丁酸梭菌SH-2联合乳酸乳球菌LY-3发酵豆粕的研究

摘要

为了解决日益严重的饲用抗生素滥用的问题、减少养殖户的成本和风险。本研究开发一种富含益生菌、活性小肽且不含有抗营养因子的新型“绿色”饲料。而豆粕作为制油工业的副产物，也是最易获取的植源性蛋白之一。通过优化丁酸梭菌和乳酸乳球菌联合培养工艺以改造豆粕理化性质，提高发酵豆粕的活菌数，使发酵豆粕能直接作为饲料并且减少甚至替代抗生素的使用，并增强宿主的免疫力、提高饲料的生物利用率。此外，通过研究充氮气、挤压、垫紧、夯实等除氧操作使这两种菌在固、液态培养方面成功的摆脱了对厌氧设备的依赖。本研究不仅为豆粕的混菌发酵及无抗营养因子饲料的开发和研究提供了数据支持和理论依据也为专性厌氧菌和兼性厌氧菌在非严格厌氧条件下的发酵工艺奠定实践基础，开拓了新的研究思路和方向。
　　本论文研究工作主要包括4个方面：①丁酸梭菌在严格厌氧条件和非严格厌氧条件下的液体培养工艺、液态培养基组分及固态发酵豆粕工艺的优化；②乳球菌在严格厌氧条件和非严格厌氧条件下的液体培养工艺、液态培养基组分及固态发酵豆粕工艺的优化；③混菌联合液态培养条件、培养基组分的优化，混菌固态发酵豆粕的工艺研究；④不同发酵工艺下发酵豆粕的理化性质的分析。研究的主要方法、结果及结论如下：
　　1.通过单因素和正交试验确定和优化了丁酸梭菌严格厌氧条件下单菌液态培养基组分、液态培养条件、固态发酵豆粕的工艺分别如下：每1L RCM培养基另外添加脲3.0g，硝酸铵0.8g，磷酸氢二钾0.2g和硫酸锰1.2g；培养条件为：37℃，初始pH为6.2，连续培养26h其中使用厌氧培养箱活菌数为5.03±0.81×1010CFU/g，芽孢率90.06％，使用厌氧管充氮气保护菌液活菌数可达6.09±0.031×1010CFU/g，芽孢率为91.27%。固态发酵工艺为：培养温度37℃、接种10%（v/w）的种子液于含水量60%的培养基，连续培养时间36h，可获得的发酵豆粕的丁酸梭菌活菌数为：4.99±0.078×109CFU/g，芽孢率为89.66%±0.22%。在非严格厌氧条件下：使用厌氧管液态培养丁酸梭菌菌体浓度可达5.40±0.27×1010CFU/g，芽孢率为92.13%；使用100mL离心管，除了经过挤压、垫紧、夯实排氧操作外其余均与厌氧条件下固态发酵工艺一致。可获得发酵豆粕活菌数为4.85±0.013×109CFU/g，芽孢率为96.47%±0.15%。
　　2.通过单因素和正交试验确定和优化了乳球菌单菌液态培养基组分、液态培养条件、固态发酵豆粕的工艺分别如下：每1L MRS培养基另外添加：碳酸钙1.0g、硝酸铵0.4g、磷酸二氢钾0.5g、磷酸氢二钾0.4g和脲1.2g；37℃连续培养20h可获得活菌数为2.15±0.027×1011CFU/g的菌液，以此为种子液接种10%（v/w）于60%含水量的豆粕中，37℃连续培养24h，可获得活菌数为8.58±0.026×1010CFU/g的发酵豆粕。
　　3.通过单因素试验确定了丁酸梭菌与乳球菌联合液态培养的培养基组分以及培养条件：先接种丁酸梭菌，8h后接种乳球菌，接种比例为丁酸梭菌：乳球菌=1：3，37℃，继续联合培养22h，可得菌液丁酸梭菌、乳球菌菌体浓度分别为：12.88×1010CFU/g和15.37×1010CFU/g，总菌数为：28.25×1010CFU/g。固态严格厌氧发酵工艺为：使用混合菌液发酵豆粕，37℃，连续培养24h，可获得总菌体数量为5.96±0.62×1010CFU/g的发酵豆粕，其非严格厌氧条件下即采用挤压、垫紧、夯实可获得总活菌数为5.82±0.51×1010CFU/g的发酵豆粕。
　　4.不同的发酵工艺发酵豆粕后，其理化性质都不尽相同。纯乳球菌发酵豆粕：粗蛋白53.70%，酸溶性蛋白34.58±0.36%，脲酶活性0.087±0.0055U/g；丁酸梭菌发酵豆粕：粗蛋白62.50%，酸溶性蛋白45.37±0.35%，脲酶活性0.045±0.0052U/g；使用混合菌液发酵的豆粕：粗蛋白65.58%，酸溶性蛋白60.44±0.39%，脲酶活性0.0075±0.0041U/g；对照组Ⅰ：粗蛋白63.47%，酸溶性蛋白61.32±0.46%，脲酶活性0.039±0.0015U/g；对照组Ⅱ：粗蛋白65.32%，酸溶性蛋白60.68±0.45%，脲酶活性0.0068±0.00075U/g。采用最佳工艺发酵豆粕获得的三种发酵豆粕的理化指标及活菌数均优于行业标准，其中复合益生菌发酵的效果比单菌发酵更佳。

目录

第1章 绪论

1.1 微生态制剂的概述

1.2 丁酸梭菌的概述

1.3 乳酸菌的概述

1.4 发酵豆粕及其应用

1.5 立题背景和研究内容

第2章 丁酸梭菌单菌固态发酵豆粕的研究

2.1 引言

2.2 材料与设备

2.3 实验方法

2.4 结果与分析

2.5 结论与讨论

2.6 本章小结

第3章 乳球菌单菌固态发酵豆粕的研究

3.1 引言

3.2 材料与设备

3.3 实验方法

3.4 结果与分析

3.5 结论与讨论

3.6 本章小结

第4章 丁酸梭菌、乳球菌复合发酵豆粕的研究

4.1 前言

4.2 材料与设备

4.3 实验方法

4.4 结果与分析

4.5 结论与讨论

第5章 不同发酵工艺豆粕理化性质分析

5.1 引言

5.2 材料和设备

5.3 实验方法

5.4 结果与分析

5.5 结论与讨论

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果