高活性发酵豆粕生产菌株筛选及其最佳发酵条件的研究

摘要

本论文以自然界中选育出的一株兼性厌氧条件下高产蛋白酶的枯草芽孢杆菌NCU646(Bacillus subtilis)作为主要发酵菌株,结合本实验室保藏菌酿酒酵母 NCU223(Saccharomycescerevisiae)和植物乳酸杆菌NCU116(lactobacillus)固态发酵豆粕以提高豆粕的饲用品质。本论文采用了不同固态发酵方法进行发酵豆粕研究,获得了发酵豆粕最佳工艺条件。
　　 本文主要进行了以下研究:
　　 (1)豆粕发酵专用菌种选育技术的研究。分别对中外发酵豆粕、霉豆腐、酱油发酵原液等进行了厌氧条件下高产蛋白酶生产菌株的筛选。得到了高效发酵豆粕且性能稳定的优势菌株NCU646。经过生理生化鉴定和分子生物学鉴定,鉴定NCU646为兼性厌氧型枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。
　　 (2)NCU646固态发酵豆粕工艺的研究。通过L9(34)正交试验优化发酵条件,得出NCU646单菌发酵豆粕的最佳发酵工艺条件为:NCU646的接种量(菌悬液培养到生长对数中期的质量)为6.0g／100g,料水比1:0.8,发酵温度为36℃,发酵时间为96h。在最佳发酵条件下,发酵后豆粕中总蛋白含量达到52.26％,小肽含量为发酵前的8.56倍达到14.55％,豆粕中胰蛋白酶抑制因子含量从25.0mg·100g-1降解到饲料标准规定含量以下的0.28mg·100g-1。
　　 (3)混菌固态发酵豆粕工艺的研究。利用枯草芽孢杆菌NCU646、酿酒酵母NCU223和植物乳酸杆菌NCU116进行混合发酵豆粕。分别进行了一步法发酵豆粕和二步法发酵豆粕的工艺研究。
　　 一步法发酵工艺:NCU646:酿酒酵母NCU223:植物乳酸杆菌NCU116=2:1:1(各菌悬液培养到生长对数中期的质量比),接种量为6.0g／100g(三种菌悬液培养到生长对数中期时按质量比2:1:1的总质量为6.0g),料水比1:0.8,发酵温度为36℃,发酵时间为96h。豆粕发酵后总蛋白达到53.51％,小肽含量达到13.20％,有机酸含量达到2.19％,干样pH值由6.89下降到5.32,胰蛋白酶抑制因子从25.0mg·100g-1降解到0.28mg·100g-1。
　　 二步法发酵工艺:NCU646:酿酒酵母NCU223:植物乳酸杆菌NCU116=2:1:1(各菌悬液培养到生长对数中期的质量比),接种量8.0g／100g(三种菌悬液培养到生长对数中期时按质量比2:1:1的总质量为8.0g),料水比1:0.8,第一步在温度为30℃下接入枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵豆粕,发酵时间为72h；第二步在温度为36℃下接入植物乳酸杆菌到第一步发酵豆粕中,发酵时间为48h。豆粕发酵后总蛋白达54.49％,小肽含量达到15.38％,有机酸含量达到2.09％,干样pH值由6.89下降到5.42,胰蛋白酶抑制因子从25.0mg·100g-1降解到0.18mg·100g-1。
　　 (4)诱变NCU646选育高活性发酵豆粕优良菌种的研究。利用化学诱变剂亚基胍复合紫外线照射对NCU646进行诱变处理,得到突变菌NCU656。利用正交试验方法对NCU656结合酿酒酵母NCU223和植物乳酸菌NCU116一步法固态发酵豆粕的工艺进行研究。得到一步法最佳工艺为:NCU656:酿酒酵母CU223:植物乳酸杆菌NCU116=3:2:1,接种量为4.0g／100g,料水比1:0.8,发酵温度为36℃,发酵时间为120h。在该发酵条件下,发酵豆粕中总蛋白达到54.33％,小肽含量达到14.68％,于样pH值由6.89降为5.34,有机酸含量达到2.15％,胰蛋白酶抑制因子降解为0.24mg·100g-1；利用正交试验方法对NCU656混合酿酒酵母NCU223和植物乳酸菌NCU116二步法固态发酵豆粕的工艺进行了研究。得到二步法最佳工艺为:NCU656:酿酒酵母NCU223:植物乳酸杆菌NCU116=2:1:1,接种量为8.0g／100g,料水比1:0.8,第一步在温度为30℃下接入枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵发酵豆粕,发酵时间为72h；第二步在温度为36℃下接入植物乳酸杆菌到第一步发酵后豆粕中,发酵时间为48h。在该发酵条件下,发酵豆粕中总蛋白达54.39％,小肽含量达到17.01％,有机酸含量达到2.10％,干样pH值由6.89降到5.44。胰蛋白酶抑制因子降解到0.13mg·100g-1。