混合菌种共生发酵挤压酱油渣生产高蛋白饲料

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以酱油渣作为原料,采用单螺杆挤压机对酱油渣进行挤压膨化处理,得到酱油渣挤出物,并且以发酵酱油渣作为蛋白饲料,研究了挤压膨化参数对酱油渣挤出物各指标的影响并得出最优挤压膨化参数;在最优挤压膨化条件下,对比了挤压酱油渣与酱油渣理化性质和结构特性;对最优挤压酱油渣进行发酵,探究培养基组成和发酵工艺条件对发酵产物各指标的影响,并得出最佳培养基组成和发酵工艺条件;在最佳发酵条件下,对比了发酵挤压酱油渣和发酵酱油渣挥发性物质和形态结构。旨在为应用挤压膨化技术提高发酵酱油渣饲料品质提供一定的数据参考。主要研究结果如下:(1)确定用于发酵饲料酱油渣的最佳挤压膨化参数。采用单因素试验和CCD试验分析挤压参数(挤压温度、含水量、螺杆转速)对酱油渣中SDF、粗纤维、蛋白消化率和蛋白溶解度的影响,利用响应面分析二次回归方程,得出用于发酵酱油渣饲料的最佳挤压膨化参数为挤压温度103℃,含水量33.7%和螺杆转速98 rpm。在此挤压试验条件下,酱油渣挤出物的SDF、粗纤维、蛋白消化率和蛋白溶解度分别为3.55%,20.2%,48.7%和55.43%。(2)在最优挤压试验条件下,分析了挤压酱油渣(试验组)与酱油渣(对照组)的理化性质和结构特性。结果表明试验组的体积密度、持水能力、持油能力、水溶解指数和膨胀能力分别为0.43 g/m L,4.44 g/g,2.59 g/g,9.80%,6.87 mg/g,较对照组有明显的提高;通过粒径分析得出,试验组的平均粒径有明显降低,为92.67μm,比表面积有明显增大,为0.15 m2g-1;通过扫描电镜分析得出试验组表面更加粗糙、紧密,并且有大量不规则碎片;通过热稳定性分析得出试验组的稳定性比对照组更高;通过FTIR分析得出试验组中氢键和C-H键作用被加强,同时纤维分子间的C-O键发生断裂。(3)确定固体基质最佳培养基组成。采用L9(34)正交试验设计确定最佳菌种配比为黑曲霉:枯草芽孢杆菌:产朊假丝酵母:白地霉=3:2:1:3;采用Plackett-Burman试验设计对发酵产物中真蛋白、粗纤维、纤维素酶活和中性蛋白酶活的影响因子进行了筛选,确定显著影响因子为氯化铵、料水比和麸皮,再通过最陡爬坡试验和BBD试验确定影响因子的最佳添加量,得出最佳培养基组成为葡萄糖1%,蔗糖1%,尿素1%,氯化铵1.8%,硫酸镁0%、磷酸氢二钠0%、料水比1:1.4和麸皮23.24%。(4)确定固体培养基最佳发酵工艺条件。采用单因素试验和BBD试验分析发酵条件(接种量、发酵温度、发酵时间、装瓶量)对发酵产物中真蛋白、粗蛋白、粗纤维、纤维素酶活和中性蛋白酶活的影响,利用响应面分析二次回归方程,得出发酵酱油渣最佳发酵工艺条件为接种量16.85%,发酵温度36℃,发酵时间5.67 d和装瓶量11.45 g。在此发酵工艺条件下,发酵酱油渣中真蛋白、粗蛋白、粗纤维、纤维素酶活和中性蛋白酶活分别为32.17%,36.65%,17.13%,786.53 U/g和145.18 U/g。(5)在最优发酵工艺条件下,分析了发酵挤压酱油渣(试验组)和发酵酱油渣(对照组)基本成分和酶活、风味物质和形态学结构。结果表明,发酵挤压酱油渣的真蛋白含量、纤维素酶活和中性蛋白酶活有显著性提高,同时粗纤维含量有显著性降低;采用SPME-GC/MS法检测出试验组中挥发性物质有14种,高于对照组中的4种;通过扫描电镜分析得出试验组表面存在大量褶皱或沟壑,有利于微生物附着,但是对照组表面较光滑,大量微生物脱落,不利于对原料中的半纤维素和木质素的降解,降低了酱油渣的消化率。
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