本研究聚焦于微生物学领域,介绍了一种耐酸性酵母菌株Pichia kudriavzevii JS1-JM,该菌株于2024年9月2日被中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,生物保藏编号为CGMCC No.31834。该菌株能在pH 3的条件下生长,且在47℃下保持活性,对生物能源领域具有重要价值。实验表明,该菌株能显著降低玉米浸泡水中的还原糖含量,同时增加粗蛋白和干物质含量,提高发酵喷浆玉米皮的粗蛋白含量,优化玉米浆喷浆工艺,为玉米深加工副产品的综合利用开辟了新途径。
背景技术
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目前,我国畜牧业产业规模不断扩大,传统饲料难以满足日益增长的畜牧业需求,且传统饲料原料如玉米和大豆等供应紧张。为缓解饲料原料资源不足的问题,开发非常规饲料资源已成为亟待解决的重要课题。非常规饲料资源包括各种农业副产物、林业副产物、食品加工废弃物及一些经济作物副产物等,这些资源具有丰富的潜在营养价值和广泛的来源,但尚未得到充分利用。其中,玉米深加工副产物就是较好的饲料原料之一。在玉米深加工成为淀粉的过程中,首先会用亚硫酸溶液对玉米进行浸泡,对浸泡后的玉米浸泡水进行干燥浓缩后,便产生了富含可溶性蛋白、还原糖等多种营养物质的副产物之一—玉米浆;对玉米胚芽进行粉碎,筛选,分离,干燥后,便得到了另一种含有丰富营养价值的副产物—玉米皮。研究发现,玉米浸泡水中干物质含量约为13%,且其中还原糖含量能达到约2 mg/mL;在玉米皮中,粗蛋白含量可达到112 g/kg。这些数据表明,玉米深加工过程中产生的副产物,如玉米浆和玉米皮等,因其富含可溶性蛋白、还原糖等多种营养成分,具有较高的应用价值。这些副产物不仅可作为饲料成分为畜禽提供优质蛋白质、碳水化合物及其他必要营养元素,还具备开发成其他工业原料的潜力。因此,深入研究和优化利用玉米副产物的营养特性和成分,有助于降低生产成本,促进资源的高效循环利用,推动饲料工业的可持续发展。
如图9所示,在传统的玉米深加工过程中,对于玉米浸泡水和玉米皮等副产物的利用,是直接将玉米浸泡水浓缩后喷至玉米皮上,将喷浆玉米皮作为饲料原料之一。但这一工艺会因浓缩过程中玉米浸泡水糖含量高、粘度大,造成管道堵塞,限制喷浆玉米皮的营养价值和作为饲料原料的适口性。研究表明,微生物可以综合利用各种农业、食品加工等副产物,通过微生物发酵作用,可以降低副产物的毒副性,增加副产物中各种营养成分,使其变得容易吸收和利用。已有研究表明,在饲料原料中添加乳酸菌、酵母菌以及枯草芽孢杆菌等益生菌可以提高饲料的经济效益,但目前关于发酵利用玉米深加工副产物的微生物还未见报道,可能的原因是,在玉米深加工过程中,由于亚硫酸等酸性溶液的使用,导致玉米深加工副产物中pH较低,致使许多益生菌难以在其中生存,进而导致发酵过程变得困难。因此亟需专门的菌株来改善优化玉米深加工副产物综合利用过程。目前国内有多种菌株可用于饲料发酵生产,但大多数菌株对温度和pH的变化较为敏感。这些变化可能会显著降低发酵效果,并延长发酵时间,从而限制了玉米深加工副产品的有效开发。因此,探索对环境条件适应性强的菌株将是提升玉米副产品利用率的重要方向。
实现思路