餐厨垃圾固态发酵生产微生物蛋白饲料的试验研究

营养盐组分：(NH4)2SO4为底物质量的0.50％；KH2PO4为底物质量的0.10％；MgSO4为底物质量的0.05％；K2HPO4为底物质量的0.10％；FeSO4为底物质量的0.01％。
接种量：底物质量的5％、10％、15％，两种菌种各占接种量的50％（质量分数）。
接种方式：复合菌种不分先后，同时投入。
时间：连续反应24、48、72h。
温度：25、32、40℃。
通风条件：间歇通风，平均10min/h，通风量为0.1、0.2、0.3m3/h。
2.5正交试验结果与分析
在有外加氮源（(NH4)2SO4）的条件下进行正交试验，各试样反应后粗蛋白增量见表1。
由表1可见，R3>R4>R2>R1，因此可知试验范围内影响反应效果大小的因素依次为：时间、通风量、温度、接种量。对于本试验而言，最优的试验条件为：接种量为10％，温度为25℃，时间为72h，间歇通风量为0.3m3/h。
3混合菌种联合作用对餐厨垃圾的综合处理效果
在温度为25℃、间歇通风量为0.3m3/h的最优试验条件下，对餐厨垃圾试样经混合菌种发酵前后的粗蛋白、真蛋白、粗脂肪、粗纤维的含量进行测定分析，以考察两种菌种对餐厨垃圾处理的综合作用。
3.1试验条件和主要控制参数
营养盐组分：氮源为(NH4)2SO4或尿素，各占底物质量的0.5％；其他营养盐组分同2.4节。
表1正交试验方案及粗蛋白增量分析1）

注：1）Ki表示因素分别在3个水平上试验值的和；i为3个水平；为Ki的平均值；Rj为极差，即 中最大值与最小值的差）。Rj越大，该因素的影响能力越大；j为4个因素。
接种量：发酵水解液废液酵母2.57和康宁木霉3.2774各占底物质量的5％。
接种方式：两种菌种同时投入。
3.2混合菌种联合发酵中试样蛋白含量的变化
3.2.1试验结果
当投入不同氮源时，试样经混合菌种发酵反应前后的粗、真蛋白含量的测定结果见图2。
由图2可见，无论投入何种氮源，混合菌种联合发酵后，试样的粗蛋白和真蛋白含量都有一定的增加。反应72h后，氮源为(NH4)2SO4时，粗、真蛋白增量分别为2.84％和2.19％，相对增量分别为24.36％和28.78％；氮源为尿素时，粗、真蛋白增量分别为6.69％和2.66％，相对增量分别为57.38％和34.95％；氮源为(NH4)2SO4和尿素时，粗、真蛋白增量分别为13.49％和2.85％，相对增量分别为115.69％和37.45％。

图2混合菌种联合发酵餐厨垃圾蛋白质量分数变化趋势
3.2.2试验结果分析
（1）发酵反应后试样粗、真蛋白含量增加的原因。
在饲料营养成分指标中，蛋白质以粗蛋白含量计，而粗蛋白含量由样品中的总含氮量乘以蛋白质系数而求出。由于(NH4)2SO4的含氮量为21％，而尿素的含氮量为46％，因而在投入氮源后试样的粗蛋白含量的计算值必然增加；另一方面，微生物在生长代谢中进行的有氧呼吸会使少部分淀粉类基质氧化为二氧化碳和水，使发酵后的样品实际质量少于原料投加量。这两方面的原因都会增加试样的粗蛋白含量。
真蛋白是在去除了试样中的无机氮成分后测得的。微生物在氧化分解餐厨垃圾中有机物的同时，利用被降解的有机物合成自身菌体蛋白（这可以从发酵后试样中生物量的大量增加看出：投加的混合菌种的活菌数为3.95×107个/g，总菌数为2.05×108个/g；反应后试样中活菌数为6.95×108个/g，总菌数为5.05×109个/g），同时由于基质氧化分解造成样品质量减量。这两方面的原因（尤其是第一方面的原因）使得试样中真蛋白含量有较大增加。由于真蛋白具有较高的营养价值，其含量的增加提高了餐厨垃圾作为饲料的品质。
（2）投入不同氮源对粗、真蛋白增量的影响。
在投入不同氮源的餐厨垃圾发酵反应过程中，粗蛋白的变化幅度很大，真蛋白含量的变化幅度较平稳。(NH4)2SO4+尿素投加量大时，试样粗、真蛋白的增量也大。投入同样质量的氮源时，含氮量大的尿素可使试样的粗、真蛋白的增量加大。
（3）发酵反应后试样粗蛋白含量与饲料标准的比较。
经多次取样后餐厨垃圾中87.5％干物质的粗蛋白为9.21％～21.32％，而成猪、仔猪配合饲料标准中粗蛋白不低于13％～20％[11]。当投加(NH4)2SO4时，反应后试样粗蛋白增长幅度为24.36％，87.5％干物质的粗蛋白可达到11.45％～26.51％，基本满足成猪、仔猪配合饲料标准的要求。若投加尿素或(NH4)2SO4＋尿素时，反应后粗蛋白增长幅度分别达到57.38％和115.69％，87.5％干物质的粗蛋白含量分别可达到14.49％～33.55％和19.87％～45.99％，完全满足成猪、仔猪配合饲料标准的要求。
3.3混合菌种联合发酵中试样粗脂肪含量的变化
脂肪是动物体内能量的储存及供能形式，也是动物机体的重要组成部分。我国成猪、仔猪配合饲料标准中粗脂肪要求不低于1.5％~2.5％[11]。
3.3.1试验结果
在25℃、混合菌种接种量各为底物质量的5％、间歇通风量为0.3m3/h时，分无外加氮源和投入(NH4)2SO4两种情况进行试验，试样粗脂肪变化趋势见图3。