CN103704466B - 一种降低菜籽粕异硫氰酸酯含量的微生物组合固态发酵法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低菜籽粕异硫氰酸酯含量的微生物组合固态发酵法，采用紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙假丝酵母(Candida guilliermondii)三种微生物组合固态发酵菜籽粕以降低其异硫氰酸酯含量，包括如下步骤：菜籽粕原料的准备与预处理、发酵种子液的制备、按比例接种三种微生物、固态发酵、发酵菜籽粕成品的制备。本发明首次使用紫红红球菌固态发酵菜籽粕，并与戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母进行组合使用；与其它技术方案相比，本发明可大幅度明显降低菜籽粕中异硫氰酸酯含量，而且发酵时间较短，效率高。

Description

一种降低菜籽粕异硫氰酸酯含量的微生物组合固态发酵法

技术领域

本发明涉及一种发酵法脱除菜籽粕毒性物质的方法，尤其是一种降低菜籽粕异硫氰酸酯含量的微生物组合固态发酵法。

背景技术

菜籽粕是一种营养价值较高的植物性蛋白饲料，其营养价值仅次于豆粕，但比豆粕更有价格优势。菜籽粕的粗蛋白质含量在35％～45％之间，略低于豆粕，但氨基酸组成略优于豆粕，且维生素和矿物质含量较为丰富，是一类具有较大应用潜力的蛋白质饲料资源。但是，菜籽粕中含有多种抗营养因子，如硫代葡萄糖苷、芥酸、单宁、植酸等，尤其是硫代葡萄糖苷及其降解产物，这极大地制约了其在饲料工业中的应用。硫代葡萄糖苷在芥子酶的作用下，生成异硫氰酸酯、硫氰酸盐、腈类、恶唑硫烷酮等有毒物质，其中异硫氰酸酯是硫代葡萄糖苷的主要降解产物。大量研究表明，异硫氰酸酯不仅严重影响菜籽粕的适口性，降低动物的采食量，而且还会对动物的生理造成明显影响，尤其是甲状腺功能，导致动物的生产性能下降。因此，我国饲用菜籽粕国家标准(GB/T23736-2009)中，除按其营养指标对进行分级外，还按其异硫氰酸酯含量进行分级，即分为低异硫氰酸酯菜籽粕(≤750mg/kg)、中异硫氰酸酯菜籽粕(750＜ITC≤2000mg/kg)及高异硫氰酸酯菜籽粕(2000＜ITC≤4000mg/kg)。

为了扩大菜籽粕在动物生产中的应用，缓解我国蛋白质饲料资源紧缺的现状，如何降低菜籽粕中抗营养因子尤其是异硫氰酸酯的含量成为提升菜籽粕营养品质的关键问题。近几十年来，国内外科技工作者已做了大量研究，建立了有关菜籽粕脱毒的很多方法。它们大体上可分为四大类，即遗传育种法、物理脱毒法、化学脱毒法和生物脱毒法。遗传育种法是通过基因工程技术，从根本上解决菜籽粕中抗营养因子的方法。物理脱毒法是通过加热等物理方法对菜籽粕进行脱毒，虽操作简单，但仅能部分降低抗营养因子含量，且仅有暂时的脱毒效果，并不是一种理想的方法。化学脱毒法是针对菜籽粕中某些有毒成分的某种特性，利用化学试剂进行固定、中和、分解、溶解等处理，以达到脱毒目的；该法针对性较强，虽脱毒率较高，但脱毒范围较窄，脱毒后的菜籽粕一般适口性较差，而且营养物质损失大，存在残留问题，也不是理想的脱毒方法。生物脱毒法是应用外源添加微生物进行发酵，以达到脱毒目的的方法；该法是目前菜籽粕脱毒中常采用的方法，是目前相对较为理想的一种方法。用微生物发酵对菜籽粕进行脱毒，具有以下几个优点：第一，微生物脱毒法的条件温和，操作简单；第二，脱毒效果明显，微生物的酶系复杂，能够降解菜籽粕中的多种抗营养因子；第三，微生物能改善菜籽粕的适口性和风味；第四，干物质损失少，并可提高蛋白质的含量，同时在微生物发酵过程中提高了菜籽粕中的小(寡)肽、活性肽、氨基酸、有机酸等小分子营养物质的含量。一般而言，微生物脱毒法比物理、化学脱毒法更为优越，在脱毒的同时能够改善菜籽粕的营养品质，而且成本低，是一种有前途的脱毒技术。

