基于微生物固态发酵豆粕转化大豆异黄酮的研究

本研究选用植物乳酸杆菌ATCC8014、 EM菌和枯草芽孢杆菌ATCC6633作为发酵菌种对豆粕进行微生物固态厌氧发酵，检测发酵产品中糖苷型和苷元型大豆异黄酮含量，筛选出最优发酵菌种并优化发酵工艺参数。研究发酵工艺对发酵豆粕的抗氧化活性及饲料品质的影响，发酵产品同时具有了营养价值和保健性双重特性，这为发酵饲料的进一步生产和研发提供了理论支持。 本文第一部分旨在确定最优发酵菌种。选用EM菌、植物乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌，单菌种及不同比例混合三种菌种发酵豆粕饲料。结果显示：在6%接种量、35%发酵水分、30℃恒温发酵7d后，三种微生物单独发酵后大豆异黄酮的活性比组合发酵高，其中枯草芽孢杆菌ATCC6633和EM菌单独发酵得到的大豆异黄酮活性最高，明显优于其它处理组，其苷元含量所占比例分别为52.13%和64.56%，且重复性、稳定性较好，干物质回收率较高。为了进一步从枯草芽孢杆菌ATCC6633和EM菌中筛选确定最优发酵菌种，用两种菌株分别单独及混合发酵豆粕。发酵产物经HPLC检测后可知，在4-40mg/L的浓度范围，染料木素、染料木苷、大豆苷元和大豆苷有良好的线性关系，采用EM菌种发酵7d后苷元转化效率最高，苷元含量在大豆异黄酮总量中比率可达54.18%。因此，选用EM菌为最终发酵菌种。 第二部分通过正交设计试验，选用EM菌种为固态发酵菌种，优化发酵工艺参数。选用豆粕粉碎粒度(目)、发酵温度(℃)，接种量(%)，水分含量(%)和培养时间(day)作为处理因子，建立L516(4)正交试验，最终确定了EM菌发酵豆粕的最佳工艺参数。结果表明，在发酵温度40℃，35%的水分含量，7%的接种量，培养12d和豆粕粉碎粒度40目时，大豆异黄酮的苷元转化率最高，苷元含量在大豆异黄酮总量中的比率达85.30%。 第三部分研究发酵工艺参数对发酵豆粕饲用品质的影响。在第二部分研究的基础上，检测大豆异黄酮转化率较高的处理组的微生物总数、乳酸菌、乳酸含量、抗氧化活性、蛋白含量和pH值等。结果表明，经EM菌发酵后，豆粕中乳酸含量为8.62±0.57g/kg、蛋白质含量为45.54±3.98%、DPPH清除能力为76.13±2.37%，相对于未发酵豆粕均有较大地提高，说明采用本实验方法，不仅可以提高大豆异黄酮的活性，还可以保证饲料的其他优良品质。 研究证明，高活性异黄酮发酵豆粕同时具备了营养价值和保健性双重特质，且发酵所需设备技术简单、能耗低、原料无需灭菌、生产过程无废水和残渣残留，为饲料的高效利用和安全优质畜产品生产提供了方法，具有良好的市场发展前景。