不同菌种发酵对棉粕感官、营养指标和脱毒效果的研究
2009-10-09 19:12:47   来源：本站原创   评论：0 点击：

说明：以枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸杆菌为发酵菌种，分别采用单一菌种和三种复合菌种对棉粕进行固态发酵脱毒试验。结果表明，枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸杆菌复合菌在发酵温度为30℃、接种量6%的条件下固态发酵棉籽粕，发酵72h后游离棉酚的脱毒率最高，脱毒率达到80.5%，单菌种固态发酵棉籽粕对游离棉酚的脱毒率相对较低，仅为75.5%。固态发酵棉籽粕中的游离棉酚残留量在200ppm以下，符合国家饲料安全卫生标准，蛋白质等营养指标也显著提高。

我国棉粕蛋白资源丰富，年产量达到500万吨。棉粕营养十分丰富，榨油后的棉粕，蛋白质含量高达40％左右，并富含多种维生素和氨基酸，具有较高营养价值。由于棉籽饼粕中含有0.06%～2.00%的毒性物质－游离棉酚，而使得棉粕的利用受到限制（王冬梅等，2002）。大部分棉籽粕被用于肥田而没有得到合理利用，用于饲料工业的棉籽粕比例远低于50%。随着蛋白资源的紧缺，国内很多科研院所都在研究去除棉酚的方法，旨在提高发酵棉籽粕在饲料全价料中的添加比例和营养价值。对棉籽粕的开发利用，无疑会对我国畜牧业和食品工业起到推动作用并带来显著的经济效益和社会效益（石秀侠等，2005）。
本研究利用微生物固态发酵的方法对棉粕进行处理，利用微生物发酵去除游离棉酚而脱毒，同时改善棉粕适口性，增加其在饲料全价料中的使用量，并代替部分豆粕、鱼粉等优质蛋白源，以缓解蛋白质资源的紧张局势。本研究的目的是通过复合菌种和单一菌种固态发酵棉粕，比较去除棉粕中游离棉酚的脱毒程度，为开发新型蛋白资源提供可靠依据。
1、材料与方法
1.1
材料
棉粕

购于新疆维吾尔自治区
枯草芽孢杆菌   上海邦成生物科技有限公司菌种库
乳酸杆菌       上海邦成生物科技有限公司菌种库
酵母菌         上海邦成生物科技有限公司菌种库
1.2
主要器材
     电热鼓风烘箱、粉碎机、恒温培养箱、水浴锅、pH仪等。
1.3
主要培养基
枯草芽孢杆菌斜面培养基：牛肉膏0.5g，蛋白胨1g，氯化钠0.5g，水100ml，琼脂2g，pH值7.2(杜连祥等2006)。
枯草芽孢杆菌种子培养基：玉米淀粉1％，蛋白胨 0.5％，豆粕 1％，硫酸铵 0.05％，碳酸钙0.5％，pH值7.0～7.5。
酵母菌斜面培养基：马铃薯培养基。
酵母菌种子培养基：葡萄糖 4％，硫酸铵0.4％，磷酸二氢钾 0.05％，七水硫酸镁 0.05％，酵母膏0.5％。
乳酸杆菌液体试管培养基：蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母浸膏5g，磷酸氢二钾 2g，柠檬酸二胺 2g，乙酸钠 5g，葡萄糖 20g，1ml吐温80，七水硫酸镁 0.58g，硫酸锰 0.25g，水1000ml，pH值 6.2～6.4（杜连祥1999）。
乳酸杆菌种子培养基：葡萄糖2％，酵母浸膏0.5％，蛋白胨1％，磷酸二氢钾0.05％。
1.4
菌种培养
    枯草芽孢杆菌从沙土管中接到斜面培养72h，从斜面接到种子培养基中，37℃，180r/min，摇床培养24h。酵母菌从试管斜面转接到斜面培养72h，在从斜面转接到种子培养基中，28℃培养24h（郭维烈等2003）。乳酸杆菌从试管液体转接到试管培养基中，活化后转接到种子培养基中，37℃静置培养24h。
1.5
试验设计
1.5.1
固态发酵培养：棉粕 1900g，麸皮 100g，尿素6g，红糖 6g，加水2000ml，拌匀，分成四份，每份用纱布扎好放入灭菌锅中121℃灭菌30min，出锅冷却至30℃，接种量见表1。
1.5.2  30℃培养箱中培养，温度升高到40度翻料，发酵72小时后低温烘干。

表1
不同的接种量

菌种类型	对照组	试验I组	试验II组	试验III组	试验IV组
枯草芽孢杆菌		2%			2%
酵母菌			2%		2%
乳酸杆菌				2%	2%

测定指标
1.6.1感官分析
对四组进行气味评定，同时观察物料粘度，观察发酵料的颜色变化。
1.6.2测定方法
蛋白质的测定：按GB/T 6432—94饲料中粗蛋白的测定方法。
游离棉酚的测定：按GB13086-91的测定方法。
粗纤维：酸碱洗涤法测定。
pH值：采用PH-25型酸度计测定。
2、实验结果与讨论
2.1
不同发酵菌种对固态发酵棉粕感官的影响

