CN108913627B - 一种降解黄曲霉毒素的发酵剂、其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降解黄曲霉毒素的发酵剂、其制备方法和应用,属于毒素降解技术领域。本发明降解黄曲霉毒素的发酵剂,是由复合微生物菌剂和增效剂按照4∶1的重量体积比组成;所述复合微生物菌剂是由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照1~5∶1~5∶3~8∶3~8重量比混合而成。本发明的发酵剂能够有效降解农作物或农产品中黄曲霉毒素B1,降解产物安全,对动物体不会产生毒害作用。
Description
技术领域
本发明属于毒素降解技术领域,具体涉及一种降解黄曲霉毒素的发酵剂、其制备方法和应用。
背景技术
黄曲霉毒素主要是由黄曲霉(A.flavus)和寄生曲霉(A.parasiticus)产生的次生代谢化合物,它们是二氢呋喃香豆素的衍生物,1993年被世界卫生组织(WHO)的癌症研究机构划定为I类致癌物。
传统的采用物理和化学方法处理黄曲霉毒素污染的农产品或饲料;但这些方法存在去毒不完全、营养价值降低、成本高、应用性差等问题。近年来生物防控黄曲霉毒素污染成为研究的热点,许多抑制黄曲霉菌生长、抑制黄曲霉菌产毒和降解黄曲霉毒素的微生物被分离、培养;然而,这些微生物大都局限在实验室研究阶段,实际工业化应用存在反应条件严格、黄曲霉的降解率差异大,降解效果不可控等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种高效降解黄曲霉毒素的发酵剂,处理后的农产品或饲料几乎不含有黄曲霉毒素,降解产物安全。。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种复合微生物菌剂,由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照1~5∶1~5∶3~8∶3~8重量比混合而成。
在上述方案的基础上,由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照3∶3∶5∶5重量比混合而成。
上述复合微生物菌剂在抑制黄曲霉的生长、抑制黄曲霉毒素的生物合成、降解黄曲霉毒素中的应用。
一种降解黄曲霉毒素的发酵剂,是由复合微生物菌剂和增效剂按照4∶1的重量体积比组成;
所述复合微生物菌剂是由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照1~5∶1~5∶3~8∶3~8重量比混合而成。
在上述方案的基础上,所述复合微生物菌剂是由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照3∶3∶5∶5重量比混合而成。
在上述方案的基础上,所述增效剂是由植物精油和助剂按1∶0.3~0.5体积比混合而成
在上述方案的基础上,所述的植物精油为茶树精油、肉桂精油、桉叶油、山苍子油中的一种或几种;
所述的助剂为乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇、吐温-80、司盘-80中的一种或几种。
上述降解黄曲霉毒素的发酵剂在黄曲霉毒素降解中的应用。
在上述方案的基础上,所述降解黄曲霉毒素的发酵剂中复合微生物菌剂的添加量为2%,增效剂的添加量为0.5%。
一种降解黄曲霉毒素的方法,步骤如下:
(1)将污染有黄曲霉毒素的农产品或饲料进行高温杀菌,然后将复合微生物菌剂与灭菌后的农产品或饲料混合均匀,加水,调节其含水量为80~95%,置于发酵罐中发酵,30~37℃,发酵48~60h;
(2)增效剂按1∶5~10的体积重量比与无菌水混合均匀,喷洒于发酵后的物料,混合均匀;置于35~42℃下,熏蒸3~6h。
嗜热链球菌ATCC 14485购自北京北纳创联生物技术研究院;
