一種降低菜籽粕異硫氰酸酯含量的微生物組合固態發酵法
【專利摘要】本發明公開了一種降低菜籽粕異硫氰酸酯含量的微生物組合固態發酵法，采用紫紅紅球菌(Rhodococcus?rhodochrous)、戊糖片球菌(Pediococcus?pentosaceus)和季也蒙畢赤酵母(Candida?guilliermondii)三種微生物組合的固態發酵菜籽粕以降低其異硫氰酸酯含量，包括如下步驟：菜籽粕原料的準備與預處理、發酵種子液的制備、按比例接種三種微生物、固態發酵、發酵菜籽粕成品的制備。本發明首次使用紫紅紅球菌固態發酵菜籽粕，并與戊糖片球菌和季也蒙畢赤酵母進行組合使用；與其它技術方案相比，本發明可大幅度明顯降低菜籽粕中異硫氰酸酯含量，而且發酵時間較短，效率高。
【專利說明】一種降低菜籽粕異硫氰酸酯含量的微生物組合固態發酵法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發酵法脫除菜籽柏毒性物質的方法，尤其是一種降低菜籽柏異硫氰酸酯含量的微生物組合固態發酵法。
【背景技術】
[0002]菜籽柏是一種營養價值較高的植物性蛋白飼料，其營養價值僅次于豆柏，但比豆柏更有價格優勢。菜籽柏的粗蛋白質含量在35%?45%之間，略低于豆柏，但氨基酸組成略優于豆柏，且維生素和礦物質含量較為豐富，是一類具有較大應用潛力的蛋白質飼料資源。但是，菜籽柏中含有多種抗營養因子，如硫代葡萄糖苷、芥酸、單寧、植酸等，尤其是硫代葡萄糖苷及其降解產物，這極大地制約了其在飼料工業中的應用。硫代葡萄糖苷在芥子酶的作用下，生成異硫氰酸酯、硫氰酸鹽、腈類、惡唑硫烷酮等有毒物質，其中異硫氰酸酯是硫代葡萄糖苷的主要降解產物。大量研究表明，異硫氰酸酯不僅嚴重影響菜籽柏的適口性，降低動物的采食量，而且還會對動物的生理造成明顯影響，尤其是甲狀腺功能，導致動物的生產性能下降。因此，我國飼用菜籽柏國家標準(GB/T23736-2009)中，除按其營養指標對進行分級外，還按其異硫氰酸酯含量進行分級，即分為低異硫氰酸酯菜籽柏((750mg/kg)、中異硫氰酸酯菜籽柏(750 < ITC ( 2000mg/kg)及高異硫氰酸酯菜籽柏(2000 < ITC ( 4000mg/kg)。
[0003]為了擴大菜籽柏在動物生產中的應用，緩解我國蛋白質飼料資源緊缺的現狀，如何降低菜籽柏中抗營養因子尤其是異硫氰酸酯的含量成為提升菜籽柏營養品質的關鍵問題。近幾十年來，國內外科技工作者已做了大量研究，建立了有關菜籽柏脫毒的很多方法。它們大體上可分為四大類，即遺傳育種法、物理脫毒法、化學脫毒法和生物脫毒法。遺傳育種法是通過基因工程技術，從根本上解決菜籽柏中抗營養因子的方法。物理脫毒法是通過加熱等物理方法對菜籽柏進行脫毒，雖操作簡單，但僅能部分降低抗營養因子含量，且僅有暫時的脫毒效果，并不是一種理想的方法。化學脫毒法是針對菜籽柏中某些有毒成分的某種特性，利用化學試劑進行固定、中和、分解、溶解等處理，以達到脫毒目的；該法針對性較強，雖脫毒率較高，但脫毒范圍較窄，脫毒后的菜籽柏一般適口性較差，而且營養物質損失大，存在殘留問題，也不是理想的脫毒方法。生物脫毒法是應用外源添加微生物進行發酵，以達到脫毒目的的方法；該法是目前菜籽柏脫毒中常采用的方法，是目前相對較為理想的一種方法。用微生物發酵對菜籽柏進行脫毒，具有以下幾個優點:第一，微生物脫毒法的條件溫和，操作簡單；第二，脫毒效果明顯，微生物的酶系復雜，能夠降解菜籽柏中的多種抗營養因子；第三，微生物能改善菜籽柏的適口性和風味；第四，干物質損失少，并可提高蛋白質的含量，同時在微生物發酵過程中提高了菜籽柏中的小(寡)肽、活性肽、氨基酸、有機酸等小分子營養物質的含量。一般而言，微生物脫毒法比物理、化學脫毒法更為優越，在脫毒的同時能夠改善菜籽柏的營養品質，而且成本低，是一種有前途的脫毒技術。
