黄志诚 刘唤明 夏杏洲 陈康健

摘要 [目的]研究对虾蒸煮废水和豆粕混合发酵制备发酵饲料蛋白的工艺。[方法]以对虾蒸煮废水和豆粕为主要原料，以水解度为指标，在单因素试验的基础上，利用正交试验优化发酵饲料蛋白的发酵工艺。[结果]最佳发酵工艺如下：对虾蒸煮废水与豆粕的比例为0.8∶1，接种量为0.2%，蛋白酶添加量为0.03%，纤维素酶添加量为0.03%。在此条件下，发酵后产品的水解度达26.88%。[结论]研究结果可为对虾蒸煮废水和豆粕混合发酵制备发酵饲料蛋白提供技术支撑。

关键词 对虾蒸煮废水；水解度；发酵饲料蛋白

中图分类号 TS209文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）16-0085-03

Abstract [Objective] To study the preparation technology of fermented feed protein by mixed fermentation of shrimps cooking wastewater and soybean cake. [Method] Taking shrimps cooking wastewater and soybean as raw material，using degree of hydrolysis as research index，the fermentation process of fermented feed protein was optimized by orthogonal design based on single factor test. [Result] The optimum fermentation process was as follows： the ratio of shrimps cooking wastewater to soybean cake of 0.8∶1， the inoculation amount of 0.2%， the addition amount of protease of 0.03%， the addition amount of cellulase of 0.03%. Under the above fermentation conditions， the hydrolysis degree of fermented products was up to 26.88%. [Conclusion] The research results could provide technical support for preparing fermented feed protein by mixed fermentation of shrimps cooking wastewater and soybean cake.

Key words Shrimps cooking wastewater；Degree of hydrolysis；Fermented feed protein

我国自2002 年以来对虾产量一直居全球首位。目前我国对虾加工产品仍以冷冻虾仁为主，但近年来，连头熟虾、熟去头虾和熟凤尾虾等系列熟虾休闲食品在市场中的比例越来越大。熟虾在加工过程中需要进行蒸煮。与传统的对虾加工废水不同，这些对虾蒸煮废水的蛋白含量和COD含量高，难以对其进行处理。目前，绝大多数的水产品加工厂的对虾蒸煮废水直接排放，这不仅造成了许多物质的浪费，而且还会带来严重的环保问题。

发酵豆粕是以优质豆粕为主要原料，在多菌种混合发酵下将豆粕中的多种抗营养因子去除，同时其在发酵过程中产生大量益生菌、乳酸等物质，是一种优质的多功能饲料蛋白。研究表明，在不影响喂养效果的情况下，发酵豆粕能部分代替饲料配方中进口优质鱼粉和乳清粉[1-5]，显著降低饲料生产成本。笔者将对虾蒸煮废水和豆粕混合发酵制备发酵饲料蛋白，直接将对虾蒸煮废水变废为宝，这不仅低成本地解决了对虾蒸煮废水的环保问题，而且会进一步提高发酵豆粕的营养品质。笔者对用对虾蒸煮废水和豆粕混合发酵制备发酵饲料蛋白的工艺进行研究，旨在为对虾蒸煮废水和豆粕混合发酵制备发酵饲料蛋白提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 主要原料与试剂。 对虾蒸煮废水：熟虾加工过程的蒸煮废水，由湛江恒兴水产科技有限公司提供，将运回的废水（初始蛋白含量约3%）置于-20 ℃冰箱中保藏备用。脱脂豆粕购于中纺粮油有限公司，将其粉碎后过60 目筛备用。复合发酵菌种包含枯草芽孢桿菌（≥2×1010 CFU/g）、酵母菌（≥1×109 CFU/g）和乳酸菌（≥1×109 CFU/g），由北海群林生物工程有限公司生产。

茚三酮，分析纯，购自汕头市西陇化工有限公司；甘氨酸，分析纯，购自山东佰仟化工有限公司；中性蛋白酶，由南宁庞博生物工程有限公司公司生产，酶活力为200 000 U/g；纤维素酶，由黑龙江肇东市日成酶制剂有限公司生产，酶活力为50 000 U/g。

1.1.2 主要仪器与设备。 MJX-160B-Z 恒温培养箱，为上海博迅实业有限公司产品； UV-210PC 分光光度计，为上海森超贸易有限公司产品； GZX-9070MB 电热恒温鼓风干燥箱，为上海博迅实业有限公司产品。

1.2 方法

1.2.1 发酵饲料蛋白的制备。将对虾蒸煮废水和豆粕按0.6∶1～1.1∶1 的比例混合，接入复合发酵菌种混匀，装入300 mL 的发酵瓶中，于37 ℃下恒温培养72 h 后，取出在50 ℃下烘干、粉碎至80目。

1.2.2 发酵豆粕的制备。将水和豆粕按0.8∶1 的比例混合，接入0.1%复合发酵菌种混匀，装入300 L 的发酵瓶中，于37 ℃下恒温培养72 h 后，取出在50 ℃下烘干、粉碎至80目。