双歧杆菌ATCC 15700购自北京北纳创联生物技术研究院;
产朊假丝酵母AS2.281购自上海北诺生物科技有限公司;
地衣芽孢杆菌AS1.807购自上海北诺生物科技有限公司;
酿酒酵母AS2.241购自北京北纳创联生物技术研究院;
枯草芽孢杆菌AS1.398购自北京北纳创联生物技术研究院。
本发明的优点
本发明的发酵剂能够有效降解农作物或农产品中黄曲霉毒素B1,降解产物安全,对动物体不会产生毒害作用。
本发明发酵剂中的复合微生物菌剂中的嗜热链球菌和双歧杆菌能够分解利用农作物或农产品中的营养物质,其分解产生的小分子物质能够供给产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌生长利用,并产生大量的胞外酶,从而对黄曲霉毒素进行降解;反过来,这些胞外酶中还含有多种蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶等,进一步降解大分子物质,供给四种菌株分解利用;这些益生菌的生长繁殖还能产生大量的次级代谢产物,不但没有降低农作物或农产品的营养,还能使营养物质更利于生物体消化吸收,提高其生物利用率;而且,这些益生菌随食物进入生物体的消化系统,能够进一步增强其消化吸收功能,改善肠道菌群和微环境。
所述增效剂中的植物精油对黄曲霉菌的生长、产毒具有抑制作用,还能降解产生的黄曲霉毒素,配合复合微生物的发酵,对黄曲霉毒素进一步降解,增强复合微生物制剂的功效。
附图说明
图1不同复合发酵剂对黄曲霉毒素B1降解效果的影响;
图2复合微生物菌剂的添加量对黄曲霉毒素B1降解效果的影响;
图3增效剂的添加量对黄曲霉毒素B1降解效果的影响。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语,除非有另外说明,一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例,并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明,而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
一种降解黄曲霉毒素的发酵剂,是由复合微生物菌剂和增效剂按照4∶1的重量体积比组成;
所述复合微生物菌剂是由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照1∶1∶3∶3重量比混合而成。
所述增效剂是由植物精油和助剂按1∶0.3体积比混合而成。
所述植物精油由茶树精油、肉桂精油按1∶1的体积比混合而成。
所述助剂由乙醇、吐温-80、司盘-80按1∶1∶1的体积比混合而成。
实施例2
一种降解黄曲霉毒素的发酵剂,是由复合微生物菌剂和增效剂按照4∶1的重量体积比组成;
所述复合微生物菌剂是由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照3∶3∶5∶5重量比混合而成。
所述增效剂是由植物精油和助剂按1∶0.3~0.5体积比混合而成。
所述植物精油为肉桂精油、山苍子油按1∶1的体积比混合而成。
所述助剂由丙三醇、吐温-80、司盘-80按1∶1∶1的体积比混合而成。
实施例3
一种降解黄曲霉毒素的发酵剂,是由复合微生物菌剂和增效剂按照4∶1的重量体积比组成;
所述复合微生物菌剂是由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照5∶5∶8∶8重量比混合而成。
所述增效剂是由植物精油和助剂按1∶0.5体积比混合而成。
所述植物精油由桉叶油、山苍子油按1∶1的体积比混合而成。
所述助剂由丙醇、乙二醇、吐温-80、司盘-80按1∶1∶1∶1的体积比混合而成。
实施例4
一种降解黄曲霉毒素的方法,步骤如下:
(1)将污染有黄曲霉毒素的农产品或饲料进行高温杀菌,然后将复合微生物菌剂与灭菌后的农产品或饲料混合均匀,加水,调节其含水量为80~95%,置于发酵罐中发酵,30~37℃,发酵48~60h;
(2)增效剂按1∶5~10的重量比与无菌水混合均匀,喷洒于发酵后的物料,混合均匀;置于35~42℃下,熏蒸3~6h。
所述降解黄曲霉毒素的发酵剂为实施例1~3中的发酵剂,其中复合微生物菌剂的添加量为2%,增效剂的添加量为0.5%。
一、不同微生物组合对黄曲霉毒素B1降解效果的影响
1.1试验菌株
所述对黄曲霉毒素具有降解作用的微生物为:
嗜热链球菌(A);
双歧杆菌(B);
产朊假丝酵母(C);
酿酒酵母(D);
地衣芽孢杆菌(E);
枯草芽孢杆菌(F)。
1.2试验设计
取被黄曲霉毒素污染的玉米碜,将其高压蒸汽灭菌。冷却后,随机分为12组,每组3个平行,每个平行50g,每组分别按照2%重量比添加不同的微生物组合剂,具体处理方式如下:
表1不同组玉米碜的处理方式
组别 | 微生物组合 |
1 | A |
2 | B |
3 | C |
4 | D |
5 | A+B |
6 | A+B+C |
7 | A+B+E |
8 | A+B+D |
9 | A+B+F |
10 | A+B+C+D |
11 | A+B+E+F |
12 | 空白对照 |
注:在表1的微生物组合中,A和B、C和D、E和F、C和E的重量比为1∶1;B和C的重量比为5∶8;空白对照组不添加任何微生物。
分别向上述处理后的玉米碜中加水,调节其含水量为80~95%,置于发酵罐中发酵,30~37℃,发酵48~60h。
1.3试验结果
发酵完成后,以固相萃取法提取其中黄曲霉毒素B1,利用高效液相色谱法测定黄曲霉毒素B1含量,并计算其降解率。
黄曲霉毒素B1降解率利用以下公式计算:
降解率=(1-样品中AFB1含量/空白对照中AFB1含量)×100%。
不同处理中黄曲霉毒素B1含量、降解率如表2所示:
表2不同处理中黄曲霉毒素B1含量、降解率
组别 | 黄曲霉毒素B<sub>1</sub>含量(ng/g) | 黄曲霉毒素B<sub>1</sub>降解率(%) |
A | 62.17 | 20.77 |
B | 61.35 | 21.82 |
C | 51.14 | 34.83 |
D | 50.47 | 35.68 |
A+B | 45.83 | 41.60 |
A+B+C | 22.64 | 71.15 |
A+B+E | 26.19 | 66.62 |
A+B+D | 19.43 | 75.24 |
A+B+F | 23.37 | 70.22 |
A+B+C+D | 10.44 | 86.70 |
A+B+E+F | 14.12 | 82.01 |
空白对照 | 78.47 | ------- |
由表2可知,本发明中嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌的组合对黄曲霉毒素B1的降解率最高,高达86.70%,降解后的玉米碜中黄曲霉毒素B1的含量为10.44ng/g,低于国家标准水平,可进一步应用于饲料的加工。
二、复合发酵剂对黄曲霉毒素B1降解效果的影响
2.1试验分组
2.1.1实施例1的发酵剂;
2.1.2实施例2的发酵剂;
2.1.3实施例3的发酵剂;
2.1.4实施例2中产朊假丝酵母替换成酿酒酵母,地衣芽孢杆菌替换成枯草芽孢杆菌制备的发酵剂;
2.1.5实施例2的复合微生物菌剂;
2.1.6实施例2的增效剂;
2.1.7空白对照组。
2.2试验设计
取被黄曲霉毒素污染的玉米碜,将其高压蒸汽灭菌。冷却后,随机分为7组,每组3个平行,每个平行50g;其中,
第1~4组采用2.1.1~2.1.4的发酵剂处理,即:每组分别按照2%重量比添加2.1.1~2.1.4发酵剂中的复合微生物菌剂,再分别向上述处理后的玉米碜中加水,调节其含水量为80~95%,置于发酵罐中发酵,30~37℃,发酵48~60h。发酵完成后,增效剂按1∶5~10的重量比与无菌水混合均匀,喷洒于发酵后的物料,混合均匀;置于35~42℃下,熏蒸3~6h。
