合成微生物群落固态发酵技术转化白酒糟粕为高蛋白饲料的创新研究

本研究针对白酒酿造副产物酒糟(CDGs)资源浪费和环境污染问题，创新性地采用合成微生物群落固态发酵(SMC-SSF)技术，通过优化发酵条件使酒糟粗蛋白含量提升33.32%，粗纤维降低20.46%，同时显著降解玉米赤霉烯酮等霉菌毒素。该技术为酒糟高值化利用提供了安全高效的解决方案，对促进循环农业发展具有重要意义。

　　

白酒酿造过程中每年产生约3500万吨酒糟(CDGs)，这些富含木质纤维素的副产物不仅堆积占地，更因高水分易霉变产生毒素，直接饲用会导致牲畜腹泻中毒。传统处理方式存在蛋白质含量低(仅14.83%)、纤维结构顽固、霉菌毒素超标三大痛点，严重制约资源化利用。

郑州大学化工学院联合泸州老窖公司的研究团队另辟蹊径，从微生物协同效应入手，精选产朊假丝酵母(Saccharomyces cerevisiae)、黑曲霉(Aspergillus niger)等5株功能互补菌种构建合成微生物群落(SMC)，通过固态发酵技术实现酒糟"变废为宝"。研究采用响应面法优化发现，添加2%尿素(CO(NH₂)₂)、33.2℃发酵7.3天时，酒糟真蛋白含量提升至19.74%，扫描电镜显示发酵后物料表面出现明显裂隙，傅里叶红外光谱证实纤维素特征峰(3414 cm^-1)位移，表明微生物有效破坏了木质纤维素结构。

技术方法上，研究团队首先通过交叉验证实验确认5株菌的共生兼容性，采用Plackett-Burman设计筛选关键参数，结合Box-Behnken响应面优化发酵体系。利用HPLC检测代谢产物，通过牛津杯法评估抗菌活性，并建立胃蛋白酶-胰蛋白酶两步消化模型评价饲用价值。

微生物互作验证

显示所有测试菌株均无生长抑制环，证实了SMC的生态位兼容性。

成分动态变化

发酵后酒糟粗纤维降解20.46%，木质素含量锐减46.33%。有机酸分析显示乳酸含量从80.11 mg/g降至5.02 mg/g，乙醇降低64.28%，解决了直接饲用导致的酸中毒风险。

安全性能提升

玉米赤霉烯酮(ZEA)和黄曲霉毒素B₁(AFB₁)分别降低9.32%和63.75%，呕吐毒素(DON)含量降至200μg/kg以下，达到FAO饲料安全标准。

功能特性验证

显示发酵产物对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)抑菌圈直径达21.07mm和20.73mm，体外消化率提升62.46%。

该研究创新性地将合成生物学理念应用于农业废弃物处理，开发的SMC-SSF技术不仅实现了酒糟营养成分的定向转化，更通过微生物代谢网络调控同步解决了毒素残留问题。Zhiqing Liang等学者指出，这种"一菌多效"的策略比单一菌种发酵效率提升38.65%，为农副产物饲料化提供了可复制的技术范式。值得注意的是，发酵产物中检测到的β-葡聚糖和抗菌肽等活性物质，暗示该技术可能在替代饲用抗生素方面具有潜在应用价值。