酸漿中嗜酸乳桿菌發(fā)酵豆腐廢水發(fā)酵條件的研究

于海峰 徐國(guó)華 郭英熙

豆腐廢水，俗稱(chēng)黃漿水，是豆腐在生產(chǎn)過(guò)程中形成的豆腐瀝水。在豆腐的加工過(guò)程中，需加入約10倍于大豆干重的水來(lái)研磨成漿，其中約有1/3～1/2漿在隨后的加工過(guò)程中被瀝出，形成豆腐瀝水。其中約含1%的固形物，主要是蛋白質(zhì)、低聚糖，此外尚有部分微量成分如維生素、脂類(lèi)等成分[1]。豆腐廢水中有機(jī)物質(zhì)含量高，直接排放對(duì)環(huán)境造成污染，而且其有機(jī)物質(zhì)可以被微生物利用，通過(guò)微生物發(fā)酵可以獲取蛋白質(zhì)、淀粉等牲畜可消化吸收的物質(zhì)，可以直接用作飼料或飼料生產(chǎn)的原料。

酸漿是一種傳統(tǒng)的天然豆腐凝固劑,是黃漿水經(jīng)多種微生物自然發(fā)酵的產(chǎn)物。酸漿在我國(guó)作為豆制品的點(diǎn)漿劑已有400多年的歷史，其凝固大豆蛋白的機(jī)理已經(jīng)證明為酸凝[2]。酸是由酸漿中產(chǎn)酸菌發(fā)酵黃漿水產(chǎn)生。將酸漿中功能菌單獨(dú)或者混合培養(yǎng)，可以充分利用大豆乳清中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降低大豆乳清中有機(jī)物的含量。同時(shí)也可將酸漿中產(chǎn)酸菌應(yīng)用于黃漿水的發(fā)酵,對(duì)其進(jìn)行綜合利用,生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白和乳清發(fā)酵飲料,其菌體蛋白氨基酸組成合理，是一種優(yōu)質(zhì)的飼料菌體蛋白。通過(guò)微生物轉(zhuǎn)化方法可以為豆腐廢水的處理與綜合利用開(kāi)辟新的思路。

酸漿中的微生物種類(lèi)很多,關(guān)系復(fù)雜,我們已經(jīng)對(duì)酸漿中產(chǎn)酸菌進(jìn)行了分離,獲得一株產(chǎn)酸能力最強(qiáng)的菌株,鑒定其屬于嗜酸乳桿菌[3]。為了更好地對(duì)酸漿中微生物利用,本文對(duì)嗜酸乳桿菌發(fā)酵豆腐廢水的發(fā)酵條件進(jìn)行研究,為豆腐廢水綜合利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

菌種：嗜酸乳桿菌AP117，本實(shí)驗(yàn)室分離保存；豆腐廢水，取自豆腐作坊。

1.2 儀器

PYX-DHS型隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱；YXQG01型電熱式蒸汽消毒器；202-1型電熱恒溫干燥箱；HZQ-Q型振蕩器；Nikon E20o-F型生物顯微鏡；PHS-2C型pH計(jì)。

1.3 培養(yǎng)基

豆腐廢水液體培養(yǎng)基：豆腐作坊廢水，添加葡萄糖2%(m/V)。

豆腐廢水固體培養(yǎng)基：在豆腐廢水液體培養(yǎng)基中添加水洗瓊脂粉2%(m/V)。

1.4 方法

1.4.1 發(fā)酵種子的活化和種子液制備

取斜面保存菌種一環(huán)，接入100 ml豆腐廢水液體培養(yǎng)基中，35℃恒溫靜置培養(yǎng)48 h；

取活化后的菌液5 ml，接入100 ml豆腐廢水液體培養(yǎng)基中，35℃恒溫靜置培養(yǎng)18 h。

1.4.2 產(chǎn)酸量的測(cè)定[4]

采用總酸的測(cè)定方法。黃漿水液體培養(yǎng)基的總酸含量作為對(duì)照。

式中：C——標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的濃度，mol/l；

V1——滴定待測(cè)樣消耗的標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的體積(ml)；

V0——滴定黃漿水原樣消耗的標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的體積（ml）;

