粗壮脉纹孢菌发酵对豆粕蛋白质及其性质的影响

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本论文以大豆提取油后的主要副产物-豆粕为原料,把本实验从江西传统的发酵食品中分离出的产纤维素酶和β-胡萝卜素能力较强的粗壮脉纹孢菌作为菌种,探讨降解豆粕中的大分子蛋白,以制得低致敏性、高消化性的豆粕发酵饲料的可能性。本研究在分析测定发酵过程中豆粕培养基的营养成分与抗营养因子变化的基础上,研究了该菌种单独发酵、粗壮脉纹孢菌与酿酒酵母复合发酵降解豆粕蛋白的最佳发酵条件。以发酵豆粕的游离氨基酸和多肽含量的增加及体外消化率改善为目标,来评估发酵的效果;并探讨了发酵豆粕中多肽的功能性。主要研究结果如下:(1)以粗壮脉纹孢菌发酵豆粕为研究对象,探讨豆粕在发酵过程中主要营养成分及其抗营养因子的含量变化情况。研究结果表明,随着发酵时间的延长,粗纤维降解率和粗蛋白含量总体呈上升趋势,粗脂肪含量呈下降趋势。可溶性总糖含量则先呈下降趋势,下降至谷底后又逐渐增加,这些变化规律可能是由粗壮脉纹孢菌产的纤维素酶引起的;类胡萝卜素含量随着发酵时间的延长而上升,而植酸含量则逐渐下降,至发酵12 h后趋于稳定;胰蛋白酶抑制剂的活性也是逐渐降低,至发酵48 h后,其活性彻底破坏。(2)以蛋白质水解度为指标,考察培养温度、发酵时间、料液比、接种量、初始p H值等培养条件对粗壮脉纹孢菌发酵豆粕的影响程度,从而筛选出影响较显著的因素,并通过响应面分析确定最适的发酵条件组合。研究表明,当发酵温度30℃,发酵时间为72 h,料液比为1:3.5,接种量为1%,初始p H7.0,蛋白质的水解度可达到10.05%。(3)以蛋白质水解度为指标,考察培养温度、发酵时间、料液比、接种量等培养条件对粗壮脉纹孢菌和酿酒酵母混合发酵豆粕的影响程度,从而筛选出影响较显著的因素,并通过响应面分析确定最适发酵条件组合。研究表明,当发酵温度30℃,发酵时间为74.7 h,料液比为1:3.0,粗壮脉纹孢菌接种量为1%(m/m),酿酒酵母的接种量为20%(m/v),蛋白质的水解度可达到8.05%。(4)豆粕中游离氨基酸总量为3.4 mg/g,必需氨基酸为0.5 mg/g,蛋白质体外消化率为57.99%;豆粕经粗壮脉纹孢菌发酵后,游离氨基酸总量达到47.7 mg/g,提高了13倍,必需氨基酸提高了39.8倍,谷氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、组氨酸、酪氨酸、异亮氨酸含量大幅度的提高,豆粕的蛋白质体外消化率达到了95.96%,提高了37.97%;粗壮脉纹孢菌和酿酒酵母混合发酵豆粕后,游离氨基酸总量达到25.4 mg/g,也提高了6.76倍,必需氨基酸提高了17.6倍,谷氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸含量显著增加。其中,赖氨酸增加了0.3 mg/g,这与单菌发酵赖氨酸并未明显增加有显著差别;此外双菌发酵蛋白质含量增加7.36%,但是蛋白质体外消化率降低了23.05%。(5)发酵后的豆粕显著降低了致敏性及提高了抗氧化能力,结果表明粗壮脉纹孢菌发酵豆粕可大大改善其营养性和功能性,可能适合作为断奶前动物的蛋白质来源。(1)用牛津杯测定发酵产物多肽的抗菌性,发现牛津杯边缘都没有透明的抑菌圈,说明发酵豆粕对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌2603和革兰氏阴性大肠杆菌44102没有抗性。(2)从SDS-PAGE电泳结果可以看出,豆粕经发酵后,豆粕的大分子蛋白都降解成分子量小于14.4 k Da的蛋白。从Western-blotting定性检测致敏原性,发酵豆粕不存在条带,说明不存在抗原抗体反应。从竞争抑制ELISA试验反应定量检测致敏原性,豆粕的IC50值为0.59μg/m L,单菌的IC50大于20μg/m L,双菌发酵的IC50值为5.28μg/m L,发酵豆粕蛋白的免疫反应性显著降低了。(3)豆粕经单菌发酵后,DPPH法测得其总抗氧化能力增加了1.37 mmol/g,ABTS法测得总抗氧化能力显著增加了10.26 mmol/g,FRAP法测定的总抗氧化能力增加了2.37 mmol/g;豆粕经双菌发酵后,DPPH法测的总抗氧化能力增加了0.56 mmol/g,ABTS法测的总抗氧化能力增加了2.66 mmol/g,FRAP法测定的总抗氧化能力增加了2.34 mmol/g。
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