就采用微生物发酵对菜籽粕进行脱毒而言，国外早在1958年就开始了研究，发现一些真菌产生的芥子酶能够降解硫代葡萄糖苷；此后，又发现棒曲霉、尖孢镰刀菌、敏捷乳杆菌、少孢根霉、曲霉等多种微生物均有降解硫代葡萄糖苷的能力。国内在上世纪80年代就已经开展了大量研究。早期的研究是从自然界中筛选出能降解硫代葡萄糖苷的菌种，进行单菌发酵；随着研究的深入，发现单一微生物发酵的脱毒效果有限，而把几种微生物组合在一起发酵可获得较好的效果。微生物组合即是芥子酶系的复配，微生物亲缘关系越远，组合后的脱毒效果越好，这是微生物组合发酵对菜籽粕进行脱毒的理论基础。就微生物组合发酵中菌种的选择而言，目前大多数报道中主要是以降低菜籽粕中硫代葡萄糖苷含量的效果(降解率)为标准，但是硫代葡萄糖苷本身是无毒的，而有毒的是其降解产物如异硫氰酸酯、恶唑烷硫酮等。虽然少数报道在主要针对降硫代葡萄糖苷含量的同时，还考虑了降异硫氰酸酯和/或恶唑烷硫酮等的效果，但这些报道中所选的菌种几乎相似，缺乏新颖性，且发酵工艺相对较复杂，发酵时间普遍较长，不适合规模化生产。

目前，基于可供用于菜籽粕微生物发酵脱毒的菌种多，但脱毒效果好的菌种少；菜籽粕微生物发酵脱毒工艺中的一些参数有待进一步优化，如发酵时间过长等；以及菜籽粕微生物发酵脱毒中，专门针对降异硫氰酸酯的报道还未见报道。

发明内容

为了克服现有的菜籽粕微生物发酵脱毒工艺的不足，本发明提供一种降低菜籽粕异硫氰酸酯含量的微生物组合固态发酵法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种降低菜籽粕异硫氰酸酯含量的微生物组合固态发酵法，其特征在于，采用紫红红球菌(Rhodococcusrhodochrous)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙假丝酵母(Candida guilliermondii)三种微生物组合固态发酵菜籽粕以降低其异硫氰酸酯含量，包括以下步骤：

A.菜籽粕原料的准备与预处理：粉碎菜籽粕原料，根据发酵容器大小取适量的菜籽粕，将菜籽粕与水按质量比2∶1混合均匀，调pH至7.0±0.5，混合均匀，封口，采用121℃高压蒸汽灭菌15min；

B.发酵种子液的制备：采用摇瓶培养法分别培养紫红红球菌(Rhodococcusrhodochrous)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙假丝酵母(Candida guilliermondii)，三种菌的培养基分别为天冬酰胺-葡萄糖培养基、乳酸菌培养基和马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基，均采用液态培养基；培养基经121℃高压蒸汽灭菌15min后冷却至室温；三种菌的培养温度分别为28℃、37℃和25-28℃，摇床转速为190±30r/min，培养时间为24h；

C.按比例接种三种微生物：无菌条件下，将通过步骤B制备的紫红红球菌、戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母三种菌液接种至经步骤A预处理后的菜籽粕原料中，接种量按含有菌种的培养基质量占菜籽粕质量的百分比计，三种微生物分别为2％、1％和1％，混合均匀；

D.固态发酵：将已接种后的菜籽粕原料置于发酵容器中，在通风环境，温度30±2℃，发酵时间3d；

E.发酵菜籽粕成品的制备：步骤D固态发酵结束后，将发酵菜籽粕置于62±2℃环境，烘干，粉碎，即制得发酵菜籽粕成品。

本发明首次采用了紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)菌固态发酵菜籽粕，并与戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙假丝酵母(Candidaguilliermondii)菌进行组合，这种微生物组合固态发酵法实现大幅度降解菜籽粕中异硫氰酸酯的含量。

本发明的有益效果是，本发明首次使用紫红红球菌固态发酵菜籽粕，并与戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母进行组合使用；与其它技术方案相比，本发明可实现大幅度明显降低菜籽粕中异硫氰酸酯含量，而且发酵时间较短，效率高。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步说明。

实施例一(实验室)

A.菜籽粕原料的准备与预处理：菜籽粕原料购自粮油食品加工企业，在进行灭菌处理前将其粉碎；称取菜籽粕原料50g，置于250mL锥形瓶中，向锥形瓶中加水25mL，混合均匀；调pH至7.0±0.5，混合均匀，封口，经121℃高压蒸汽灭菌15min；

B.发酵种子液的制备：采用天冬酰胺-葡萄糖培养基、乳酸菌培养基和马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基，三种培养基均为液态培养基，采用摇瓶培养法分别用于培养紫红红球菌、戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母；培养基经121℃高压蒸汽灭菌15min，冷却至室温，然后接种所选的相应菌种；紫红红球菌、戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母的培养温度分别为28℃、37℃和25-28℃，摇床转速为190±30r/min，培养时间24h；