K——換算為酸的主要系數(shù)，即1 mol NaOH相當(dāng)于主要酸的克數(shù)，用乳酸計(jì)則K=0.090;

V——待測(cè)樣的體積(ml)。

2 結(jié)果與討論

2.1 葡萄糖添加量對(duì)AP117產(chǎn)酸量的影響

改變豆腐廢水中葡萄糖的添加量進(jìn)行嗜酸乳桿菌AP117發(fā)酵豆腐廢水試驗(yàn)，35℃培養(yǎng)48 h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

計(jì)算方法：

從圖1可以看出，在葡萄糖的一定濃度范圍內(nèi)，嗜酸乳桿菌AP117發(fā)酵豆腐廢水產(chǎn)酸量與葡萄糖添加量呈正相關(guān)，即隨葡萄糖添加量的增加而增加。當(dāng)葡萄糖的添加量從4%繼續(xù)增加時(shí)，產(chǎn)酸量卻稍有下降，這是因?yàn)殡S著葡萄糖添加量的增加，產(chǎn)酸菌生長(zhǎng)速度加快，產(chǎn)酸量增加，使環(huán)境pH值下降，抑制了菌體的生長(zhǎng)。同時(shí)當(dāng)葡萄糖添加量到一定濃度時(shí)，環(huán)境的滲透壓增加，使菌體生長(zhǎng)受到抑制甚至不能忍受高滲環(huán)境死亡。因此最適葡萄糖添加量為4%。

2.2 溫度對(duì)AP117產(chǎn)酸量的影響

不同的發(fā)酵溫度，嗜酸乳桿菌AP117的產(chǎn)酸量不同，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，在35℃時(shí)嗜酸乳桿菌AP117產(chǎn)酸量最大。

2.3 AP117最佳產(chǎn)酸條件的確定

參考兩個(gè)單因素試驗(yàn)，根據(jù)預(yù)備試驗(yàn)的結(jié)果，選擇對(duì)菌體產(chǎn)酸影響較大的接種量、初始pH值、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間4個(gè)因素設(shè)計(jì)4因素3水平正交試驗(yàn)，并根據(jù)產(chǎn)酸量確立最佳產(chǎn)酸條件。正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

以產(chǎn)酸量作為指標(biāo)，根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果可以看出發(fā)酵溫度對(duì)嗜酸乳桿菌AP117發(fā)酵豆腐廢水影響最大，發(fā)酵時(shí)間和接種量次之，初始pH值影響最小。

表2 嗜酸乳桿菌AP117產(chǎn)酸條件正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)極差分析結(jié)果得出最佳發(fā)酵條件是溫度37℃、初始pH值6.0、接種量6%、發(fā)酵時(shí)間48 h，在最佳條件下產(chǎn)酸量達(dá)到0.551 4 g/100 ml。此最優(yōu)方案與正交試驗(yàn)7號(hào)試驗(yàn)相符。

3 結(jié)論

從培養(yǎng)基初始pH值、發(fā)酵溫度、接種量和發(fā)酵時(shí)間等不同的方面對(duì)從酸漿中分離得到的嗜酸乳桿菌AP117進(jìn)行發(fā)酵豆腐廢水發(fā)酵條件的研究，找出AP117發(fā)酵豆腐廢水的最佳條件，即：發(fā)酵溫度37℃；初始pH值6.0；接種量6%；發(fā)酵時(shí)間48 h。本試驗(yàn)菌株是酸漿中功能菌株之一，對(duì)其發(fā)酵豆腐廢水條件的研究為豆腐廢水資源化提供了新的探索途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]于海峰.大豆乳清發(fā)酵飲料菌株的選育及發(fā)酵條件的研究[D].山東輕工業(yè)學(xué)院，2004，6.

[2]宋俊梅，曲靜然，李燕，等.脆豆腐老漿液點(diǎn)漿機(jī)理的研究[J].食品科技，2002(4)：14-15.

[3]王國(guó)良，宋俊梅，曲靜然.從酸漿中分離出的一株產(chǎn)酸菌的鑒定[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006（1）：77-83.

[4]大連輕工業(yè)學(xué)院等八大院校主編.食品分析（第一版）[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1994:10.