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每生產1t馬鈴薯淀粉將產生5t左右薯渣，對馬鈴薯薯渣最經濟的利用方式是直接作為禽畜飼料。但鮮薯渣蛋白質含量低，直接食用不能滿足家畜營養需求，且薯渣含水量高達80％左右，呈現出典型的膠體特性，若烘干制成干飼料則成本過高，導致其成為廢棄物并造成環境污染。資源化利用營養物質成為馬鈴薯薯渣處理的關鍵。馬鈴薯鮮渣中粗蛋白含量為1％，粗脂肪含量為0.16％，粗纖維和果膠含量均為9.4％，糖類含量約為1％，是良好的微生物基質。因此，前人利用馬鈴薯薯渣進行液態或固態發酵制備飼料，但液態發酵多為耗氧發酵，能源損耗高；薯渣干制成本高，以鮮薯渣進行固態發酵，須添加米糠、麥麩等吸收劑吸收水分，又需增加額外成本。我國馬鈴薯莖葉資源年產量達1.2億～1.8億t，馬鈴薯莖葉干物質中，粗蛋白含量占16.2％、粗纖維含量占20.8％、粗脂肪含量占1.8％，具有較好飼用價值。但馬鈴薯莖葉龍葵素含量高、適口性差，不宜直接飼喂，大部分被農戶丟棄。目前，對馬鈴薯莖葉的利用主要是作為青貯飼料使用，但因其莖葉中糖含量較低(0.3％～0.8％)，不利于乳酸菌繁殖，單獨發酵腐爛比較嚴重。考慮到馬鈴薯薯渣和莖葉一定程度上營養互補，且預處理后的馬鈴薯莖葉還可降低薯渣黏度、吸收薯渣多余水分，因此，本研究將馬鈴薯薯渣和預處理后的馬鈴薯莖葉按實際所得比例混合，采用多菌協生混合發酵，以黑曲霉菌(Aspergillus niger)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)與啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的復合菌劑接種進行固態發酵生產單細胞蛋白質飼料，變廢為寶，為薯渣和莖葉的綜合利用提供參考。

1.1 材料來源和培養基主成分的制備

馬鈴薯莖葉和塊莖均來自于貴陽農戶種植的同一品種馬鈴薯。其中，莖葉在收薯前的3～5 d收割，晾曬一定時間后，切細至2(3m備用，完成馬鈴薯莖葉預處理；將得到的馬鈴薯塊莖在實驗室中模擬工廠生產淀粉的工藝自制馬鈴薯薯渣。薯渣與鮮莖葉的質量比為4：5，將薯渣與預處理后莖葉按實際所得比例混合，作為培養基使用。

1.2 茵劑的制備

黑曲霉菌、植物乳桿菌、啤酒酵母均為本實驗室保存菌種。

菌種活化與擴大培養：黑曲霉菌于麥芽汁液體培養基中28℃活化培養72 h，然后取10 mL于馬鈴薯培養基(馬鈴薯200 g、蔗糖20 g、水1 000 mL，pH值自然)上培養72 h，備用；植物乳桿菌于液體種子培養基(蛋白胨1％、牛肉膏1％、葡萄糖4％、乙酸鈉0.5％、酵母膏0.5％、檸檬酸二銨0.2％、磷酸氫二鉀0.2％、硫酸鎂0.02％)中36℃培養12 h，然后取10 mL于馬鈴薯培養基上培養12 h，備用；啤酒酵母于基礎培養基(葡萄糖20 g/L、蛋白胨20 g/L、酵母浸粉10 g/L)中28℃培養24 h，然后取20 mL分裝于裝有麥芽汁培養基的三角瓶中，無菌條件下每瓶接人活化后酵母菌2滿環，28℃，160 r/min搖床培養24 h。

復合菌劑的制備：根據預試驗結果，復合菌劑為擴大培養后的黑曲霉菌、啤酒酵母與植物乳桿菌按2：2：1體積比混合而成。

1.3 發酵工藝的優化

將薯渣與莖葉的混合物加入帶蓋塑料桶(規格為5 L)中，添加氮源、過磷酸鈣、菌劑，拌勻，桶面上蓋1層塑料膜密封。室溫(約10~20℃)條件下厭氧發酵20 d。

1.3.1 莖葉水分對發酵效果的影響取同質量新

鮮馬鈴薯莖葉7份，分別晾曬0、8、16、24、32、40、48 h后得到含水量86％、70％、62％、50％、44％、37％、30％的馬鈴薯莖葉，切細，按實際比例加入同來源薯渣，混勻后各取出1 000 g，分別加入(NH4)2SO4 60 g、過磷酸鈣95 g，根據薯渣與莖葉的混合質量按接種量5％添加復合菌劑，發酵20 d。然后測定各份產物中真蛋白含量，評價發酵產物感官特征。

