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腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵的影响

来源:意榕旅游网
砖 轴 融od. { n・ 篷产 腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵的影响 刘 娜 ,安晓萍 ,齐景伟 ,仝宝生 ,陈大勇 ,于长青。 (1.内蒙古农业大学动物科学学院,内蒙古呼和浩特010018; 2.内蒙古斯隆生物技术有限责任公司,内蒙古呼和浩特01l517) 摘 要:试验旨在研究在发酵底物和种子液中分别添加2%腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵产物中活菌数、有 机酸含量、还原糖含量以及合成胞外多糖的影响。结果表明:在底物和种子液中分别添加2%的腐植酸钠在植物 乳杆菌固态发酵前期(24 h)刺激了植物乳杆菌的生长,其活茵数显著高于对照组(P<O.05),进而提高了代谢产 物中乳酸和乙酸的产量,对还原糖的利用和胞外多糖的合成无影响;在发酵后期(36 h),底物和种子液中分别 添加腐植酸钠对发酵产物中的活菌数、还原糖的利用情况以及胞外多糖的合成均无影响。腐植酸钠的具体作 用机理还有待于进一步研究。 关键词:腐植酸钠:植物乳杆菌:固态发酵 中图分类号:S816 文献标识码:A 文章编号:0258—7033(2014)05—0079—04 固态发酵是在没有或几乎没有自由流动水的湿 饲料转化率等功能_5_。同时,大量研究也表明,植物 乳杆菌可以通过胃定植于肠道,调节正常菌群_6_,抑 制腐败菌的生长和繁殖,其发酵产物对动物机体的 生理功能和应激反应等也起到积极的促进作用。然 而,把腐植酸钠作为底物或在种子液中添加对植物 乳杆菌固态发酵的影响研究却很少有报道。故本研 究在植物乳杆菌固态发酵的底物和种子液中分别添 加一定量的腐植酸钠,通过测定发酵产物中活菌数、 固态基质上所进行的微生物发酵过程【l_ 1,它不仅可 以起到提供碳源、氮源、水分、无机物和其他营养物 的作用,同时还为微生物的生长提供了一个固定的 位置r 3l。利用固态发酵生产的生物饲料添加剂简化 了生产工艺,具有高产、简易、低能耗、低投资和无 三废污染等优点,同时其产品还增加了多种维生素、 酶类物质及未知生长因子。 腐植酸类物质是一类广泛存在于自然界中的天 然弱酸性有机混合物【41。腐植酸作为饲料添加剂应 用在生产养殖上,具有能使饲料中的油脂不易变质, 减少不良气味的产生,促进饲料在消化器官中的迅 速分散,提高消化酶的活性,增强畜禽免疫力,提高 收稿日期:2013-08—21:修回日期:2013—09—18 资助项目:农业科技成果转化资金项目(2011GB2A400001) 作者简介:刘娜(1988一),女,在读硕士研究生,主要从事生物饲 料的研究.E—mail:382697578@qq.con 通讯作者:齐景伟(1966一),男,教授,主要从事反刍动物生物饲 料研究.E—mail:qijingwei一66@126.tom 有机酸含量、还原糖含量以及胞外多糖的合成量来 判定腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵产物品质的影 响。以期通过添加腐植酸钠来更好地改善植物乳杆 菌固态发酵的品质,并为腐植酸钠在固态发酵领域 的有效利用提供理论依据。 1材料与方法 1.1材料 1.1.1菌种植物乳杆菌P8(Lactobacillus plantarum P8),由北京和美科盛生物技术有限公司保存并提 供。 sheep(P<0.05);Hanper's body height was shorter than that of the latter(P<0.01);the meat production performance(net meat weight,net meat ratio,eye muscle area)and GR index of hanper were signiifcantly higher than that of small-tail sheep(P<0.05),the hind leg S net meat weight and brisket S total weight of hanper sheep respectively increased by 36.52%and 58.44%compared with that of small-tail han sheep;meat qualities(meat colour,marbling and shear force) of hanper sheep were superior to that of small-tail han sheep(P<0.05),yet the cooked percentage and the value of pH were no signiifcant difference between them(P>0.05).In conclusion,hanper sheep S fattening effect and meat qualities were superior to that of small-tail Han sheep,and it is suit to produce lamb meat. Key words:fatten;meat production performance;body size indexes;meat quality;mutton sheep 中围嘉教鸯 是 1.1.2原料豆粕、麸皮和糖蜜由内蒙古斯隆生物 技术有限责任公司提供。 