表2
不同发酵菌种对固态发酵棉粕感官的影响

测定项目	对照组	试验Ⅰ组	试验Ⅱ组	试验Ⅲ组	试验Ⅳ组
颜色	淡黄色	褐色	褐色	深黄色	深黄色
气味	无味	氨味	淡香味	微酸味	酸香味
粘性	松散	较粘	松散	松散	松散

由表2可以看出，.枯草芽孢杆菌单一菌种发酵棉籽粕产生了氨味，发酵物料变粘，发酵产生的氨味影响了产品适口性，变粘的物料使物料输送和流化干燥工艺变得十分困难，干燥成本急剧上升，干燥设备的干燥腔中物料接团，焦糊，使发酵棉籽粕的消化率下降，营养价值降低。酵母菌、乳酸杆菌单一发酵相对较好，发酵物料有诱人的香味和酸味，发酵物料松散。复合菌种发酵物料具有乳酸菌、酵母菌单一菌种发酵的优点，同时克服了枯草芽孢杆菌单一菌种发酵的缺点，不但具有酵母菌的发酵香味，而且具有乳酸菌发酵的酸味，颜色也由褐色转变为饲料工业中比较容易接受的深黄色，物料粘性也显著降低，发酵物料相对松散，可以满足气流流化床烘干工艺操作（H Sogaard.1990）。复合菌种对棉籽粕的固态发酵试验证明，枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸杆菌能够相互共生、协同发酵，即能够使棉籽粕底物充分发酵，又可以满足后处理工艺对物料粘性的要求。
2.2
不同发酵菌种对固态发酵棉粕营养指标和游离棉酚的影响
2.2.1
不同发酵菌种对固态发酵棉粕营养指标的影响

表3
不同发酵菌种对固态发酵棉粕营养指标的影响

测定指标	对照组	试验Ⅰ组	试验Ⅱ组	试验Ⅲ组	试验Ⅳ组
粗蛋白含量	40.40	41.90	40.40	39.10	40.90
水分	7.80	7.40	10.40	12.90	12.70
粗蛋白（绝干）	43.81	45.25	45.09	44.89	46.85
粗纤维	10.86	10.21	10.42	10.34	9.78

由表3可以看出，枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸杆菌这三种单一菌种固态发酵棉籽粕，均可以利用棉籽粕中的碳水化合物，显著提高棉粕的粗蛋白含量，三菌种的复合固态发酵对粗蛋白质的提高幅度最为显著，绝干物质的粗蛋白含量提高7％。由表3还可以看出，三种单一菌种固态发酵棉籽粕能够降低粗纤维含量，但降低幅度不大，三种菌种的复合菌种固态发酵棉籽粕时，粗纤维降低幅度相对较大，但不是很显著。这是由于三种菌种在固态发酵的微环境下，乳酸杆菌、酵母菌可以相互利用枯草芽孢杆菌丰富的酶系对棉籽粕的降解产物而协同生长(罗质，1999)，达到提高粗蛋白的目的，但由于三种菌种分泌纤维素酶的量不足，所以，固态发酵棉粕中粗纤维含量没有显著下降。
2.2.3
不同发酵菌种对固态发酵棉粕脱毒效果的影响
表4
不同发酵菌种对固态发酵棉粕脱毒效果的影响

测定指标	对照组	试验Ⅰ组	试验Ⅱ组	试验Ⅲ组	试验Ⅳ组
游离棉酚（ppm）	721.31	166.8	194.3	174.5	140.3
脱毒率		76.87％	73.06％	75.50％	80.5％

通过表4可以看出，不经过发酵处理的棉籽粕，其游离棉酚的含量为721.31ppm，经过三种单一菌种固态发酵的棉粕，其游离棉酚含量显著降低，游离棉酚的脱毒率达到75％以上，游离棉酚的含量低于200ppm。三种菌种复合固态发酵与单一菌种固态发酵相比，棉籽粕中游离棉酚的脱毒率更高，脱毒率达到80.5％。这说明，在发酵物料中缺少易利用碳源的情况下，枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸杆菌都能把棉籽粕中的游离棉酚作为碳源而利用，从而达到对游离棉酚的脱毒目的，而三种菌种的互生作用和协同生长使固态发酵棉粕中的微生物总量显著提高，因此消耗了更多的游离棉酚碳源。
3、小结
微生物固态发酵法脱毒棉籽粕中的游离棉酚是新兴的工业化处理方法，处理量大，处理成本低，在脱毒的同时还能增加发酵棉粕的营养价值，发酵棉粕中存在的有益活菌、有益分泌物，如多种酶类、维生素、氨基酸、小分子肽蛋白等物质，能够促进发酵棉粕的消化吸收，同时还可以提高动物的免疫力(吴小月1989)。本文的研究结果表明，枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸杆菌单一菌种对游离棉酚均有一定的脱毒作用，但三种菌种复合固态发酵效果更好。三种菌种复合固态发酵，棉籽粕中游离棉酚的脱毒率高，脱毒率达到80.5％。
棉粕通过三种复合菌种发酵，发酵后的棉粕蛋白质提高到46.85%，纤维降到9.78%，有浓郁的酒香味，无霉味，是一种优良的具体蛋白饲料。

欧阳亮；男；1981.09.22；江苏常州；学士学位；工程师；上海邦成生物科技有限公司。
通讯地址：上海市松江区九亭镇沪松公路1620弄21号，邮编：210615