微生物发酵法改良油茶粕饲用品质研究进展

2014-03-29刁欢，汤强，康辉

赤峰学院学报·自然科学版 2014年12期

关键词：蛋白饲料发酵法油茶籽

刁欢，汤强，康辉

（安徽新华学院，安徽合肥230088）

微生物发酵法改良油茶粕饲用品质研究进展

刁欢，汤强，康辉

（安徽新华学院，安徽合肥230088）

油茶粕粗蛋白含量较高，是一种优质的蛋白饲料源，但由于存在茶皂素、单宁、生物碱等抗营养因子，且适口性差，限制了其在动物生产上的应用.在油茶粕脱毒方法中，微生物发酵法是研究热点之一，本文综述了油茶粕的抗营养因子、微生物发酵工艺以及脱毒效果等方面的最新研究进展.

油茶粕；微生物发酵；脱毒

油茶（Camellia oleifera Abel），属山茶科，是世界四大木本食用油源树种之一.油茶籽榨油后剩下的渣叫油茶饼，又名茶籽饼、茶枯饼，呈紫褐色颗粒状，油茶饼用有机溶剂浸提后称为油茶粕.据统计，我国年产油茶茶籽约70万t，按机榨得油率70%计算，油茶饼粕年均产量约50万t[1].但由于油茶粕味苦、含有部分有毒物质，目前还不能很好被利用，大部分被用作燃料或者废弃，造成巨大浪费.而另一方面，我国规模化养殖高速发展，蛋白质饲料资源严重短缺.所以，合理开发利用油茶粕资源，可大幅缓解我国蛋白质饲料资源短缺的问题，并且为油茶主产区带来可观的经济和社会效益.

1 油茶粕抗营养因子

油茶粕营养成分丰富，含粗蛋白10-15%，粗脂肪5%，糖类30-40%，粗纤维15-20%，水分14%，以及对动物生长发育有利的必需微量元素Mg、Fe、Ca、Mn、Zn、Cu[2].但油茶粕中含有部分抗营养因子如茶皂素，含量约l0—14%，其对动物的红细胞有破坏作用，能产生溶血现象，且不易被动物的肠胃吸收；含大量茶皂素的茶粕适口性很差，且会引起胃肠中毒，肝脏损伤，惊厥和昏迷，甚至死亡[3].所以未经脱皂的油茶粕不能直接作为饲料使用，但含量低于3%的脱皂茶粕可以用作饲料添加剂，并有多种益处.刘长忠等(2002)报道，添加含茶皂素的饲料添加剂能改善哺乳仔猪生长性能，提高哺乳仔猪的抗腹泻能力[4].陈宝江等(2002)报道，绿壳蛋鸡饲喂含茶皂素的日粮，可降低料蛋比[5].

另外油茶籽粕中还含有2%的单宁，味苦涩，有收敛性，影响饲料的适口性，同时过量的单宁可降低蛋白质、氨基酸的消化率，损伤肠壁，影响动物生长；然而微量的单宁却有改善饲料风味，促进动物生长的作用.

茶籽中的生物碱主要为茶碱、咖啡因等，也是主要的抗营养因子，在油茶粕中含量约2.24%.生物碱大都味苦、适口性差，并可降低蛋白质和营养元素的营养效用，对人畜均有一定的毒害作用.但少量的咖啡因和茶碱也有某些方面的积极作用.张能适(2005)实验研究表明适量咖啡因能提高精子存活率和活力[6].文国艺(2000)发现，少量咖啡因能提高卵裂率和胚囊率，促进卵细胞分裂[7].

