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油茶粕中茶皂素的降解及其利用研究

作　者: 丁丽霞
导　师: 黎继烈
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 发酵工程
关键词: 油茶粕茶皂素降解益生菌发酵枯草芽孢杆菌
分类号: S816
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

油茶(Camellia Oleifera)盛产于我国南方丘陵地带及东南亚部分地区,在林业及农副产品中具有很高的综合利用价值。油茶籽用于茶油的提炼,经榨油提取后形成大量油茶饼粕。油茶饼粕(Camellia Meal)中含有多种有机化合物及营养物质,因此在化工、轻工、食品及饲料工业中具有很高的利用价值。茶皂素(Tea saponin)是五萜三甙类糖甙化合物,具有许多物理化学性质及生物生理活性,对化工业、农业、牧渔业等的发展均有促进作用。在饲料业应用中,大量的茶皂素刺激鼻粘膜,具有溶血及鱼毒作用,口服少量茶皂素具有抗渗消炎、健脾降脂、抗菌抗过敏、保护肠胃、提高动物生长性能的作用。益生菌饲料添加剂的生产是对发酵饲料技术的完善。作为功能性饲料,益生菌饲料调节动物肠道菌落平衡,不产生抗药性,适口性好,动物消化率高且功能稳定。枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)具有典型芽孢杆菌特征,是经美国食品药物管理局(FAD)和美国饲料公定协会(AAFCO)公布的40余种益生菌之一因此,研究油茶粕中的茶皂素的实用降解技术及利用降解油茶粕发酵生产枯草芽孢杆菌,可为油茶粕在饲料中的应用提供有力的实验依据。为饼粕作为饲料原料在饲料添加剂中的应用,扩大了饲料来源,为饲料业的发展提供的新方向及新思路对突破农副业发展瓶颈具有积极的现实意义。本文以油茶粕作为研究对象,对其进行营养分析；结合微生物生长特性,研究微生物降解茶皂素的发酵工艺,利用降解油茶粕发酵生产枯草芽孢杆菌,主要结果如下：利用各种测定方法,确定油茶粕的营养成分含量,结合枯草芽孢杆菌、白腐菌及黑曲霉对油茶粕的利用特性,筛选确定可降解茶皂素的微生物为黑曲霉。对黑曲霉固态发酵降解油茶粕中的茶皂素进行了研究,运用单因素实验及Box-Behnken实验设计,结合高效液相色谱法(HPLC)检测技术,优化其固态发酵工艺,确定其最佳降解条件为：利用8层纱布控制传质传氧,初始含水量70%,pH4.35,接种2.18×107个单孢子/mL的悬液5mL,发酵温度34.5℃,发酵时间84h,发酵结束油茶粕中茶皂素降为2.04%,降解率达到89.99%。利用降解油茶粕为原料,以活菌数为指标研究液态发酵生产饲料添加剂枯草芽孢杆菌益生菌。运用单因素实验、Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验筛选液态发酵培养基因素,利用正交优化实验确定培养基最佳配方为：降解油茶粕13g,可溶性淀粉1g,尿素1.5g,磷酸氢二钠0.05g,七水硫酸镁0.015g,牛肉膏0.2g,七水硫酸亚铁0.03g,酵母膏0.5g,蒸馏水100mL,自然pH,121℃灭菌30min后接种5mL菌悬液,37℃,150r/min摇床培养24h,得到含108个/mL的枯草芽孢杆菌液态发酵液。运用单因素实验及Box-Behnken实验设计,以活菌数为指标研究液态发酵生产枯草芽孢杆菌益生菌的工艺条件,确定最佳发酵条件为：500mL摇瓶中装液120mL培养基,调节pH6.8,灭菌30min后,接种9mL菌悬液摇匀后,在转速179r/min、35.2℃摇床中培养36.8h后计数,得到活菌数为2.04×1010个/mL的发酵液,与培养基优化时相比,活菌倍增提高了近5倍。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
1 绪言  12-22
  1.1 油茶  12-13
    1.1.1 油茶  12
    1.1.2 油茶饼粕  12-13
    1.1.3 茶皂素  13
  1.2 油茶饼粕在饲料业中的应用  13-15
    1.2.1 油茶饼粕直接作为饲料  14
    1.2.2 少量茶皂素扩大油茶饼粕在饲料中应用  14
    1.2.3 油茶饼粕发酵饲料  14-15
  1.3 发酵饲料研究进展  15-17
    1.3.1 发酵饲料研究进展  15-16
