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        多菌種發(fā)酵芝麻粕制備富含?;撬峄钚跃彪娘暳系墓に囇芯?/h1>
        2022-06-21 06:19:18陳伶知胡雨靜任嘉敏唐建洲
        畜禽業(yè) 2022年6期

        張 宇,陳伶知,胡 譽(yù),胡雨靜,任嘉敏,唐建洲,彭 亮

        (長(zhǎng)沙學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410022)

        0 引言

        隨著我國(guó)飼料工業(yè)的快速發(fā)展,常規(guī)蛋白原料如豆粕、魚粉的價(jià)格不斷上漲,飼料成本急劇增加,采用植物源蛋白替代魚粉以降低飼料成本成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。但植物源蛋白相比于魚粉缺少?;撬帷E;撬崾切笄荼匦璧囊环N氨基酸,具有提高畜禽生長(zhǎng)、繁殖性能、改善免疫力,促進(jìn)采食等生物學(xué)功能[2]。

        芝麻粕為芝麻榨油后的產(chǎn)物,粗蛋白含量高達(dá)38%~50%,蛋氨酸含量非常高,而蛋氨酸正是?;撬岷铣赏緩降那绑w物質(zhì)之一[3]。有研究表明,植物粕類可通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生?;撬?,有效降低粕類中的抗?fàn)I養(yǎng)因子[4],發(fā)酵產(chǎn)生的活性肽等容易被腸道黏膜直接吸收,并且采用多菌種固態(tài)發(fā)酵方法比單菌種發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)成分更為豐富[5],可以補(bǔ)充大量活性益生菌,抑制有害菌的生長(zhǎng),改善腸道的微生態(tài)平衡,減少病害的發(fā)生[6]。另外,如果在飼料中直接添加?;撬嵋部梢赃_(dá)到效果,但是其成本高,飼喂效果不明顯[7-8]。因此本研究采用枯草芽孢桿菌YS-45、酵母S-78、黑曲霉PL-39共同發(fā)酵芝麻粕生產(chǎn)富含牛磺酸的菌氨肽飼料,以期代替或部分代替魚粉,為飼料原料替代提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料

        1)實(shí)驗(yàn)菌株:枯草芽孢桿菌YS-45、酵母S-78、黑曲霉PL-39,長(zhǎng)沙學(xué)院實(shí)驗(yàn)室保藏。

        2)主要試劑及發(fā)酵原料:?;撬針?biāo)準(zhǔn)品,上海源葉生物科技有限公司;大米、芝麻粕、麩皮、豆粕均購買于長(zhǎng)沙青草生物科技有限公司。

        1.2 儀器設(shè)備

        超凈工作臺(tái)、超純水系統(tǒng)、LGJ-10冷凍干燥機(jī)、高效液相色譜儀(島津LC-6AD)。

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        1)菌種活化及種子擴(kuò)大培養(yǎng)。酵母菌、枯草芽孢桿菌活化條件為30℃,培養(yǎng)72 h;黑曲霉活化條件為37℃,培養(yǎng)120 h。將活化后的菌種制成菌懸液,按5%的接種量接種到種子培養(yǎng)基中,30℃,250 r/min,培養(yǎng)14~16 h,即制成種子菌懸液。

        2)固體發(fā)酵。稱取發(fā)酵基質(zhì)20 g,混合均勻,121℃滅菌25 min。將制備的枯草芽孢桿菌、酵母菌和黑曲霉種子菌懸液,接種到基質(zhì)中,在固態(tài)發(fā)酵罐中,30℃條件下發(fā)酵、烘干,即得富含牛磺酸的活性菌氨肽飼料。

        3)設(shè)置7個(gè)處理組,每組3個(gè)平行,每瓶總量為20 g。原料基質(zhì)打粉過60目篩,分裝至250 mL錐形瓶中,121℃滅菌25 min。分別將3種種子菌懸液接種到發(fā)酵基質(zhì)中,于30℃下發(fā)酵72h,烘干樣本備用?;|(zhì)配比如下:處理1,大米10 g、麩皮5 g、豆粕5 g、芝麻粕0 g;處理2,大米10 g、麩皮0 g、豆粕5 g、芝麻粕5 g;處理3,大米10 g、麩皮5 g、豆粕0 g、芝麻粕5 g;處理4,大米20 g、麩皮0 g、豆粕0 g、芝麻粕0 g;處理5,大米0 g、麩皮20 g、豆粕0 g、芝麻粕0 g;處理6,大米0 g、麩皮0 g、豆粕20 g、芝麻粕0 g;處理7,大米0 g、麩皮0 g、豆粕0 g、芝麻粕20 g。