2 去除抗营养因子的方法

去除油茶粕中抗营养因子的方法主要有物理法、化学法和微生物发酵法.曾馥平（1993）采用有机溶剂浸提法脱毒油茶饼粕5次后，茶皂素含量小于3%，可以作为猪饲料添加到日粮中[8].周莹等（1998）在日粮中添加脱毒处理后的油茶粕，实验结果表明配合饲料能够节约蛋白效率，促进甲鱼生长[9].周江（2007）采用水浸提的工艺及方法去除油茶粕抗营养因子和粗纤维之后将其作为水产养殖动物的饲料，并发现在淡水鱼类饲料中的适宜添加量约为10%[10].以上研究多数采用水浸提和有机溶剂浸提法去除茶皂素后直接添加到动物日粮中，属于物理和化学法范畴.茶皂素的提取效果较好，但粗蛋白含量提高有限，因而并不能成为优质的蛋白质资源，取代豆粕等紧缺高蛋白饲料资源.近年来，微生物发酵法处理油茶粕因成本低廉，操作简单，分解抗营养因子的同时可大幅提高粗蛋白的含量和品质，引起人们的广泛关注.该方法是利用微生物生长迅速、代谢快、产酶丰富等特点，且发酵过程可以使油茶粕抗营养因子被大量消耗利用，降低其含量，并且能积累有益的代谢产物.目前普通农户一般采取传统的土坑发酵法：将茶饼捣碎用冷水浸泡后放入土坑，加盖塑料薄膜密封，待茶饼发酵至褐色、有气泡和香酸味即可.后来有学者将微生物固态发酵技术应用到油茶粕发酵领域.钟海雁（2001）对油茶枯饼固态发酵研究表明，发酵后粗蛋白质含量提高到20%，粗纤维含量下降，且发酵后油茶粕中的氨基酸组成更加合理[11].

3 油茶粕的发酵工艺

菌种、培养基、发酵温度、时间、水分、pH值，这些指标都是油茶粕发酵工艺的主要参数.任何一种参数不适宜，都会影响发酵效果.探索最佳的发酵参数组合，成为目前油茶粕发酵研究的热点.邓桂兰等（2008）以脱皂油茶粕为原料，利用混合菌种（黑曲霉，米曲霉，毛霉，白地霉，产阮假丝酵母等）发酵，并对发酵工艺条件进行了研究，初步确定筛选菌种的工艺条件为：菌种最佳接种量为10%，培养周期为4天[12].丁丽霞（2008）利用黑曲霉发酵降解茶皂素，通过响应面实验对初始含水量、发酵温度、pH、发酵时间4个因素进行优化，其最佳工艺条件为发酵温度34.5℃，初始含水量70%，发酵时间84h，pH4.35，其它条件不变，茶皂素含量为2.04%，降解率达到89.99%[13].钟海雁（2001）研究表明，以毛霉、平菇和紫木耳的一次发酵产品再经117产朊假丝酵母二次发酵，油茶粕的粗蛋白质含量接近20%，氨基酸组成趋向平衡[11].马力（2010）实验获得了较优的饲料用油茶枯饼发酵培养基组成：热水脱皂的油茶枯饼16g，麦麸1g，葡萄糖2g，(NH4)2SO41g，水19mL[14].周浩宇（2010）研究表明，混合菌发酵效果优于单菌发酵，茶皂素、总酚、粗纤维的降解率分别达到87.63%、87.87%和37.9%，粗蛋白含量提高率达66.98%.化学法脱毒后油茶籽粕中的茶皂素、总酚含量分别降至0.93%和0.74%，粗纤维含量则大大增加[15].王小蓉（2011）的研究表明：经过筛选试验得出的较优组合为热带假丝酵母和米曲霉As33l，经试验确定热带假丝酵母和米曲霉As331的最佳培养务件：酵母与霉菌接种比例为l：l，总的接种量为10%，培养时间为4d[16].任仙娥（2012）以油茶籽粕为原料，选用热带假丝酵母：枯草芽孢杆菌：黑曲霉——2：1：1为供试菌种，对油茶籽粕进行固态发酵生产菌体蛋白饲料.优化的固态发酵工艺条件为：尿素添加量6，培养基含水量60，发酵温度37℃，发酵时间4d[17].