[0004]就采用微生物發酵對菜籽柏進行脫毒而言，國外早在1958年就開始了研究，發現一些真菌產生的芥子酶能夠降解硫代葡萄糖苷；此后，又發現棒曲霉、尖孢鐮刀菌、敏捷乳桿菌、少孢根霉、曲霉等多種微生物均有降解硫代葡萄糖苷的能力。國內在上世紀80年代就已經開展了大量研究。早期的研究是從自然界中篩選出能降解硫代葡萄糖苷的菌種，進行單菌發酵；隨著研究的深入，發現單一微生物發酵的脫毒效果有限，而把幾種微生物組合在一起發酵可獲得較好的效果。微生物組合即是芥子酶系的復配，微生物親緣關系越遠，組合后的脫毒效果越好，這是微生物組合發酵對菜籽柏進行脫毒的理論基礎。就微生物組合發酵中菌種的選擇而言，目前大多數報道中主要是以降低菜籽柏中硫代葡萄糖苷含量的效果(降解率)為標準，但是硫代葡萄糖苷本身是無毒的，而有毒的是其降解產物如異硫氰酸酯、惡唑烷硫酮等。雖然少數報道在主要針對降硫代葡萄糖苷含量的同時，還考慮了降異硫氰酸酯和/或惡唑烷硫酮等的效果，但這些報道中所選的菌種幾乎相似，缺乏新穎性，且發酵工藝相對較復雜，發酵時間普遍較長，不適合規模化生產。
[0005]目前，基于可供用于菜籽柏微生物發酵脫毒的菌種多，但脫毒效果好的菌種少；菜籽柏微生物發酵脫毒工藝中的一些參數有待進一步優化，如發酵時間過長等；以及菜籽柏微生物發酵脫毒中，專門針對降異硫氰酸酯的報道還未見報道。
【發明內容】
[0006]為了克服現有的菜籽柏微生物發酵脫毒工藝的不足，本發明提供一種降低菜籽柏異硫氰酸酯含量的微生物組合固態發酵法。
[0007]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種降低菜籽柏異硫氰酸酯含量的微生物組合固態發酵法，其特征在于，采用紫紅紅球菌(Rhodococcus rhodochrous)、戍糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙畢赤酵母(Candida guilliermondii)三種微生物組合的固態發酵菜籽柏以降低其異硫氰酸酯含量，包括以下步驟:
[0008]A.菜籽柏原料的準備與預處理:粉碎菜籽柏原料，根據發酵容器大小取適量的菜籽柏，將菜籽柏與水按質量比2: I混合均勻，調pH至7.0±0.5，混合均勻，封口，采用121°C高壓蒸汽滅菌15min ；
[0009]B.發酵種子液的制備:采用搖瓶培養法分別培養紫紅紅球菌(Rhodococcusrhodochrous)、戍糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙畢赤酵母(CandidaguiIliermondi i)，三種菌的培養基分別為天冬酰胺-葡萄糖培養基、乳酸菌培養基和馬鈴薯-葡萄糖-瓊脂培養基，均采用液態培養基；培養基經121 °C高壓蒸汽滅菌15min后冷卻至室溫；三種菌的培養溫度分別為28°C、37°C和25-28°C，搖床轉速為190±30r/min，培養時間為24h ；
[0010]C.按比例接種三種微生物:無菌條件下，將通過步驟B制備的紫紅紅球菌、戊糖片球菌和季也蒙畢赤酵母三種菌液接種至經步驟A預處理后的菜籽柏原料中，接種量按含有菌種的培養基質量占菜籽柏質量的百分比計，三種微生物分別為2%、1%和1%，混合均勻；
[0011]D.固態發酵:將已接種后的菜籽柏原料置于發酵容器中，在通風環境，溫度30±2°C，發酵時間3d；
[0012]E.發酵菜籽柏成品的制備:步驟D固態發酵結束后，將發酵菜籽柏置于62±2°C環境，烘干，粉碎，即制得發酵菜籽柏成品。
[0013]本發明首次采用了紫紅紅球菌(Rhodococcus rhodochrous)菌固態發酵菜桿柏，并與戍糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙畢赤酵母(Candidaguilliermondii)菌進行組合,這種微生物組合固態發酵法實現大幅度降解菜籽柏中異硫
氰酸酯的含量。
