CN104273404A - 一种微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的方法。具体操作步骤是将粉碎的菜籽饼粕与麸皮按10：1的重量份进行混匀，然后按每公斤菜籽饼粕与麸皮混合物加入总菌数量为10～20亿的降解硫苷的微生物菌液190～200mL，再加水，调节水份的含量为50～55%，堆放成料堆，温度28～32℃固态好氧发酵3～4天，得到脱毒菜籽饼粕；所述微生物菌液由植物乳杆菌菌液和蜡样芽孢杆菌菌液混合均匀组成。通过发酵有效地改善了菜籽饼粕的苦涩味，发酵菜籽饼粕中硫苷、异硫氰酸酯(ITC)和噁唑烷硫酮（OZT）比空白对照组分别降低了67.26%、60.37%和53.24%；发酵菜籽粕中硫苷、异硫氰酸酯(ITC)和噁唑烷硫酮（OZT）比空白对照组分别降低了63.05%、60.45%和52.78%。
Description
技术领域
本发明属于饲用蛋白质资源开发技术领域，具体涉及一种菜籽饼粕的脱毒方法。
背景技术
随着我国饲料工业的迅速发展，蛋白质饲料资源严重紧缺的矛盾日益突出，已成为我国饲料工业发展的主要制约因素，并将长期成为我国畜牧业发展的瓶颈，开发利用蛋白质资源已成为我国发展饲料工业的重要课题，菜籽饼粕中含有35%～45%植物蛋白，是重要的植物蛋白资源，而且其蛋白质中氨基酸组成比较平衡，其饲用价值可以与大豆饼相媲美。
但菜籽饼粕中含有硫代葡萄糖苷，即芥子苷(3%～10%)经芥子酶催化水解，生成有毒物质一异硫氰酸醋（ITC）、硫氰酸酯（SCN）、噁唑烷硫酮（OZT）和睛类，动物采食后会使动物中毒，导致肝脏肿大、出血及肝上淋巴增加，降低细胞堆积体积，同时导致甲状腺肿大，还可引起高血糖，降低血液中的甘油三酷含量，限制了其作为动物蛋白质饲料资源的应用。我国大量菜籽饼粕未能物尽其用，被迫投入农田作肥料，造成蛋白饲料资源的严重浪费。
为了充分利用菜籽饼粕这一宝贵的蛋白质资源，长期以来，国内外众多研究者做了许多不懈努力。目前菜籽饼粕脱毒方法主要有物理法、化学法、添加剂脱毒法等，并在实践中取得了一定的成效，但目前的化学法脱毒率不高，添加剂脱毒法效果不确切而且成本比较高，不适于大规模生产；物理法会丧失某些营养成分，设备投资大，工艺复杂，操作条件苛刻，不适用于大规模工业应用。
发明内容
为了解决现有技术中菜籽饼粕脱毒方法存在的不足之处，充分利用菜籽饼粕这一宝贵的蛋白质资源，本发明提供一种微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的方法。
本发明利用微生物的作用，通过微生物酶系（芥子酶）的作用，使菜籽饼粕中的硫代葡萄糖苷降解，从而达到去除抗营养因子的效果。
具体的技术解决方案如下：
一种微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的方法，将粉碎的菜籽饼粕与麸皮按10：1的重量份比进行混匀，然后按每公斤菜籽饼粕与麸皮混合物接入总菌数量为10～20亿的降解硫苷的微生物菌液190～200mL，再加水调节水份的含量为50～55%，堆放成料堆，温度28～32℃固态好氧发酵3～4天，得到脱毒菜籽饼粕；
所述脱毒菜籽饼（脱毒菜籽粕）中硫苷的含量为12.46（33.96）μmol/g、异硫氰酸酯(ITC) 的含量为1.05（1.57）mg/g、噁唑烷硫酮（OZT）的含量为0.65(1.02) mg/g；
所述微生物菌液由植物乳杆菌菌液和蜡样芽孢杆菌菌液按0.9～1.0：1.0～1.1的数量比混合均匀组成。
所述植物乳杆菌 (Lactobacillus plantarum)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.9606，保藏日期2014年08月27日；所述蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.9607，保藏日期2014年08月27。
将所述植物乳杆菌接种于植物乳杆菌培养基中，温度35℃～37℃厌氧静置培养36～48h，调节细菌浓度为10～20亿/mL，制得植物乳杆菌发酵种子液；所述植物乳杆菌培养基配方为：玉米粉10～13g，芝麻粕13～15g，无水乙酸钠3～4g，蒸馏水1000mL；植物乳杆菌培养基的pH 值为6.3～6.5。
将所述蜡样芽孢杆菌接种于蜡样芽孢杆菌培养基中，温度35℃～37℃，摇床培养24～36 h，摇床转速160r/min；调节细菌浓度为10～20亿/mL，制得蜡样芽孢杆菌发酵种子液；所述蜡样芽孢杆菌培养基配方为：玉米粉10～13g，芝麻粕15～17g，氯化钠4～5g，1000mL水，蜡样芽孢杆菌培养基的pH值为7.0～7.2。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1、在发酵过程中可有效地改善菜籽饼（粕）的苦涩味，发酵菜籽饼中硫苷、异硫氰酸酯(ITC)和噁唑烷硫酮（OZT）比空白对照组分别降低了67.26%、60.37%和53.24%；发酵菜籽粕中硫苷、异硫氰酸酯(ITC)和噁唑烷硫酮（OZT）比空白对照组分别降低了63.05%、60.45%和52.78%；