1.1.3 培养基 MRS肉汤(1L):蛋白胨10 g,牛肉 膏5 g,酵母粉4 g,葡萄糖20 g,吐温一80 1 g,磷酸 氢二钾2 g,柠檬酸氢二氨2 g,乙酸钠5 g,硫酸镁 0.2 g,硫酸锰0.05 g,蒸馏水1000 mL,固体培养基 加2%琼脂粉,121℃灭菌15 min。同态发酵培养基 由豆粕与麸皮4:1的比例组成,并添加糖蜜0.3%。 1.1.4 试剂 腐植酸钠由天津市光复精细化工研 究所购置,可溶性腐植酸含量≥79%。氢氧化钠、盐 酸、j氯乙酸、葡萄糖、苯酚、亚硫酸钠、浓硫酸、酒 石酸钠等,均为分析纯。 1.1.5仪器恒温培养箱分光光度计超净工作台 离心机分析天平(感量0.0001 g)粉碎机离心机高 效液相色谱分析仪 1.2方法 1.2.1 菌种的活化及种子液的制备将冷冻保存 的菌种接种于MRS斜面培养基中,37 ̄C静置培养48 h, 待形成菌落后挑取单个菌落接种于MRS液体培养基 37℃、培养24 h,即得种子液。 1.2.2试验设计试验共分为3组,A组为对照组, 底物和种子液中均不加腐植酸钠;B组在种子液中 添加2%的腐植酸钠(m/V);C组在底物中添加2%的 腐植酸钠(m/m)。3组的料水比均为1:1(m/V),自然 pH,将植物乳杆菌按10%的接种比例接种到固态培 养基中,置于35℃恒温培养箱中培养36 h,发酵24 h 为发酵前期,发酵36 h为发酵后期,分别于发酵前期 和发酵后期测定发酵产物中的活菌数、有机酸含量、 还原糖含量以及胞外多糖含量。 1.2.3 活菌数测定称取5 g发酵产物溶于45 mL灭 菌的生理盐水中,震荡混匀,于37℃120 r/min振荡 30 rain,静置后上清液为发酵液,取发酵液进行活菌 数的测定,采用平皿稀释倾倒计数法I 1。 1.2.4有机酸含量测定发酵滤液离心(4 500xg, 10 rain),上清液与25%偏磷酸等体积}昆匀以除去可 溶性蛋白质,静置30 min,离心(12 O00xg,10 rain), 上清液经过滤(0.45 m)供高效液相色谱测定 。 1.2.5还原糖含量测定将发酵液与浓度为16% 的二氯乙酸等体积混匀,离心(4 500xg,10 rain),上 清液采用3,5一二硝基水杨酸(DNS)比色法进行 测定llU ,通过查标准曲线得出植物乳杆菌发酵物 中还原糖的含量,从而间接反映出还原糖被利用情 馥麓 誊0磐0 况。 1.2.6胞外多糖含量测定取发酵液与16%■氯 乙酸等体积混匀,离心(4 500xg,10 min),弃掉沉 淀。将上清液用40%NaOH调节pH到6.5~7.0,然 后90℃水浴热处理1 0 rain,使残余蛋白变性、沉淀。 离心(4 500xg,10 rain),以除去残余蛋白。向离心后 的上清液中加入3倍体积的95%乙醇,充分振荡,多 糖呈絮状沉淀析出,静置过夜,离 b(4 500xg,10 arin)。 离心所得沉淀用75%乙醇洗涤,至DNS法检验无还 原糖反应为止,经洗涤后的沉淀用蒸馏水复溶,即得 多糖溶液。将制备好的多糖液采用苯酚一硫酸法进 行测定『12-13],将测得的吸光值代入标准曲线,得 相 当于葡萄糖的多糖含量。 1.2.7 统计分析 采用SAS 9.0进行单因子方差分 析(ANOVA)。差异显著时采用Duncan s方法对各组 问平均数进行多重比较,结果均以平均值-4-标准差 表示 2结果与分析 2.1 腐植酸钠对固态发酵产物中活菌数的影响 由 表1可见,B组(种子液中添加腐植酸钠)和C组(发酵 底物中添加腐植酸钠)的发酵产物在24 h的活菌数 都显著高于对照组A(P<0.05),发酵36 h的产物中3 组的活菌数差异不显著(P>0.05),说明腐植酸钠在 发酵底物和种子液中添加在发酵初期均可以促进植 物乳杆菌的生长,发酵后期也并不影响发酵产物中 活菌数的数量。 表1 腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵中活菌数的影响xl0 注:I司列数据肩标相同字母表乐差异不显著(P>0.05),相邻小写 字母不同表示差异显著(P<0.05) 2.2腐植酸钠对固态发酵中有机酸的影响 由表2 可以看出,发酵24 h时试验组B和C即底物和种子液 中加腐植酸钠组的乳酸含量均显著高于对照组(P< 0.O1),而发酵36 h的B组与对照组差异不显著(P> 0.05),但B组和对照组A都显著高于c组(P<0.01)。 