C.按比例接种三种微生物：在无菌条件下，将制备的紫红红球菌、戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母三种菌液接种至经预处理后的盛有菜籽粕的锥形瓶中，接种量按含有菌种的培养基质量占菜籽粕质量的百分比计，分别为2％、1％和1％；接种后，用无菌玻璃棒将菌液与菜籽粕原料搅拌混合均匀；

D.固态发酵：将已接种后的菜籽粕原料置于发酵容器中，在通风环境，温度30±2℃，发酵时间3d；

E.发酵菜籽粕成品的制备：待以上步骤D发酵结束后，将发酵菜籽粕取出，置于62±2℃环境，烘干；粉碎后，即制得发酵菜籽粕成品。

以上步骤A～E重复五次，得出实验检测数据如下：

实施例二(中试)

A.菜籽粕原料的准备与预处理：将菜籽粕原料用粉碎机粉碎，称取100kg原料，加入水50L，混合均匀；然后调pH至7.0±0.5，混合均匀，分装，封口，采用121℃高压蒸汽灭菌15min；

B.发酵种子液的制备：采用天冬酰胺-葡萄糖培养基、乳酸菌培养基和马铃薯-葡萄糖培养基，均为液态培养基，采用摇瓶培养法分别用于培养紫红红球菌、戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母；培养基经121℃高压蒸汽灭菌15min后冷却至室温，然后接种所选的相应菌种；紫红红球菌、戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母的培养温度分别为28℃、37℃和25-28℃，摇床转速为190±30r/min，培养时间24h；

C.按比例接种三种微生物：待发酵种子液培养完成后，在无菌条件下，将紫红红球菌、戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母三种菌液接种到至经预处理后的菜籽粕原料中，接种量按含有菌种的培养基质量占菜籽粕质量的百分比计，分别为2％、1％和1％；接种后，混合均匀；

D.固态发酵：将已接种后的菜籽粕原料分装于四个塑料袋中，每个袋子装25kg经接种的菜籽粕原料，控制环境温度在30±2℃，并保持环境通风，发酵时间3d；

E.发酵菜籽粕成品的制备：待以上步骤D发酵结束后，将发酵菜籽粕取出，置于62±2℃环境，烘干，粉碎后，即制得发酵菜籽粕成品。

重复以上A～E步骤五次，得出检测数据如下：

本发明所选用的微生物为饲料级或食品级菌种，对人和动物无致病性，生产过程安全；本发明工艺流程简单、操控方便，生产过程清洁、环保。

本发明所用菌种的具体描述如下表：

采用本发明工艺生产的产品，不仅异硫氰酸酯含量大幅度降低，而且粗蛋白质和小肽含量还相当程度地提高。与菜籽粕原料(普通菜籽粕)相比，按本发明工艺生产的产品其异硫氰酸酯含量降低了85％-95％，粗蛋白质含量分别提高5％-10％。因此，本发明不仅可大幅度降低菜籽粕中异硫氰酸酯含量，降低其毒性，而且还可在一定程度提高菜籽粕的营养价值。

Claims (1)

1.一种降低菜籽粕异硫氰酸酯含量的微生物组合固态发酵法，其特征在于，采用紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)、戊糖片球菌(Pediococcuspentosaceus)和季也蒙假丝酵母(Candida guilliermondii)三种微生物组合固态发酵菜籽粕以降低其异硫氰酸酯含量，包括以下步骤：

A.菜籽粕原料的准备与预处理：粉碎菜籽粕原料，根据发酵容器大小取适量的菜籽粕，将菜籽粕与水按质量比2∶1混合均匀，调pH至7.0±0.5，混合均匀，封口，采用121℃高压蒸汽灭菌15min；

B.发酵种子液的制备：采用摇瓶培养法分别培养紫红红球菌(Rhodococcusrhodochrous)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙假丝酵母(Candida guilliermondii)，三种菌的培养基分别为天冬酰胺-葡萄糖培养基、乳酸菌培养基和马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基，均采用液态培养基；培养基经121℃高压蒸汽灭菌15min后冷却至室温；三种菌的培养温度分别为28℃、37℃和25-28℃，摇床转速为190±30r/min，培养时间为24h；

C.按比例接种三种微生物：无菌条件下，将通过步骤B制备的紫红红球菌、戊糖片球菌和季也蒙假丝酵母三种菌液接种至经步骤A预处理后的菜籽粕原料中，接种量按含有菌种的培养基质量占菜籽粕质量的百分比计，三种微生物分别为2％、1％和1％，混合均匀；

D.固态发酵：将已接种后的菜籽粕原料置于发酵容器中，在通风环境，温度30±2℃，发酵时间3d；

E.发酵菜籽粕成品的制备：步骤D固态发酵结束后，将发酵菜籽粕置于62±2℃环境，烘干，粉碎，即制得发酵菜籽粕成品。