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固态厌氧发酵生棉粕降低游离棉酚含量的研究

马珍  
【摘要】:我国棉粕资源丰富,年产量超过600万吨,居世界首位。棉粕中粗蛋白含量在38%-50%之间,氨基酸含量丰富,赖氨酸含量略低于豆粕,是一种重要的植物性蛋白饲料。由于棉籽粕含有大量的抗营养因子,如游离棉酚、非淀粉多糖、环丙烯脂肪酸、植酸、单宁等,这些物质严重影响了棉籽粕对动物的适口性和采食量、降低了棉籽粕营养物质的利用率,特别是游离棉酚具有毒性,会破坏动物机体细胞、血管、神经,导致动物器官变性坏死,机能紊乱;还能破坏睾丸生精上皮,降低动物繁殖能力甚至造成不育。利用微生物发酵法能有效去除棉籽粕中抗营养因子,改善棉籽粕的营养价值。目前利用好氧微生物进行棉籽粕有氧发酵相关研究较多,且大多采用熟料发酵,但有氧发酵消耗大量营养物质产能,同时高压灭菌处理会很大程度影响棉粕营养价值,而利用兼性厌氧微生物进行棉籽粕厌氧发酵的研究较少。本研究从实验室保藏菌株出发筛选具有良好游离棉酚降解效果的的粪肠球菌,并对其培养条件进行优化;然后采用粪肠球菌厌氧发酵棉籽粕,并以棉籽粕中游离棉酚含量为主要指标,对其厌氧发酵条件进行优化,最后初步对厌氧发酵棉粕游离棉酚降解机制进行探讨。 1游离棉酚降解菌株的筛选和生理生化鉴定。为了获得对棉粕中游离棉酚有降解效果的菌株,从实验室保藏的22株菌株出发,通过结合醋酸棉酚培养基平板筛选和固态发酵复筛得到一株具有良好游离棉酚降解效果的EF-24。并对其利用Biolog微生物自动分析系统进行生理生化鉴定。结果表明,EF-24为粪肠球菌,可信度达97%。 2棉籽粕固态厌氧发酵条件优化研究。为了最大程度地降低棉粕中游离棉酚含量,利用响应面法对粪肠球菌固态发酵生棉粕降解游离棉酚工艺条件进行了优化。首先对影响粪肠球菌固态发酵棉粕降解游离棉酚的料水比、初始pH、发酵时间、接种量、发酵温度进行单因素研究,确定对结果有较大影响的料水比、初始pH和发酵时间三个因素。然后利用Box—Behnken设计,对其进行优化,结果表明料水比、初始pH和发酵时间的最佳条件分别是1:0.53、6.57和3.06天。按照优化的条件发酵棉粕后游离棉酚含量降为231.68mg/kg,降解率达67.85%。 3棉籽粕固态厌氧发酵降解游离棉酚机制初步研究。微生物发酵棉粕降解游离棉酚途径主要两种途径:(1)微生物分泌可降解游离棉酚的酶类;(2)游离棉酚与微生物分泌的氨基酸(尤其赖氨酸)和活性蛋白质中游离氨基结合形成结合棉酚。本实验研究发酵过程中游离棉酚、结合棉酚以及总棉酚降解量之间的关系。结果表明,固态厌氧发酵降解棉粕过程中总棉酚降解量等于游离棉酚和结合棉酚降解量之和。因此,微生物发酵降解游离棉酚是微生物发酵产生的酶的作用而并非游离棉酚转化形成结合棉酚。


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