4 微生物发酵油茶粕的脱毒效果

油茶粕经过微生物发酵后，其有毒成分茶皂素、单宁、生物碱等会明显减少，而粗蛋白含量有效提高.周莹等[9]采用坑埋自然生物发酵法脱除茶皂素，在发酵15d后，茶皂素含量降低至1.06%，自然发酵，微生物量少，茶皂素降解率不明显.钟海雁（2001）对油茶枯饼固态发酵后，实验结果得出粗蛋白质含量提高明显，粗纤维含量下降，且发酵后油茶粕中的氨基酸组成更加合理，与美国NRC鸡饲料必需氨基酸模式比较之后发现，限制氨基酸从9～10种下降到2～4种，蛋氨酸为第一限制氨基酸，酪氨酸为第二限制氨基酸[11].任仙娥（2012）将油茶籽粕经固态发酵后，粗蛋白质质量分数由16.96%上升到35.82%，粗纤维质量分数由20.12下降到10.9 6%，同时各种微生物酶作用于油茶籽粕中的大分子物质，使其转化为小分子物质，改善了油茶籽粕作为饲料的适口性，也易于动物吸收；另外微生物产生的各种酶类及活性因子能够抑制肠道中有害菌的生长、促进动物体内有益菌体的繁殖，从而提高动物的免疫力和抗病能力，所以油茶粕的营养价值得到大幅提高[17].周浩宇（2010）以油茶籽粕为主要原料，以枯草芽孢杆菌、黑曲霉、产朊假丝酵母为发酵菌种，研究单菌、混合菌固态发酵后油荼籽粕中各抗营养因子的降解率.结果表明，混合菌发酵效果优于单菌发酵，茶皂素、总酚、粗纤维的降解率分别达到87.63%、87.87%和37.29%，粗蛋白含量提高率达66.98%.微生物发酵降解各种抗营养因子，主要是利用培养基中的营养成分，代谢合成各种酶，而对有害底物进行降解.若采用多种微生物配合使用则酶系更为复杂，涉及范围更大，脱毒效果更好，改善了脱毒粕的适口性，提高了油茶籽粕的营养价值[15].王小蓉（2011）研究表明：按实验得出的最佳条件进行固态发酵，发酵产物中粗蛋白含量从发酵前的18.24%提高到发酵后的30.02%，且发酵产物具有酵母的甜香味，适口性得了到改善[16].

5 发酵茶粕在动物生产中的应用

发酵后的油茶粕营养价值和适口性提高，在动物生产中得到了广泛应用.周莹[9]等添加30—50%的脱毒茶粕饲喂甲鱼，甲鱼增重速度约为2g/d，饲料效率较高；李红权[18]等分别用10%、20%、30%的油茶粕饲喂140尾2克左右的异育银鲫，结果表明，对于异育银鲫日增重、料肉比而言，10%的茶粕组显著优于其它组（P<0.05）；陈宝江等报道，绿壳蛋鸡饲喂含茶皂素的日粮，可提高绿壳蛋鸡蛋重(P<0.01)，提高产蛋率(P<0.01)，降低料蛋比[5].袁钟宇等研究发现肉鸡日粮中添加少量茶多糖和茶皂素，有利于肉鸡盲肠中乳酸杆菌的增殖，改善肠道微生物区系[3].另据报道，用油茶饼菌体蛋白饲料4320-92饲喂肉鸡，肉鸡日平均增重饲料报酬显著提高15.11%，并可以替代豆粕，从而降低饲养成本[19].以油茶粕为原料进行混菌固态发酵生产菌体蛋白饲料，可实现余粕的增值增效，以这种技术生产出来的菌体蛋白质可以按任意比例添加制成各种预混或浓缩饲料，由于其适口性的有效改善，加之富含茶多糖和微量茶多酚等抗氧化活性成分，对畜禽抗病能力增强和肉质品质的改善能起到一定作用.

6展望

目前，微生物发酵法降解油茶粕抗营养因子研究进行了多年，国内外学者筛选出了多种高效发酵菌株，并将发酵工艺不断完善与优化，显著改善了其脱毒效果.油茶粕粗蛋白含量及品质已得到大幅提升，其将成为可被动物生产利用的优质蛋白饲料，可以有效缓解我国部分地区蛋白质饲料原料紧缺的矛盾，同时也避免了油茶粕被废弃、坑埋所造成的环境污染和浪费.

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