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辣蓼是一种常见的中草药,具有抗微生物、杀虫、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性,对其进行现代化生物发酵探索有着重要的研究意义。本文使用纤维素酶解、同步糖化发酵和固态发酵的方式对辣蓼进行了系统的研究,并建立了新型辣蓼饲料添加剂的生产工艺。辣蓼的主要化学成分为:纤维素25.03%,半纤维素10.78%,酸不溶性木质素19.91%,蛋白质7.06%,灰分7.37%,黄酮4.79%。辣蓼的主要化学成分是棕纤维素和木质素,占总成分的55.7%,而它的蛋白质含量较低。此外,辣蓼的促黄酮含量为4.79%,具有较高的黄酮含量。辣蓼具有一定的可酶解性能,最佳酶解条件为pH4.8和50°C下,液固比25:1,加酶量为50FPU/g,酶解时间为48h。使用辣蓼和木薯渣为原料在外源添加纤维素酶、淀粉酶和糖化酶的条件下进行同步糖化发酵,实验结果进一步的确认了辣蓼的可酶解性能,且辣蓼黄酮的释放是在辣蓼纤维素水解到一定程度之后。使用两阶段响应面优化对黄酮浸出率和蛋白质含量进行了双优化,最后得到最佳的发酵条件为木薯渣150g/L、辣蓼为7g/L和接种量12%、发酵时间120h。最优发酵条件下,相比较不发酵空白试验,黄酮浸出率提升21.2%,蛋白质含量提升199.5%。很好的证明了PB实验筛选结果和两阶段响应面优化思想的可行性和有效性。使用了多重的实验设计,包括混料实验、正交试验、均匀设计和响应面优化进行发酵条件优化,获得最佳发酵条件为:物料配比为麦糟:辣蓼:木薯渣=59:10:31,接种配比为黑曲霉:酿酒酵母:枯草芽孢杆菌=10:10:2,总接种量为13.2%(mL/g基质),发酵时间为120h,水分含量60%,发酵温度30°C。在最佳发酵条件下进行验证实验,此时的黄酮含量、总酚含量和蛋白质含量分别为2.95mg/g、3.48mg/g、30.1%。使用500g静止浅盘发酵对固态发酵进行放大实验,在大体系条件下,黄酮和总酚浸出程度更高,黄酮含量超过3.5mg/g,总酚含量接近8.5mg/g。此时蛋白质含量接近31%。根据大体系发酵过程的多项参数变化,可以将整个固态发酵分为两个阶段:(1)以酿酒酵母和枯草芽孢杆菌为优势菌的前发酵时期(0-48h),此时还原糖下降较快,总酚开始溶出,存在一定的蛋白酶活,水分含量下降;(2)以黑曲霉为优势菌的后发酵时期(48-96h),此时纤维素酶活力增加,黄酮逐渐开始浸出增加,酿酒酵母和枯草芽孢杆菌的生长逐渐减弱,蛋白酶活力开始继续升高,水分含量持续下降。发酵产品的抑菌作用明显,可以使大肠杆菌出现明显的抑菌圈。