1.3.2 添加營養成分及茵劑對發酵效果的影響

根據預試驗結果，試驗設置6個處理，處理1：對照，將1 000 g薯渣與莖葉的混合物置人桶中，不加任何物料，發酵20 d；處理2：不發酵處理，在1 000 g薯渣與莖葉的混合物中加入尿素60 g、過磷酸鈣95 g，根據薯渣與莖葉的混合質量按接種量5％添加復合菌劑(下同)，拌勻，直接取樣測定；處理3：在1 000 g薯渣與莖葉的混合物中加入尿素60 g、過磷酸鈣95 g，菌劑接種量為5％，拌勻，發酵20 d；處理4：在1 000 g薯渣與莖葉的混合物中加入尿素60 g，菌劑接種量5％，拌勻，發酵20 d；處理5：在1 000 g薯渣與莖葉的混合物中加入(NH4)2SO4 60 g、過磷酸鈣95 g，菌劑接種量5％，拌勻，發酵20 d；處理6：在1 000 g薯渣與莖葉的混合物中加入NaNO4 60 g、過磷酸鈣95 g，菌劑接種量為5％，拌勻，發酵20 d。測定以上6種處理產物的真蛋白含量。

1.3.3 復合菌接種量對發酵效果的影響將薯渣

與含水量50％左右的馬鈴薯莖葉按實際比例混合加入塑料桶中，按其質量的6％添加(NH4)2SO4、9.5％添加過磷酸鈣，根據薯渣與莖葉的混合質量分別接種1％、3％、5％、7％、9％的復合菌劑，拌勻裝入桶中，室溫厭氧發酵20 d，分別測定5種接種量處理發酵產物的真蛋白含量。

1.4 優化后發酵工藝的效果

根據1.3篩選得到的優化工藝，將預處理后水分為50％的馬鈴薯莖葉與馬鈴薯薯渣按質量比1：1.1混合，取2份該比例的混合物。第一份直接取樣，用作對照；在另一份混合物中添加(NH4)2SO4 60g、過磷酸鈣95g，按接種量5％添加復合菌劑，置人桶中密封處理，厭氧發酵20 d。分別測定發酵前、后薯渣與莖葉混合物中硫胺素、煙酸、葉酸、真蛋白、鈣、磷、尿素、龍葵素等的含量及蛋白質可消化率。

1.5 測定項目及方法

水分含量測定采用減壓干燥法(GB/T14769~93)；真蛋白含量測定采用硫酸銅沉淀一凱氏定氮法；蛋白質可消化率參照文獻制樣并用甲醛法檢測消化前后樣品中氮含量并計算；硫銨素含量測定采用GB/T5009.84~2003；葉酸含量測定采用GB/T5009.211~2008；煙酸含量測定采用GB/T5009.89~2003；粗纖維含量測定采用酸堿處理法(GB 5009.10~85)；磷含量測定采用鉬藍比色法(GB/T 12393~1990)；鈣含量測定采用乙二胺四乙酸二鈉絡合滴定法(GB/T 6436~2002)；尿素含量測定采用二甲氨基苯甲醛比色法；酸度測定采用GB/T 5517~2010；乳酸含量測定參照NY 82.12~1988；龍葵素含量測定采用乙醇一乙酸法雙溶劑提取- HPLC法。

2.1 馬鈴薯莖葉含水量對發酵效果的影響

由表1可知，隨著莖葉含水量的減少，發酵產物真蛋白含量先增加后降低。當莖葉含水量為50％時，發酵產物真蛋白含量最高，有酒香味和淡淡的酸香味，無腐敗和惡臭氣味，拿到手里感到松散、質地柔軟、濕潤。環境中水分直接影響微生物生長，水分含量為50％的莖葉與薯渣混合后，培養基含水量在67％左右，適合微生物對水分的要求(65％~70％)。在薯渣中加入預處理后含一定水分的馬鈴薯莖葉，而不是添加干制后的馬鈴薯莖葉，不僅可以節約于制莖葉的成本，還可降低莖葉干制過程中引起的霉菌滋生和營養成分損失。因此，選擇水分含量50％的馬鈴薯莖葉與薯渣混合后作為培養基使用。

2.2 添加營養成分及菌劑對發酵效果的影響

據表2可見，處理3、4、5、6發酵產物真蛋白含量明顯高于處理1、2，說明培養基中加入營養成分和接人菌劑有助于提高發酵產物蛋白質含量。處理3真蛋白含量比處理4高20.8％，表明添加過磷酸鈣有助于發酵。比較尿素、(NH4)2SO4和NaNO3(處理3、5、6)3種氮源對發酵產物蛋白質含量的影響發現，(NH4)2SO4的效果最好，NaNO3的效果最差。處理5發酵產物真蛋白含量比處理2高3.8倍以上，說明添加菌劑進行發酵大幅度提高了蛋白質含量。因此，1 000 g薯渣與莖葉的混合物中添加(NH4)2SO4 60 g、過磷酸鈣95 g，按接種量5％添加復合菌劑，置入桶中密封處理，厭氧發酵20 d，發酵效果最好。

