不同发酵方式处理对豆粕的影响

王洪瑞 李军训 吕明霞 宋洪宁 杨维仁* （山东农业大学动物科技学院 泰安 271018 泰安生力源生物工程有限公司 泰安）



不同发酵方式处理对豆粕的影响

王洪瑞①李军训②吕明霞②宋洪宁②杨维仁①*（①山东农业大学动物科技学院 泰安 271018 ②泰安生力源生物工程有限公司 泰安）

本研究分别选择米曲霉、芽孢杆菌及乳酸菌菌株进行豆粕固态发酵，以考察不同发酵方式对豆粕影响。试验结果表明，采用组合发酵方式处理的豆粕产物，其各项发酵指标均为最优，在大豆抗原蛋白去除效果方面，米曲霉与芽孢杆菌菌株的单菌种发酵均能起到较好的大豆抗原蛋白降解效果，乳酸菌降解效果较差。

发酵 豆粕 抗原蛋白

豆粕含有丰富的蛋白质和必需氨基酸，且营养成分组成合理、平衡，但其中存在多种抗营养因子难以通过常规的物理或化学方法，如加热，酸碱处理及浸提等方式彻底去除，因此，如何高效彻底地去除豆粕中的抗营养因子而不破坏其营养价值一直是饲料研究的热点之一(Anderson，1992；Domagalski等，1992)。大豆抗原蛋白为热稳定性抗营养因子，包括大豆球蛋白和、、-伴球蛋白，其中最主要的是大豆球蛋白(11S)与-伴球蛋白(何学军等，2006；Li等，1991；李成贤等，2007)。动物的免疫系统对大豆抗原蛋白特别敏感，可引起过敏反应和肠粘膜损害(韩鹏飞等，2009)。采用微生物发酵法去除豆粕中大豆抗原蛋白的优点已逐渐被证明，其相关研究已经取得较大进展，并已逐步实现工业化生产(万琦等，2003；李理等，2003；张雁平，2003)。本研究采用泛酸芽孢杆菌、米曲霉及发酵乳杆菌菌株对豆粕进行发酵，并对发酵前后豆粕中营养成分及抗原蛋白的变化进行分析，探讨了微生物对豆粕性质的影响，以期获得更为优质的植物蛋白饲料。

1 材料与方法

1.1 菌种

泛酸芽孢杆菌菌株FS12.21、米曲霉菌株MQ11.7及发酵乳杆菌菌株FL18均由泰安生力源生物工程有限公司技术部提供。

1.2 培养基

1.2.1 菌种培养基 芽孢杆菌培养采用LB培养基；米曲霉培养采用PDA培养基；乳酸菌培养采用MRS培养基(固体培养基加2%琼脂)

1.2.2 固态发酵培养基 豆粕90%，麸皮10%，料水比1:1，pH自然。

1.3 培养条件

芽孢杆菌及乳酸菌菌种培养温度为37℃，米曲霉菌种培养温度为30℃，培养时间均为30h。物料固态发酵起始温度均为30℃，芽孢杆菌及米曲霉发酵周期为30h，乳酸菌发酵周期为72h。

1.4 试验方法

1.4.1 发酵豆粕样品的制备 本试验采用未发酵豆粕样品做为对照样品。发酵样品分别采用米曲霉好氧发酵、泛酸芽孢杆菌好氧发酵、发酵乳杆菌厌氧发酵及米曲霉好氧-乳杆菌厌氧组合发酵方式进行。（1）芽孢杆菌发酵豆粕。将灭菌后的豆粕固态培养基按照2%接种泛酸芽孢杆菌菌液，按照50g/瓶，分装入500ml三角瓶，4层纱布封口，37℃培养30h后，50℃烘干，粉碎，过40目筛。（2）米曲霉发酵豆粕。将灭菌后的豆粕固态培养基按照2%接种米曲霉液体菌种，按照400g/份，分装入筛筐培养，4层纱布覆盖，30℃培养30h后，50℃烘干，粉碎，过40目筛。（3）乳酸菌发酵豆粕。将灭菌后的豆粕固态培养基按照2%接种发酵乳杆菌菌液，按照200g/瓶分装入200ml三角瓶中压实，塑料膜封口，37℃培养30h后，50℃烘干，粉碎，过40目筛。（4）米曲霉与乳酸菌组合发酵豆粕。先完成米曲霉发酵培养，然后将发酵物不经烘干粉碎等处理，直接接入2%发酵乳杆菌菌液，进行第二次接种培养，50℃烘干，粉碎，过40目筛。