[0014]本發明的有益效果是，本發明首次使用紫紅紅球菌固態發酵菜籽柏，并與戊糖片球菌和季也蒙畢赤酵母進行組合使用；與其它技術方案相比，本發明可實現大幅度明顯降低菜籽柏中異硫氰酸酯含量，而且發酵時間較短，效率高。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例對發明作進一步說明。
[0016]實施例一(實驗室)
[0017]A.菜籽柏原料的準備與預處理:菜籽柏原料購自糧油食品加工企業，在進行滅菌處理前將其粉碎；稱取菜籽柏原料50g，置于250mL錐形瓶中，向錐形瓶中加水25mL，混合均勻；調pH至7.0±0.5，混合均勻，封口，經121 °C高壓蒸汽滅菌15min ；
[0018]B.發酵種子液的制備:采用天冬酰胺-葡萄糖培養基、乳酸菌培養基和馬鈴薯-葡萄糖-瓊脂培養基，三種培養基均為液態培養基，采用搖瓶培養法分別用于培養紫紅紅球菌、戊糖片球菌和季也蒙畢赤酵母；培養基經121°C高壓蒸汽滅菌15min，冷卻至室溫，然后接種所選的相應菌種；紫紅紅球菌、戊糖片球菌和季也蒙畢赤酵母的培養溫度分別為28°C、37°C和 25-28°C，搖床轉速為 190±30r/min，培養時間 24h ；
[0019]C.按比例接種三種微生物:在無菌條件下，將制備的紫紅紅球菌、戊糖片球菌和季也蒙畢赤酵母三種菌液接種至經預處理后的盛有菜籽柏的錐形瓶中，接種量按含有菌種的培養基質量占菜籽柏質量的百分比計，分別為2 %、I %和I %;接種后，用無菌玻璃棒將菌液與菜籽柏原料攪拌混合均勻；
[0020]D.固態發酵:將已接種后的菜籽柏原料置于發酵容器中，在通風環境，溫度30±2°C，發酵時間3d；
[0021]E.發酵菜籽柏成品的制備:待以上步驟D發酵結束后，將發酵菜籽柏取出，置于62±2°C環境，烘干；粉碎后，即制得發酵菜籽柏成品。
[0022]以上步驟A~E重復五次，得出實驗檢測數據如下:
[0023]
【權利要求】
1.一種降低菜籽柏異硫氰酸酯含量的微生物組合固態發酵法，其特征在于，采用紫紅紅球菌(Rhodococcus rhodochrous)、戍糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙畢赤酵母(Candida guilliermondii)三種微生物組合的固態發酵菜籽柏以降低其異硫氰酸酯含量，包括以下步驟: A.菜籽柏原料的準備與預處理:粉碎菜籽柏原料，根據發酵容器大小取適量的菜籽柏，將菜籽柏與水按質量比2: I混合均勻，調pH至7.0±0.5，混合均勻，封口，采用121 °C高壓蒸汽滅菌15min ； B.發酵種子液的制備:采用搖瓶培養法分別培養紫紅紅球菌(Rhodococcusrhodochrous)、戍糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和季也蒙畢赤酵母(Candidaguilliermondii)，三種菌的培養基分別為天冬酰胺-葡萄糖培養基、乳酸菌培養基和馬鈴薯-葡萄糖-瓊脂培養基，均采用液態培養基；培養基經121 °C高壓蒸汽滅菌15min后冷卻至室溫；三種菌的培養溫度分別為28°C、37°C和25-28°C，搖床轉速為190±30r/min，培養時間為24h ； C.按比例接種三種微生物:無菌條件下，將通過步驟B制備的紫紅紅球菌、戊糖片球菌和季也蒙畢赤酵母三種菌液接種至經步驟A預處理后的菜籽柏原料中，接種量按含有菌種的培養基質量占菜籽柏質量的百分比計，三種微生物分別為2%、1%和1%，混合均勻； D.固態發酵:將已接種后的菜籽柏原料置于發酵容器中，在通風環境，溫度30±2°C，發酵時間3d ； E.發酵菜籽柏成品的制備:步驟D固態發酵結束后，將發酵菜籽柏置于62±2°C環境，烘干，粉碎，即制得發酵菜籽柏成品。
【文檔編號】C12N1/16GK103704466SQ201310755433
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月28日 優先權日:2013年12月28日
【發明者】田剛, 余冰, 陳代文, 王樂成 申請人:四川農業大學