棉籽粕发酵工艺简述及其菌种的选择

      随着畜牧业不断的发展,蛋白饲料资源匮乏是必然存在的一个问题。我国是一个产棉大国,棉籽粕资源丰富,在饼粕类饲料原料中,产量仅次于大豆粕,内含粗蛋白38%-54%,但棉籽粕中存在的游离棉酚、氨基酸含量低且不平衡、粗纤维含量高等不利因素限制了其在畜牧生产中广泛使用。目前研究的主要内容是如何去除棉籽粕中的游离棉酚。游离棉酚的去除有化学添加剂法、挤压膨化法、旋液分离法、吸附法、复合或多次溶剂浸提和微生物发酵法。国内外学者采用有效菌种发酵改良棉粕营养特性,并取得了一定进展,微生物发酵产生的各种消化酶类、氨基酸、维生素及小肽等也大大提高棉籽粕的营养价值。棉籽粕发酵过程中会产生呈味物质,这对幼龄动物具有明显的诱食效果,加之部分糖类降解,使棉籽粕致密结构变得疏松,适口性显著提高。通过测定发酵底物中游离棉酚含量,进一步研究发酵底物组成、水料比、氮源及硫酸亚铁等因素对棉籽粕棉酚多菌种固体发酵脱除效果的影响,以期为养殖业开发、利用棉籽粕蛋白提供理论依据。


1、工艺简述

(底物+单一/复合菌种)在一定条件下完成对底物的发酵

1.1 三株菌复合发酵工艺参数为底物组成为棉籽粕70%、玉米20%、糖蜜10%,添加3%硫酸铵,底物与水比例为10.6,接种比例为332,接种量为5%,温度为30℃,发酵时间48-54h,自然PH。可以显著降低棉籽粕底物游离棉酚含量,降解率71.9%,棉籽粕底物粗蛋白、总氨基酸和必需氨基酸含量分别提高28.96%8.83%7.58%

1.2 影响发酵棉籽粕游离棉酚含量的4个因素主次顺序为水料比、发酵底物组成、硫酸铵含量、硫酸亚铁含量。正交试验表明,最优脱毒棉籽粕组成条件为:发酵底物97.4%(其中棉籽粕70%、麸皮15%、玉米粉15%),硫酸铵含量2%,硫酸亚铁含量0.6%,水料比0.8

1.3 复合菌固态发酵棉籽粕的最适工艺条件为:料水比 10.8,接种量为 3%,发酵温度为 30℃pH值自然,发酵时间为48 h。在以上条件下,棉籽粕经过复合菌固态发酵后,物料的pH值降低到4.5以下,有益菌总数达到6.2×108cfu/g,粗蛋白含量提高了1.76%,游离棉酚含量从618.52 mg/kg 降低到274.16 mg/kg,降低了55.7%

1.4 发酵棉籽粕48h,发酵棉籽粕酸溶蛋白为 26.96%,中性蛋白酶活性为 3897 U/g,游离棉酚降解率为 97.81%

1.5 棉粕发酵脱游离棉酚主要因素:发酵温度,棉籽粕发酵脱毒底物组成为棉籽饼88%、玉米粉8%、小麦麸4%,最佳发酵工艺参数为:底物:水为1:0.9,菌液接种量4%v/w),发酵温度30℃,发酵时间72h,自然pH


2、菌种选择

复合菌种效果优于单一菌种

2.1 毛霉菌目毛霉菌科根霉菌属稻根霉菌;酵母菌目酵母菌科假丝酵母属橄榄假丝酵母;酵母菌目酵母菌科克勒克酵母属,三株复合发酵效果优于单株发酵。

2.2 假丝酵母菌米曲霉黑曲霉=111混合菌3株标准菌种及其混合菌液对棉粕发酵处理均可降解大分子棉蛋白,且混合菌株发酵表现出协作效应

2.3 单一菌株棉籽粕固态发酵试验中,地衣芽孢杆菌B12脱毒效果最佳,游离棉酚脱毒率为42.7%,水溶性蛋白含量8.2%,小肽含量4.19%;产蛋白酶能力较强菌株为 Bs1Bs3,蛋白酶酶活力分别为 43.8U/mL43.6U/mL;混菌组合发酵中B12+Cul组合脱毒率 50.03%,水溶性蛋白含量 9.11%,小肽含量 6.98%,为最佳菌种组合。混菌发酵效果优于单菌发酵。

2.4 红曲霉、枯草芽孢杆菌及热带假丝酵母接种比例为2∶2∶3的混合菌种最佳,游离棉酚脱毒率最高。

2.5 以枯草芽孢杆菌属、酵母菌属和乳酸菌属的6株菌为出发菌株,通过单因素试验和正交试验,确定了6株菌复合培养的最佳培养基配方为:糖蜜40 g/l、蛋白胨10 g/l、葡萄糖1g/l、磷酸氢二钾 0.5 g/l 

2.6 枯草芽孢杆菌杆菌BLCC1-0039   

 


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