微生物法对蓖麻饼去毒的研究
2020-07-26
来源:爱问旅游网
维普资讯 http://www.cqvip.com 第25卷第4期 2007年12月 湖北民族学院学报(自然科学版) Joun ̄l of Hubei Insittute for Nationaliites(Natural Science Edition) Vo1.25 No.4 Dec.2O07 微生物法对蓖麻饼去毒的研究 许振华 ,邵桂林 ,聂纪萍 (1.江西农业工程职业学院,江西樟树331200; 2.化学工业出版社,北京100011; 3.湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙418000) 摘要:探讨了用微生物发酵的方法对蓖麻碱和变应原的去除效果,比较了DT茵和JM茵对蓖麻碱、变应原的去 除率及蓖麻饼中营养成分含量的变化.结果显示,经过DT茵处理5 d和JM茵处理15 d的蓖麻饼中,其蓖麻碱含量 与去毒前比较,差异显著(P<0.05);DT茵处理10d、15d,JM茵处理5d、10d的蓖麻饼,其蓖麻碱含量与去毒前比 较,差异极显著(P<0.01).对于变应原的含量,经过DT茵处理5d和10d的蓖麻饼与去毒前比较分别达到了显著 (P<0.05)和极显著(P<0.01)的水平,其它各处理组均未检测出变应原.DT茵和JM茵在对蓖麻饼去毒的同时, 使其营养成分产生了一定的损失,其中以JM茵处理5 d的影响程度最小,以DT茵处理15d的影响程度最大. 关键词:微生物;蓖麻饼;去毒 中图分类号:¥816.4 文献标识码:A 文章编号:1008—8423(2007)04—0451—04 蛋白质饲料资源的短缺已经成为制约当今世界各国畜牧业和饲料工业发展的瓶颈.寻找和开发新的蛋 白质饲料资源,研究和探索提高蛋白质饲料利用效率的基础理论和技术不仅有助于缓解当今蛋白质饲料资 源紧张的状况,而且能够达到节约资源和提高动物生产水平的目的,具有十分重要的理论和现实意义.蓖麻 饼粕是蓖麻籽榨油后的副产品,含有35%左右的粗蛋白和丰富的必需氨基酸、脂肪酸和矿物质,而且在氨基 酸的组成中,在蛋氨酸含量方面优于豆粕,是一种优良的蛋白质来源;但另一方面,因为蓖麻籽中含有蓖麻毒 蛋白(Ricin)、蓖麻碱(Ricinine)、变应原(Allergens)、血球凝集素(Haemagglutinin)等有毒成分 j,这些物质 能够损害动物的健康,严重的还会致死,因此制约了蓖麻饼粕作为一种饲料资源在生产实际中的应用.因此, 如果能对蓖麻饼粕成功进行去毒,它将成为一个重要的蛋白质来源. 本试验以两种微生物(DT菌和JM菌)作为去毒菌种,对蓖麻饼进行去毒处理,测定各处理组和未处理 组中蓖麻碱和变应原(毒蛋白和血球凝集素在蓖麻籽去油制饼的过程中已变性去毒 )含量,以及微生物处 理对主要营养成分的影响. 1 试验材料 本试验所用DT菌和JM来源于中国农业科学院草业研究所动物营养重点实验室;蓖麻饼(热榨饼)来源 于内蒙古通辽化工厂,未去壳、干燥、无腐败和霉变.蓖麻碱标准品来源于内蒙古农业大学生工系. 2试验方法 2.1菌种的液体培养 按DT菌和JM菌液体培养基配方制作培养基各2 500 rnl,然后置于高压蒸汽灭菌锅中在121 ̄C T高压灭 菌20rain,灭菌后,室温下冷却备用.DT菌的培养基配方是:麦芽浸出物7.0 g;蛋白胨1.0 g;酵母浸膏粉 0.5 g;蒸馏水l000m1.JM菌的培养基配方是:马铃薯200g;葡萄糖30g;蒸馏水l000m1.根据微生物的常规 操作方法进行接种与培养…. 收稿日期:2007—08—24. 基金项目:江西省农业厅农牧渔业科研课题(赣农字[2006]23号). 作者简介:许振华(1972一),男,博士研究生,主要从事生物化学与分子生物学的研究 维普资讯 http://www.cqvip.com 452 湖北民族学院学报(自然科学版) 第25卷 2.2蓖麻饼的固体发酵 菌种培养结束后,称取6份蓖府饼样品,每份各500 g.将接种DT菌和JM菌的蓖麻饼样品分别置于 25℃和30℃条件下进行固体发酵,发酵时间均分别设5、l0、15 d三个时间. 