药渣水飞蓟粕固态发酵生产生物蛋白饲料的研究与应用

摘要

水飞蓟(Sliybum maruianum(L.)Gaertn.)是一至两年生草本植物，其有效成分水飞蓟素具有清除自由基、抗脂质过氧化、抗肝纤维化、抗肿瘤和降血脂等生理活性。近年来，随着水飞蓟素需求量的增加，水飞蓟粕残渣也随之增多。水飞蓟粕是水飞蓟果实提取有效成分水飞蓟素后剩余的残渣。水飞蓟粕主要由蛋白质、粗纤维、多酚和黄酮类化合物等组成，其中蛋白质含量为22％-25％，具有潜在的营养价值；但目前一般作为废物丢弃，既浪费资源，又污染环境。而水飞蓟粕直接作为动物饲料使用，存在消化性和适口性差的问题。因此，本文以水飞蓟粕为原料，利用微生物工程技术，将中药渣水飞蓟粕转化为生物蛋白饲料，以固态发酵方式，研究了其发酵的最佳菌种组合、最佳培养基配方和最优的发酵工艺条件，并考察其替代豆粕饲喂青壳蛋仔鸡的效果，主要研究内容和结果如下：
　　1.对水飞蓟粕的主要成分进行了分析。结果表明，水飞蓟粕中粗蛋白含量为25.58％，粗纤维含量为22.09%；水飞蓟粕含有17种氨基酸，氨基酸总量达到了33.06％，其中7种必需氨基酸占总氨基酸的35.4％。在所有氨基酸中谷氨酸、亮氨酸、天门冬氨酸的含量较高，其中，谷氨酸含量占总氨基酸的22.7％；水飞蓟粕富含人体必需的多种矿质元素，包括K、Ca、Mg、Na、Zn、Fe、Mn、Cu等。水飞蓟粕中宏量元素(Ca、Mg、Na、K、P的含量最高，由低到高的顺序为Na　　2.对水飞蓟粕固态发酵菌种组合、接种量、接种比例进行优选，并对固态发酵培养基进行优化。以热带假丝酵母、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、黑曲霉和绿色木霉等5株菌为出发菌株，以粗蛋白含量为指标，得到最佳菌种组合为：热带假丝酵母：黑曲霉=1:1，接种量10％。在此基础上，通过单因素试验和响应面试验，考察了不同原辅料比、碳源、氮源和无机盐对水飞蓟粕固态发酵的影响，确定了固态发酵的最佳培养基配方为：水飞蓟粕：麸皮：玉米粉(w/w)为8:1.5:0.5，1.11％葡萄糖、1.40%尿素和0.56％磷酸二氢钾。
　　3.固态发酵工艺研究。利用单因素和响应面试验考察了初始含水量、发酵时间、培养温度等工艺参数对水飞蓟粕固态发酵的影响，确定最佳的固态发酵工艺为：培养温度30.8℃、初始含水量59.7％、发酵时间87 h。对此条件下发酵的产品进行营养成分分析、体外消化率测定和SDS-PAGE电泳分析，结果表明：发酵后粗蛋白含量达41.78％，比发酵前混合原料粗蛋白含量(23.28％)提高79.85％，而粗纤维下降了25.07％；发酵后粗蛋白体外消化率达88.92％，较发酵前混合原料提高18.80％；SDS-PAGE电泳试验表明，发酵混合原料的蛋白质条带多集中在20.1-44.3 kDa和6.5-14.3 kDa范围，而发酵后可见，原20.1-44.3 kDa范围蛋白条带基本降解为14.3 kDa以下，表明水飞蓟粕蛋白在发酵过程中降解为小分子蛋白或多肽。
　　4.水飞蓟粕生物蛋白饲料对青壳蛋仔鸡的饲喂应用研究。采用发酵水飞蓟粕以25%(试验Ⅰ组)、50％(试验Ⅱ组)、100％(试验Ⅲ组)比例替代豆粕饲喂青壳蛋仔鸡四周，测定青壳蛋仔鸡的生产性能指标、屠宰指标、血液指标、免疫指标和肉质指标。结果表明：试验Ⅱ组对青壳蛋仔鸡的生产性能优于对照组，但差异不显著(p>0.05)；各试验组可改善仔鸡的屠宰性能，但差异不显著(p>0.05)。各试验组均可降低仔鸡的腹脂率，其中试验Ⅱ组显著降低青壳蛋仔鸡的腹脂率(p<0.01)；各实验组均可降低谷丙转氨酶、谷草转氨酶活性，血清中总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇的含量，部分指标显著降低(p<0.05)。试验Ⅰ、Ⅱ组可以提高血清中的总蛋白、白蛋白和球蛋白的含量，降低尿素氮的含量，部分指标差异显著(p<0.05)。各试验组均可提高青壳蛋仔鸡的胸腺指数和脾脏指数。其中，试验Ⅱ组能够显著提高胸腺指数(p<0.05)；各试验组均可提高胸肌系水力和腿肌系水力，差异不显著(P>0.05)。因此，采用试验Ⅱ组饲喂青壳蛋仔鸡，生产性能无显著差别，可有效降低腹脂率、促进血脂代谢、增强免疫功能、改善鸡肉品质。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 药渣的研究概况

