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高活性发酵豆粕生产菌株筛选及其最佳发酵条件的研究

作　者: 刘剑飞
导　师: 熊涛
学　校: 南昌大学
专　业: 微生物学
关键词: 发酵豆粕 菌种选育 枯草芽孢杆菌 一步法发酵 胰蛋白酶抑制因子 复合诱变 小肽转化率
分类号: S816.46
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文以自然界中选育出的一株兼性厌氧条件下高产蛋白酶的枯草芽孢杆菌NCU646 (Bacillus subtilis)作为主要发酵菌株,结合本实验室保藏菌酿酒酵母NCU223(Saccharomycescerevisiae)和植物乳酸杆菌NCU116(lactobacillus)固态发酵豆粕以提高豆粕的饲用品质。本论文采用了不同固态发酵方法进行发酵豆粕研究,获得了发酵豆粕最佳工艺条件。本文主要进行了以下研究：(1)豆粕发酵专用菌种选育技术的研究。分别对中外发酵豆粕、霉豆腐、酱油发酵原液等进行了厌氧条件下高产蛋白酶生产菌株的筛选。得到了高效发酵豆粕且性能稳定的优势菌株NCU646。经过生理生化鉴定和分子生物学鉴定,鉴定NCU646为兼性厌氧型枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。(2)NCU646固态发酵豆粕工艺的研究。通过L9(34)正交试验优化发酵条件,得出NCU646单菌发酵豆粕的最佳发酵工艺条件为：NCU646的接种量(菌悬液培养到生长对数中期的质量)为6.0g/100g,料水比1:0.8,发酵温度为36℃,发酵时间为96h。在最佳发酵条件下,发酵后豆粕中总蛋白含量达到52.26%,小肽含量为发酵前的8.56倍达到14.55%,豆粕中胰蛋白酶抑制因子含量从25.0mg·100g-1降解到饲料标准规定含量以下的0.28mg·100g-1。(3)混菌固态发酵豆粕工艺的研究。利用枯草芽孢杆菌NCU646、酿酒酵母NCU223和植物乳酸杆菌NCU116进行混合发酵豆粕。分别进行了一步法发酵豆粕和二步法发酵豆粕的工艺研究。一步法发酵工艺：NCU646:酿酒酵母NCU223:植物乳酸杆菌NCU116=2:1:1(各菌悬液培养到生长对数中期的质量比),接种量为6.0g/100g(三种菌悬液培养到生长对数中期时按质量比2:1:1的总质量为6.0g),料水比1:0.8,发酵温度为36℃,发酵时间为96h。豆粕发酵后总蛋白达到53.51%,小肽含量达到13.20%,有机酸含量达到2.19%,干样pH值由6.89下降到5.32,胰蛋白酶抑制因子从25.0mg·100g-1降解到0.28mg·100g-1。二步法发酵工艺：NCU646:酿酒酵母NCU223:植物乳酸杆菌NCU116=2:1:1(各菌悬液培养到生长对数中期的质量比),接种量8.0g/100g(三种菌悬液培养到生长对数中期时按质量比2:1:1的总质量为8.0g),料水比1:0.8,第一步在温度为30℃下接入枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵豆粕,发酵时间为72h；第二步在温度为36℃下接入植物乳酸杆菌到第一步发酵豆粕中,发酵时间为48h。豆粕发酵后总蛋白达54.49%,小肽含量达到15.38%,有机酸含量达到2.09%,干样pH值由6.89下降到5.42,胰蛋白酶抑制因子从25.0mg·100g-1降解到0.18mg·100g-1。(4)诱变NCU646选育高活性发酵豆粕优良菌种的研究。利用化学诱变剂亚基胍复合紫外线照射对NCU646进行诱变处理,得到突变菌NCU656。利用正交试验方法对NCU656结合酿酒酵母NCU223和植物乳酸菌NCU116一步法固态发酵豆粕的工艺进行研究。得到一步法最佳工艺为：NCU656：酿酒酵母CU223：植物乳酸杆菌NCU116=3:2:1,接种量为4.0g/100g,料水比1:0.8,发酵温度为36℃,发酵时间为120h。在该发酵条件下,发酵豆粕中总蛋白达到54.33%,小肽含量达到14.68%,干样pH值由6.89降为5.34,有机酸含量达到2.15%,胰蛋白酶抑制因子降解为0.24mg·100g-1；利用正交试验方法对NCU656混合酿酒酵母NCU223和植物乳酸菌NCU116二步法固态发酵豆粕的工艺进行了研究。得到二步法最佳工艺为：NCU656：酿酒酵母NCU223：植物乳酸杆菌NCU116=2：1：1,接种量为8.0g/100g,料水比1:0.8,第一步在温度为30℃下接入枯草芽孢杆菌和酿酒酵母发酵发酵豆粕,发酵时间为72h；第二步在温度为36℃下接入植物乳酸杆菌到第一步发酵后豆粕中,发酵时间为48h。在该发酵条件下,发酵豆粕中总蛋白达54.39%,小肽含量达到17.01%,有机酸含量达到2.10%,干样pH值由6.89降到5.44。胰蛋白酶抑制因子降解到0.13mg·100g-1。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第1章 引言  11-20
  1.1 豆粕营养特征  11-15
    1.1.1 豆粕小肽的作用  11-12
    1.1.2 豆粕中的抗营养因子及作用  12-14
    1.1.3 豆粕中抗营养因子消除方法  14-15
