復合微生物固態(tài)發(fā)酵菜籽粕的研究

邱良偉 顧擁建 沙文鋒 戴暉 朱娟

摘要

[目的]研究復合微生物固態(tài)發(fā)酵對菜籽粕的脫毒效果及營養(yǎng)價值的影響。[方法] 以普通菜籽粕為原料，利用現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵原理，采用植物乳桿菌和黑曲霉進行固態(tài)發(fā)酵，探討降解抗營養(yǎng)因子及提高粗蛋白含量最佳發(fā)酵工藝。[結果]試驗表明，復合微生物固態(tài)發(fā)酵可顯著降低菜籽粕中抗營養(yǎng)因子的含量，混菌混合發(fā)酵效果優(yōu)于單菌種發(fā)酵效果。植物乳桿菌與黑曲霉接種比例為3∶1，接種量20%，料水比為1∶0.8 g/ml，菜粕∶玉米∶麩皮為8∶1∶1，發(fā)酵時間為48 h。發(fā)酵后菜籽粕中粗蛋白含量提高了6.57%，小肽含量提高了8876%，粗纖維含量降低11.31%;抗營養(yǎng)因子異硫氰酸酯降低了64.00%，噁唑烷硫酮降低了81.82%，硫苷降低了75.16%;總氨基酸含量提高了11.59%。[結論]研究可為菜籽粕在生物飼料中的開發(fā)利用提供一條有效途徑。

關鍵詞 微生物;菜籽粕;固態(tài)發(fā)酵

中圖分類號 TS229;S816 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2015）03-209-03

Study of Solid Substrate Fermentation with Complex Microbial on Rapeseed Meal

QIU Liangwei¹， 2， GU Yongjian¹， SHA Wenfeng¹ et al

（1. Jiangsu Yanjiang Institute of Agricultural Sciences， Rugao， Jiangsu 226541; 2. Jiangsu Suining Board of Agriculture， Suining， Jiangsu 221200）

Abstract [Objective] To study effects of compound microbial solid fermentation on detoxification and nutritional value of rapeseed meal. [Method] With common rapeseed meal as raw material， using modern solid fermentation principle， Lactobacillus plantarum and Aspergillus niger were adopted to conduct solid fermentation. The optimal fermentation technique of degradating anti nutritional factors and improving crude protein content was discussed. [Result] The results showed that complex microbial solid fermentation can significantly reduce content of anti nutritional factors in rapeseed meal. The fermentation effect of complex bacterias is superior than single bacteria. The ratio between Lactobacillus plantarum and Aspergillus niger is 3∶1， innoculation amount 20%， solidliqud ratio 1∶0.8 g/ml， rapeseed meal：maize：bran=8∶1∶1， fermentation time 48 h. After fermentation， crude protein content increased 6.57%， small peptide increased 88.76%， crude fiber content reduced 11.31%; Isothiocyanate， Oxazolidine thione， Glucosinolate reduced 64.00%， 81.82%， 75.16%， respectively; total amino acid content increased 11.59%. [Conclusion] The study can provide an effective way for development and utilization of rapeseed meal in biological feed.

Key words ?Microorganism; Rapeseed meal; Solid fermentation

作者簡介

邱良偉（1985-），男，江蘇徐州人，研究實習員，碩士，從事畜禽健康養(yǎng)殖、飼料生物技術的研究。

收稿日期 20141211

菜籽粕是一種優(yōu)質的植物性蛋白飼料資源，其蛋白質含量為35%～42%，氨基酸組成合理，菜籽蛋白為全價蛋白質，幾乎不存在限制氨基酸。與大豆粕相比，菜籽餅（粕）中蛋氨酸、胱氨酸等含硫氨基酸的含量較高，僅賴氨酸含量略低于大豆蛋白^[1]。但是菜籽粕中含有的硫代葡萄糖苷等抗營養(yǎng)因子嚴重制約著其在飼料工業(yè)中的應用，不僅影響菜籽粕的適口性，還會對動物的肝臟、脾臟等生理器官造成不利影響。因此，如何去除菜籽粕中的抗營養(yǎng)因子含量對其在動物飼料中的應用具有重要意義。

目前，有關微生物發(fā)酵處理菜籽粕的研究已有諸多報道，微生物發(fā)酵法因高效和低能耗等優(yōu)點成為改良菜籽粕植物源飼料品質的研究重點。利用微生物發(fā)酵菜籽粕，大多以提高蛋白含量和脫毒為主要研究目標，但對飼料業(yè)中采用植物乳桿菌和黑曲霉發(fā)酵菜籽粕生產(chǎn)生物飼料的研究尚未見報道。筆者以普通菜籽粕為原料，采用植物乳桿菌和黑曲霉進行固態(tài)發(fā)酵，探討降解抗營養(yǎng)因子及提高粗蛋白含量最佳發(fā)酵工藝，以期為微生物發(fā)酵生產(chǎn)高品質生物活性飼料提供理論指導。

1 ?材料與方法

1.1 材料

1.1.1

試驗菌種。植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum， Lp1）、黑曲霉（Aspergillus niger， An1）。

