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益生菌发酵豆粕产CLA及豆粕中抗营养因子降解的研究

发布日期:2018-09-03 作者: 点击:

益生菌发酵豆粕产CLA及豆粕中

抗营养因子降解的研究


陈丽娟1,郑 裴1,徐玉霞1,王思桐2,程茂基1

(1.安徽农业大学 动物科技学院,合肥 230036; 2.安徽农业大学 生命科学学院,合肥 230036)


摘要:以产CLA(共轭亚油酸)植物乳杆菌(ANCLA01)为发酵菌株,研究其接种豆粕发酵后CLA的产量及发酵豆粕中抗营养因子降解效果。试验结果显示,发酵豆粕中CLA的产量为65.093 μg/g;经凝胶电泳分析,豆粕中 7S抗原蛋白在发酵过程中得到一定程度的降解,但不完全, 11S抗原蛋白降解不明显;发酵后豆粕中尿素酶活性由0.368 U/g 降低到0.145 U/g,粗蛋白含量由44.15%增加到51.36%。

关键词:豆粕;共轭亚油酸;植物乳杆菌;抗营养因子

中图分类号:TS229;S816   文献标志码:A   文章编号:1003-7969(2010)06-0019-03


Production of CLA and degradation of anti-nutritional factors in 

soybean meal by fermentation with probiotics 

CHEN Lijuan1, ZHENG Pei1, XU Yuxia1, WANG Sitong2, CHENG Maoji1

(1. School of Animal Science and Technology, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China; 

2. School of Life Science, Anhui Agricultural University ,Hefei 230036,China)


Abstract:The production of CLA and the degradation of anti-nutritional factors were studied by fermentation of soybean meal with L.plantarum ANCLA01. The results showed that the production of CLA reached 65.093 μg/g by fermentation. The 7S conglycinin in the soybean meal was degraded to some extent by fermentation, but the 11S conglycinin was not obviously degraded. The urea enzyme activity reduced from 0.368 U/g to 0.145 U/g by fermentation, while the content of crude protein increased from 44.15% to 51.36%.

Key words:soybean meal; CLA; L.plantarum ANCLA01; anti-nutritional factor

    CLA(共轭亚油酸)具有多种异构体,其中c9,t11-CLA和t10,c12-CLA具有生物活性,可显著改善动物的健康状况和生产水平[1]。

    目前,豆粕作为优质的植物蛋白是畜牧业中主要的蛋白来源[2],但是直接用豆粕饲喂畜禽,特别是单胃动物,蛋白质生物转化率低,由于豆粕中存在大量的抗营养因子,如尿素酶、胰蛋白酶抑制因子等,它们以不同方式对动物生长产生不同程度的抑制作用,极大影响了豆粕的使用价值[3]。大量研究表明,豆粕经微生物发酵后,能降解大部分抗营养因子,将大分子蛋白转化为小肽,提高豆粕利用率,同时能明显提高适口性[4]。如冯杰等[5]人报道饲喂微生物发酵豆粕后仔猪料重比显著降低,腹泻指数、血清尿素氮含量及血清IgG含量均极显著降低。目前,大部分发酵豆粕的研究都致力于降解其中的抗营养因子,而既能降低抗营养因子又能产生CLA的功能性发酵豆粕的研究,目前国内外尚无报道。鉴于此,在前人研究的基础上,采用产CLA植物乳杆菌对豆粕进行发酵,研究高产CLA植物乳杆菌固态发酵豆粕产CLA及其对豆粕中抗营养因子的影响。 

1 材料与方法

1。1 试验菌株

    植物乳杆菌(ANCLA01)由本课题组成员分离筛选,现保藏于安徽农业大学饲料研究室和中国国家微生物保藏中心普通微生物中心(保藏号:CGMCC No.1906)。 

1.2 试验方法

1.2.1 发酵方法 将100 g豆粕装入自封袋中,加入蒸馏水100 mL,添加油脂3 g、麸皮1 g、蔗糖1 g、K2HPO4 1 g、NaCl 0.4 g、MgSO4 1 g,初始pH为6.0,然后接入1%菌种,排气,密封后在37 ℃下按试验设计发酵24 h或72 h。

1.2.2 CLA的萃取与测定 将发酵豆粕取出,烘箱中65 ℃烘干,粉碎,过60目筛,称出1 g,加水4 mL、正己烷4 mL,振荡萃取,静置10 min,将待测样品转入离心管,5 000 r/min离心10 min,刺破乳化层,取正己烷相1 mL,加入6 mL正己烷稀释,振荡混合,在紫外分光光度计中于230 nm下测定其吸光度,根据标准曲线测定其CLA含量。

1。2。3 尿素酶活性的测定 参照 GB/T 8622—2006方法进行测定[6]。

1。2。4 常规指标的测定 粗蛋白的测定,凯氏定氮法;粗脂肪的测定,索氏抽提法;粗纤维的测定,参照GB 6434—1986饲料粗纤维测定方法进行测定[7];水分的测定,参照GB/T 6435—2006饲料中水分含量测定方法进行测定[8]。

2 结果与分析

2.1 植物乳杆菌发酵豆粕后CLA的产量(见表1)

   表1 植物乳杆菌发酵豆粕后CLA的产量  μg/g

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    从表1可以看出,植物乳杆菌(ANCLA01)发酵豆粕后CLA产量可达到 65.093 μg/g。由此可以得出,利用直接接种产CLA的植物乳杆菌发酵豆粕生产功能性豆粕在理论上是可行的。

