菜籽粕固态发酵制备多肽及降解硫苷的试验研究

菜籽粕是油菜籽提油之后的副产物，粗蛋白质含量约35％～45％，氨基酸组成相对均衡，且Ca、Mg等矿物质及维生素B、胆碱等维生素含量高，是一种具较高营养价值的植物蛋白资源。但菜籽粕中含硫苷、芥子碱、单宁和植酸等抗营养物质，因而它的使用范围和利用程度大大受到限制。采用微生物对菜籽粕进行固态发酵，不仅能在一定程度上降解其中的抗营养物质，而且能增加其中的蛋白质、多肽等有益物质的含量，从而改善菜籽粕的品质，使菜籽粕得到合理有效的利用。菜籽肽是一种低分子肽混合物，它由菜籽蛋白经水解而得到，其加工特性和生物活性优于菜籽蛋白，微生物发酵生产菜籽肽也是实现菜籽粕深层次加工利用的重要途径。微生物固态发酵具有培养基简单且来源广、技术简单、投资少、能源消耗低、后期处理较简便、发酵过程粗放等优点，因而开展微生物固态发酵菜籽粕脱毒及生产多肽研究，可以为菜籽粕的有效利用、深度加工及产业化发展奠定基础。
　　本研究利用枯草芽孢杆菌对菜籽粕进行固态发酵，在发酵制备多肽的同时利用微生物对菜籽粕中主要抗营养因子硫苷进行降解，以获得高蛋白质和多肽含量、低硫苷的发酵产品。研究的主要内容及结论如下:
　　1、以硫苷降解率、多肽得率为主要的评价指标，粗蛋白增加量为辅助的评价指标，利用实验室保存的枯草芽孢杆菌W1-3、枯草芽孢杆菌10160、毕赤酵母、酿酒酵母和黑曲霉5种不同的菌种对菜籽粕进行单菌发酵，试验结果表明:总体上，枯草芽孢杆菌W1-3对硫苷降解率和多肽得率的作用效果最好，黑曲霉对粗蛋白含量的作用效果比其他菌种好;采用枯草芽孢杆菌W1-3单菌发酵及它与其他菌种混菌发酵对比试验发现，枯草芽孢杆菌W1-3单菌发酵的效果优于与其他菌种的混合发酵，因而后期选用枯草芽孢杆菌W1-3单菌进行固态发酵试验。
　　2、为探究枯草芽孢杆菌W1-3固态发酵菜籽粕的最优工艺，以多肽得率和硫苷降解率为衡量发酵菜籽粕品质的主要评价指标，在单因素试验的基础上进行响应面设计试验及分析，优化菜籽粕固态发酵工艺，并且采用多指标实验设计综合加权评分法，兼顾抗营养物质的去除和多肽的得率，进一步评价发酵工艺，试验所得最优的发酵工艺为:发酵温度为31℃，发酵时间为70h，液料比为1.3∶1，此时多肽得率、硫苷降解率理论值分别为15.95％、61.53％，两者的综合评分达到最高值。与响应面理论值比较，验证试验的结果具有良好吻合性。
　　3、通过比较枯草芽孢杆菌在最优条件下发酵前后菜籽粕成分的变化，发现发酵后的菜籽粕中抗营养物质硫苷和植酸含量分别降低62.14％和31.58％，有益物质包括粗蛋白含量、氨基酸总量和多肽得率分别提高10.39％、17.76％和453.47％。
　　4、利用一定强度低功率超声波对微生物生长的促进作用，研究定频和扫频超声模式、超声处理枯草芽孢杆菌的生长不同时期以及不同的超声频率和超声时间对菌体生物量的影响。结果表明:定频超声对菌种的促进作用大于扫频超声作用，在菌种生长的12h（对数期后期）进行定频超声的效果最显著;用28 kHz、33 kHz、40 kHz的超声处理菌体不同的时间，菌体生物量均有不同程度的增加，而用68kHz的超声处理菌体不同的时间，菌体生物量降低，其中在28kHz定频超声作用1h时菌体生物量增加量达到最大，为104％。采用超声与未超声所制的液态种子液以相同接种量进行菜籽粕固态发酵，所得产品的多肽得率和硫苷降解率无显著差别。