2、菜籽饼中蛋白质含量提高了2.74个百分点，活性小肽提高了2.4个百分点；菜籽粕中蛋白质含量提高了2.51个百分点，活性小肽提高了2.2个百分点；
3、本发明生产的产物改善日粮的适口性，提高动物采食量，能促进动物生长发育，提高了动物的生长性能；
4、本发明生产的产物在发酵过程中产生的大量活性益生菌可调节胃肠道菌群平衡，降低了腹泻率；
5、本发明生产的产物营养较豆粕更能被动物吸收利用，大大地提高了蛋白质的利用率，促进动物机体氮代谢与平衡，而且可以保护肝脏合成蛋白的能力及肝脏的功能；
6、本发明工艺简单，产物的附加值高，生产成本低，利用率高，而且易于推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地描述。
以下实施例所用原料来源说明：普通菜籽饼（市售），蛋白质35.75%，小肽1.68%，水分6.08%，硫苷38.06μmol/L，异硫氰酸酯（ITC）2.65mg/g，噁唑烷硫酮（OTC）1.39 mg/g；普通菜籽粕（市售），蛋白质35.14%，小肽2.36%，水分7.18%，硫苷91.92μmol/L，异硫氰酸酯（ITC）3.97mg/g，噁唑烷硫酮（OTC）2.16 mg/g；麸皮（市售）含水量8.46%，粗蛋白14.88%；玉米粉（市售）含水量13.3%，粗蛋白8.18%；芝麻粕（市售）含水量13.5%，粗蛋白43.6%。
植物乳杆菌 (Lactobacillus plantarum)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.9606，保藏日期2014年08月27日；所述蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.9607，保藏日期2014年08月27日。
实施例1
微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的具体操作步骤如下：
（1）菌株分离、筛选和鉴定
初筛：取菜籽榨油厂周围的土壤数份，分为表层和深层土壤。分别取10g土样接种到90mL无菌水中，160r/min 37℃ 振荡30min。取溶液依次稀释至10-4、10-5、10-6，分别涂布到牛肉膏蛋白胨和MRS固体培养基平板上，牛肉膏蛋白胨平板放置于37℃培养箱中24h，MRS平板放置于厌氧条件下，放置于37℃培养箱中48h。根据菌落形态、大小、颜色、透明度等进行初步筛选，然后再分离纯化至3-4代，于4℃保存；
复筛：将初筛得到的几株菌株挑取单菌落接到液体培养基中活化，按1%（2%）接种到各自培养基中制成发酵种子液（当菌密度达到10cfu/mL时，即可接种发酵）。好氧菌按10%接种量接种到500g菜籽饼（粕）中，厌氧菌按6%接种量接种到500g菜籽饼中，料水比均为1：1，混匀后放置于30℃培养箱中好氧发酵3天，每隔12h翻料1次。厌氧菌按6%接种量接种到500g菜籽饼中，料水比均为1：1，混匀后放置于30℃培养箱中厌氧发酵3天。发酵结束后取样至于65℃烘箱中烘干待测，检测其中硫苷含量。选出硫苷降解率最高的好氧和厌氧菌各1株；
菌种鉴定：细菌16SrRNA菌种鉴定。菌株Y4为蜡样芽孢杆菌，菌株R1为植物乳杆菌；
（2）制备微生物菌液
植物乳杆菌培养基的配方：玉米粉10g，芝麻粕13g，无水乙酸钠3g，水1000mL，pH 6.5。培养条件为培养温度37℃，静置培养48h，制得植物乳杆菌发酵种子液；
蜡样芽孢杆菌培养基配方：玉米粉10g，芝麻粕15g，氯化钠5g，水1000mL，pH7.0。培养温度37℃，培养时间24h，摇床培养，摇床转速为160r/min，制得蜡样芽孢杆菌发酵种子液；
将植物乳杆菌菌液和蜡样芽孢杆菌菌液按0.9：1.0的数量比混合均匀组成微生物菌液备用；
（3）固体发酵菜籽饼粕
将粉碎的菜籽饼粕1000g、麸皮100g混合均匀，加入微生物菌液190mL（按每公斤菜籽饼粕与麸皮混合物加入总菌数量为20亿的微生物菌液，再加入860mL水，混合成含水量为50%的混合物料，将混合物料堆放成料堆，温度30℃固态好氧发酵3天，得到脱毒菜籽饼粕；
所述脱毒菜籽饼（脱毒菜籽粕）中硫苷的含量为12.46（33.96）μmol/g、异硫氰酸酯(ITC) 的含量为1.05（1.57）mg/g、噁唑烷硫酮（OZT）的含量为0.65(1.02) mg/g。
实施例2
微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的具体操作步骤如下：
（1）制备微生物菌液