第5组只添加实施例2的复合微生物菌剂,添加量为2%,再灭菌后的玉米碜中加水,调节其含水量为80~95%,置于发酵罐中发酵,30~37℃,发酵48~60h。
第6组只添加实施例2的增效剂,即:向灭菌后的玉米碜中加水,调节其含水量为80~95%,增效剂按1∶5~10的重量比与无菌水混合均匀,喷洒于发酵后的物料,混合均匀;置于35~42℃下,熏蒸3~6h。
第7组仅向灭菌后的玉米碜中加水,调节其含水量为80~95%,不做其他处理。
2.3试验结果
发酵完成后,以固相萃取法提取其中黄曲霉毒素B1,利用高效液相色谱法测定黄曲霉毒素B1含量,并计算其降解率。
黄曲霉毒素B1降解率利用以下公式计算:
降解率=(1-样品中AFB1含量/空白对照中AFB1含量)×100%。
不同复合发酵剂对黄曲霉毒素B1降解效果如图1所示:
由图1可知,本发明实施例1~3的发酵剂对黄曲霉毒素B1降解率均在90%以上,其中实施例2的发酵剂的效果最好,高于其他各组。仅添加复合微生物菌剂或增效剂对黄曲霉毒素B1的降解率均不如实施例1~3的发酵剂,由此可见,两者组合能够更好的发挥降解黄曲霉毒素B1的功效。
三、复合发酵剂的添加量对黄曲霉毒素B1降解效果的影响
3.1复合微生物菌剂的添加量对黄曲霉毒素B1降解效果的影响
3.1.1试验设计
取被黄曲霉毒素污染的玉米碜,将其高压蒸汽灭菌。冷却后,随机分为5组,每组3个平行,每个平行50g;每组分别按照0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的添加量添加实施例2的复合微生物菌剂,分别向上述处理后的玉米碜中加水,调节其含水量为80~95%,置于发酵罐中发酵,30~37℃,发酵48~60h。
3.1.2试验结果
发酵完成后,以固相萃取法提取其中黄曲霉毒素B1,利用高效液相色谱法测定黄曲霉毒素B1含量,并计算其降解率。
黄曲霉毒素B1降解率利用以下公式计算:
降解率=(1-样品中AFB1含量/空白对照中AFB1含量)×100%。
不同处理中黄曲霉毒素B1含量、降解率如图2所示:
由图2可知,随着复合微生物菌剂添加量的增加,黄曲霉毒素B1降解率增加。在复合微生物菌剂添加量≥2.0%时,黄曲霉毒素B1降解率增加缓慢;从节约成本的角度,可采用复合微生物菌剂2.0%的添加量,当农产品被黄曲霉毒素污染严重时,可以适当增加复合微生物菌剂的添加量。
3.2增效剂的添加量对黄曲霉毒素B1降解效果的影响
3.2.1试验设计
取被黄曲霉毒素污染的玉米碜,将其高压蒸汽灭菌。冷却后,随机分为5组,每组3个平行,每个平行50g;向玉米碜中加水,调节其含水量为80~95%,每组分别按照0.05%、0.1%、0.25%、0.5%、1.0%的添加量添加实施例2的增效剂,增效剂按1∶5~10的重量比与无菌水混合均匀,喷洒于发酵后的物料,混合均匀;置于35~42℃下,熏蒸3~6h。
3.2.2试验结果
熏蒸完成后,以固相萃取法提取其中黄曲霉毒素B1,利用高效液相色谱法测定黄曲霉毒素B1含量,并计算其降解率。
黄曲霉毒素B1降解率利用以下公式计算:
降解率=(1-样品中AFB1含量/空白对照中AFB1含量)×100%。
不同处理中黄曲霉毒素B1含量、降解率如图3所示:
由图3可知,随着增效剂添加量的增加,黄曲霉毒素B1降解率增加。在增效剂添加量≥0.5%时,黄曲霉毒素B1降解率增加缓慢;从节约成本的角度,可采用增效剂0.5%的添加量,当农产品被黄曲霉毒素污染严重时,可以适当增加增效剂的添加量。
四、降解产物安全性试验
小鼠饲喂前禁食12h,自由饮水,称体质量并记录,做好标记,随机分成4组,即:饲喂未经污染的玉米碜A(简称:空白组);饲喂被黄曲霉毒素污染的玉米碜组B(简称:玉米碜组);饲喂污染玉米碜被实施例2的发酵剂处理过的玉米碜实验组C(简称:降解组),每组各20只。各组小鼠每日同一时间饲喂处理,自由采食饮水,持续30天,统计死亡率和存活率,最后脱颈处死,检测各脏器情况。