  1.2 豆粕发酵研究和应用现状  15-16
    1.2.1 发酵豆粕的概念  15
    1.2.2 发酵豆粕的营养特性  15-16
  1.3 影响发酵豆粕的因素  16-17
    1.3.1 发酵菌种的选取  16-17
    1.3.2 发酵菌种的诱变方法  17
  1.4 发酵豆粕在动物养殖业中的利用  17-18
  1.5 发酵豆粕的研究与应用现状  18
  1.6 研究方案  18-20
第2章 豆粕发酵产蛋白酶专用菌种选育  20-37
  2.1 材料  20-22
    2.1.1 菌种来源  20
    2.1.2 大豆豆粕  20
    2.1.3 药品  20-21
    2.1.4 仪器  21
    2.1.5 培养基  21-22
  2.2 方法  22-29
    2.2.1 发酵豆粕高产蛋白酶菌种的筛选  22-25
    2.2.2 鉴定  25-29
  2.3 结果与分析  29-36
    2.3.1 厌氧型发酵豆粕高产蛋白酶菌种的筛选  29-32
    2.3.2 鉴定  32-36
  2.4 本章小结  36-37
第3章 枯草芽孢杆菌NCU646固态发酵豆粕的工艺研究  37-46
  3.1 材料与方法  37-42
    3.1.1 菌种  37
    3.1.2 实验材料  37
    3.1.3 药品  37-38
    3.1.4 仪器  38
    3.1.5 培养基  38-39
    3.1.6 实验方法  39-42
  3.2 结果与分析  42-45
    3.2.1 NCU646菌悬液生长对数中期的确定  42
    3.2.2 发酵条件的确定  42-44
    3.2.3 发酵豆粕的品质分析  44-45
  3.3 本章小结  45-46
第4章 混菌固态发酵豆粕的工艺研究  46-63
  4.1 材料与方法  46-53
    4.1.1 菌种  46-47
    4.1.2 实验材料  47
    4.1.3 药品  47
    4.1.4 仪器  47-48
    4.1.5 培养基  48
    4.1.6 混菌固态发酵豆粕的工艺优化  48-49
    4.1.7 总蛋白质量含量的测定  49
    4.1.8 小肽质量含量的测定  49
    4.1.9 大豆胰蛋白酶抑制因子含量测定  49
    4.1.10 有机酸含量的测定  49-50
    4.1.11 发酵豆粕中干样pH值的测定  50-51
    4.1.12 发酵菌种生长曲线的测定  51-53
  4.2 结果与分析  53-62
    4.2.1 菌悬液的生长对数中期的确定  53-54
    4.2.2 混菌一步法固态发酵豆粕的研究  54-57
    4.2.3 混菌二步法固态发酵豆粕的研究  57-62
  4.3 本章小结  62-63
第5章 诱变选育高活性发酵豆粕优良菌种的研究  63-84
  5.1 材料  63-66
    5.1.1 菌种  63-64
    5.1.2 药品  64
    5.1.3 仪器与材料  64-65
    5.1.4 培养基与试剂  65-66
  5.2 试验方法  66-70
    5.2.1 诱变育种  66-67
    5.2.2 诱变菌种产蛋白酶活力的测定  67
    5.2.3 突变枯草芽抱杆菌单菌发酵豆粕试验及其发酵条件的优化  67-68
    5.2.4 突变枯草芽孢杆菌混合酿酒酵母和植物乳酸杆菌固态发酵豆粕的工艺研究  68-69
    5.2.5 发酵后豆粕中小肽的检测  69
    5.2.6 发酵豆粕中总蛋白的检测  69
    5.2.7 发酵后豆粕中的胰蛋白酶抑制因子质量含量的检测  69
    5.2.8 发酵后豆粕有机酸质量含量的检测  69-70
    5.2.9 发酵豆粕中干样pH值的测定  70
  5.3 结果与分析  70-82
    5.3.1 高产菌株诱变筛选  70-71
    5.3.2 诱变菌株发酵豆粕产蛋白酶酶活的测定  71
    5.3.3 NCU656传代稳定性产蛋白酶酶活的检测  71-72
    5.3.4 NCU656单菌固态发酵豆粕的工艺优化  72-75
    5.3.5 NCU656混合酿酒酵母和植物乳酸菌一步法固态发酵豆粕的工艺优化  75-78
    5.3.6 NCU656混合酿酒酵母和植物乳酸菌二步法固态发酵豆粕工艺优化的研究  78-82
  5.4 本章小结  82-84
第6章 结论与展望  84-87
  6.1 结论  84-86
  6.2 展望  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-94
攻读学位期间的研究成果  94

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中图分类: > 农业科学 > 畜牧、动物医学、狩猎、蚕、蜂 > 普通畜牧学 > 饲料 > 蛋白质饲料、能量饲料 > 制造粕类
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