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菜籽粕(Rapeseedmeal,RSM)是油菜籽榨油之后的副产品,粗蛋白(Crude protein,CP)含量约为32~40%,必需氨基酸含量高、氨基酸组成相对平衡,是全球产量仅次于豆粕的蛋白源饲料。除蛋白质外,菜籽粕还含有抗营养因子如硫代葡萄糖苷(Glucosinolate,硫苷)、纤维、植酸等,它们对动物营养物质的消化吸收具有一定的负面影响。本研究通过优化影响纤维降解酶解和乳酸杆菌发酵菜籽粕的条件,并将酶解与发酵结合,降低菜籽粕中抗营养因子(Anti-nutritional factors,ANFs),提高其营养价值;通过模拟猪肠道环境,探究了酶解和发酵对菜籽粕体外消化率和发酵效率的影响。这对非常规蛋白源饲料的开发,以及缓解我国蛋白源饲料资源紧缺,降低养殖成本具有重要的现实意义。1乳酸杆菌发酵菜籽粕的条件优化研究本试验以菜籽粕为原料,使用三株乳酸杆菌(罗伊氏乳杆菌L45、植物乳杆菌L47和约氏乳杆菌L63)复合菌剂作为发酵液,首先对乳酸杆菌发酵菜籽粕的可行性进行了研究;随后利用单因素试验和正交试验结合,以硫苷降解率为指标,优化了乳酸杆菌发酵菜籽粕的条件。结果表明,乳酸杆菌能够发酵菜籽粕产生乳酸,降低发酵培养基的pH,且能够在24h进入生长平台期,说明乳酸杆菌能够以菜籽粕为唯一营养源进行生长发酵;通过对发酵条件的优化,获得了最适发酵条件(麸皮添加量0%,料水比1:1.1,接种量7%,发酵时间48 h)。与未发酵组相比,在最适发酵条件发酵后的菜籽粕粗蛋白提高了 6.4%(39.61 vs 42.15)(P<0.05),酸溶蛋白升高了 78.5%(8.40 vs 14.99)(P<0.05);对粗纤维(Crude fiber,CF)、中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber,ADF)无显著影响(P>0.05);显著降低了硫苷和植酸的含量(P<0.05)。说明乳酸杆菌发酵菜籽粕能够降低其抗营养因子,提高其营养价值。2纤维降解酶酶解菜籽粕的条件优化研究由于菜籽粕中纤维含量较高,部分纤维难以被单胃动物消化吸收,且通过试验一,我们发现乳酸杆菌对菜籽粕纤维的降解能力有限。为此我们利用纤维降解酶(纤维素酶和果胶酶)对菜籽粕进行酶解,以达到降低菜籽粕纤维,并释放可发酵糖的目的。首先确定了纤维素酶和果胶酶的最适添加量,制备复合酶液;随后通过单因素试验和响应面试验结合,研究了酶解条件pH(3.2~6.4),温度(40~60℃),酶解时间(6~30h)和底物浓度(50~250g/L)对纤维降解酶酶解菜籽粕的影响;并研究了各因素间的相互作用。结果表明,与单一酶酶解相比,纤维素酶和果胶酶复合酶液对还原糖转化率的影响较大(P<0.05);pH、温度和酶解时间是影响还原糖转化率的主要因素;在酶解过程中,pH与温度,温度与时间对还原糖转化率均存在相互作用(P<0.05);在优化后的酶解条件(pH 4.0,温度50℃,酶解时间28 h,底物浓度200 g/L)下进行酶解,还原糖转化率达到了 21.111%,与预测值21.180%接近,显著降低了菜籽粕粗纤维的含量(P<0.05)。说明所建立的模型能够预测纤维降解酶酶解菜籽粕的还原糖转化率。3纤维降解酶与乳酸杆菌协同发酵对菜籽粕营养特性的影响酶解和发酵能够改善菜籽粕的营养价值,但将纤维降解酶与乳酸杆菌发酵联合应用于菜籽粕的研究较少;于是,对两种方法改善菜籽粕营养价值的作用进行了研究。本试验分为4组(对照组、酶解28 h、发酵48 h和酶解28 h+发酵48 h),探究酶解菜籽粕对乳酸杆菌发酵效率的影响,研究酶解与发酵结合对菜籽粕营养物质的影响;结合体外两步酶解法(胃蛋白酶和胰酶)和体外产气法,模拟猪胃肠道消化和发酵,评价酶解和发酵对菜籽粕营养物质体外消化率和体外发酵效率的影响。结果表明,与未酶解菜籽粕相比,酶解菜籽粕能够促进乳酸杆菌发酵48h后的活菌数和乳酸含量(P<0.05);与未发酵组相比,酶解与发酵结合显著提高了菜籽粕的粗蛋白含量(P<0.05);与未酶解菜籽粕相比,酶解显著降低了粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量(P<0.05);此外,酶解还显著提高了菜籽粕的体外干物质消化率和体外粗蛋白消化率(P<0.05);酶解或发酵均降低了菜籽粕的体外产气量、总短链脂肪酸、乙酸和丙酸含量(P<0.05),且酶解所造成的下降程度显著高于乳酸杆菌发酵(P<0.05);两者对体外消化率和体外发酵效率的影响没有协同作用(P>0.05)。以上结果表明,纤维降解酶解菜籽粕产生的可发酵还原糖能够促进乳酸杆菌的进一步发酵,且酶解能够提高菜籽粕营养物质的体外消化率。综上所述,本研究对乳酸杆菌发酵菜籽粕的条件进行了优化,发酵能够改善菜籽粕的营养价值,但乳酸杆菌对纤维的降解能力有限;优化了纤维降解酶(纤维素酶和果胶酶)酶解菜籽粕的条件,释放可溶性还原糖,酶解释放的还原糖可促进乳酸杆菌的进一步发酵;纤维降解酶与乳酸杆菌协同发酵菜籽粕对其营养价值,体外消化率和体外发酵效率具有改善作用。