罗非鱼下脚料和豆粕混合发酵生产新型饲料蛋白的研究

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罗非鱼下脚料为优质的动物蛋白源,豆粕是应用最广泛的植物蛋白之一。目前,罗非鱼下脚料加工处于初级阶段,且多数用作鱼粉,由于工艺、设备落后,产品质量不高。随着全球养殖业的不断发展,鱼粉供应量难以满足整个养殖业的需求,不但使鱼粉价格不断飙升,养殖成本相对升高,直接经济效益减少,也极大地影响了养殖者的积极性,积极的寻求替代鱼粉的优质蛋白原料是保证养殖业持续发展的关键。针对鱼粉短缺的现状,本研究将罗非鱼下脚料和豆粕混合,加入益生菌、酶及微量元素进行发酵。研究了复合菌种接种量、非淀粉多糖酶、中性蛋白酶、微量元素对发酵效果的影响,探讨了发酵过程中蛋白水解度、胰蛋白抑制因子和植酸的降解、蛋白分子量分布、微量元素螯合率等变化的情况,旨在将动物蛋白与植物蛋白进行完美融合,利用微生物产酶、外加酶及水产蛋白中丰富的内源酶作用,将原料蛋白充分降解,得到一种蛋白含量高,氨基酸平衡,富含小肽物质的新型饲料蛋白,有望替代鱼粉,为解决我国鱼粉紧张的局面,降低养殖成本,提供参考。其主要结果如下:(1)通过单因素试验,以水解度为指标,确定了豆粕和罗非鱼下脚料的物料比为1:1。根据正交试验得复合菌种的最佳接种量为:枯草芽孢杆菌接种量为0.6‰,酵母菌接种量为0.06‰,乳酸菌接种量为0.0015‰,在此条件下,水解度可达27.27%。胰蛋白酶抑制因子随着枯草芽孢杆菌和酵母菌接种量的增加而减少,随着乳酸菌接种量增加而增加,最大降解比例为65.2%。植酸的含量与三种菌的接种量成正比,最大降解比例为53.3%。通过SDS-PAGE电泳和高效排阻体积色谱对蛋白分子量进一步分析显示,罗非鱼下脚料蛋白有很好的降解效果,豆粕7s抗原蛋白降解充分,11s抗原蛋白未完全降解,5000Da以下比例为19.5%,1000Da以下所占比例仅为4.9%。(2)四种非淀粉多糖酶(木聚糖酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、β-葡聚糖酶)对发酵影响的研究显示,除木聚糖酶对水解度有促进作用,其他三种均没有促进作用。通过响应面设计,得到添加中性蛋白酶发酵的最佳条件为中性蛋白酶添加量0.1%,温度40℃,时间53h,在此条件下得到的水解度为31.94%。应用SDS-PAGE电泳和高效排阻体积色谱对发酵产品蛋白分子量进一步分析显示,加酶发酵对罗非鱼下脚料和豆粕都有很好的降解效果,5000Da以下比例为32.08%,比菌种复合发酵提高12.58%。1000Da以下所占比例提升到12.26%。发酵产品铜、锰、铁、锌四种微量元素含量均比鱼粉中含量低。(3)在上述基础上探讨四种微量元素对发酵的影响,采用Box-Behnken设计优化了四种微量元素提高水解度的条件,得到:Cu2+添加量为40mg/kg, Mn2+添加量为450mg/kg,Fe2+添加量为900mg/kg, Zn2+添加量为400mg/kg,此时,水解度可达34.68%。分析添加量与螯合率的关系,结果显示:随添加量的增大,铜离子螯合率增大,锰离子螯合率先增大后减小,铁离子和锌离子螯合率都下降。(4)对发酵产品的营养成分、安全性指标进行了分析。结果显示:产品呈黄褐色,组织蓬松,有明显的鱼香味;蛋白质含量51.42%(干基54.98%),接近二级鱼粉,胃蛋白消化率达95.26%,胰蛋白抑制因子降解率为89.13%,植酸降解率为61.2%;产品水解氨基酸含量为42.11,必需氨基酸占36.14%;产品游离氨基酸为3.921,必需氨基酸占43.3%。通过高效排阻体积色谱显示,5000Da以下比例为37.59%,1000Da以下所占比例为13.19%。菌落总数及重金属含量均符合国家标准。
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