发酵法降低棉粕中游离棉酚含量及提高其营养价值的研究

论文摘要

棉粕是优良的植物源蛋白之一,其粗蛋白含量高达40%,但棉粕中的游离棉酚及其它抗营养因子严重影响了它的饲用价值。本课题采用微生物发酵的方法,试图降解去除棉粕中的游离棉酚等毒性物质,同时将棉粕中大分子量蛋白质分解为更易吸收的小分子量蛋白质或肽,并获得对动物生长有益的代谢产物,从而提高棉粕的营养价值和在饲料养殖中的添加比例。课题在建立了较完整的检测方法的基础上,从实验室保藏的87株优良菌株出发,筛选出一株对棉粕中游离棉酚降解效果较好的菌株B2,经鉴定为蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）;一株对棉粕蛋白降解效果较好菌株B1,经鉴定为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）,以及产生良好发酵风味的菌株Y2和L（分别为酵母菌和乳酸菌）。对菌株B2降解棉粕中游离棉酚的效果进行了单菌发酵工艺的研究,确定了菌株B2对棉粕脱毒的最佳发酵条件是:发酵周期为48 h,料水比1:1,接种量2%,温度28.0℃,起始pH值为自然,对游离棉酚的降解率达最大,为51.7%。对菌株B1降解棉粕蛋白的效果进行了单菌发酵工艺的研究,确定了菌株B1对棉粕蛋白降解的最佳发酵条件是:发酵周期为72 h,料水比1:1,接种量4%,温度30.0℃,起始pH值为自然,对棉粕蛋白的降解效果最好,使TCA-NSI指数达到33.0%。在菌种筛选及单菌发酵工艺研究的基础上,进行棉粕混菌发酵工艺的研究,确定了最佳的菌种组合为B1+B2+Y2+L,四种菌均按湿料的1%接种,发酵周期48 h,料水比1:1.2,温度30℃,起始pH值自然,此条件下可使棉粕中游离棉酚的脱毒率达53.4%;SDS-PAGE电泳图上棉粕蛋白基本上被降解到分子量为10 kDa以下:TCA-NSI指数从发酵前的6.8%提高到发酵后的37.2%;粗蛋白含量达44.61%,较发酵前提高了3.79%。对确定的混菌发酵工艺进行了稳定性实验,结果表明,该工艺各项指标测定重现性强,稳定性好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 棉粕中抗营养因子的结构与作用机理
• 1.1.1 棉酚及其衍生物
• 1.1.2 棉粕中的其它抗营养因子
• 1.2 国内外对棉粕脱毒的方法概述
• 1.2.1 物理方法
• 1.2.2 化学方法
• 1.2.3 生物方法
• 1.2.4 其他抗营养因子的去除方法
• 1.3 发酵法提高棉粕营养价值的特点及其意义
• 1.3.1 微生物发酵法的特点
• 1.3.2 小肽的特性及营养价值
• 1.4 棉粕发酵国内外研究进展
• 1.5 本课题研究的目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.1.3 实验菌种
• 2.1.4 培养基
• 2.2 棉粕中毒性物质及营养物质的测定方法
• 2.2.1 游离棉酚含量测定方法
• 2.2.2 粗蛋白含量测定方法
• 2.2.3 三氯乙酸氮溶指数（TCA-NSI）的测定方法
• 2.2.4 棉粕蛋白SDS-PAGE电泳方法
• 2.2.5 原糖的测定方法
• 2.3 棉粕发酵优良菌株的筛选
• 2.3.1 降解棉粕中游离棉酚菌株的筛选
• 2.3.2 降解棉粕中蛋白质菌株的筛选
• 2.3.3 棉粕发酵过程感官指标检测
• 2.4 降解游离棉酚及降解蛋白菌株的鉴定
• 2.4.1 革兰氏染色与菌体形态的观察
• 2.4.2 生理生化鉴定
• 2.4.3 16S rDNA扩增和序列测定
• 2.4.4 菌株的急性毒性试验
• 2.5 棉粕单菌发酵工艺的研究
• 2.5.1 降解棉粕中游离棉酚单菌发酵工艺的研究
• 2.5.2 降解棉粕中蛋白质单菌发酵工艺的研究
• 2.6 棉粕两菌发酵工艺的研究
• 2.7 棉粕多菌发酵工艺的研究
• 2.8 棉粕发酵工艺稳定性试验
• 3 结果与分析
• 3.1 棉粕发酵优良菌株的筛选
• 3.1.1 优良菌株的粗筛
• 3.1.2 游离棉酚降解菌株的筛选
• 3.1.3 蛋白质降解菌株的筛选
• 3.1.4 棉粕发酵过程中的其它变化
• 3.2 降解游离棉酚及降解蛋白菌株的鉴定结果
• 3.2.1 革兰氏染色结果
• 3.2.2 生理生化反应鉴定结果
• 3.2.3 16S rDNA扩增结果及序列分析
• 3.2.4 B2菌株的急性毒性试验
• 3.3 游离棉酚降解菌株单菌发酵工艺的研究
• 3.3.1 发酵周期对菌株B2脱毒效果的影响
• 3.3.2 料水比对菌株B2脱毒效果的影响
• 3.3.3 接种量对菌株B2脱毒效果的影响
• 3.3.4 起始pH值对菌株B2脱毒效果的影响
• 3.3.5 温度对菌株B2脱毒效果的影响
• 3.3.6 B2脱毒四因素三水平正交实验结果与分析
• 3.4 棉粕蛋白质降解菌株单菌发酵工艺的研究
• 3.4.1 发酵周期对菌株B1降解蛋白的影响
• 3.4.2 料水比对菌株B1降解蛋白的影响
• 3.4.3 接种量对菌株B1降解蛋白的影响
• 3.4.5 温度对菌株B1降解蛋白的影响
• 3.4.6 四因素三水平正交试验结果与分析
• 3.5 棉粕两菌发酵工艺的研究实验结果
• 3.5.1 两菌发酵游离棉酚含量测定结果
• 3.5.2 两菌发酵棉粕蛋白质降解情况
• 3.6 棉粕多菌发酵工艺的研究实验结果
• 3.6.1 多菌发酵游离棉酚含量测定结果
• 3.6.2 多菌发酵棉粕蛋白质降解情况
• 3.6.3 棉粕混菌发酵正交试验结果
• 3.7 棉粕发酵工艺稳定性试验结果
• 4 总结
• 4.1 本课题的主要目标和完成情况
• 4.2 发酵菌株的筛选
• 4.3 发酵工艺的研究
• 5 讨论
• 5.1 关于测定方法
• 5.2 关于棉粕脱毒
• 5.3 关于发酵工艺
• 5.4 关于优良菌株及发酵棉粕的饲用安全性
• 参考文献
• 致谢
• 附录