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豆粕的颗粒大小会影响氨基酸消化率
更新时间:2010-09-27   来源:未知
摘 要  利用生物发酵法,对筛选出的对豆粕中胰蛋白酶抑制剂有分解破坏作用的3种微生物菌种进行混合发酵,对发酵条件进行研究,得到最佳的发酵工艺为:基质为豆粕,通气量为60g干料/500ml广口瓶,料水比为1:1,接种量为酵母菌y-021 4%、y-028 2%、乳酸菌Lc2%,起始pH值自然,起始温度为30℃,发酵72h后豆粕中胰蛋白酶抑制剂被完全分解除去。    
  关键词  生豆粕;胰蛋白酶抑制剂;混合发酵
   
  豆粕是畜禽最重要的植物性蛋白源,其中粗蛋白含量高达43%~48%,并有较平衡的氨基酸组成,尤其是其它植物性饲料易缺的赖氨酸,其含量高达2.5%~2.8%[1]。但是,豆粕中还存在多种抗营养因子,极大地影响了豆粕的饲用价值。胰蛋白酶抑制剂(Trypsin Inhibitors;简称TI)是豆粕中主要的抗营养因子,在豆粕中的含量为2%左右[2]。TI能阻碍肠道内蛋白水解酶的作用而使蛋白质消化率下降,引起恶心、呕吐等肠胃中毒症状;另一方面TI还作用于胰腺本身,刺激胰腺分泌过多的胰腺酶,造成蛋白质内源代谢损失,导致动物出现消化吸收功能失调或紊乱,抑制了机体的生长[4];另外,由于胰脏大量地制造胰蛋白酶,可造成胰脏肿大中毒等现象[5]。   
  热处理生豆粕可以有效地破坏TI分子结构,但是,热加工处理工艺复杂,能源消耗大,而且加热不够,不能消除抗营养因子,加热过度则会破坏饲料中的氨基酸和维生素,加热过程还会引起氨基酸与碳水化合物反应,如赖氨酸与还原糖反应生成不溶性复合物,导致蛋白质消化率下降,降低饲料的营养价值,影响豆粕的利用率。
  本文采用多菌种混合发酵法处理生豆粕,研究其最佳发酵工艺,以达到在不影响豆粕营养价值的情况下钝化去除TI的目的。

  1 材料和方法
  1.1 材料
  1.1.1 菌种   
  酵母菌y-021,y-028,乳酸菌Lc均为本实验室筛选菌种。
  1.1.2 培养基
    种子培养基,麦芽汁培养基[6]。发酵基础培养基豆粕45g/500ml广口瓶,料水比1:1,pH值自然。
  1.2 方法
  1.2.1 种子培养方法
    将斜面菌种分别接一环于液体种子培养基中,于25℃,220r/min培养24h。
  1.2.2 不同条件对豆粕发酵的影响
    在发酵基础培养基的基础上,通过改变不同的发酵条件进行试验。
  1.2.2.1 多菌株不同接种量对豆粕发酵的影响 采取酵母菌y-021,y-028,乳酸菌Lc3种菌混合发酵,进行各菌株不同接种量的正交试验。
  1.2.2.2 含水量对豆粕发酵的影响 进行豆粕不同含水量试验,料水比分别为1:0.5,1:0.6,1:0.7,1:0.8,1:0.9,1:1.0,1:1.1,1:1.2,1:1.3。
  1.2.2.3 通气量对豆粕发酵的影响 通气量通过不同的瓶装量来调节,500ml广口瓶装量分别为(干料重)15g,30g,45g,60g,90g。
  1.2.2.4 发酵时间对豆粕发酵的影响 进行豆粕不同发酵周期的试验,发酵周期分别为36h,48h,60h,72h,84h。
  1.2.2.5 pH值对豆粕发酵的影响 用缓冲液把培养基起始pH值分别调为2.3,4.6,7.0,9.0及pH值自然(自来水)。
  1.2.2.6 起始温度对豆粕发酵的影响 发酵温度分别为20℃,25℃,30℃,35℃,40℃。
  1.2.3 测定方法   
  豆粕中胰蛋白酶抑制剂含量的测定,改进的PAPNA法[7]。

  2 结果与分析
  2.1 发酵条件试验
  2.1.1 不同接种量对去除豆粕中TI的影响   
  接种量是与培养基利用率直接相关的参数。大的接种量尽管可以使生长快、周期短,但后期可能因缺乏营养而无法实现高的芽孢数;而接种量太少不仅对营养利用不充分,且发酵周期可能延长,染菌机率提高[8~9]。采用酵母菌y-021,y-028,乳酸菌Lc3种菌混合发酵,通过正交实验进行了不同接种量对去除TI的影响,结果如表1所示:3种菌对TI的分解效果,影响最大的为酵母菌y-021,其次是酵母菌y-028、乳酸菌Lc菌。所以要较好地分解胰蛋白酶抑制剂,需酵母菌y-021 4%、y-028 2%、Lc菌2%。

  2.1.2 含水量对去除豆粕中TI的影响   
  与液体深层发酵不同,固体发酵的培养基含水量是一个很重要的参数,包被在固体基质表面的水膜溶解了微生物需要的无机盐和代谢产物,同时为微生物的生长提供所需的潮湿环境。另外,基质含水量还影响着培养系统中的氧气供应、气体流动等[10],它是关系到发酵成败的制约因素。不同含水量试验结果如图1所示:料水比为1:1~1:1.3的发酵对胰蛋白酶抑制剂的分解效果均较好。从实际生产考虑,选1:1作为最佳发酵料水比。

  2.1.3 通气量对去除豆粕中TI的影响   
  通气量对豆粕中TI的去除有一定的影响,结果见图2。500ml广口瓶中干料装量为60g时,对 豆粕中TI的分解效果最好。

  2.1.4 发酵时间对去除豆粕中TI的影响   
  发酵时间对豆粕发酵的影响,从图3的结果可以看出,随着发酵时间的延长,豆粕中TI的含量越低。发酵72h、84h对豆粕中TI的去除效果均较佳,从实际生产考虑,以72h作为最佳发酵周期。
  2.1.5 不同起始温度对豆粕中胰蛋白酶抑制剂含量的影响   
  从图4结果可知,起始温度为30℃时,对豆粕中TI的去除效果最佳。

  2.1.6 不同起始pH值对豆粕中胰蛋白酶抑制剂含量的影响

  培养基的酸度对微生物的生命活动有很大影响,酸度过高或过低会影响微生物的新陈代谢正常进行。pH值可以影响细胞膜上的电荷,从而影响微生物对营养物质的吸收[11]。发酵基质不同的起始pH值对豆粕中TI的处理效果见图5,pH值为自然(自来水)时,对豆粕中TI的去除效果最佳。

  3 结论   
  本文利用多菌种混合发酵法发酵豆粕,最佳发酵工艺条件为通气量为60g干料/500ml广口瓶,料水比为1:1,接种量为酵母菌y-021 4%、y-028 2%、乳酸菌Lc2%,起始pH值自然,起始温度为30℃,发酵周期为72h,发酵后豆粕中的胰蛋白酶抑制剂被完全分解除去。
生物发酵法处理生豆粕,相对物理、化学、作物育种等方法具有成本低,无化学残留,应用较安全;对饲料营养成分的影响与破坏较小,且能使营养物质更易被动物吸收等优点。但是采用生物发酵法同时去除多种抗营养因子及发酵的同时提高豆粕的营养价值将是我们下一步工作的重点。