2.3 蓖麻碱的提取与检测 2.3.1 蓖麻碱的提取称取约2 g蓖麻饼样品,放在定量滤纸中包成小包,然后置于索氏回流浸提器中,再 加入三氯甲烷作为浸提剂,将水浴锅的温度控制在80±J ,然后连续回流浸提30 h.浸提结束后,把剩余的 液体转移到浓缩器中,再加少量二氯甲烷定容至一定的体积(各组定容体积不相等,但均在1 mL以内). 3.3.2蓖麻碱的薄层层析用微量注射器在浓缩器中吸取定容后的提取液,每组吸取两次(每吸取完一 组,用甲醇清洗微量注射器,然后吸取另一组),体积分别为4jxl和6jxl,然后将其点到氧化铝薄板(由中性氧 化铝和水按40:100比例混合,搅成糊状,加0.5%左右的粘合剂聚乙烯醇混合,铺在玻璃板上晾干,使用前 活化)上,另外每个氧化铝薄板上都点上四点蓖麻碱标准样品(浓度为0.2 mg/m1),其中两点4 ,另两点为 6 tL1.点样完毕将氧化铝薄板放在层析缸中用展开剂(甲苯:异丙醇:乙酸=10:5:1)展开,展距为8~10 cm, 展开后晾干,在紫外灯下观察,找出呈蓝紫色的亮斑,此即为蓖麻碱成分. 将氧化铝薄板放入CS一930双波长薄层扫描仪进行定量扫描.扫描仪的扫描条件为:单波长,线形扫 描,波长为290砌,人口狭缝高6mm,宽0.05mm,最小峰面积设为1000,漂移线为0.03,用反射吸收法.扫描 完毕,得到蓖麻碱标准品和各组样品中蓖麻碱的扫描峰. 根据CS一930双波长薄层扫描仪积分出的峰面积,按以下公式计算蓖麻碱的含量: 蓖麻碱质量= × ×标准品浓度×浸提液定容体积 蓖麻碱含量(%)=蓖麻碱质量÷蓖麻饼样品质量×100 2.4变应原的提取、分离与检测 2.4.1 变应原的提取与分离提纯 采用SDS~PAGE(十二烷基硫酸钠一聚乙烯酰胺凝胶)电泳法将粗 表1标准蛋白的组成 Tab 1 The composition of marker protein 提品中的变应原加以分离提纯,标准蛋白的组成及分子量见表1.根据 胶图计算蛋白质带的相对迁移率,作出标准曲线图 J.根据变应原粗 提品中各蛋白质带的相对迁移率得到分子量的值,然后以变应原的分 子量(已知为14000道尔顿)为对照,从中找出变应原成分. 2.4.2变应原的扫描及数据计算把电泳后的凝胶放人CS一930双 蛋白质名称 兔磷酸化酶B 牛血清白蛋白 兔肌动蛋白 分子量(Dalton) 974o0 6620o 43O00 31 O00 波长薄层扫描仪中,对标准蛋白和变应原进行定量扫描.扫描条件为: 牛磺酸酐酶 单波长,线形扫描,波长为600IllTI,入口狭缝高5mm,宽1.2mm,最小峰 稹蛋白酶抑制剂 面积设为100,漂移线为0.03,用透视吸收法 .得到标准蛋白和变应 鸡蛋清溶菌酶 2010o 144oO 原的扫描峰及峰面积后,按以下公式计算变应原的含量: 变应原质量= × ×标准蛋白浓度×样品液定容体积 ÷蓖麻饼质量×l00 变应原含量(%)=变应原质量× 2.5营养成分的测定及数据处理 常规营养成分的测定方法参照文献[8].试验数据处理中方差分析采用SAS 6.12 for Windows软件,图 形绘制采用Microsoft Excel软件. 3试验结果与分析 3.1 两种菌对蓖麻碱的去除效果 各组蓖麻碱的百分含量及去除率如表2所示,经过DT菌和JM菌处理后的各组蓖麻饼,其蓖麻碱的百 分含量与去毒前比较,均有明显的减少.其中DT菌处理5、l0、15d,JM菌处理5、10d的蓖麻饼中蓖麻碱的百 分含量与去毒前比较,差异极显著(P<0.01);JM菌处理15 d的蓖麻饼,其蓖麻碱的百分含量与去毒前比 较,差异显著(P<0.05).因此可见本试验所用的两个菌种对蓖麻碱都有去除作用.在所设置的时间段内,DT 维普资讯 http://www.cqvip.com 第4期 许振华等:微生物法对蓖麻饼去毒的研究 表2各组蓖麻碱的百分含量及去除率 453 菌随着处理蓖麻饼时间的延长,其去除蓖麻碱的效 果越好;JM菌对蓖麻碱的去除效果是随着处理时间 的延长呈降低的趋势. 3.2两种菌对变应原的去除效果 Tab.2 The percentage of ricinine in each group and elimination rate in treated groups 采用前面所述提取变应原的方法得到了浅黄色 的变应原粗提品,其状态为细颗粒状或粉末状,干燥 且易碎裂. 