豆粕饲用品质生物改良技术研究

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1、豆粕饲用品质生物改良技术研究【中文】豆粕作为优质植物性蛋白源,广泛、营养丰富,豆粕蛋白的高值化利用一直受到人们的关注。但豆粕中存在着多种抗营养因子极大的影响豆粕的饲用价值和利用率,胰蛋白酶抑制因子是豆粕中主要的抗营养因子,对幼龄动物的生长造成诸多不利影响。目前利用微生物混菌发酵来除去这些抗营养因子是比较常用的方法,对植酸、脂肪氧化酶,凝集素去除效果较好,但对胰蛋白酶抑制因子的去除还不是很理想,且报道的都是对抗营养因子的去除,而同时对更利于动物吸收的小肽的研究较少。本研究以豆粕为原料,首先考察混菌发酵对豆粕饲用品质的影响,

2、然后对优良菌种进行氮离子束诱变处理,筛选高效降解胰蛋白酶抑制因子和显著提高小肽含量的突变菌进行豆粕的发酵改良,以期探讨出一种改善豆粕饲用品质的生物方法。试验一:混菌发酵对豆粕饲用品质的影响。以普通豆粕为原料,选择植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、啤酒酵母菌分别通过6组二元混菌和4组三元混菌的L9(34)正交试验设计,研究不同水平的起始温度、接种量、装料量和料水比对豆粕中胰蛋白酶抑制因子和小肽含量的影响,确定混菌发酵的最佳组合及其条件。结果表明,二元混菌发酵后枯草芽孢杆菌和啤酒酵母菌的组合是降解胰蛋白酶抑制因子的最佳

3、组合,在其起始温度40℃、接种量6%、装料量60g/500mL和料水比为1:1的最优条件下,发酵48h后胰蛋白酶抑制因子的含量由原料的39.58mg/g降至25.89mg/g;枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的组合是提高小肽含量的最佳组合,在其起始温度40℃、接种量4%、装料量60g/500mL和料水比为1:1.2的最优条件下,发酵48h后小肽含量由原料的2.13%增至13.32%。三元混菌发酵组合中,降解胰蛋白酶抑制因子最好的组合是枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和啤酒酵母菌的组合,在起始温度40℃、接种量4%、装料量45g/500

4、mL和料水比为1:1.2的最优条件下,发酵48h后胰蛋白酶抑制因子的含量由原料的39.58mg/g降为28.63mg/g;小肽含量增加最大的组合是枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和植物乳杆菌的组合,在起始温度40℃、接种量6%、装料量60g/500mL和料水比为1:1.2的最优条件下,发酵48h后小肽含量由原料的2.13%增至9.05%。结果提示,二元混菌发酵效果无论在胰蛋白酶抑制因子的降解还是小肽含量的增加上都好于三元混菌发酵,枯草芽孢杆菌在混菌发酵中对胰蛋白酶抑制因子的降解能力表现突出。试验二:N+注入诱变选育胰蛋白酶抑制

5、因子高效降解菌的研究。以枯草芽孢杆菌为出发菌株,N+离子注入能量选定为15keV,剂量设定5个梯度,分别是:0.5、1.0、1.5、2.0、2.5×1015ions/cm2,以碱性蛋白酶为选育指标。结果表明,在能量为15keV,随着N+注入剂量的增加,其存活率呈降低趋势,注入剂量在1.0×1015ions/cm2～1.5×1015ions/cm2之间时存活率逐渐回升,随后存活率又逐渐降低,曲线为典型的“马鞍型”剂量-效应曲线。但其正突变率却有逐渐上升的趋势,到剂量为1.5×1015ions/cm2时正突变率最高,达16.

6、8%,然后又逐渐下降。确定其最佳离子诱变参数为:能量15keV、剂量1.5×1015ions/cm2。在此条件下选育两株产碱性蛋白酶较高的枯草芽孢杆菌突变菌GA103和GA301。经多次离子注入诱变处理,筛选到突变菌株GC301-4-1,其酶活由出发菌的21.39U/mL提高到106.96U/mL。试验三:突变菌GA103和GA301单菌固态发酵条件的优化。以普通豆粕为原料,利用两株枯草芽孢杆菌突变菌GA103和GA301,通过2组L16(45)正交试验设计,研究不同水平的接种量、起始温度、发酵时间、料水比和装料量对豆粕

7、中胰蛋白酶抑制因子和小肽含量的影响。结果表明,突变菌GA103的最佳发酵条件为15%的接种量、料水比为1:1、装料量60g/500mL、40℃下发酵96h;发酵后胰蛋白酶抑制因子降至23.79mg/g,降解率达到40.02%,小肽含量增至8.14%。突变菌GA301的最佳发酵条件为即15%的接种量、料水比为1:1.2、装料量75g/500mL、40℃下发酵96h;发酵后胰蛋白酶抑制因子降至21.58mg/g,降解率达到47%,小肽含量增至7.49%。试验四:诱变菌混菌固态发酵对豆粕饲用品质的影响。以普通豆粕为原料,用突变

8、菌GC301-4-1和植物乳杆菌、蜡样芽孢杆菌和酵母菌进行混菌发酵,即试验组;另外一组用未诱变的枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌、蜡样芽孢杆菌及啤酒酵母菌进行混菌发酵,即对照组;测定发酵24h、48h、72h和96h的发酵效果,接种比例为枯草芽孢杆菌:蜡样芽孢杆菌:植物乳杆菌:啤酒酵母菌=6%:4%:4%:4%、料水比为1: