豆粕发酵过程中微生物群落结构变化和代谢产物的分析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:piglolo1987
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发酵豆粕和酶解豆粕均能显著提高豆粕的营养价值。本文对发酵豆粕、酶解豆粕、菌酶协同发酵豆粕进行试验,比较其对大分子蛋白质的降解效果。利用Mi Seq高通量测序技术检测发酵豆粕中细菌16S r RNA基因V3-V4高变区序列和真菌ITS基因ITS1区序列,比较发酵0、24、48 h时豆粕微生物群落结构的差异。用高效液相色谱法对发酵豆粕中的有机酸进行检测,在此基础上构建发酵豆粕指纹图谱,并对不同工艺的发酵豆粕产品进行了对比。主要结果为:(1)干酪乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌单独发酵豆粕后,活菌数分别达到1.27x1010 CFU/g、1.14x1010 CFU/g、4.26x10~9 CFU/g。三株菌单菌发酵和酶解豆粕后粗蛋白含量均显著提高。豆粕原料CK酸溶蛋白含量为1.72%,枯草芽孢杆菌发酵豆粕后酸溶蛋白含量提高最多,达到13.60%,其次是酶解、干酪乳杆菌发酵,分别达到12.83%、9.82%,酿酒酵母菌发酵提高最少,仅达到5.72%。通过SDS-PAGE表明,大分子蛋白降解效果好坏与酸溶蛋白含量高低的相关性一致。(2)干酪乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌三株菌混合发酵豆粕后,其活菌数分别达到1.9x10~9CFU/g、1.73x10~9CFU/g、1.19x10~9 CFU/g。相比纯菌株发酵,菌+酶协同发酵豆粕后粗蛋白含量、酸溶蛋白含量都有所提高。干酪乳杆菌和酿酒酵母菌协同发酵豆粕后酸溶蛋白含量提高较少,仅为2.40%,两者之间存在相互抑制作用。(3)5种蛋白酶的酶解豆粕工艺表明,与CK相比粗蛋白含量变化较小,说明酶解过程受微生物的干扰较小,酸溶蛋白的提高主要由酶的作用体现出来,安琪蛋白酶酶解豆粕后酸溶蛋白含量提高最多,达到9.96%,SDS-PAGE表明大分子蛋白的降解效果也最好。(4)通过细菌高通量测序,发现两批样品的Ace指数和Shannon指数变化不显著,表明随着发酵进行,豆粕中的细菌群落丰富度和多样性变化不大,趋于稳定。在属水平上,细菌群落主要分为16个菌属,其中乳杆菌属(Lactobacillus)和魏斯氏菌属(Weissella)为豆粕发酵过程中的绝对优势菌属。二者相对丰度之和随发酵进行先升高后趋于稳定。芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度逐渐降低,在发酵过程中一直存在。乳酸片球菌属(Pediococcus)随发酵进行其相对丰度不断升高,属于优势菌属。通过聚类分析发现,豆粕的细菌菌群在发酵前后是有差异的,并且是按照一定的规律在变化,即由芽孢杆菌主导的菌群过渡到由乳酸菌主导的菌群。(5)通过真菌高通量测序,发现两批样品的Ace指数变化不显著,Shannon指数先减小后增大,表明随着发酵进行,豆粕中的真菌群落丰富度较为稳定,多样性先降低后升高。在属分类水平上,真菌群落主要分为5个真菌属,其中酵母菌属(Saccharomyces)为豆粕发酵过程中的绝对优势菌属,随发酵进行相对丰度先升高后趋于稳定。曲霉菌属(Aspergillus)相对丰度随发酵进行先降低后升高。通过聚类分析发现,豆粕真菌菌群在发酵前后是有差异的,并且是按照一定的规律在变化,即由酵母菌属和曲霉菌属共同主导的菌群过渡到完全由酵母菌属主导的菌群。(6)构建了用HPLC检测发酵豆粕中有机酸的方法,该方法精密性、重复性良好,加标回收率达标,证明可以有效定性定量分析发酵豆粕中的有机酸。定性检测到发酵豆粕中含有柠檬酸、乳酸、乙酸,在此基础上构建了发酵豆粕指纹图谱,并对不同工艺的发酵豆粕进行了对比。
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