黑曲霉固體發(fā)酵DDGS降解黃曲霉毒素初探

■齊景凱 李丹丹 王思珍 牛化欣*

（1.內蒙古民族大學生命科學學院，內蒙古通遼028000；2.內蒙古民族大學動物科學技術學院，內蒙古通遼028000）

干酒糟及其可溶物（distillers dried grains with solubles，DDGS）是用玉米等谷物經發(fā)酵生產酒精后的殘留物經過干燥形成的一種副產物，其良好的營養(yǎng)價值和低廉的價格，被廣泛應用于畜禽和水產的生產[1]，但在生產、運輸、貯藏過程中易發(fā)生品質的變化或受到霉菌的污染，攝食后給豬、雞、牛、魚類等養(yǎng)殖動物造成了極大的危害[2-4]。為避免在長期儲存的過程中減少黃曲霉毒素的污染，利用物理、化學和生物來降解其含量[5-6]。因此，本文利用黑曲霉固體發(fā)酵工藝技術，考察了不同發(fā)酵條件對DDGS黃曲霉毒素的生物降解效果，以期獲得安全的飼料原料，更好的應用于動物飼料，將為人們生產出安全健康的食品。

1 材料與方法

1.1 材料與菌種

DDGS、麩皮和玉米蛋白粉來自內蒙古通遼市通大飼料有限公司。黑曲霉（編號3.6475）購于中國普通微生物菌種保藏管理中心（CGMCC）。

DDGS固體發(fā)酵培養(yǎng)基：DDGS 80%，玉米蛋白粉10%，麩皮（粉碎）10%。

1.2 儀器與設備

立式壓力蒸汽滅菌器（上海申安醫(yī)療器械廠）、電熱恒溫干燥箱（太倉精宏實驗設備公司）、SPX-80B-Ⅱ生化培養(yǎng)箱（上海賀德實驗設備公司）、高速萬能粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）、超凈工作臺（蘇凈集團安泰公司等）。

1.3 培養(yǎng)基及菌種擴大培養(yǎng)

察氏培養(yǎng)基：NaNO33 g、蔗糖30 g、K2HPO41 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、KCl 0.5 g、FeSO4·4H2O 0.01 g、瓊脂15 g、蒸餾水1 L，分裝后121℃滅菌20 min，用于鑒定、保存及擴大培養(yǎng)黑曲霉。

開封安瓿瓶后，用移液槍吸取0.3～0.5 ml的液體培養(yǎng)基加入到安瓿瓶內，并微微震蕩，使安瓿瓶內物體呈現懸浮狀。而后，將全部菌液移入適宜的培養(yǎng)基內，在溫度28℃左右，需氧的條件下培養(yǎng)黑曲霉。按照固定的培養(yǎng)基配方配制后，需經高壓鍋滅菌，同時，試驗過程中需要的試管、培養(yǎng)皿等用品均進行了滅菌操作?；罨蠛谇够罹簲盗考s8×108cfu/ml。

1.4 試驗方法

1.4.1 DDGS的發(fā)酵流程

DDGS的發(fā)酵流程：活化菌種→接入液體培養(yǎng)基→適宜溫度培養(yǎng)24 h→接入DDGS固體發(fā)酵培養(yǎng)基→放置-20℃保存→烘干→粉碎→發(fā)酵后待測DDGS中黃曲霉毒素含量的測定。

黃曲霉毒素B1測定采用HPLC檢測方法，參考張盼等（2015）[7]。

1.4.2 發(fā)酵工藝設計

為了確定最優(yōu)發(fā)酵條件，根據單因素試驗結果，選取菌液添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間，進行三因素三水平的正交試驗，因素水平如表1所示。

表1 黑曲霉菌發(fā)酵DDGS正交試驗因素與水平

2 結果與分析

2.1 不同發(fā)酵條件對黑曲霉降解DDGS黃曲霉毒素B1效果（見表2）

表2 黑曲霉發(fā)酵DDGS中黃曲霉毒素B1的含量

從表2可知，對發(fā)酵產物黃曲霉毒素B1含量的影響，發(fā)酵因素從大到小依次是：A、B、C，降解后黃曲霉毒素B1含量最低組合為試驗號8組（1.97 μg/kg），但是通過試驗均值分析得出，最佳方案為：A3B1C2，此組合在試驗組合中并未出現，需進一步驗證。經試驗，在A3B1C2發(fā)酵條件下，發(fā)酵DDGS黃曲霉毒素B1含量為1.84 μg/kg，均低于各試驗組。由此，降低DDGS黃曲霉毒素B1固體發(fā)酵的優(yōu)化工藝條件為菌液添加量6%，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵時間為60 h。

2.2 方差分析驗證發(fā)酵因素對降解黃曲霉毒素B1顯著性

表3 正交試驗結果方差分析

由表3方差分析可以看出，菌液添加量對黑曲霉菌降解DDGS固體發(fā)酵培養(yǎng)基中黃曲霉毒素B1含量的影響顯著（P＜0.05），發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對黑曲霉菌降解DDGS固體發(fā)酵培養(yǎng)基中黃曲霉毒素B1含量的影響不顯著（P＞0.05）。因此，適當增加菌液量或增加菌液內活菌數，提高黑曲霉降解DDGS黃曲霉毒素B1含量還需進一步試驗。

固體培養(yǎng)基是以DDGS80%為主，麩皮10%和玉米蛋白粉10%為輔，其發(fā)酵前黃曲霉毒素B1的含量為8.12 μg/kg，在表2中降解到最低的1.97 μg/kg，黃曲霉毒素B1被降解了6.15 μg/kg，降解率達到75.74%，在本試驗最優(yōu)條件下，黃曲霉毒素B1降解后含量為1.84 μg/kg，降解率達到77.34%，取得了較好的效果。

3 結論

DDGS在畜牧和水產養(yǎng)殖中被廣泛應用，但在生產、運輸和貯藏過程中，易被霉菌污染，產生和沉積黃曲霉毒素B1，從而危害養(yǎng)殖動物和人類的健康。本試驗利用黑曲霉固體發(fā)酵技術，在最優(yōu)發(fā)酵工藝條件下，生物降解DDGS中的黃曲霉毒素B1取得了一定的效果。為尋找更佳的DDGS霉菌毒素微生物降解效果和減少發(fā)酵生產成本，篩選高效降解黃曲霉毒素B1的菌株、優(yōu)化固體發(fā)酵培養(yǎng)基配方和發(fā)酵條件還需要進一步研究。