79 微生物固态发酵菜籽粕营养特性的研究(SD-PC的冲突版本)

2012年3月第27卷第3期

中国粮油学报

Journal of the Chinese Cereals and Oils Association Vol．27，No．3Mar.2012

微生物固态发酵菜籽粕营养特性的研究

胡永娜

1，2

李爱科

1

王之盛

2

张晓琳

1

刘国明

1

韩伟

1

（国家粮食局科学研究院1，北京100037）

（四川农业大学动物营养所2，雅安625014）

摘

要

以普通菜籽粕为原料，选用枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、植物乳杆菌、啤酒酵母、季也蒙毕赤酵

母及黑曲霉等菌种，通过单菌株与混菌株发酵试验，研究发酵对菜籽粕中粗蛋白和抗营养因子含量的影响。

结果表明，芽孢杆菌的蛋白酶活性高于其他菌株；混菌株发酵效果明显优于单菌株发酵；混菌株发酵中枯草芽

孢杆菌、

植物乳杆菌和啤酒酵母三菌种组合发酵能较好地提高菜籽粕作为饲料蛋白的品质，此时其粗蛋白质增加率和硫代葡萄糖苷（硫苷）、唑烷硫酮（OZT ）、单宁、植酸降解率分别为5．37、

93．44、99．99、34．86、18．15%（干基）。

关键词

菜籽粕固态发酵抗营养因子

粗蛋白

中图分类号：S816．43文献标识码：A

文章编号：1003－0174（2012）03－0076－05

基金项目：国家科技支撑计划（2006BAD12B04）

收稿日期：2011－07－04

作者简介：胡永娜，女，1985年出生，硕士，动物营养与饲料科学通讯作者：李爱科，男，1963年出生，研究员，博士，动物营养与饲

料资源开发

菜籽粕是我国最丰富的植物源蛋白之一，其蛋

白质和氨基酸含量丰富且组成合理，长期以来作为蛋白质饲料应用于畜禽日粮中，以减少大豆粕使用，

降低饲料及饲养成本［1－3］

。但是，菜籽粕中的单宁、植酸、硫代葡萄糖苷及其水解产物等抗营养因子的

存在，极大地限制了其作为蛋白质资源在饲料工业中的应用［4－6］

。因此，研究菜籽粕的微生物固态发酵可改善其蛋白营养价值，具有十分重要的社会和经济效益。

国内外关于菜籽粕发酵的研究已有诸多报道。Rozan 等［7］使用少孢根霉发酵菜籽粕40h 后，总硫

苷降解率为47%。蒋玉琴等［8］

利用乳酸菌、

酵母菌、少孢根霉菌复合菌系发酵菜籽粕32h ，硫苷降解率达71．6%。Chiou 等［9］

研究表明米曲霉菌能大幅度

改善菜籽粕中纤维素的消化率。陆豫等［10］

使用白地

霉和米曲霉脱毒菜籽粕，水料比2ʒ1，29ħ发酵47h ，硫苷去除率达到97%，取得了较好的效果。

但是，国内外的大部分菜籽粕微生物发酵菌种并不是我国农业部（2006）允许在饲料中使用的品种［11］，而且近年来对菜籽粕发酵多数以硫苷脱毒和

提高蛋白含量等方面为主要研究目标［12］

，而对小分子肽产量及产品中益生菌和生物酶活性报道不多，发酵工艺主要采用100ħ以上高温灭菌，能耗消耗

大。另外对微生物法降解菜籽粕中的植酸、单宁等

抗营养因子的研究报道也较少［13］

。本研究利用实验室保藏的优良发酵菌种，以普通菜籽粕为原料，研究单菌和混菌固态发酵对菜籽粕各抗营养因子含量以及菜籽粕蛋白和小肽含量的影响，从而改善菜籽粕的品质，使菜籽粕成为能替代豆粕、鱼粉的优质高效

饲用蛋白，

为合理利用菜籽粕饲料原料和开发蛋白质饲料资源提供理论基础。

1

材料与方法

1．1

材料1．1．1

试验菌种

枯草芽孢杆菌（Bs1）、地衣芽孢杆菌（Bl1）、啤酒

酵母（Sc1）、植物乳杆菌（Lp1）、黑曲霉（An1，作为对照菌种）、

季也蒙毕赤酵母（Pg1，作为对照菌种），均为本实验室保藏菌种。1．1．2

主要原料

菜籽粕：湖北武汉，含水量8．83%，粗蛋白

42．11%（干基），硫苷3．69mg /g ，植酸1．15%，单宁1．20%；麸皮：市售，含水量9．55%，粗蛋白18．80%（干基）；玉米粉：市售，含水量13．70%，粗蛋白7．82%（干基）。原料粉碎过40目筛备用。1．1．3