1.2.3 水解度的测定。 发酵后产品水解度的测定采用茚三酮显色法[6]。

1.2.4 常规营养成分的测定。粗蛋白的测定按GB/T 6432—1994的方法[7]进行；氨基酸的测定按GB/T 18246—2000的方法[8]进行；水分的测定按GB/T 6435—2014的方法[9]进行。

1.2.5 单因素试验优化发酵工艺。 ①对虾蒸煮废水与豆粕的比例。称取100 g豆粕，分别加入60、70、80、90、100和110 mL对虾蒸煮废水，再接种0.1%的复合菌种，于37 ℃培养箱中培养72 h后测定发酵后产品的水解度。②接种量的优化。称取100 g豆粕和80 mL对虾蒸煮废水5份，分别接种0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%的复合菌种，于37 ℃培养箱中培养72 h后測定发酵后产品的水解度。③中性蛋白酶添加量的优化。称取100 g豆粕和80 mL对虾蒸煮废水6份，分别接种0.1%的复合菌种，再分别加入0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%的中性蛋白酶，于37 ℃培养箱中培养72 h后测定发酵后产品的水解度。④纤维素酶添加量的优化。称取100 g豆粕和80 mL对虾蒸煮废水各6份，均接种0.1%的复合菌种，再分别加入0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%的纤维素酶，于37 ℃培养箱中培养72 h后测定发酵后产品的水解度。

1.2.6 正交试验优化发酵工艺。在单因素试验的基础上，选取接种量、蛋白酶添加量和纤维素酶添加量进行正交试验。正交试验因素和水平如表1所示。

2 结果与分析

2.1 对虾蒸煮废水与豆粕的比例对发酵产品水解度的影响 从图1可以看出，当对虾蒸煮废水含量为80 g，即对虾蒸煮废水与豆粕的比例为0.8∶1时，发酵后产品的水解度达到最大值（13.16%）。随着对虾蒸煮废水比例的增加，发酵培养基的含水量不断增加，这既不利于微生物的生长，又不利于实际生产操作，因此选择对虾蒸煮废水与豆粕的比例为0.8∶1。

2.2 接种量对发酵产品水解度的影响

从图2可以看出，随着菌种接种量的增加，发酵产品的水解度先升高后降低。当接种量为0.3%时，发酵产品的水解度达到最大值，为14.82%。

2.3 蛋白酶添加量对发酵产品水解度的影响

由图3可知，添加蛋白酶可显著增加发酵产品的水解度，但当蛋白酶添加量大于0.04%时，发酵产品水解度的增加变得不明显。

2.4 纤维素酶添加量对发酵产品水解度的影响

由图4可知，添加纤维素酶可增加发酵产品的水解度。当纤维素酶的添加量大于0.02%时，发酵产品的水解度基本没有增加。这可能是因为纤维素酶可破坏豆粕细胞壁，这有利于豆粕中蛋白和蛋白酶的接触，从而增加发酵产品的水解度。这与刘唤明等[10]研究结果相一致。

2.5 正交试验优化发酵工艺 在单因素试验的基础上，利用正交试验对发酵工艺进行了优化，结果见表2。由表2可知，各因素的最佳水平为A2B2C3，即接种量为0.2%，蛋白酶添加量为0.03%，纤维素酶添加量为0.03%。在以上条件下，发酵后产品的水解度高达26.88%；从R值的大小可以看出，蛋白酶添加量的影响最大，其次是纤维素酶添加量，而接种量的影响最小。

2.6 发酵产品的蛋白质和氨基酸含量与发酵豆粕的比较

对正交优化后的发酵产品进行蛋白质含量测定及氨基酸分析，并将其发酵豆粕进行对比，结果见表3。由表3可知，与发酵豆粕相比，发酵饲料蛋白的蛋白质含量从49.42%提高到52.01%，氨基酸总量由47.45%提高到48.19%，且每种氨基酸的含量都有所提高。由此可见，对虾蒸煮废水和豆粕混合发酵制备的发酵饲料蛋白进一步提高了发酵豆粕的营养品质。

3 结论

通过单因素试验和正交试验优化，确定了对虾蒸煮废水和豆粕混合发酵制备发酵饲料蛋白的最佳工艺为：对虾蒸煮废水与豆粕的比例为0.8∶1，接种量为0.2%，蛋白酶添加量为0.03%，纤维素酶添加量为0.03%。在此工艺条件下，发酵后产品的水解度达26.88%。

与发酵豆粕相比，该研究中的发酵饲料蛋白的蛋白质含量由49.42%提高到52.01%，氨基酸总量由47.45%提高到48.19%，且每种氨基酸的含量都有所提高。对虾蒸煮废水和豆粕混合发酵制备的发酵饲料蛋白进一步提高了发酵豆粕的营养品质。

参考文献

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