        4)不同菌種比例對(duì)活性菌氨肽飼料中?;撬岷康挠绊懷芯?。取發(fā)酵基質(zhì)20 g分裝滅菌,冷卻接種,枯草芽孢桿菌:酵母菌:黑曲霉為1:1:1、1:1:2、1:2:1、2:1:1,4個(gè)不同處理,每個(gè)處理3個(gè)平行,按體積比5%接種,于30℃下進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)酵時(shí)間為72 h,烘干樣本備用。

        5)不同含水量對(duì)活性菌氨肽飼料中?;撬岷康挠绊懷芯?。按30%、35%、40%的含水量配制發(fā)酵基質(zhì),各取發(fā)酵基質(zhì)20 g,每組設(shè)置3個(gè)平行樣,滅菌,冷卻接種,按體積比5%接種,于30℃下進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)酵時(shí)間為72 h,烘干樣本備用。

        6)不同接種量對(duì)活性菌氨肽飼料中?;撬岷康挠绊懷芯俊H“l(fā)酵基質(zhì)20 g,按接種量為2%、4%、6%,每組設(shè)置3個(gè)平行樣,于30℃培養(yǎng)箱中發(fā)酵72 h,烘干樣本備用。

        7)不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)活性菌氨肽飼料中?;撬岷康挠绊懷芯?。取發(fā)酵基質(zhì)20 g分裝滅菌,冷卻接種,于30℃下發(fā)酵,發(fā)酵時(shí)間分別為48 h、72 h、96 h,烘干樣本備用。

        8)?;撬針悠窓z測(cè)預(yù)處理。采用35 mL雙蒸水溶解5 g樣品,混勻后離心取上清,備用。上清液中加入等量三氯乙酸(10%)溶液混勻,靜置10 min后再加等量乙醚脫脂,離心取上清,蒸至5 mL,取樣100 μL加入300 μL衍生劑混勻衍生30 min,凍干,溶于1 mL雙蒸水,離心取上清,用高效液相色譜儀分析。

        9)高效液相色譜法檢測(cè)發(fā)酵產(chǎn)物中?;撬岬暮?。配制流動(dòng)相A、B液,將樣品和?;撬針?biāo)準(zhǔn)品上機(jī)檢測(cè),通過計(jì)算牛磺酸含量。流動(dòng)相配如下:A液:11.45 g無水醋酸鈉,溶于800 mL雙蒸水,加入100 μL三乙胺,定容至1 000 mL,冰醋酸調(diào)pH 5.8,取該溶液940 mL加入60 mL乙腈,0.45 μm膜過濾,超聲波除氣。B液:取600 mL乙腈,雙蒸水稀釋至1 000 mL,超聲波除氣。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同發(fā)酵基質(zhì)對(duì)菌氨肽飼料中?;撬岷康挠绊?/h3>

        7個(gè)組合都能產(chǎn)生牛磺酸,但是以純麩皮為發(fā)酵底物,?;撬岷孔钌?,這是由于麩皮中,合成?;撬岬那绑w物質(zhì)蛋氨酸含量較低,只有0.18%左右。而發(fā)酵底物含豆粕或芝麻粕時(shí),牛磺酸含量有所提升,這是因?yàn)槎蛊珊椭ヂ槠芍械鞍彼岷勘容^高。當(dāng)發(fā)酵基質(zhì)為純豆粕時(shí),?;撬岷棵黠@高于部分添加豆粕的兩組,這是因?yàn)橥荣|(zhì)量的豆粕中蛋氨酸含量要明顯高于大米和麩皮;當(dāng)發(fā)酵基質(zhì)為純大米時(shí),?;撬岷恳脖容^高,這可能是由于大米中營(yíng)養(yǎng)成分相對(duì)比較全面,適合菌體生長(zhǎng)和?;撬徂D(zhuǎn)化的原因。而當(dāng)發(fā)酵基質(zhì)為純芝麻粕時(shí),牛磺酸含量最高,這是因?yàn)橹ヂ槠芍懈缓铣膳;撬岬那绑w物質(zhì)蛋氨酸,其含量高達(dá)0.82%。因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行以芝麻粕為底物的發(fā)酵工藝探索。多菌種發(fā)酵不同底物?;撬岷繖z測(cè)結(jié)果如圖1所示。