植物乳杆菌培养基的配方2：玉米粉12g，芝麻粕14g，无水乙酸钠4g，水1000mL，pH 6.3。培养条件为培养温度36℃，静置培养36h，制得植物乳杆菌发酵种子液；
蜡样芽孢杆菌培养基配方2：玉米粉12g，芝麻粕16g，氯化钠4g，水1000mL，pH7.2；培养温度36℃，培养时间24h，摇床培养，摇床转速为160r/min，制得蜡样芽孢杆菌发酵种子液；
将植物乳杆菌菌液和蜡样芽孢杆菌菌液按1.0：1.0的数量比混合均匀组成微生物菌液备用；
（2）固体发酵菜籽饼粕
将粉碎的菜籽饼粕1000g、麸皮100g混合均匀，加入微生物菌液195mL（按每公斤菜籽饼粕与麸皮混合物加入总菌数量为15亿的微生物菌液），再加入850mL水，混合成含水量为50%的混合物料，将混合物料堆放成料堆，温度28℃固态好氧发酵3天，得到脱毒菜籽饼粕；
所述脱毒菜籽饼（脱毒菜籽粕）中硫苷的含量为13.18（35.57）μmol/g、异硫氰酸酯(ITC) 的含量为1.13（1.79）mg/g、噁唑烷硫酮（OZT）的含量为0.76(1.16) mg/g。
实施例3
（1）制备微生物菌液
植物乳杆菌培养基的配方：玉米粉13g，芝麻粕15g，无水乙酸钠5g，水1000mL，pH 6.5。培养条件为培养温度35℃，静置培养48h，制得植物乳杆菌发酵种子液；
蜡样芽孢杆菌培养基配方：玉米粉13g，芝麻粕17g，氯化钠4g，水1000ml，pH7.0。培养温度35℃，培养时间24h，摇床培养，摇床转速为160r/min，制得蜡样芽孢杆菌发酵种子液；
将植物乳杆菌菌液和蜡样芽孢杆菌菌液按1.0：1.1的数量比混合均匀组成微生物菌液备用；
（2）固体发酵菜籽饼粕
将粉碎的菜籽饼粕1000g、麸皮100g混合均匀，加入微生物菌液200mL（按每公斤菜籽饼粕与麸皮混合物加入总菌数量为10亿的微生物菌液），再加入900mL水，混合成含水量为55%的混合物料，将混合物料堆放成料堆，温度32℃固态好氧发酵4天，得到脱毒菜籽饼粕；
所述脱毒菜籽饼（脱毒菜籽粕）中硫苷的含量为12.85（34.79）μmol/g、异硫氰酸酯(ITC) 的含量为1.10（1.71）mg/g、噁唑烷硫酮（OZT）的含量为0.71(1.09) mg/g。
Claims (4)
1.一种微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的方法，其特征在于：将粉碎的菜籽饼粕与麸皮按10：1的重量份比进行混匀，然后按每公斤菜籽饼粕与麸皮混合物接入总菌数量为10～20亿的降解硫苷的微生物菌液190～200mL，再加水调节水份的含量为50～55%，堆放成料堆，温度28～32℃固态好氧发酵3～4天，得到脱毒菜籽饼粕；
所述脱毒菜籽饼（脱毒菜籽粕）中硫苷的含量为12.46（33.96）μmol/g、异硫氰酸酯(ITC) 的含量为1.05（1.57）mg/g、噁唑烷硫酮（OZT）的含量为0.65(1.02) mg/g；
所述微生物菌液由植物乳杆菌菌液和蜡样芽孢杆菌菌液按0.9～1.0：1.0～1.1的数量比混合均匀组成；
所述植物乳杆菌 (Lactobacillus plantarum)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.9606，保藏日期2014年08月27日；所述蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.9607，保藏日期2014年08月27。
2.根据权利要求1所述的一种微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的方法，其特征在于：将所述植物乳杆菌接种于植物乳杆菌培养基中，温度35℃～37℃厌氧静置培养36～48h，调节细菌浓度为10～20亿/ mL，制得植物乳杆菌发酵种子液；所述植物乳杆菌培养基配方为：玉米粉10～13g，芝麻粕13～15g，无水乙酸钠3～4g，蒸馏水1000mL；植物乳杆菌培养基的pH 值为6.3～6.5。
3.根据权利要求1所述的一种微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的方法，其特征在于：将所述蜡样芽孢杆菌接种于蜡样芽孢杆菌培养基中，温度35℃～37℃，摇床培养24～36 h，摇床转速160r/min；调节细菌浓度为10～20亿/mL，制得蜡样芽孢杆菌发酵种子液；所述蜡样芽孢杆菌培养基配方为：玉米粉10～13g，芝麻粕15～17g，氯化钠4～5g，1000 mL水，蜡样芽孢杆菌培养基的pH值为7.0～7.2。
4.根据权利要求1所述的一种微生物固态发酵菜籽饼粕脱毒的方法，其特征在于：料堆固态好氧发酵12h时翻堆通气一次，24h再翻堆通气一次。
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