培养基

MRS 斜面培养基：蛋白胨10g 、牛肉膏10g 、葡

萄糖20g 、

酵母浸膏5g 、K 2HPO 42g 、柠檬酸氢二铵2g 、无水乙酸钠5g 、

Tween801mL 、MgSO 4·7H 2O

第27卷第3期胡永娜等微生物固态发酵菜籽粕营养特性的研究

0．58g 、MnSO 4·H 2O 0．25g ，琼脂20g ，用蒸馏水定容

至1L ，pH 6．2 6．8（1mol /L NaOH 调节），115ħ湿热灭菌30min 。

牛肉膏蛋白胨斜面培养基：蛋白胨10g ，牛肉膏

5g ，NaCl 5g ，琼脂20g ，用蒸馏水定容至1L ，pH 7．0，121ħ灭菌20min 。

YPD 斜面培养基：酵母粉10g ，蛋白胨20g ，葡

萄糖20g ，琼脂20g ，用蒸馏水定容至1L ，pH 7．0，115ħ灭菌30min 。

PDA 培养基：将马铃薯去皮切成小块，称取200g 置于1000mL 烧杯中，加水煮沸约30min ，6 8层纱布滤成清液，滤液中加入葡萄糖20g ，补充水分至1L ，琼脂20g ，加热融化。增殖和种子培养基：为上述培养基去除琼脂。

发酵培养基：菜籽粕80%，麸皮10%，玉米粉10%，水料比1ʒ1，发酵pH 自然。1．2试验方法1．2．1

菌株制备

分别从保存的各菌种斜面挑取1环接种于各菌

增殖培养基。植物乳酸菌接种到MRS 培养基中，于38ħ恒温培养箱中静置培养48h ；枯草芽孢杆菌和

地衣芽孢杆菌接种到肉膏蛋白胨培养基中，于37ħ、120r /min 恒温振荡培养箱中振荡培养48h ；啤酒酵母和季也蒙毕赤酵母接种到YPD 培养基中，于30ħ、120r /min 恒温振荡培养箱振荡培养48h ；黑

曲霉接种到PDA 培养基中（加20粒玻璃珠），30ħ，150r /min 振荡培养48h 。1．2．2

发酵种子液的制备

从上述培养好的菌液中按2%的接种量接种到

各菌发酵种子培养基，培养24h ，制成发酵种子液。1．2．3

固态发酵

将菜籽粕、麸皮和玉米粉按8ʒ1ʒ1装入500mL 三角瓶中，搅拌均匀，水料比为1ʒ1，将发酵种子液以

20%的接种量接入发酵培养基中，用无菌玻璃棒搅拌混匀，

封口发酵。发酵结束后，将样品放入干燥箱中，50ħ烘干后，粉碎过40目筛。1．2．4

单菌发酵试验

按照1．2．3方法分别将枯草芽孢杆菌（Bs1）、地衣芽孢杆菌（Bl1）、啤酒酵母（Sc1）、植物乳杆菌

（Lp1）、黑曲霉（An1）、季也蒙毕赤酵母（Pg1）进行单菌固态发酵，并置不同的环境温度下发酵3d ，设3个重复。1．2．5

混菌发酵试验

将3种菌种选择双菌组合、

三菌组合固态发酵，其接种量比分别为1ʒ1和1ʒ1ʒ1，接种总量为20%，置

于30ħ恒温培养箱静止发酵3d ，设3个重复。1．2．6

发酵产品成分分析

按照确定的混菌发酵条件进行菜籽粕发酵试

验，

对发酵产品中的成分进行理化分析，并与未发酵的原料进行对比。测定指标主要包括：硫甙降解率、植酸降解率、单宁降解率、粗蛋白含量、小肽含量和主要酶的活性。

1．2．7检测指标及方法

水分测定：GB /T 10358烘箱干燥法；粗蛋白测定：GB /T 6432—1994；真蛋白测定：三氯乙酸沉淀法；硫甙测定：硫脲紫外比色法；植酸测定：三氯化铁比色法；单宁测定：GB /T 15686—1995；蛋白酶酶活力测定：SB /T 10317—1999；活菌计数：平板稀释法；小肽测定：Tris －SDS 聚丙烯凝胶电泳和高效液相色谱。1．2．8

数据处理

所有数据用EXCEL 预处理后采用SPSS13．0统计分析软件进行方差分析，试验结果用平均数ʃ标准差表示。

2

结果与分析

2．1

蛋白酶活测定

蛋白酶活测定结果见图1

。

图1发酵液蛋白酶活

将以上6株菌的发酵液进行蛋白酶活的测

定。如图1，不同菌株产蛋白酶有较大差异，其中，枯草芽孢杆菌明显具有较高的产蛋白酶活性；植物乳杆菌和地衣芽孢杆菌紧随其后；产蛋白酶活性最小的是黑曲霉。芽孢杆菌和乳酸菌是目前蛋白酶的主要生产菌。蛋白酶作用于蛋白质可将其分解为蛋白胨、多肽及游离氨基酸，使菜籽粕适口性更佳。2．2

单菌株发酵试验

单菌株发酵试验结果见图2。

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