        圖1 多菌種發(fā)酵不同底物?;撬岷繖z測(cè)結(jié)果

        2.2 不同菌種比例發(fā)酵后牛磺酸含量檢測(cè)結(jié)果

        不同菌種比例處理組?;撬岷慷荚?.9%以上,菌種比例枯草芽孢桿菌:酵母菌:黑曲霉=1:2:1時(shí)發(fā)酵效果最好??赡芙湍钢饕玫鞍彼徇M(jìn)行菌體生長(zhǎng),是促進(jìn)?;撬岷铣傻年P(guān)鍵菌種,或者在這個(gè)比例下,3種菌協(xié)同生長(zhǎng)狀態(tài)最好。

        2.3 不同含水量發(fā)酵后牛磺酸含量檢測(cè)結(jié)果

        由圖2可知,不同含水量處理組中,含水量為35%處理組?;撬岷孔罡?。可能的原因是30%含水量不足夠3種菌種同時(shí)生長(zhǎng);而40%含水量過多,導(dǎo)致黑曲霉生長(zhǎng)過慢,影響整體發(fā)酵效果。

        圖2 不同含水量檢測(cè)結(jié)果

        2.4 不同接種量發(fā)酵后?;撬岷繖z測(cè)結(jié)果

        由圖3可知,不同接種量處理組中,4%的接種量發(fā)酵效果好。可能的原因是6%的接種量下,菌體前期生長(zhǎng)迅速,但由于中期菌體數(shù)量過多,產(chǎn)酸較多不利于3種菌綜合生長(zhǎng)。

        圖3 不同接種量檢測(cè)結(jié)果

        2.5 不同發(fā)酵時(shí)間的發(fā)酵后?;撬釞z測(cè)結(jié)果

        由圖4可知,不同發(fā)酵時(shí)間組中,發(fā)酵時(shí)間為72 h最好。48 h可能由于發(fā)酵時(shí)間較短,菌種數(shù)量不夠?qū)е掳l(fā)酵效果較差;96 h可能有菌體已經(jīng)發(fā)生自溶,不再利于?;撬岬姆e累。

        圖4 不同發(fā)酵時(shí)間檢測(cè)結(jié)果

        2.6 最佳單因素條件下發(fā)酵產(chǎn)物中?;撬岷繖z測(cè)結(jié)果

        通過單因素實(shí)驗(yàn)法探索出最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為:發(fā)酵時(shí)間為72 h,菌種接種比例為枯草:酵母:黑曲霉=1:2:1,含水量為35%,接種量為4%。在此條件下,發(fā)酵產(chǎn)物中?;撬岷繛?.5%。通過查閱文獻(xiàn)可知,進(jìn)口魚粉?;撬岷繛?.514%~1.06%,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示多菌種發(fā)酵芝麻粕產(chǎn)物中牛磺酸含量是優(yōu)質(zhì)魚粉的1.4倍。

        3 結(jié)論

        試驗(yàn)采用單因素方法,確定了芝麻粕活性菌氨肽飼料中牛磺酸的最佳發(fā)酵工藝為:含水量35%,菌種比例為枯草芽孢桿菌:酵母菌:黑曲霉=1:2:1,接種量為4%,發(fā)酵時(shí)間為72 h,綜合條件下發(fā)酵產(chǎn)物中?;撬岷繛?.5%。

        本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用微生物發(fā)酵的方法,解決了植物源蛋白抗?fàn)I養(yǎng)因子的問題,可以通過加入芝麻粕,代替或部分代替魚粉,解決了植物源蛋白制備小肽飼料缺乏?;撬岬膯栴},具有創(chuàng)新意義,為新型蛋白飼料的研發(fā)提供了理論依據(jù)。

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