此玉米芯基质应适时与其他基质复配，可以形成理化性质良好的有机质基质。
本研究表明，随着发酵时间的延长，各个处理pH值呈下降趋势，电导率呈上升趋势。4个处理的发酵基质pH值均呈现微酸性，在理想范围内；但电导率偏大，高于理想值。其中，以T1处理的电导率值最低，pH值最高，接近中性。
碳氮比是检验物料腐熟度的一个重要指标。部分研究者认为，当堆肥碳氮比减少到20以下时，堆肥达到腐熟[4-5]，可以直接施用。而Morel等认为，碳氮比小于20只是堆肥腐熟的必要条件，建议采用T=终点碳氮比/初始碳氮比来评价更为合适，并认为当T值小于0.6时堆肥才算腐熟完全[6]。3种添加发酵菌剂的处理的T值均低于0.6，其中以T1处理的值最小，其次为T3、T2处理；而对照的碳氮比最大，且T值为0.66，说明未添加发酵菌剂的处理发酵还未完成。3种发酵菌剂均能不同程度缩短发酵时间，其中以T1处理效果最好 。
综上所述，添加3种不同微生物菌剂可有效加速玉米芯的发酵腐熟，缩短发酵时间。其中，添加EM酵素菌的玉米芯发酵效果最佳。
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发酵质量 篇10
发酵床养猪就是在养猪圈舍内利用一些高效有益微生物与垫料建造发酵床, 猪将排泄物直接排在发酵床上, 利用垫料中的微生物发酵和垫料本身的吸附作用, 外加生猪的拱掘习性, 人工辅助翻耙, 使猪粪、尿和垫料充分混合, 通过有益微生物菌落的分解发酵, 使猪粪、尿等有机物质得到充分的分解和转化, 转变为无臭无害的物质和菌体蛋白质, 部分还可供给猪只食用。同时, 猪生活在厚垫料上, 提高其运动量, 减少了猪的各种常规应激;并且其垫料中加入的发酵剂, 有益菌占绝对优势, 从而提高了猪的非特异性免疫功能, 增强了猪的抗病能力。
2 发酵床猪舍的建设
必须根据当地的气候条件, 结合发酵床与普通猪舍应用中的异同点, 进行适应当地环境条件的发酵床猪舍建设。以高效降解粪污、解决粪尿污染问题兼顾北方地区猪舍的保暖为核心。
黑龙江省属寒温带季风气候, 四季分明, 冬季漫长寒冷, 夏季短暂炎热。因此, 无论建设何种形式的猪舍, 都要以防寒保暖为主, 配套做好通风换气, 而发酵床猪舍要更加注重除湿排潮 (见图1) 。
2.1 外围结构
(1) 猪舍高度与宽度。高2.5~2.8 m;跨度不低于8 m, 9~12 m较好;长度根据猪群周转需要而定, 以40~50 m为宜, 便于生产流程的设计与安排。
(2) 墙体。三七墙加外挂苯板, 聚苯乙烯彩钢板结构。
(3) 屋顶。以双坡式为最好, 可以采用聚苯乙烯彩钢板, 也可采用柳条、木板等构成。
(4) 通风孔。通常采用屋脊天窗式, 平均8~10 m一个天窗。天窗大小应该根据饲养密度及猪舍宽度及高度设定, 通常为40~50 cm见方即可。发酵床养猪通风换气是最重要的管理措施, 尤其在夏季, 通常采用强制通风的方式。在墙上或窗户的一块玻璃上安装引风机或鼓风机。
(5) 窗。常规猪舍通常采用阳面多窗、阴面少窗的设计, 发酵床舍以阴阳面相对设计即可, 也有采用双层品字形设计方案。为了更好地达到通风换气除湿的作用, 建议把窗户下沿设计到离发酵床地面以上55~65 cm高为宜。
2.2 猪舍内部设施
(1) 发酵池。大体分为地上式、半地上半地下式和地下式三种, 见图2。具体采用哪种方式要根据当地水位情况和饲养管理条件而定;在北方通常建议采用半地下方式。
(2) 猪栏。以容纳1~2窝猪, 即10~20头为宜, 猪栏过大时, 上苗、打针、卖猪均不方便, 猪栏越大分区越明显, 粪便越集中。每栏面积以25~60 m2左右为宜, 具体面积可根据猪场的规模和生产流程确定, 同时考虑便于垫料的日常养护, 垫料槽面积为栏舍面积的70%左右, 余下面积应作硬化处理, 成为硬地平台, 供生猪盛夏高温的休息场所, 单列跨度7~9 m, 双列跨度10~12 m。建议生长育肥猪采用单列式, 保育猪采用双列式为宜。
(3) 食槽、饮水器。食槽根据需要设计, 需按顿饲喂的要用饲槽, 自由采食的要用自动料槽。要注意饮水器下要设集水槽、地漏, 将猪饮用滴落的水排到室外, 一定不要流入发酵床。
(4) 过道及硬床面。猪舍的过道一般建议大于1.5 m宽, 圈门也要尽量开大, 便于养护机械的进出和垫料的运输。在一个猪栏内, 水泥硬化地面和发酵床的面积在1∶3为宜, 可以根据每平米承载猪的体重不超过50 kg/m2来计算。
3 发酵床的制作
3.1 制作工艺
发酵床制作工艺主要有湿法工艺和干法工艺, 在黑龙江省以干法为主。工艺流程图见图3、图4。
3.2 垫料的选择
垫料在发酵床中的主要功能是支撑作用、吸附作用、透气作用、提供营养。锯末吸湿性强, 木质素含量高;稻壳通透性好, 吸水性稍差;秸秆来源广, 价格低廉, 不耐分解;还有果树剪枝、废弃食用菌棒、玉米芯、花生壳等等。
湿法工艺:
干法工艺:
(1) 碳氮比 (碳元素和氮元素含量比值) 高, 微生物分解有机物:同化 (吸收利用) 5份碳需要1份氮构成自身细胞体;同化1份碳需要消耗4份有机碳, 微生物吸收利用1份氮, 需要消耗25份有机碳。垫料材料的C∶N>25∶1
常见原料的碳氮比见表1。
(2) 原料的质量要求。要求原料新鲜、无霉变、无腐烂、无异味。锯末要为未经过防腐处理的原木粉屑;稻壳要为未粉碎的原状壳。
(3) 原料的吸水性要强。玉米秸、稻草、麦秸的吸水率为230%~320%, 锯末、刨花的吸水率为420%
3.3 发酵床的制作———分层制作法
第一层:铺稻壳40~50 cm;铺生土、盐、土著微生物原种、营养剂。
第二层:铺20 cm锯末和稻壳混合垫料, 其中锯末占2/3、稻壳占1/3;调整水分至30%~45%;铺生土、盐、土著微生物原种、营养剂。
第三层:铺20 cm锯末和稻壳混合垫料, 其中锯末占1/3、稻壳占2/3;调整水分至15%~30%;铺生土、盐、土著微生物原种、营养剂。
最后, 表面覆盖一层5 cm稻壳, 喷少许水, 以不起粉尘为度。