说明在发酵前期底物和种子液中添加腐植酸钠都可 以促进植物乳杆菌代谢产乳酸,但在发酵后期底物 中添加腐植酸钠组代谢产乳酸降低,低于对照组和 如㈦ 0《 《 ・ 薹 表2 腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵中有机酸含量的影响 mg・100 g 注:同行数据肩标相同字母表示差异不显著(P>O.05),相邻大写字母不同表示差异显著(P<O.01) 种子液中添加的效果。发酵24 hfl' ̄乙酸产量c组显著 高于B组(P<O.01),B组显著高于A组(P<O.01),说明 在发酵前期底物中的乙酸产量依次为底物添加腐植 酸钠组>种子液添加腐植酸钠组>对照组。发酵36 h 的乙酸产量A组与B组差异不显著(P>O.05),但都显 著高于C组(P<O.O1),说明在发酵后期底物中添加 腐植酸钠组的乙酸产量较低,低于对照组和种子液 添加腐植酸钠组。 2.3腐植酸钠对固态发酵中还原糖含量的影响还 原糖含量以葡萄糖计,腐植酸钠对固态发酵产物中 还原糖含量的影响见表3。在发酵前测得的发酵底 物中还原糖的含量为0.55 mg/mL,发酵24 h和36 h 的各组产物中还原糖含量均有剩余,说明植物乳杆 菌生长所需的碳源是足够的。由表3可以看出,发酵 24 h和36 h的产物中B组、c组与对照组A无显著差异 (P>O.05),即种子液和底物中添加腐植酸钠与对照 组还原糖的利用情况是相似的,说明腐植酸钠对植 物乳杆菌同态发酵中还原糖的利用情况没有影响。 表3 腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵中还原糖含量的影响 mg・mL一 注:『司列数据肩标相同字母表不差异不显著(P>O.05),市H邻小写 字母不同表示差异显著(P<O.05)。下表同 2.4腐植酸钠对固态发酵中胞外多糖含量的影响 由 表4可以看出,A、B、C 3组在发酵24 h和36 h测得的 胞外多糖均在0.05的显著水平上差异不显著。扣除0 h对照样品中的多糖量,即为实际合成的多糖。实际 合成的多糖含量见表5,不同时问段3组间的多糖产 量也差异不显著(P>O.05),说明在底物和种子液中 添加腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵合成多糖含量 无影响。 3 讨 论 在植物乳杆菌固态发酵的底物和种子液中各添 表4腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵中胞外多糖含量的影响 mg・L一 表5 腐植酸钠对植物乳杆菌固态发酵中胞外多糖产噩的影响 mg・L一 加2%的腐植酸钠在发酵前期(24 h)促进了植物乳 杆菌的生长,其原因可能是腐植酸钠吸附了固态基 质中的碳源、氮源等营养物质,营养物质黏合在了一 起,从而使得植物乳杆菌能更好和更快地利用营养 物质,所以在发酵前期表现出了刺激生长的作用。 而在发酵后期,随着时间的增加,可利用的营养基质 是有限的,故36 h各组的活菌数差异不显著,同时说 明了腐植酸钠在固态基质中对植物乳杆菌是有促进 生长的作用。 乳酸菌为化能异养型微生物,需要单糖进行代 谢活动,尤其是以葡萄糖作为碳源和能源,经发酵 作用后将单糖转变为低分子的乳酸和其他有机酸, 从而获取生命代谢所需要的能量。依据微生物发酵 糖类物质的代谢途径和产物的差异,将乳酸菌的发 酵作用划分为同型乳酸发酵和异型乳酸发酵2种类 型。发酵乳杆菌主要进行异型乳酸发酵ll41,异型乳 酸发酵依赖磷酸戊糖途径将葡萄糖分解为等摩尔的 乳酸、二氧化碳和乙酸(或乙醇)。在发酵初期,底物 和种子液中添加腐植酸钠促进植物乳杆菌的生长, 植物乳杆菌生长的越多,则代谢产生的乳酸就越多, 因此在发酵24 hH+试验组的乳酸含量显著高于对照 组。发酵后期,对照组随着营养物质的利用也产生 了大量的植物乳杆菌,这些菌经过代谢产生的乳酸 也越来越多,最终与种子液添加腐植酸钠组的乳酸 产量不相上下。但底物中添加腐植酸钠组的乳酸产 固鸯教东蠡 露煎 誊 ・ ∽ 量在发酵后期却低于其他2组,可能是由于在发酵前 [4] 田晓.生化黄腐酸菌肥复配T艺优化及应用研究[D】.西安: 西北大学 2008. 期,底物中添加腐植酸钠促进植物乳杆菌的生长,使 其代谢产生大量乳酸,随着时间的推移乳酸越来越 多,发酵产物中的pH越来越低,抑制了植物乳杆菌 的生长,从而使发酵后期的乳酸产量显著低于其他 两组。 4 结 论 15] 王琦,曾宪成,孙树梅,等.腐植酸与生物肥料I JI.腐檀酸,2002, (1):4—6. [6]de Vries M C,Vaughan E E,Kleerebezem M,et .Lactobaeillus plantarum-survival,functional and potential probiotic properties in the human intestinal tract[J].International Dairy J,2006,16(9): 1018—1028. [7]Proulx M,Ward P,Gauthier S F,et .Comparison of bifidobacterial growth-promoting activity of ultrafihered casein hydrolyzate 发酵底物中添加腐植酸钠与种子液中添加腐 植酸钠在固态发酵前期(24 h)均可以促进植物乳 杆菌的生长,进而促进其代谢产乳酸和乙酸。