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乳酸菌因其能够抑制动物胃肠道中病原菌的黏附及生长,提高动物的免疫力和生长性能而成为重要的益生菌。本课题对戊糖片球菌NCU301的体外益生特性、强化发酵豆粕的工艺条件和发酵过程中微生物、有机酸、糖类等参数进行了研究。主要研究结果如下:(1)NCU301的体外耐受性。NCU301在pH2.0的MRS液体培养基中作用4h后存活率为84.19%;在含0.3%胆盐的MRS液体培养基中作用24 h后存活率为84.97%;在人工模拟胃肠液中作用10 h后,活菌数仍达到10~8 CFU/mL以上。结果表明NCU301对胃肠道具有很好的耐受性。(2)NCU301的抑菌性能。通过对6种常见致病菌的抑制实验,发现NCU301的发酵液和上清液对G~-菌的沙门氏菌和G~+菌的金黄色葡萄球菌抑制效果优于其它致病菌,但是菌体本身没有抑菌性。NCU301分泌的抑菌物质包括乳酸、蛋白质、过氧化氢等,这些物质不受温度影响,但受pH影响,在pH为4环境下抑制效果最佳。(3)NCU301强化发酵豆粕的工艺优化。以乳酸菌活菌数为指标,通过单因素实验和BOX-Behnken响应面分析法优化强化发酵豆粕的工艺条件,结合后续的干燥工艺,确定最佳条件为:发酵时间50.0 h、发酵温度30.0℃、料水比1︰0.82、接种量8%,干燥温度35℃、干燥时间6 h。最终优化后乳酸菌活菌量达到9.97×10~9 CFU/g。(4)豆粕发酵过程中的微生物、有机酸、糖类变化。研究发现,豆粕经自然发酵后乳酸含量增加了18.03 mg/g,乙酸含量下降了19.33 mg/g,p H由6.23降至4.70,蔗糖、葡萄糖分别下降了26.4 mg/g、1.41 mg/g,果糖含量增加了1.66mg/g,豆粕中乳酸菌、芽孢杆菌、大肠杆菌、酵母菌含量分别为8.91 log(CFU/g)、8.87 log(CFU/g)、8.84 log(CFU/g)、7.85 log(CFU/g);豆粕经NCU301强化发酵后,pH由最初6.07下降至4.36,乳酸含量增加了30.19 mg/g,乙酸含量下降了9.99 mg/g,蔗糖、葡萄糖和果糖含量分别下降了18.59 mg/g、3.12 mg/g、0.18 mg/g,乳酸菌活菌数由7.15 log(CFU/g)增长至10.06 log(CFU/g),芽孢杆菌下降至3.68 log(CFU/g),而大肠杆菌、酵母菌均低于10~2 CFU/g。两种发酵方式的过程中均没有检测到霉菌的存在。利用主成分分析法对得到的数据进行分析,提取特征值大于1的两个成分的累积贡献率为87.731%,载荷得分图反映了豆粕中的成分在不同的发酵时间段发生明显变化。通过对两种方式发酵的豆粕中微生物进行高通量测序研究,结果表明强化发酵的豆粕中乳酸菌之间存在促进生长繁殖的作用,而其它杂菌均得到了显著抑制。(5)豆粕发酵前后的营养成分及抗营养因子变化。研究发现,豆粕经自然发酵后粗蛋白、酸溶性蛋白、小肽、必需氨基酸含量分别提高4.13%、42.67%、57.49%、6.17%,游离氨基酸、胰蛋白酶抑制因子、脲酶、植酸含量分别下降12.36%、61.62%、79.31%、17.88%;豆粕经强化发酵后粗蛋白、酸溶性蛋白、小肽、游离氨基酸、必需氨基酸含量分别提高4.78%、36.04%、57.49%、19.10%、92.66%,胰蛋白酶抑制因子、脲酶、植酸含量分别下降89.56%、91.72%、28.32%。结果表明,豆粕经发酵后不仅能够改善营养成分,还能降低抗营养因子的含量。