2.3 復合菌劑接種量對發酵效果的影響

由表3知，隨著復合菌劑接種量的增加，發酵產物中真蛋白含量先增加后趨于穩定，當復合菌劑添加量為5％、7％、9％時，發酵產物中真蛋白含量分別為19.3％、19.5％、19.4％，說明復合菌劑添加量為5％時即可滿足發酵對菌劑量的要求。故菌劑接種量確定為5％。復合菌中的3種微生物均為微生物飼料生物安全通用技術準則附錄中所規定使用的生產菌種。試驗中采用乳酸菌和酵母，不僅可提高飼料中的蛋白質含量，因發酵產物有乳酸和乙醇，還能改善飼料風味，提高牲畜的食欲；加入黑曲霉，利用培養基中殘余的氧氣，有利于培養基中的纖維素分解成糖類物質，補充營養源，還可促進乳酸菌和酵母對培養基的后續發酵。

2.4 優化工藝發酵前后重要指標的測定結果

由表4可知，薯渣與莖葉混合物發酵后真蛋白含量較發酵前提高328.26％，蛋白質可消化率提高172.79％。蛋白質降解為肽、短肽和氨基酸后，才能被動物吸收利用，采用蛋白質可消化率評價蛋白質的營養價值最準確。因此，發酵后真蛋白數量和品質都大幅度提高。

發酵前，薯渣與莖葉混合物中硫胺素、煙酸和葉酸3種維生素含量較少，發酵后三者含量分別提高了6 251.72％、755.32％、767.52％，這3種維生素對動物均有重要生理功能。說明接人復合菌劑發酵，有利于提高飼料維生素含量。

厭氧發酵產品質量可用乳酸含量和pH值評價，優質青貯飼料pH值一般小于4.20，同時乳酸含量高。高含量乳酸引起的低pH值可降低有害微生物數量，從而提高發酵品質。由表4可知，發酵前薯渣與莖葉混合物中乳酸含量為0.08％，發酵后為1.53％，乳酸含量提高了1 812.50％；發酵前pH值為6.14，發酵后pH值為3.87，低于4.20，說明發酵效果較好。

復合菌劑處理薯渣與莖葉混合物發酵后粗纖維含量(17.3％)比處理前(38.9％)降低55.53％，這是復合微生物共同協作的結果，微生物讓纖維結構更為松散和暴露，有利于纖維素復合酶酶解纖維素。鈣、磷是動物骨骼和牙齒的組成元素，發酵產物中鈣、磷含量較發酵前分別增加了1 11.11％、411.1 1％。

飼料中尿素含量安全值為不超過1％，安全值下尿素對牲畜發育無害，發酵產物可作為粗飼料使用。由表4可知，薯渣與莖葉混合物發酵前尿素添加量為6.0％，發酵后尿素含量降低為0.8％，尿素含量大幅度降低說明其在發酵時作為氮源被微生物消耗。發酵后尿素殘留量(0.8％)低于1％，表明發酵產物可作為畜禽飼料使用。馬鈴薯植株和塊莖中都含有龍葵素，人、畜超量攝入龍葵素后會引起急性中毒，嚴重時危及生命。薯渣與莖葉混合物發酵前龍葵素含量為0.19％，發酵后降低了84.21％，僅為0.03％。這可能是龍葵素在堿性條件下穩定存在，酸性條件下分子結構中糖苷鍵發生水解¨⋯，發酵后低pH值使龍葵素水解而含量降低。發酵后龍葵素含量(0.03％)也低于龍葵素含量安全值(100 mg/kg)。

本研究表明，在1 000 g薯渣與莖葉(含水量50％)按實際比例混合的混合物中，添加(NH4)2SO4。60 g、過磷酸鈣95 g，復合菌劑(以黑曲霉、植物乳桿菌和啤酒酵母3種菌種制成)接種量為5％，厭氧發酵20 d，與發酵前相比，發酵產物中真蛋白含量提高328.26％，蛋白質可消化率提高172.79％；硫胺素、煙酸、葉酸、乳酸、鈣、磷含量分別提高了6251.72％、755。32％、767.52％、1 812.50％、111.11％、411.11％：粗纖維含量降低55.53％、尿素和龍葵素殘留量均在安全范圍內。因此，通過復合菌劑發酵薯渣與莖葉的混合物，不僅可提高飼料的品質和安全性，還可以擴大飼料資源。

本研究采用生料固態發酵薯渣與莖葉的混合物，與液態發酵相比，具有簡易、低投資、低能耗等優點，可把發酵底物、菌體及其代謝產物全部利用，既可保留活性成分又不產生廢液污染。薯渣與莖葉的混合物中添加復合菌劑后發酵，真蛋白含量提高328.26％，原因是微生物大量繁殖，單細胞蛋白含量的提高引起發酵產物蛋白質含量增加。單細胞蛋白營養豐富，含有18～20種氨基酸，富含多種維生素。

本研究采用復合菌劑對薯渣與莖葉的混合物進行接種，植物乳桿菌和酵母菌均為益生菌，能夠改善畜禽的腸道環境，提高畜禽免疫力。在復合菌劑作用下，產生乙醇、乳酸和醋酸，這些發酵產物的積累，既可保持飼料不腐敗，又能改善其營養價值和適口性。

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