采用SDS—PAGE电泳的方法分离、提纯粗提 品中的变应原,得到的电泳凝胶图谱.标准曲线图见 图1.利用变应原扫描峰和已知浓度的标准蛋白的 峰面积,计算出变应原的含量. 相邻者 0.01), 各组蓖麻饼中变应原的百分含量、去除率见表 3.结果显示,去毒前蓖麻饼中变应原的百分含量为 0.5404%;DT菌处理5 d和10 d的蓖麻饼中变应原的 百分含量分别为0.1614%和0.0756%,同去毒前比较,基 差异分别为显著(P<0.05)和极显著(P<0.01);而其 它各处理组中蓖麻饼均未检测出变应原.另外在DT菌 处理组内,其处理5 d和10 d后蓖麻饼中变应原的百分 含量的差异达到了显著的水平(P<0.05).由此可以说 相对迁移(撇) 图1标准曲线图 明本试验中DT菌和JM菌对蓖麻饼中变应原均有去除 作用. Fig.1 Molecular wei ̄t calibration curve 表3各组蓖麻饼中变应原的百分含量及去除率/% 样品处理/d 变应原含量/% 去毒前DT处 5 理组 10 15 去除率/% 样品处理/d变应原含量/%去除率, % 未检测出 未检测出 未检测出 一 一 一 0.5404±0.0382 JM处 5 0.1614±0.0174 70.14±1.34 理组 10 0.0756±0.0103 86.51±1.47 15 未检测出 一 表4 去毒前后蓖麻饼主要营养成分的质量分数(占风干样%) Tab.4 The main nutritional content of both udetoxiifed and detoxified castor bean meal(Air—dried basis%) 莲:DM(干物质);cP(粗蛋白);Ash(租灰分);NFE(无氮浸出物);EE(粗脂肪);cF(粗纤维);NDF(中性洗涤纤维);ADF(酸性洗涤纤维),下同. 如表4所示,蓖麻饼经过DT菌和JM菌处理后,各处理组蓖麻饼中cP和EE的含量都比去毒前下降;各 处理组中蓖麻饼DM和Ash的含量较去毒前上升;除了DT菌处理15 d的蓖麻饼外,其它各处理组蓖麻饼中 NFE的含量均比去毒前的蓖麻饼高;另外各处理组蓖麻饼中CF,NDF,ADF的含量比去毒前升高.在各处理 组中,JM菌处理5 d的蓖麻饼中cP含量是最高的,达31.87%,与去毒前蓖麻饼cP含量(32.92%)比较。差 异不显著(P>0.05),而DT菌处理组中含cP最高的是DT处理5 d组,其含量为29.62%,与去毒前蓖麻饼 比较,差异极显著(P<0.01). 4结论与讨论 4.1 DT菌和JM菌对蓖麻碱和变应原的影响 蓖麻碱是一种只含有碳、氮、氢、氧四种元素的毗咤酮,而变应原是一种糖蛋白,也含有碳、氮、氢、氧四种 维普资讯 http://www.cqvip.com 454 湖北民族学院学报(自然科学版) 第25卷 元素.本试验中所用的两种菌种对蓖麻饼中蓖麻碱和变应原都有不同程度的去除作用. 由表2结果可见,DT菌对蓖麻碱的去除率是随着处理时间的延长而逐渐升高;而JM菌对蓖麻碱的去除 率同DT菌呈现出相反的趋势,随着处理时间的延长,对蓖麻碱的去除率逐渐降低.对于变应原的去除率,DT 菌仍然呈现出同蓖麻碱相同的趋势;JM菌组的蓖麻饼均未检测出变应原.这表明:(1)在本试验所设置的处 理时间段内,DT菌处理蓖麻饼时间越长,其对蓖麻碱和变应原的去除率越高;(2)JM菌对蓖麻碱最好的去 除率表现在所设处理时间段的第5天,而对变应原的去除率在各个处理时间段非常高,均未检测出其含量; (3)在本试验中,DT菌和JM菌对变应原的去除效果优于蓖麻碱. 4.2去毒对蓖麻饼中营养成分的影响 试验中所用的两种菌种,无论用哪一种菌种去毒,都使蓖麻饼中粗蛋白与粗脂肪的含量减少,而粗纤维 的含量增加.造成这种结果的原因是微生物在生长的过程中,利用了可溶性有机物质进行代谢,从而使其比 例降低;纤维成分含量的增加,是由于这些可利用物质的消耗,导致其比例相应升高的结果. 4.3去毒菌种、处理时间的选择 去毒菌种和处理时间的选择涉及到对蓖麻饼中毒素的去除效果、对营养成分的影响以及处理时间的长 短等因素.由试验结果可知,DT菌对蓖麻碱和变应原的去除效果随着时间的延长,其效果越好,但是,在去毒 过程中对蓖麻饼中营养成分造成了较大损失,随时间的延长,这种损失越严重,而且长时间的处理周期在实 际生产中是不经济的.