1.1.1 药渣的来源及化学成分

1.1.2 药渣的综合利用

1.2 水飞剪研究概况

1.2.1 水飞蓟的概述

1.2.2 化学成分研究

1.2.3 药理研究

1.3 固态发酵生产生物蛋白饲料的研究

1.3.1 固态发酵技术的特点

1.3.2 固态发酵生产生物蛋白饲料的原料

1.3.3 固态发酵的微生物种类

1.3.4 固态发酵生产生物蛋白饲料的影响因素

1.4 本课题研究的目的和意义

1.5 本论文的主要研究内容

第二章 水飞蓟粕基本成分分析

2.1 仪器、材料与试剂

2.1.1 仪器

2.1.2 材料与试剂

2.2 实验方法

2.2.1 样品的预处理

2.2.2 水分含量的测定

2.2.3 粗蛋白的测定

2.2.4 粗脂肪的测定

2.2.5 粗纤维的测定

2.2.6 粗灰分的测定

2.2.7 氨基酸组成的测定

2.2.8 微量元素的测定

2.2.9 数据分析

2.3 结果与讨论

2.3.1 水飞蓟粕组成成分分析

2.3.2 水飞蓟粕氨基酸组成分析

2.3.3 水飞蓟粕矿质元素分析

2.4 本章小结

第三章 固态发酵菌种选择及固态培养基优化

3.1 仪器、材料与试剂

3.1.1 仪器

3.1.2 材料与试剂

3.2 方法

3.2.1 培养基的制备

3.2.2 菌种斜面活化

3.2.3 液体扩大培养

3.3.4 菌种发酵试验

3.3.5 固态发酵培养基优化

3.3 结果与分析

3.3.1 固态发酵菌种筛选

3.3.2 固态发酵培养基的优化

3.4 本章小结

第四章 固态发酵工艺研究

4.1 仪器、材料与试剂

4.1.1 仪器

4.1.2 材料与试剂

4.2 实验方法

4.2.1 培养基的制备

4.2.2 菌种斜面活化

4.2.3 液体扩大培养

4.2.4 单因素试验

4.2.5 响应面优化试验

4.2.6 发酵产品营养成分的分析

4.2.7 体外消化率测定

4.2.8 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)

4.3 结果与讨论

4.3.1 单因素试验

4.3.2 响应面分析

4.3.2 发酵产品营养成分分析

4.3.3 体外消化率

4.3.4 SDS-PAGE分析

4.4 本章小结

第五章 水飞蓟粕生物蛋白饲料饲喂青壳蛋仔鸡试验

5.1 仪器、材料与试剂

5.1.1 仪器

5.1.2 材料与试剂

5.2 实验方法

5.2.1 试验设计

5.2.2 饲养管理

5.2.3 日粮配方

5.2.4 检测指标与方法

5.2.5 数据处理

5.3 结果与讨论

5.3.1 对青壳蛋仔鸡生产性能的影响

5.3.2 对青壳蛋仔鸡屠宰指标的影响

5.3.3 对青壳蛋仔鸡血液指标的影响

5.3.4 对青壳蛋仔鸡免疫指标的影响

5.3.5 对青壳蛋仔鸡肉品质的影响

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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