其中,各组小鼠死亡和存活情况如表3所示:
表3各组小鼠死亡和存活情况
组别 | 数量(只) | 死亡数(只) | 死亡率(%) | 存活数(只) | 存活率(%) |
空白组 | 20 | 0 | 0 | 20 | 100 |
玉米碜组 | 20 | 11 | 55 | 9 | 45 |
降解组 | 20 | 0 | 0 | 20 | 100 |
由表3可知,本发明发酵剂发酵降解后的玉米碜与空白组小鼠的死亡率为0%,存活率为100%,而未经本发明发酵剂发酵的玉米碜组,小鼠的死亡率为55%,存活率为45%;由此可见,本发明发酵剂降解后的玉米碜不会使小鼠死亡,大大降低了其毒性。
取出小鼠的肝脏和肾脏观察发现,玉米碜组由于毒素含量高,小鼠的肝肾组织明显充血,部分组织存在明显损坏;而降解组和空白组的小鼠肝肾包膜光滑,未发现明显的充血和组织损坏。综上,本发明的发酵剂能够显著的降解玉米碜中的黄曲霉毒素,并使其毒性消失,并且降解产物安全,不会对动物体产生毒害作用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种降解黄曲霉毒素的发酵剂,其特征在于:是由复合微生物菌剂和增效剂按照4∶1的重量体积比组成;
所述复合微生物菌剂是由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照1~5∶1~5∶3~8∶3~8重量比混合而成;
所述增效剂是由植物精油和助剂按1∶0.3~0.5体积比混合而成;
所述的植物精油为茶树精油、肉桂精油、桉叶油、山苍子油中的一种或几种;
所述的助剂为乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇、吐温-80、司盘-80中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述降解黄曲霉毒素的发酵剂,其特征在于:所述复合微生物菌剂是由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照3∶3∶5∶5重量比混合而成。
3.权利要求1或2所述降解黄曲霉毒素的发酵剂在黄曲霉毒素降解中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于:所述降解黄曲霉毒素的发酵剂中复合微生物菌剂的添加量为2%,增效剂的添加量为0.5%。
5.一种降解黄曲霉毒素的方法,其特征在于:步骤如下:
(1)将污染有黄曲霉毒素的农产品或饲料进行高温杀菌,然后将复合微生物菌剂与灭菌后的农产品或饲料混合均匀,加水,调节其含水量为80~95%,置于发酵罐中发酵,30~37℃,发酵48~60h;
(2)增效剂按1∶5~10的重量比与无菌水混合均匀,喷洒于发酵后的物料,混合均匀;置于35~42℃下,熏蒸3~6h;
所述复合微生物菌剂的添加量为2%,增效剂的添加量为0.5%;
所述复合微生物菌剂是由嗜热链球菌、双歧杆菌、产朊假丝酵母和地衣芽孢杆菌按照1∶1∶3∶3或3∶3∶5∶5或5∶5∶8∶8重量比混合而成;
所述增效剂是由植物精油和助剂按1∶0.3~0.5体积比混合而成;
所述的植物精油为茶树精油、肉桂精油按1∶1的体积比混合而成;或者是肉桂精油、山苍子油按1∶1的体积比混合而成;或者是桉叶油、山苍子油按1∶1的体积比混合而成;
所述的助剂为由乙醇、吐温-80、司盘-80按1∶1∶1的体积比混合而成,或者是丙三醇、吐温-80、司盘-80按1∶1∶1的体积比混合而成,或者是丙醇、乙二醇、吐温-80、司盘-80按1∶1∶1∶1的体积比混合而成。
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