在发 酵后期,添加腐植酸钠的2组对植物乳杆菌的活菌 数,还原糖的利用情况以及胞外多糖的产生均无 fractions[J].Lait,1994,74:139—152. [8] 林秋萍,李瑾,冯书惠,等.挥发性脂肪酸和乳酸的测定方 法研究[J].饲料工业,2006,(15):36—37. [9] 陈永福,王记成,云振宁.高效液相色谱法测定传统发酵乳 中的有机酸组成[J1.中围乳品T业,2007,(1):56—60. [101黄洁,宋纪蓉,史红兵,等.苹果发酵液中残余还原糖的测 定方法比较lJ】.1二业微生物,2001,31(3):38—40. [11]齐香君,苟金霞,韩戌瑁,等.3,5-二硝基水杨酸比色法测定溶 影响。腐植酸钠的具体作用机理还有待于进一步 的研究。 参考文献: [1] 徐福建,陈洪章,李佐虎.固态发酵T程研究进展….生物 液中还原糖的研究【JJ_纤维素科学与技术,2004,12(3):17—20. 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Study on the Effect of Sodium Humate on Solid Fermentation of Lactobacillus Plantarum LIU Na ,AN Xiao—ping ,QI Jing-wei ,TONG Bao—sheng ,CHEN Da—yong ,YU Chang—qing (1.Institute of Animal Science,Inner Mongolia Agricultural University,Inner Mongolia Huhhot 010018,China; 2.Inner Mongolia Si Long Biotechnology Co.,Ltd,mpany,Inner Mongolia Huhhot 01 1517,China) Abstract:The study wa s conducted to evaluate the effect of a certain amount sodium humate added to solid fermentation substrate and liquid medium respectively on the viable counts,organic acid content,reducing sugar content as well as exopolysaccha“des content of solid fermented products,which used lactobacillus plantarum as a fermentation strain.The results showed that 2%sodium humate added to fermentation substrate and liquid medium significantly improved the growth of lactobacillus plantarum which the viable counts was signiicantfly higher than those in the control group(P<0.05)in the single stage of fermentation(24 h),and then increased the yield of main metaholite lactic acid and acetic acid and it had no effect on the reducing sugar content and the yield of exopo1ysaccharides. Nevertheless,in the two stage of fermentation(36 h),both fermentation substrate and liquid medium adding sodium humate had no effect Oil the viable counts,reducing sugar content as well as exopo1ysaccharides content of solid fermented products.(Conclusion)The speciifc mechanism of humic acid sodium remains to further study. Key words:sodium humate;Zactobacillus plantarum;solid state fermentation 事 象襞奢曩 

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