与DT菌相比,JM菌具有以下几方面的优势,在本试验设置的时间段内,一方面,其处 理时间越短,去毒效果越好;另一方面,在较短的时间内,其对营养成分的影响越小;最后,因其处理时间越 短,去毒效果越好,因而在实际应用中具有可行性.因此,TM菌处理5 d是本试验中最好的去毒方法. 参考文献: [1]饶应昌,谭鹤群.我国饲料资源的缺口原因及其对策的探讨[J].饲料工业,2000,21(3):5—6. [2]成广仁.蓖麻籽饼粕及其毒性问题[J].草与畜杂志,199o(2):37—38. [3]赵学敬.蓖麻的毒性及去毒[J].粮食科技与经济,1997(2):34~35. [4] 陈天寿.微生物培养基的制造与应用[M].北京:中国农业出版社,1995:294—300. [5]蒋万春.蓖麻饼中变应原提纯及检测的研究[D].呼和浩特:内蒙古农牧学院,1988. [6]郭尧君.蛋白质电泳实验技术[M].北京:科学出版社,1999:123—156. [7]乌云,郑玉桂,蒋万春.用CS一930双波长薄层扫描仪分析去毒蓖麻饼中蓖麻碱变应原的研究报告 J].内蒙古农牧学院学报,1988, 9(2):186~191. [8]杨胜.饲料分析及饲料质量检测技术[M].北京:农业出版社,1993:16—90. Studies Oil the Detoxification of Castor Bean Meal by Microorganism XU Zhen—hua ,SHAO Gui—lin ,NIE Ji—ping (1.Jiangxi Agriculture Ensineering Vocational College,Zhangshu 331200,China; 2.Chemical Industry Press,Beijing 10001 1,China; 3.College of Bioscience and Biotechnoloy,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China) Abstract:Detoxifieation of CBM using me出od of microorganic fermentation was discussed in出is paper.In出eSe studies.2 microbes(DT fungus and JM fungus)were adopted.After出e trial of fermentation,出e content of ifeinine and allergen was detected.The results of above trials indicated ricinine content in CBM treated by DT fungus for 10 days and 15 days.and by JM fungus for 5 days and 10 days was eliminated hi gh signiifcantly(P<0.01).Corn— pared with undetoxiifed CBM,fieinine content in CBM treated by DT fungus for 5 days and JM fungus for 15 day was signiifcantly lOW(P<0.05).In addiiton,the diference of allergen content between undetoxiifed CBM and CBM treated by DT fungus orf 5 days nd 10 daysa was signiifcant(P<0.05)and highly signiifcantly(P<0.01) respectively.Yet in出e other groups of treated CBM.no allergen can be detected. Key words:Microorganism;castor bean meal;detoxiifcation