1.1.2

原料。菜籽粕由江蘇金太陽油脂有限公司提供。

1.1.3

培養(yǎng)基。MRS培養(yǎng)基（培養(yǎng)植物乳桿菌）：葡萄糖20 g，牛肉膏10 g，蛋白胨10 g，酵母浸膏5 g，檸檬酸氫二銨2 g，無水乙酸鈉5 g，K₂HPO₄ 2 g，MnSO₄·H₂O 0.25 g，MgSO₄·7H₂O 0.58 g，瓊脂20 g，吐溫80 1 ml，用蒸餾水溶解并定容至1 000 ml，pH 6.2～6.8（1 mol/L NaOH調節(jié)），115 ℃濕熱滅菌30 min。PDA培養(yǎng)基（培養(yǎng)黑曲霉）：將馬鈴薯去皮切成小塊，稱取200 g置于鍋中，加水1 L煮沸約30 min，6～8層紗布濾成清液，濾液中加入葡萄糖20 g，補充水分至1 L，瓊脂18～20 g，加熱至融化。液體種子培養(yǎng)基為上述培養(yǎng)基除去瓊脂，其他成分相同。

1.2 ?試驗方法

1.2.1

液體種子液制備。 ? ?從保存的各菌種挑取一環(huán)菌苔接入50 ml液體種子培養(yǎng)基中。植物乳桿菌接種到MRS培養(yǎng)基中，38 ?℃恒溫培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)48 h;黑曲霉接種到PDA培養(yǎng)基中，30 ?℃，150 r/min搖動培養(yǎng)48 h。從上述培養(yǎng)好的菌液中按2%的接種量接種到各自發(fā)酵種子培養(yǎng)基，150 r/min搖動培養(yǎng)24 h，得發(fā)酵用菌種。

1.2.2

單菌發(fā)酵試驗。原料粉碎過40目篩。菜籽粕、玉米粉、麥麩按8∶1∶1裝入500 ml三角瓶中，接種量20%，料水比為1∶0.8 g/ml，用無菌玻璃棒攪拌均勻、封口，置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h，50 ?℃烘干后，分析測定營養(yǎng)成分及抗營養(yǎng)因子含量。

1.2.3

混菌發(fā)酵試驗。

固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基經(jīng)滅菌后接入混合菌種，植物乳桿菌和黑曲霉接種比例為3∶1，接種量20%，料水比為1∶0.8 g/ml，菜粕∶玉米∶麩皮=8∶1∶1，置于30 ℃恒溫培養(yǎng)箱內發(fā)酵48 h，50 ℃烘干后，分析測定營養(yǎng)成分及抗營養(yǎng)因子含量。

1.3 ?發(fā)酵樣品成分分析

常規(guī)營養(yǎng)成分分析包括水分、粗蛋白、粗纖維，檢測方法參考《飼料分析及飼料質量檢測技術》^[2] 。硫代葡萄糖苷按硫脲紫外比色法^[3]測定。氨基酸的測定：酸水解、堿水解前處理方法參照GB/T 18246-2000，儀器為日立L8800全自動氨基酸分析儀。小肽的測定：參照周乃繼的實驗處理方法^[4]，采用GB/T6432-1994測定。

2 ?結果與分析

2.1 單菌發(fā)酵菜籽粕營養(yǎng)成分的變化

從表1可以看出，枯草芽孢桿菌和黑曲霉均能有效地提高菜籽粕中粗蛋白含量和降低其抗營養(yǎng)因子的含量。經(jīng)發(fā)酵處理后，菜籽粕中粗蛋白含量較未發(fā)酵組分別提高了3.56%、0.77%;異硫氰酸酯分別降低了35.99%、47.96%;噁唑烷硫酮分別降低了67.81%、70.22%;總硫苷分別降低了55.52%、61.62%。植物乳桿菌在提高菜籽粕粗蛋白效果方面優(yōu)于黑曲霉，在降解抗營養(yǎng)因子效果方面黑曲霉優(yōu)于植物乳桿菌。

表1 單菌發(fā)酵菜籽粕中抗營養(yǎng)因子含量的變化

處理組粗蛋白

%異硫氰酸酯

mg/g噁唑烷硫酮

mg/g總硫苷

mg/g

未發(fā)酵41.571.251.983.22

植物乳桿菌組43.050.800.680.64

黑曲霉組41.890.650.720.59

2.2 混菌發(fā)酵菜籽粕營養(yǎng)成分的變化

從表2、3中可以看出，菜籽粕經(jīng)過混菌固態(tài)發(fā)酵處理后，其營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)因子含量發(fā)生了明顯的變化。經(jīng)過多批次重復性試驗，各項指標穩(wěn)定。混合固態(tài)發(fā)酵后，菜籽粕中粗蛋白含量提高了6.57%，粗纖維含量降低了11.31%，小肽含量提高了8876%;抗營養(yǎng)因子異硫氰酸酯降低了64.00%，噁唑烷硫酮降低了81.82%，硫苷降低了75.16%;賴氨酸含量提高了2741%，蛋氨酸含量提高了2.35%，蘇氨酸含量提高了4160%，亮氨酸含量提高了2.83%，總氨基酸含量提高了1159%。微生物發(fā)酵有效地改善了菜籽粕的營養(yǎng)成分，大大提高了其營養(yǎng)價值。

表2 ?菜籽粕發(fā)酵前后營養(yǎng)成分的變化 （干物質基礎）

發(fā)酵前后干物質∥%粗蛋白∥%粗纖維∥%小肽∥%異硫氰酸酯∥mg/g噁唑烷硫酮∥mg/g總硫苷∥mg/g