油茶籽粕微生物发酵进展

摘 要：油茶籽粕是一种潜在的优质蛋白饲料,但具有溶血性的茶皂素的存在制约了其在蛋白饲料生产上的开发应用.微生物发酵法被认为是最有发展潜力的油茶籽粕脱毒处理方法之一.该文介绍了油茶籽粕的成分,以及微生物发酵的菌种选择、工艺条件、发酵效果及发展前景.

关 键 词：油茶籽粕；微生物发酵；茶皂素；蛋白质

中图分类号TS229文献标识码A文章编号1007-7731（2014）07-36-03

我国油茶种植面积达400万hm2,年产油茶籽约65万t、油茶籽油超过15万t.而作为油茶籽副产品的油茶籽粕的量大概相当于油茶籽油的3倍[1],但是由于油茶籽粕味苦,且含有单宁、茶皂素等抗营养物质,目前基本上用作肥料、燃料甚至被废弃,造成了资源的极大浪费.随着我国养殖业的高速发展,对蛋白质饲料的需求量日益增加,我国植物蛋白质主要来源为玉米蛋、大豆饼粕、茶籽饼粕,但是其作蛋白饲料的条件还不成熟,我国动物蛋白的来源一般依靠进口.若想从根本上解决蛋白质饲料短缺的问题,我们需将视线转移到微生物蛋白质饲料上.利用油茶籽粕进行微生物发酵生产饲料,不仅可以缓解养殖业对蛋白饲料的需求,还可以将废弃的油茶籽粕再利用,增加经济效益和社会效益.

1油茶籽粕的成分

茶饼粕中含有丰富的蛋白质、糖类、粗纤维及矿物质,其各成分含量如表1[2].

但是具有溶血作用的茶皂素的存在不仅会影响饲料的适口性,还会引起动物胃肠中毒、肝脏损害、惊厥和昏迷,甚至死亡.油茶籽饼粕中的单宁及黄酮等多酚类物质,可导致蛋白质消化率降低,干扰某些营养元素的吸收（如Fe、Ca等）.另外,单宁味苦涩,会影响饲料的适口性[3].因此,需对茶籽饼粕进行脱毒处理.

2茶籽饼粕微生物发酵研究

目前茶籽饼粕脱毒处理方法主要有物理法、化学法、微生物发酵法以及综合法.其中以化学法和微生物发酵法最为常用,化学法脱毒成本高,工艺复杂,设备要求较高,且经提取后的茶籽饼粕中仍含有一定量的茶皂素,对进一步利用造成困难,而微生物发酵法被认为是最有发展潜力的处理方法.对于茶籽饼粕的微生物发酵处理,一方面是要降解茶籽饼粕中的茶皂素和单宁等抗营养物质,另一方面是要提高茶籽饼粕中蛋白质等营养成分的含量.

2.1菌种选择茶籽饼粕微生物发酵的关键在于菌种的选择.不同菌种对茶皂素的降解及蛋白质等营养成分含量的提高具有不同的效果.选取高效的微生物菌种是进行微生物发酵的前提.目前,国内外茶籽饼粕的微生物发酵处理中所采用的菌种主要是自然界存在的菌种和人工筛选的菌种.

马力等[5]以油茶枯饼为原料,选用黑曲霉为指示菌,通过平板点种试验,又根据刺激圈试验及三角瓶发酵培养,获得油茶枯饼生产蛋白饲料的最佳菌种组合：黑曲霉、地衣芽孢杆菌10181、葡萄汁酵母1445、米曲霉.邓桂兰[6]以油茶粕为主要原料,以霉菌和酵母菌组成的混合菌种为发酵菌种,研究表明：茶粕发酵后的粗蛋白含量有所提高,而粗纤维含量则降低,是一种较好的蛋白饲料.钟海雁等[7]对油茶枯饼的脱毒和发酵技术进行了研究,结果表明：油茶枯饼经黑曲霉、毛霉和117检测丝酵母固态发酵后,其蛋白质含量有一定程度的提高.周浩宇等[3]以油茶籽粕为主要原料,以枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊检测丝酵母为发酵菌种,研究单菌及混合菌固态发酵后油茶籽粕中各抗营养因子的降解率,研究表明：发酵后的茶皂素、总酚及粗纤维均有降解,粗蛋白含量提高,且混合菌发酵效果优于单菌发酵.周等[8]以茶皂水为主要原料,对纳豆芽胞杆菌、检测丝酵母、枯草芽胞杆菌、青霉、米曲霉、地衣芽胞杆菌的茶皂素降解能力进行研究,研究表明：以上菌种均能降解茶皂素,且以青霉的降解速度最快,降解率最大.练杰等[9]以茶籽粕为原料,利用枯草芽孢杆菌、黑曲霉混合菌进行固态发酵,研究表明：在适宜条件下混合菌对茶籽粕的脱毒效果明显.

2.2油茶籽粕微生物发酵效果油茶籽粕经微生物发酵后,其中的茶皂素、单宁等抗营养成分含量明显减少,适口性得到提高；纤维素含量有所降解,蛋白质的含量得到提高,大大增加了茶籽饼粕的营养价值.

周浩宇等[3]以枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊检测丝酵母为发酵菌种对油茶籽粕进行固态发酵,结果表明,混合菌发酵效果优于单菌发酵,茶皂素、总酚、粗纤维的降解率分别达到87.63%、87.87%和37.29%,粗蛋白含量提高率达66.98%.马力等[5]采用筛选出的生产优质高蛋白饲料的菌种对油茶枯饼发酵后,粗蛋白含量为16.94%,较未发酵时的10.82%提高了56.56%.邓桂兰[6]以霉菌和酵母菌的混合菌种为发酵菌种,油茶粕发酵后粗蛋白质含量由发酵前的17.2%提高到32.7%,粗纤维含量由发酵前19.2%下降至9.7%.周等[8]以茶皂水为主要原料,对各菌种的茶皂素降解率进行研究发现,青霉、地衣芽胞杆菌、纳豆芽胞杆菌、检测丝酵母对油茶皂素的降解率都能达到66%以上,以青霉的降解率最高,与自然降解相比,可使油茶皂素的降解率增加60.24%,经优化培养后可使茶皂水中油茶皂素的降解率高达83.11%.练杰等[9]利用枯草芽孢杆菌、黑曲霉混合菌对茶籽粕进行固态发酵,在最优工艺条件下可使茶籽粕的脱皂率达（93.28±0.34）%.

2.3油茶籽粕微生物发酵的工艺条件不同的菌种对油茶籽粕中茶皂素的降解及蛋白质的提高不同,同一菌种在不同的工艺条件下对油茶籽粕发酵的效果亦不同.影响油茶籽饼粕微生物发酵的工艺条件主要有发酵水分、温度、pH、时间及接种量等.在茶籽饼粕微生物发酵过程中,只有将这些工艺参数控制在适宜范围内,才能获得发酵的最佳效果.

周浩宇等[3]采用微生物发酵法对油茶籽粕脱毒时,选用枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊检测丝酵母为复合菌种,总接种量为10%（3种菌种比例为1∶1∶1）,培养周期为8d,油茶籽粕发酵后各抗营养因子脱除效果最好,粗蛋白提取率最大.马力等[5]通过平板点种试验,根据刺激圈试验及三角瓶培养,获得了油茶枯饼发酵产高蛋白的最优接种比例：地衣芽孢杆菌10181∶黑曲霉∶葡萄汁酵母1445∶米曲霉等于1∶1∶1∶1.邓桂兰[6]在研究发酵生产菌体蛋白饲料时发现,当复合菌种选用AS3.4309+AS3.800+AS3.3711+AS2.281,培养基配方为油茶籽粕12.5g,血粉2.5g,KH2P040.1%,MgSO40.05%,水20mL,总接种量为10%（霉菌与酵母菌的接种比为1：1）,培养周期为4d时,油茶粕发酵后收集的菌体干重最多.周等[8]通过优化培养条件的正交试验,得到降解茶皂素的最佳工艺条件为培养温度28℃、接种量12%、pH4.5、培养周期5d.练杰等[9]通过单因素试验和Box-Behnken试验设计及响应面分析对混合菌固态发酵茶籽粕进行优化,得到的最优工艺条件为：接种量12.5%,水分含量52%,发酵时间3.9d.

3结语

微生物发酵法脱毒生产蛋白饲料可降解油茶籽饼粕中的茶皂素及单宁等抗营养物质,提高饲料中蛋白质的含量.发酵后的油茶籽粕不仅含有丰富的蛋白质、糖类等营养物质,少量的茶皂素还可以促进动物的生长,增强抗病能力,是优质的蛋白饲料.同时,茶籽饼粕微生物发酵原料丰富,不受季节、气候和自然灾害的影响,生产周期短,设备要求低,生产成本低,是不可多得的饲料生产方法,在我国未来的养殖业发展中具有广阔的发展前景.