1.4.2 测定方法 （1）理化指标测定。样品粗蛋白测定方法采用GB6432-94中凯氏定氮法；小肽(酸溶蛋白）含量测定采用三氯乙酸处理后再测定酸溶蛋白的方法；总酸及氨基酸态氮含量测定采用GB5009.39-2003中的甲醛值法。（2）电泳。①样品处理：取豆粕样品1.0000g，加入20.00ml 0.03M的Tris-HCl(pH=8.0)(包括0.01M的β-巯基乙醇)在室温下(20℃)浸泡1h后(每10min搅动1次)，10000 rpm下离心20min，取上清40μl，加入10μl 5×样品缓冲液，沸水浴3min后，进行SDS-PAGE电泳。②电泳条件：分离胶浓度为16%，浓缩胶浓度为5%，胶孔加样12µl。恒压90V，到达胶界后调至100V。

2 结果与分析

2.1 样品理化指标

见附表。

附表 发酵物料指标测定结果 (%)

项目CK米曲霉芽孢杆菌乳酸菌组合发酵 粗蛋白(DM)47.59±0.23a48.52±0.24b58.66±0.27d47.76±0.17a55.61±0.22c 酸溶蛋白(DM)2.06±0.04a8.03±0.07c21.76±0.19e3.01±0.05b20.43±0.37d 酸溶蛋白/粗蛋白4.33±0.13a16.53±0.20c37.14±0.41d6.27±0.07b36.74±0.65d 氨基酸态氮(DM)0.17±0.007a0.94±0.017c2.18±0.02d0.31±0.011b2.46±0.01e 总酸0.88±0.03a1.16±0.05b1.79±0.09c5.33±0.07d5.94±0.12e

注：DM：干物质。相同字母表示差异不显著(P>0.05)，不同字母表示差异显著(P<0.05)。

由发酵物理化指标测定结果可以看出，乳酸菌对大豆蛋白的降解效果最差；而组合发酵物的ASP/CP值AA-N及总酸含量均为最优，说明组合发酵方式结合了好氧发酵过程和厌氧发酵过程的优点，对豆粕中的大豆蛋白降解效果最好。

2.2 抗原蛋白电泳结果

见附图。

附图 发酵前后豆粕中蛋白质的SDS-PAGE垂直电泳

注：M：Maker；1：未发酵豆粕；2：泛酸芽孢杆菌发酵物样品；3米曲霉发酵物样品；4：发酵乳杆菌发酵物样品；5：米曲霉及发酵乳杆菌组合发酵物样品；A：7S抗原蛋白亚基；B：11S抗原蛋白酸性亚基；C：11S抗原蛋白碱性亚基。

从电泳结果可以看出，单过程的米曲霉好氧发酵、泛酸芽孢杆菌好氧发酵及发酵乳杆菌厌氧发酵均能够起到降解豆粕中大豆抗原蛋白的效果，但发酵乳杆菌的厌氧发酵方式对大豆抗原蛋白的降解效果明显较差。米曲霉与泛酸芽孢杆菌对大豆抗原蛋白的酶解效果存在一定差异，米曲霉对对7S抗原蛋白降解不够彻底但对11S抗原蛋白酸性亚基降解效果较好，而泛酸芽孢杆菌则相反。此外，米曲霉与发酵乳杆菌双过程组合发酵方式与米曲霉单过程发酵对豆粕中大豆抗原蛋白的降解效果几乎没有差别。

3 讨论

由于在其好氧发酵过程中产生的大量蛋白酶在其后的厌氧发酵过程中能够继续降解大分子蛋白，而酶解后的大豆蛋白对乳酸菌发酵产酸的过程也起到了促进作用，将米曲霉的好氧发酵过程与发酵乳杆菌的厌氧发酵过程叠加后，发酵物的各项主要性状均优于单阶段好氧或厌氧发酵产物。而发酵物中蛋白分子量分布图谱与米曲霉单阶段发酵物样品图谱并没有明显差异，一方面是因为发酵乳杆菌本身起到的降解效果较差，另一方面也说明，米曲霉与发酵乳杆菌对豆粕中大豆蛋白的酶切效果不存在明显互补。

而泛酸芽孢杆菌虽然具有较高的蛋白酶活性并能够较好地降解豆粕中的大豆蛋白，但由于芽孢杆菌类豆粕发酵物在实际生产中存在发酵物黏度高难处理及物料回收率低等缺点，目前尚难以实现其大规模应用。

4 结论

试验选用的泛酸芽孢杆菌菌株FS12.21、米曲霉菌株MQ11.7及发酵乳杆菌菌株FL18均能起到降解豆粕中大分子蛋白、产酸及去除大豆抗原蛋白的效果，但菌种间存在明显的效率差异。乳酸菌的蛋白酶活性较差，对大豆蛋白的降解效果最差，而组合发酵方式处理的豆粕发酵方式的酶解和产酸效果最优，在抗原蛋白去除效果方面，米曲霉及泛酸芽孢杆菌的好氧发酵处理效果明显优于发酵乳杆菌的厌氧发酵处理效果。

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（2012–09–03）

山东省现代农业产业技术体系生猪产业创新团队建设项目资助。

通讯作者

S816.9

A

1007-1733(2012)10-0019-02