枯草芽孢杆菌固态发酵菜籽粕工艺研究

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1、第一章绪论油菜籽，是草本十字花科油菜的果实，我W的油菜种植面积和总产量均约占世界的三分之一，近年来中国油菜籽年产量约为1200万吨，居世界首位［M］。菜籽饼是油菜籽加工的主要副产物之一，我国近年来每年大约可产出菜籽饼800万吨［5］。菜籽粕的粗蛋白含量为35%〜45%,宮含矿质元素和维生素，其氨基酸组成合理，是一种品质较优良且廉价的蛋白质资源［6］。但其中含有硫苷、芥酸、单宁和植酸等抗营养因子，严重限制了它的应用范围［7"9］。目前，针对菜籽粕营养价值高，利用率低这一问题，国外学者展开了广泛的研究，比如，选育双低油菜品种［1（M2］、脱除菜

2、籽粕抗营养物质提取分离菜籽蛋白n61、多糖n71、多酚和植酸［181等营养物质、制备生物活性多肽［19］和氨基酸肥料［2Q］等，这些都具有一定的参考价值。对菜籽粕进行深入研宄，提高其品质及综合利用率，具有广阔的发展前景和广泛的现实意义。1.1菜籽粕菜籽粕中含有的主要营养成分是蛋白质，另外还含有氨基酸、菜籽多糖、矿物质、脂肪、维生素等营养成分；抗营养物质主要为硫苷、植酸、单宁、芥子碱和粗纤维等。1.1.1菜籽粕中的营养物质菜籽粕的粗蛋白质含量高，其中真蛋白占83%〜87%,其氨基酸含量也比较丰富且组成比较均衡，几乎不含限制性氨基酸［211。菜

3、籽粕含有的矿质元素种类较多，如K、Na、Ca、Cu、Fe、Zn、Se等。还含多种维生素，如烟酸、叶酸、维生素B等，其矿物质和维生素的含量均高于豆粕，是多种矿物质和维生素的重要来源（具体见表1.1和表1.2）。菜籽粕当中还含有一定的菜籽多糖，具有一定的抗氧化活性f171。表1.1菜粕和豆粕营养成分比较Table1.1Nutrientsinrapeseedmealandsoybeanmeal注：上表参考《中国饲料成分及营养价值表》（第23版）（2012）1.1.2菜籽粕中的抗营养物质1.1.2.1硫苷硫苷的全称为硫代葡萄糖苷（glucosino

4、lates,GS），由硫代葡萄糖基、磺酸肟和支链R基组成，它是一类存在于植物中的含硫次生代谢物，现己发现硫苷的种类达一百多种。硫苷在不同条件下有不同的降解途径，所得产物也不同，硫苷主要降解产物包括：噁唑烷硫酮、硫氰酸酯、异硫氰酸酯及腈类化合物等［22］。实验证明，高硫苷含量能引起多数无脊椎食草动物代谢压力和肝脏、肾脏、甲状腺肿大，并引起生长发育迟缓，严重时其至会引起动物死亡［&25］。因而硫苻是限制菜籽粕利用的最重要因素。目前，我国农业行业标准规定低硫苷低芥酸油菜籽的硫苷含量应＜45gmol/g饼f261;—级饲料用菜籽粕硫苷彡40pnol

5、/g，二级饲料用菜籽粕硫苷＜75pmol/g［27］。1.1.2.1植酸植酸，乂称肌醇六磷酸，广泛分布于各种植物的组织器官（如花粉、根部、块茎等）中，其中以禾谷类作物的籽实和油料作物种子中含量最丰富。植酸在很宽的pH值内都带负电，所以带正电的Ca、Mg、Zn、K、Al、Fe等离子很容易与之结合而生成植酸盐，该盐不能被消化道内缺乏植酸酶而无法水解植酸盐的动物吸收利用，因此植酸使得某些矿物质元素利用率下降［28］。男一方而，植酸还能和带正电荷的蛋白质相结合，产生不易消化利用的物质，并II抑制胃蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶等的活性，这不但降低了蛋白质

6、等营养物质的吸收利用，并且导致后肠营养成分积累，进而给病原菌生长和繁殖提供适宜的环境［29"30］。1.1.2.2单宁单宁，乂称单宁酸和靴酸，它是一类水溶性酚类化合物的统称，其分子量一般在500〜3000Da之间。单宁之所以被视为抗营养物质，主要是因为它本身有苦涩味道，并且能和金属离子、蛋白质、糖类等结合，生成难以被动物消化吸收的复合物。单宁不仅其木身及代谢产物均能对动物产生毒害作用［31］，而且还会降低动物的摄食率［321以及饲料中某些营养元素的生物利用率％341。1.1.2.4芥子碱菜籽粕中芥子碱的含量为1.0%〜1.5%，它是芥子酸和

7、胆碱结合产生的酯类化合物，但在非酸催化条件下，芥子碱易逆向水解。芥子碱具有一定的水溶性，是菜籽粕具有苦味的主要原因之一。1.1.2.5粗纤维粗纤维难以被人体和动物消化与吸收，同时它还降低Ca、Zn、Fe等矿物元素的吸收利用率［35］。加上其在菜籽粕中的含量较高，因而是降低菜籽粕的饲用价值、限制其成为优质蛋白资源的另一重要因素。1.2菜籽粕脱毒方法及研究现状1.2.1遗传育种法遗传育种法能从根本上去除菜籽粕抗营养物质。它是从棊因水平上，培育双低汕菜品种或改善汕菜其他品质的方法。1964年，在加拿大科学家选育成第一个双低油菜品种一Canola之

8、后，世界各W在这方面的研宄逐渐深入，大力培育推广双低油菜品种。法国、波兰等多国都相继培育出丫双低油菜新品种。据统计，我国培育的双低菜籽如双四号、华杂四号等品种，多于55种，品质虽