降解游离棉酚的热带假丝酵母菌的筛选及发酵动力学研究

【摘要】：棉籽饼粕富含有丰富的蛋白质,是很好的植物蛋白饲料资源,其粗蛋白含量高达40%,但因其含有对动物有毒的游离棉酚,其利用价值和使用量受到极大限制。研究适宜的脱毒方法,脱除棉籽饼粕中的游离棉酚,使之变成优质的蛋白质饲料对于缓解我国饲料紧缺有着重要的意义。 本课题通过选育高效降解棉酚的菌株,探讨影响发酵脱毒效果的因素,采用微生物发酵的方法,用来降解去除棉籽饼粕中的游离棉酚等毒性物质。微生物发酵法是一种有发展前景的方法,该方法不但除去了棉酚毒性,而且原料的营养价值也大为提高,因而受到了广泛重视。 微生物发酵脱毒法是通过微生物发酵以实现对棉酚的转化、降解作用而脱毒。该法成功的关键是选择适合的菌种。本论文从各地的种植棉花的土壤中分离纯化出12株菌株,采用HPLC法测定这12株菌的脱毒率,根据发酵样品的脱毒率的大小来确定最佳的脱毒菌株。其中发现12个菌株中以2号菌株脱毒效果为最好,脱毒率达49.80%;菌株1号,7号和12号脱毒率其次,在40%以上;5号,6号和10号菌株则脱毒效果不理想,脱毒率在40%以下。其余菌株脱毒效果差,经鉴定2号菌株为热带假丝酵母菌。 本试验采用固态发酵法培养热带假丝酵母菌,并对其进行了发酵动力学的研究,固态发酵法(SSF)具有工艺简单、能耗低、设备投资少、产率高等特点,本研究以成本低廉、来源广泛的棉籽粕,麦麸等为培养基,来实现棉籽粕中游离棉酚的降解和总糖的消耗,从而推动低成本利用生物质资源技术的发展。 经试验发现固体发酵过程中各参数随时间的变化而呈现S型变化,当0 h~24 h,干物质损失缓慢,24 h~56 h,干物质损失增大呈指数增长,表明热带假丝酵母生长快速。56 h~72 h,干物质损失持续增加变化缓慢,最大干物质损失为19.73%。0 h~24 h,总糖消耗较少,24 h~56 h,总糖含量明显减少,56 h~72 h,总糖消耗又趋于稳定。热带假丝酵母菌降解游离棉酚取决于微生物的生长,也就是干物质的损失,0 h~24 h游离棉酚降解率很低,24 h~56 h,游离棉酚迅速被降解,56 h~72 h,游离棉酚降解率趋于稳定,其降解率达到76.30%。这些结果表明干物质的损失,总糖浓度及棉酚的含量存在相关性。通过Logistic方程,以干物质损失量表示生物量,建立了热带假丝酵母菌固态发酵过程中菌体生长、总糖消耗和游离棉酚含量的动力学模型,应用Origin8.0对实验数据进行处理,得到了热带假丝酵母菌固态发酵的模型参数。动力学分析结果表明,动力学模型与实验数据能较好地拟合,基本上反映了热带假丝酵母菌固态发酵过程。