    1.3.2 发酵饲料应用于动物生产  16-17
    1.3.3 益生菌饲料添加剂应用于动物生产  17
  1.4 芽孢杆菌饲料添加剂研究进展  17-20
    1.4.1 芽孢杆菌  17-18
    1.4.2 芽孢杆菌的研究现状  18-20
  1.5 本论文的意义及内容  20-22
2 油茶粕成分分析及微生物对油茶粕的利用  22-31
  2.1 引言  22
  2.2 试验材料  22-23
    2.2.1 主要试剂  22
    2.2.2 主要仪器  22-23
    2.2.3 相关试剂的配制  23
    2.2.4 菌种及培养基  23
  2.3 试验方法  23-26
    2.3.1 糖类的测定  23-24
    2.3.2 蛋白含量测定  24-25
    2.3.3 粗纤维含量测定  25
    2.3.4 粗脂肪含量测定  25
    2.3.5 灰分含量测定  25
    2.3.6 茶皂素含量测定  25
    2.3.7 微生物对油茶粕利用情况  25-26
  2.4 结果与分析  26-30
    2.4.1 葡萄糖标准曲线及糖类含量  26-27
    2.4.2 牛血清蛋白标准曲线及蛋白质含量  27
    2.4.3 茶皂素HPLC图谱及茶皂素含量  27-29
    2.4.4 油茶粕成分分析结果  29
    2.4.5 微生物对油茶粕的利用  29-30
  2.5 小结  30-31
3 油茶粕中茶皂素的降解条件优化  31-43
  3.1 引言  31
  3.2 材料与方法  31-32
    3.2.1 主要仪器  31-32
    3.2.2 菌种及培养基  32
    3.2.3 主要试剂  32
    3.2.4 茶皂素含量分析方法  32
    3.2.5 pH的测定  32
  3.3 试验方法  32-34
    3.3.1 单孢子悬液制备  32-33
    3.3.2 固态发酵  33
    3.3.3 单因素实验  33-34
    3.3.4 响应面优化  34
  3.4 结果与分析  34-41
    3.4.1 单因素实验结果与分析  34-37
    3.4.2 响应面优化试验结果  37-41
    3.4.3 重复验证试验  41
  3.5 小结  41-43
4 降解油茶粕产芽孢杆菌摇瓶发酵培养基研究  43-57
  4.1 引言  43
  4.2 材料与方法  43-44
    4.2.1 试剂与培养基  44
    4.2.2 主要仪器  44
    4.2.3 活菌数测定方法  44
  4.3 试验方法  44-47
    4.3.1 菌种筛选  45
    4.3.2 菌悬液制备  45
    4.3.3 发酵培养基单因素实验  45-47
    4.3.4 Plackett-Burman实验及最陡爬坡实验  47
    4.3.5 正交优化实验  47
  4.4 结果与分析  47-56
    4.4.1 菌种筛选结果  47-48
    4.4.2 培养基单因素确定  48-53
    4.4.3 Plackett-Burman实验及最陡爬坡实验  53-55
    4.4.4 正交优化实验  55-56
  4.5 小结  56-57
5 降解油茶粕产枯草芽孢杆菌发酵工艺条件研究  57-68
  5.1 引言  57
  5.2 材料与方法  57-58
    5.2.1 培养基与试剂  57
    5.2.2 主要仪器  57-58
    5.2.3 活菌测定方法  58
  5.3 实验方法  58-60
    5.3.1 菌悬液的制备  58
    5.3.2 单因素发酵条件的确定  58-59
    5.3.3 响应面优化发酵条件  59-60
  5.4 结果与分析  60-66
    5.4.1 单因素实验  60-63
    5.4.2 响应面实验  63-66
  5.5 小结  66-68
6 结论与展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-78
附录  78-79
致谢  79

油茶粕中茶皂素的降解及其利用研究

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