2.2 发酵豆粕蛋白品质的凝胶电泳分析

    大豆中抗营养因子是影响大豆蛋白源在饲料中使用的主要因素,要提高大豆蛋白源在饲料中的使用量,必须采取合适的措施进行处理,使大豆抗营养因子失活、钝化[9]。影响豆粕使用效果的主要因素是7S和11S两种抗原蛋白的存在,7S主要包括3个亚基, 11S主要包括2个亚基, 能引起断奶仔猪的过敏反应。据研究报道,乳酸菌、黑曲霉、酵母菌、枯草芽孢杆菌等对豆粕中蛋白质均有良好的降解效果[4]。为此,试验采用Tricine-SDS-PAGE对产CLA植物乳杆菌发酵后的豆粕蛋白质进行检测,结果如图1所示。

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L4.原始豆粕;L5.ANCLA01乳杆菌发酵24 h;L6.ANCLA01

乳杆菌发酵72 h;L7.复合菌株发酵豆粕。

图1 豆粕发酵前后蛋白质的凝胶成像图

    由图1可以看出,泳道L5和L6中代表7S抗原蛋白的3个亚基的条带颜色与L4泳道相比均变浅,但是没有完全消失,这表明7S抗原蛋白在植物乳杆菌的发酵过程中得到了一定程度的降解,但是不完全。这个结果与蔡国林等[10]人报道的微生物发酵豆粕前后蛋白质相对分子质量变化的结果有一定相似性,可见微生物发酵有利于豆粕中7S、11S抗原蛋白的降解。L5和L6泳道中代表11S抗原蛋白2个亚基的条带与L4泳道相比变化不明显,这表明植物乳杆菌对11S抗原蛋白不具有明显的降解作用。同时,随着发酵时间的延长,相对分子质量在20.1~29.0 kDa的部分蛋白质条带消失,从植物乳杆菌的营养需要来看,这部分蛋白质可能被植物乳杆菌加以利用并转化为菌体蛋白。泳道L7是利用植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌3种菌在同一条件下对豆粕进行复合发酵后的凝胶成像结果。可以看出,泳道L7中7S抗原蛋白被降解的效果明显优于L5、L6泳道,但对11S抗原蛋白的降解效果依然不明显。王之盛等[11]人报道豆粕中11S抗原蛋白的降解程度与其环境中pH有关,本试验中这种11S降解不明显的现象是否与发酵环境中pH有关有待于进一步研究。

2.3 尿素酶活性的测定结果(见表2)

    抗胰蛋白酶是生大豆中的一种蛋白酶抑制物,它在小肠中干扰蛋白质消化酶的作用, 是蛋白质分解酶发挥作用的阻害物质。它在消化道内能使胰蛋白酶和凝乳酶失活,从而降低蛋白质的消化率,并引起胰脏代偿性增大。同时生大豆中含尿素酶,它既是人和动物中某些致病菌的致病因子之一,又是某些氮源性腐败物转化所必须具备的酶之一。在豆粕中尿素酶的失活速度与抗胰蛋白酶密切相关[10,12]。因此,实际生产中可用尿素酶活性作为豆粕加工适宜度的间接估测指标,本试验把尿素酶活性作为检测发酵豆粕中抗胰蛋白酶的间接衡量指标。

表2 尿素酶活性的测定结果   U/g

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    由表2可知,发酵前豆粕的尿素酶活性为0368 U/g,发酵后为0。145 U/g,降低了60。60%。这一结果与姚晓红等[13]人研究报道的利用酵母菌和乳酸菌对豆粕进行发酵,胰蛋白酶抑制因子能够被完全分解去除结果相似。由此可见,利用产CLA的植物乳杆菌发酵豆粕降低其尿素酶的含量是有效的。

2.4 常规指标的测定结果(见表3)

表3 豆粕中常规指标的测定结果  %

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    由表3可以看出,粗蛋白由发酵前的44.15%增加到发酵后的51.36%,增加了14%。这与杨旭等[14]人研究报道用酿酒酵母A3对豆粕进行固态发酵,发酵豆粕的蛋白含量从43.78%提高到53.33%的结果相似。邝哲师等[15]人报道利用乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌复合菌发酵豆粕,结果蛋白含量由发酵前的46.08%增加到发酵后的50.28%,与本试验是一致的。发酵豆粕中粗蛋白增加可能是微生物菌体蛋白增加的结果。这也在一定程度上改善了植物大豆蛋白的营养价值,提高了其在单胃动物中的利用效率。

    发酵前后粗脂肪变化不明显,但粗纤维由发酵前的543%降低到发酵后的2。36%,水分由发酵前的1056%降低到发酵后的7。35%。发酵豆粕中粗纤维的降低是乳杆菌分泌纤维素酶对粗纤维降解的结果,水分降低可能与发酵过程中水分的蒸发以及微生物对其利用有关。粗纤维降低理论上能够提高发酵豆粕的饲喂效果。

3 结 论

    利用产CLA植物乳杆菌(ANCLA01)固态发酵豆粕,经检测发酵豆粕中CLA产量可达到 65.093 μg/g,因此利用直接接种产CLA的植物乳杆菌发酵豆粕生产功能性豆粕在理论上是可行的;通过凝胶电泳对发酵豆粕蛋白品质进行分析,得出7S抗原蛋白降解明显,而11S抗原蛋白降解不明显;发酵豆粕中粗蛋白含量增加,而尿素酶活性和粗纤维含量均比发酵前有所降低。综合分析以上结果得出,利用产CLA植物乳杆菌固态发酵豆粕在一定程度上能够改善豆粕品质。

参考文献:

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[15] 邝哲师,叶明强,丘银清,等.豆粕抗营养因子的微生物发酵降解试验[J].中国饲料,2007(12):27-28.


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