2.4發(fā)酵前后豆粕品質(zhì)變化
優(yōu)化發(fā)酵條件下，豆粕發(fā)酵前后蛋白質(zhì)含量從50.8%提高到61.7%，TCA-NSI從3.9%提高到19.8%。必需氨基酸含量也有不同程度的提高(見表1)。發(fā)酵前后，豆粕中胰蛋白酶抑制因子含量從2mg/g降到<0.4mg/g，水蘇糖含量從32.52mg/g降到0.39mg/g，棉籽糖含量從12.09mg/g降到0.73mg/g。大豆蛋白中，抗原蛋白分子量分布在35～60kD(見圖4)。豆粕經(jīng)發(fā)酵后這部分蛋白幾乎全部被分解。分子量在11～35 kD的蛋白也得到了有效的降解。發(fā)酵豆粕的蛋白質(zhì)分子量多在11kD以下。發(fā)酵后，大豆球蛋白由94 mg/g降到<1.4mg/g，β-伴球蛋白由109.2mg/g降到<2.8mg/g。由此可見，豆粕經(jīng)A-1發(fā)酵后，品質(zhì)有了顯著提升。
表1 A-1發(fā)酵前后豆粕必需氨基酸含量變化
(Maker:蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品Protein standard；SBM:豆粕Soybean meal；FSBM:發(fā)酵豆粕Fermented soybean meal.)
圖4豆粕的蛋白質(zhì)SDS-PAGE圖
3討論
豆粕是大豆榨油副產(chǎn)品，是水產(chǎn)飼料重要植物性蛋白源之一。然而，其碳水化合物大約占35%，難消化，降低了肉食性魚類植物蛋白消化率。目前，發(fā)酵豆粕研究熱點(diǎn)集中在抗?fàn)I養(yǎng)因子的鈍化或降解，而對(duì)其難消化的碳水化合物研究較少，特別是在肉食性水產(chǎn)動(dòng)物飼料領(lǐng)域。本研究用泡盛曲霉A-1在37h內(nèi)有效降解豆粕碳水化合物和大分子蛋白質(zhì)，獲得與Song等和嚴(yán)鶴松等的研究相似的結(jié)果。
與液體發(fā)酵不同，固態(tài)發(fā)酵物料的含水量非常重要，料水比不僅影響微生物從培養(yǎng)基中獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，還影響培養(yǎng)系統(tǒng)氣體流動(dòng)及微生物獲取氧氣進(jìn)行自身生長(zhǎng)代謝的能力。本研究中，泡盛曲霉A-1在料水比為1∶1.1～1∶1.2，即含水110%～120%時(shí)，對(duì)豆粕中的碳水化合物有最佳降解。其原因可能是發(fā)酵基質(zhì)含水量低時(shí)，基質(zhì)表面形成水膜小，不能溶解足夠泡盛曲霉生長(zhǎng)所需要的無機(jī)鹽及代謝產(chǎn)物，影響了泡盛曲霉的生長(zhǎng)。而當(dāng)含水量過高時(shí)，發(fā)酵基質(zhì)的多孔性降低，影響了基質(zhì)內(nèi)氣體的體積和氣體交換，難以控溫控濕，不利于耗氧的泡盛曲霉的生長(zhǎng)。本研究結(jié)果也表明在料水比為1∶0.7時(shí)，對(duì)豆粕碳水化合物降解效果最差。這與劉建峰等在用響應(yīng)面分析法優(yōu)化豆粕固態(tài)發(fā)酵的料水比1∶1類似。然而，楊玉芬在用乳酸菌、酵母菌及枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆粕時(shí)發(fā)現(xiàn)水分對(duì)豆粕蛋白質(zhì)含量的影響不大。這可能是與菌種有關(guān)。乳酸菌和酵母菌對(duì)氧氣的需求量不大，發(fā)酵所需要的水分也低。王曉東等的研究發(fā)現(xiàn)初始水分含量為200%時(shí)，黑曲霉對(duì)雙低菜粕中的植酸和單寧有更好的降解效果。這可能是由于不同的物料發(fā)酵水分消耗不同。菜粕較其他物料吸水性更強(qiáng)，菌種生長(zhǎng)所需要的水分就更多。同時(shí)，發(fā)酵后期菌株的快速生長(zhǎng)產(chǎn)生大量的熱，會(huì)蒸發(fā)掉菜粕中的水分，影響發(fā)酵。
不同菌株適應(yīng)溫度不同，對(duì)原料的利用和分解速度也不同。因此，在發(fā)酵過程中溫度是必須優(yōu)化的條件之一。本研究發(fā)現(xiàn)，泡盛曲霉A-1在28和31℃時(shí)發(fā)酵豆粕蛋白質(zhì)含量最高(P<0.05)。莫重文等用米曲霉(A3.042)和啤酒酵母在28℃時(shí)混合發(fā)酵豆粕，發(fā)酵豆粕蛋白含量顯著增高，增加了12.1%。也有研究發(fā)現(xiàn)混合菌株在35℃時(shí)，發(fā)酵豆粕的蛋白質(zhì)含量最高。這可能與菌株的耐熱性有關(guān)。菌株生長(zhǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，若菌株的耐熱性差，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵失敗。
4結(jié)論
泡盛曲霉是一株產(chǎn)纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶等酶類，能有效降解豆粕多糖、低聚糖及細(xì)胞壁等碳水化合物成分，進(jìn)而提高豆粕蛋白質(zhì)含量的菌株。用該菌株發(fā)酵豆粕，豆粕蛋白質(zhì)含量由50.8%提高至61.7%。該菌株也能有效降解大分子蛋白質(zhì)，使豆粕中的可溶性氮指數(shù)由3.9%提高至19.8%。發(fā)酵降低了大豆寡糖(水蘇糖和棉籽糖等)抗?fàn)I養(yǎng)因子含量。降解大分子蛋白質(zhì)的同時(shí)也降低了致敏性抗原蛋白(大豆球蛋白和β-伴球蛋白)和其他抗?fàn)I養(yǎng)因子(胰蛋白酶抑制因子)的含量，提高了必需氨基酸的含量和豆粕營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，為發(fā)酵豆粕替代魚粉，拓展肉食性水產(chǎn)動(dòng)物的飼料蛋白源提供了認(rèn)知依據(jù)。
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