地顶孢霉发酵油茶粕制备饲料的研究

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地顶孢霉(Acremonium terricola)是从古尼虫草中分离得到的一种虫草源真菌,将地顶孢霉的培养物作为饲料添加物,其菌丝体中含有的虫草酸、虫草素、虫草多糖、麦角甾醇、氨基酸、生物碱等活性物质发挥着与抗生素相当的作用。油茶粕是油茶籽提取茶油后的副产物,含有多种营养物质和生物活性物质,是一种潜在的优质饲料原料。然而目前有关利用地顶孢霉发酵油茶粕作为饲料的研究仍鲜有报道。本研究以地顶孢霉固态发酵油茶粕制备无抗饲料为目的,探究茶皂素对地顶孢霉的抑菌活性和抑菌机理,寻找出地顶孢霉对茶皂素的耐受浓度并以此为依据对油茶粕进行脱皂处理,然后以地顶孢霉作为发酵菌种,以脱皂油茶粕、米糠、麸皮复合物为发酵基质进行制备饲料的可行性分析。主要研究结果如下:(1)分析了茶皂素对地顶孢霉生长的影响,发现茶皂素对地顶孢霉的最小抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)分别为1.0%和1.5%。1 MIC的茶皂素可使地顶孢霉菌丝体和孢子体的细胞壁结构疏松,细胞膜边界模糊,细胞器结构破坏,导致其相对电导率提升了 3.63倍。同时,地顶孢霉在1MIC茶皂素处理下过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、超氧化物歧化酶(T-SOD)的活性分别下降了 50.00%、58.85%和64.00%;线粒体复合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的活性分别下降了 67.80%、42.22%,83.55%和 24.44%;细胞中 ATP 含量下降了 62.10%,活性氧(ROS)含量提高1.52倍。然而,与未经茶皂素处理的对照组相比,低浓度的茶皂素(1/8 MIC~1/2 MIC之间)可使地顶孢霉中虫草酸含量不受影响,同时麦角甾醇和几丁质含量提高了 1.53倍和1.42倍。以上结果表明地顶孢霉对茶皂素的耐受浓度为1.0%,发酵基质中茶皂素最佳含量应保持在1/8 MIC~1/2 MIC之间。(2)基于地顶孢霉对茶皂素的耐受浓度分析,为提高复配基质中油茶粕含量,对油茶粕进行了脱皂处理并优化了脱皂工艺。油茶粕最佳脱皂工艺为:提取时间为3 h,提取温度为80℃,料液比为1:12,乙醇浓度为60%,提取次数为3次。在此条件下油茶粕中抗营养因子的含量显著降低,其中油茶粕中茶皂素含量由21.18%降至2.60%,单宁含量由7%降至1.46%,咖啡碱含量由0.03%降至不可检出。然后进一步分析了地顶孢霉以脱皂油茶粕、米糠或麸皮为单一基质的发酵特性。地顶孢霉在脱皂油茶粕单一基质中生长缓慢,产物中各营养成分在9~15 d后才能完成积累。然而,地顶孢霉在米糠或麸皮单一基质中生长2~3 d后即可长满菌丝,产物中各营养成分含量也显著提升。(3)以发酵产物中总蛋白质、水溶性蛋白质、总糖、还原糖、虫草酸、麦角甾醇含量为优化指标,通过单因素试验获得了地顶孢霉的最佳培养条件:发酵时间为9 d、接种量为5%~10%、脱皂油茶粕含量为15%、米糠和麸皮比例为2:1(即米糠含量56.67%、麸皮含量28.33%)、尿素含量为1.0%、硫酸镁含量为0.3%。然后进一步根据U10(56)设计表开展了均匀试验,利用SPSS软件对试验数据进行多元逐步线性回归分析,得到关于发酵产物中蛋白质含量、水溶性蛋白质含量、总糖含量、还原糖含量、虫草酸含量、麦角甾醇含量的6个回归方程,结合Excel对各回归方程进行规划求解,预测可知当发酵时间为7 d、接种量为10%、脱皂油茶粕含量为15%、米糠麸皮比例为3:1(即米糠含量63.75%、麸皮含量21.25%)、尿素含量为0.5%、硫酸镁含量为0.3%时,水溶性蛋白质含量和麦角甾醇含量可达到最大值,分别为48.87 mg/g和1.67 mg/g,同时总蛋白质含量、总糖含量、还原糖含量和虫草酸含量分别为 112.91 mg/g、175.20 mg/g、41.00 mg/g 和 58.10 mg/g。以上结果表明,利用地顶孢霉在此发酵条件下制备饲料可显著提高油茶粕的饲用价值。
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