1.2实验方法
1.2.1菌种的保藏及处理将毛霉O-1、M-4接种至察氏琼脂斜面培养基,曲霉A-1、A-2,酵母Y-11接种至PDA琼脂斜面培养基,枯草芽孢杆菌KC接种至LB琼脂斜面培养基,并在对应培养条件下活化、培养,活化后在4℃保存备用。
1.2.2菌株的筛选将各菌株接种至豆粕发酵培养基。真菌置于28℃,细菌置于37℃培养2d,55℃烘干粉碎,检测纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶和蛋白酶的酶活力。
1.2.3菌株鉴定及保藏菌株采用18S rRNA基因序列测定法进行菌株鉴定,由上海美吉公司执行。所述菌株已于2015年3月24日保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CTCC NO:M2015155。
1.2.4发酵条件优化用无菌生理盐水将菌种扩繁培养基上的孢子洗脱下来,调节孢子密度至1×108个/mL,接种于发酵培养基,接种量为1mL。设置4个因素,以不接种的豆粕发酵培养基为对照,3个重复,分别优化料水比、发酵温度、营养因子和发酵时间。
料水比7个,分别为:1∶0.7、1∶0.8、1∶0.9、1∶1、1∶1.1、1∶1.2和1∶1.3,发酵条件pH不调节、28℃、40h。固定料水比1∶1.1,设置发酵温度5个,分别为25、28、31、34和37℃。固定料水比1∶1.1和31℃发酵温度,设置营养因子5个:1%K2HPO4+1%NaCl、2%(NH4)2SO4、2%葡萄糖、2%尿素和2‰K2HPO4+2‰NaCl+2‰(NH4)2SO4+1%葡萄糖+2‰尿素。固定料水比1∶1.1,添加完整营养因子(2‰K2HPO4、2‰NaCl、2‰(NH4)2SO4、1%葡萄糖、2‰尿素),固定发酵温度31℃,设置发酵时间6个:22、28、31、34、37和40 h。
发酵结束后,55℃烘干,粉碎后密封备用。
1.2.5检测方法
纤维素酶活力测定参照王琳等的检测方法;木聚糖酶活力测定参照费迪波;果胶酶活力测定参照陈小湘;蛋白酶酶力测定参考赵彩艳;蛋白质用凯氏定氮法,可溶性氮总含量的测定用TCA-NSI法。
1.2.6数据处理
用SPSS16.0 for windows对数据进行单因素方差分析。若差异显著,则用Duncan检验法进行多重比较,显著水平为P<0.05。
2结果与分析
2.1菌株筛选
不同菌株产酶种类和所产酶的活力不同。比较纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、蛋白酶酶活力筛选菌株。由图1可知,A-1木聚糖酶活力低于A-2(P<0.05),但其纤维素酶、果胶酶和蛋白酶活力显著高于其他菌株(P<0.05)。因此,从整体角度考虑,我们选取A-1为豆粕发酵菌株。
2.2菌株A-1的鉴定结果
菌株A-1在PDA平板上的菌落呈橄榄褐色,菌落反面为土黄色至黄褐色,绒毛状,放射性分布,成熟后产生黄褐色孢子。对A-1的18S rRNA基因序列进行测定后再在NCBI中使用Blast进行比较,发现菌株A-1的18S rRNA基因序列与Aspergillus awamori(KF922319.1,GenBank)和Aspergillus niger(KF758784.1,GenBank)的基因序列同源性为100%,结合菌株的形体学特征,确定菌株A-1为泡盛曲霉(Aspergillusawamori)。
2.3发酵条件优化
研究结果表明料水比显著影响A-1发酵豆粕性能(P<0.05)。料水比从1∶0.7到1∶1.3,A-1先提高发酵豆粕蛋白质含量后降低其含量。料水比1∶1.1时,发酵性能最好,发酵豆粕蛋白含量最高(见图2)。因此,料水比1∶1.1最佳。最佳料水比时,温度显著性影响A-1豆粕发酵性能P<0.05)。从25~37℃,A-1先显著提高豆粕蛋白质含量,然后降低。28和31℃时,发酵性能最好,显著提高豆粕蛋白含量(P<0.05)。31比28℃更显著缩短发酵时间。因此,31℃为最佳发酵时间。
图1不同菌株的酶活力
不同营养盐也显著性影响A-1发酵豆粕性能。2%尿素和全营养成分时,A-1显著增加豆粕蛋白质含量,全营养盐时可溶性氮指数(TCA-NSI)最高(见图3)。因此,最佳营养因子为全营养盐。发酵时间显著影响A-1发酵豆粕性能。从22~40h,豆粕蛋白质含量呈现先升高后降低趋势。34和37h时,发酵豆粕蛋白质含量显著高于时间。37~40h时,发酵豆粕可溶性氮指数显著高于其他时间(P<0.05)。因此,最佳发酵时间为37h。
综上,泡盛曲霉的最适发酵条件为:料水比为1∶1.1,发酵温度为31℃,发酵时间为37h,添加的营养因子为2‰K2HPO4、2‰NaCl、2‰(NH4)2SO4、1%葡萄糖、2‰尿素。
图2料水比和温度对A-1发酵豆粕蛋白质含量的影响
图3营养因子(A)和时间(B)对A-1发酵豆粕蛋白质含量和可溶性氮指数(TCA-NSI)的影响