豆粕飼用品質(zhì)生物改良技術(shù)研究.pdf

1、豆粕作為優(yōu)質(zhì)植物性蛋白源，來源廣泛、營(yíng)養(yǎng)豐富，豆粕蛋白的高值化利用一直受到人們的關(guān)注。但豆粕中存在著多種抗?fàn)I養(yǎng)因子極大的影響豆粕的飼用價(jià)值和利用率，胰蛋白酶抑制因子是豆粕中主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子，對(duì)幼齡動(dòng)物的生長(zhǎng)造成諸多不利影響。目前利用微生物混菌發(fā)酵來除去這些抗?fàn)I養(yǎng)因子是比較常用的方法，對(duì)植酸、脂肪氧化酶，凝集素去除效果較好，但對(duì)胰蛋白酶抑制因子的去除還不是很理想，且報(bào)道的都是對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除，而同時(shí)對(duì)更利于動(dòng)物吸收的小肽的研究較少。本研

2、究以豆粕為原料，首先考察混菌發(fā)酵對(duì)豆粕飼用品質(zhì)的影響，然后對(duì)優(yōu)良菌種進(jìn)行氮離子束誘變處理，篩選高效降解胰蛋白酶抑制因子和顯著提高小肽含量的突變菌進(jìn)行豆粕的發(fā)酵改良，以期探討出一種改善豆粕飼用品質(zhì)的生物方法。
　　 試驗(yàn)一：混菌發(fā)酵對(duì)豆粕飼用品質(zhì)的影響。以普通豆粕為原料，選擇植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、啤酒酵母菌分別通過6組二元混菌和4組三元混菌的L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究不同水平的起始溫度、接種量、裝料量和料水比

3、對(duì)豆粕中胰蛋白酶抑制因子和小肽含量的影響，確定混菌發(fā)酵的最佳組合及其條件。結(jié)果表明，二元混菌發(fā)酵后枯草芽孢桿菌和啤酒酵母菌的組合是降解胰蛋白酶抑制因子的最佳組合，在其起始溫度40℃、接種量6％、裝料量60 g/500mL和料水比為1：1的最優(yōu)條件下，發(fā)酵48 h后胰蛋白酶抑制因子的含量由原料的39.58mg/g降至25.89mg/g；枯草芽孢桿菌和植物乳桿菌的組合是提高小肽含量的最佳組合，在其起始溫度40℃、接種量4％、裝料量60 g/

4、500mL和料水比為1：1.2的最優(yōu)條件下，發(fā)酵48 h后小肽含量由原料的2.13％增至13.32％。三元混菌發(fā)酵組合中，降解胰蛋白酶抑制因子最好的組合是枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌和啤酒酵母菌的組合，在起始溫度40℃、接種量4％、裝料量45 g/500mL和料水比為1：1.2的最優(yōu)條件下，發(fā)酵48 h后胰蛋白酶抑制因子的含量由原料的39.58mg/g降為28.63 mg/g；小肽含量增加最大的組合是枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌和植物乳桿菌

5、的組合，在起始溫度40℃、接種量6％、裝料量60 g/500mL和料水比為1：1.2的最優(yōu)條件下，發(fā)酵48 h后小肽含量由原料的2.13％增至9.05％。結(jié)果提示，二元混菌發(fā)酵效果無論在胰蛋白酶抑制因子的降解還是小肽含量的增加上都好于三元混菌發(fā)酵，枯草芽孢桿菌在混菌發(fā)酵中對(duì)胰蛋白酶抑制因子的降解能力表現(xiàn)突出。
　　 試驗(yàn)二：N+注入誘變選育胰蛋白酶抑制因子高效降解菌的研究。以枯草芽孢桿菌為出發(fā)菌株，N+離子注入能量選定為15 k

6、eV，劑量設(shè)定5個(gè)梯度，分別是：0.5、1.0、1.5、2.0、2.5×1015ions/c㎡，以堿性蛋白酶為選育指標(biāo)。結(jié)果表明，在能量為15 keV，隨著N+注入劑量的增加，其存活率呈降低趨勢(shì)，注入劑量在1.0×1015ions/c㎡～1.5×1015ions/c㎡之間時(shí)存活率逐漸回升，隨后存活率又逐漸降低，曲線為典型的“馬鞍型”劑量-效應(yīng)曲線。但其正突變率卻有逐漸上升的趨勢(shì)，到劑量為1.5×1015ions/c㎡時(shí)正突變率最高，達(dá)1

7、6.8％，然后又逐漸下降。確定其最佳離子誘變參數(shù)為：能量15 keV、劑量1.5×1015ions/c㎡。在此條件下選育兩株產(chǎn)堿性蛋白酶較高的枯草芽孢桿菌突變菌GA103和GA301。經(jīng)多次離子注入誘變處理，篩選到突變菌株GC301-4-1，其酶活由出發(fā)菌的21.39 U/mL，提高到106.96 U/mL。
　　 試驗(yàn)三：突變菌GA103和GA301單菌固態(tài)發(fā)酵條件的優(yōu)化。以普通豆粕為原料，利用兩株枯草芽孢桿菌突變菌GA103

8、和GA301，通過2組L16（45）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究不同水平的接種量、起始溫度、發(fā)酵時(shí)間、料水比和裝料量對(duì)豆粕中胰蛋白酶抑制因子和小肽含量的影響。結(jié)果表明，突變菌GA103的最佳發(fā)酵條件為15％的接種量、料水比為1：1、裝料量60 g/500 mL、40℃下發(fā)酵96 h；發(fā)酵后胰蛋白酶抑制因子降至23.79mg/g，降解率達(dá)到40.02％，小肽含量增至8.14％。突變菌GA301的最佳發(fā)酵條件為即15％的接種量、料水比為1：1.2、裝

9、料量75 g/500 mL、40℃下發(fā)酵96 h；發(fā)酵后胰蛋白酶抑制因子降至21.58 mg/g，降解率達(dá)到47％，小肽含量增至7.49％。
　　 試驗(yàn)四：誘變菌混菌固態(tài)發(fā)酵對(duì)豆粕飼用品質(zhì)的影響。以普通豆粕為原料，用突變菌GC301-4-1和植物乳桿菌、蠟樣芽孢桿菌和酵母菌進(jìn)行混菌發(fā)酵，即試驗(yàn)組；另外一組用未誘變的枯草芽孢桿菌和植物乳桿菌、蠟樣芽孢桿菌及啤酒酵母菌進(jìn)行混菌發(fā)酵，即對(duì)照組；測(cè)定發(fā)酵24 h、48 h、72 h和96

10、 h的發(fā)酵效果，接種比例為枯草芽孢桿菌：蠟樣芽孢桿菌：植物乳桿菌：啤酒酵母菌=6％：4％：4％：4％、料水比為1：1、發(fā)酵溫度37℃、起始pH自然（6.5）。以胰蛋白酶抑制因子的降解效果和小肽含量的增加為主要指標(biāo)，比較枯草芽孢桿菌誘變前后對(duì)混菌發(fā)酵效果的影響。結(jié)果表明，試驗(yàn)組發(fā)酵96 h后，豆粕中胰蛋白酶抑制因子的含量由原料的39.58 mg/g降為7.37 mg/g，降解率高達(dá)81.38％，較對(duì)照組55.53％的降解率提高了46.55