亞麻餅粕微生物脫毒工藝*

梅鶯，黃慶德，鄧乾春，楊金娥，趙春

(中國農業科學院油料作物研究所，湖北 武漢，430062)

亞麻籽中含α-亞麻酸和亞油酸等不飽和脂肪酸及木酚素等多種生物活性物質，具有降血脂、降血糖［1］、抗氧化［2］、抗腫瘤［3］、提高免疫力［4］、增強肺組織對輻射的耐受性［5］和減肥［6］等多種功效。亞麻籽餅粕是亞麻籽榨油后副產物，富含蛋白質和膳食纖維等營養成分，是優質的畜禽飼料和食品添加劑。然而，亞麻籽中含有生氰糖苷，限制了它的使用［7］。

目前亞麻籽脫毒的主要方法有水煮法、溶劑法、微波法、擠壓法、烘烤法和酶法等。水煮法［8］可明顯降低生氰糖苷含量，但會使亞麻籽中的生物活性物質失去活性及營養物質被破壞。擠壓法［9］具有物料作用時間短、營養損失小等優點，但擠壓過程會造成油脂浪費。微波法［10］能顯著降低亞麻籽粕中生氰糖苷含量，但很難實現產業化。溶劑脫毒法［11］可顯著降低亞麻籽中生氰糖苷含量，工藝簡單，但存在溶劑殘留等食品安全風險。結合成本與設備條件，以及脫毒后產品的用途，本實驗采用微生物發酵法對亞麻餅粕中的生氰糖苷進行降解，微生物在自身代謝過程中可以產生β-葡萄糖苷酶，可以降解生氰糖苷，同時該法具有安全高效，條件溫和和成本低的優勢。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

冷榨亞麻餅粕:實驗室自制。

菌株:釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae，CICC 31077)，枯草芽孢桿菌(Bacillus sublitis，ACCC01183)，米 曲 霉 (Aspergillusoryzae)［12］，黑 曲 霉 (Aspergillusniger)［12］。

培養基:酵母浸出粉胨葡萄糖培養基，牛肉膏蛋白胨培養基，牛肉膏蛋白胨酵母膏培養基，土豆培養基，麥芽汁培養基。

NaOH，NH3·H2O，KI，AgNO3，Pb(NO3)2等均為分析純。

1.2 實驗儀器

微型植物粉碎機FZ102型，天津市美斯特儀器有限公司;凱氏定氮儀，上海精隆科學儀器有限公司;MiLLi-Q純水處理系統，美國MiLLipoer公司;電子天平，瑞士METTLER TOLEDO。

1.3 實驗方法

1.3.1 生氰糖苷的定量［13－14］

稱取8 g試樣于凱氏燒瓶中，加水約150 mL，塞嚴瓶口，在室溫下放置2～4 h后，迅速連接到凱氏定氮儀，使冷凝管下端浸入盛有20 mL NaOH溶液的錐形瓶的液面下，通水蒸氣進行蒸餾，收集蒸餾液150 mL，取下錐形瓶，加入10 mL Pb(NO3)2液，混勻，靜置15 min，過濾于250 mL容量瓶中。準確移取100 mL上述濾液，置另一錐形瓶中，加入8 mL NH3·H2O和2 mL KI溶液，混勻，在黑色背景襯托下，用微量滴定管以AgNO3標準滴定液［15］滴定至出現混濁時為終點，記錄消耗體積。在和試樣測定相同的條件下，做試劑空白試驗，記錄消耗體積。

其中:c，AgNO3的濃度(mol/mL);V，樣品消耗AgNO3的體積(mL);V0，空白消耗 AgNO3的體積(mL)。

1.3.2 氫氰酸脫除率的測定

分別以1.3.1法測定發酵前原料的HCN含量為A，發酵后后樣品HCN含量為B，計算HCN脫除率:

1.3.3 微生物的選擇

把20 g亞麻餅粕粉碎，按50%的含水量和3%的接種量接入釀酒酵母、枯草芽孢桿菌、米曲霉和黑曲霉，攪拌均勻，適宜溫度下培養72 h后按1.3.1的方法測生氰糖苷的含量。

1.3.4 單因素實驗

分別以發酵時間、發酵溫度、接種量、含水量為單因素進行試驗，考察各單因素對生氰糖苷降解的影響。

2 結果與分析

2.1 微生物的選擇

選用釀酒酵母、枯草芽孢桿菌、米曲霉和黑曲霉對亞麻餅粕進行發酵，發酵后生氰糖苷脫除率和未經發酵的亞麻餅粕比較見表1。

表1 不同微生物對生氰糖苷降解效果影響Table 1 Different processing methods effecting on HCN contentofflaxseed meal

2.2 釀酒酵母發酵單因素試驗

2.2.1 發酵時間對生氰糖苷脫除率的影響

準確稱取20 g亞麻粕，在4%的接種量，50%的含水量，發酵溫度28℃的條件下考察發酵時間對生氰糖苷脫除率的影響，結果如圖1所示。

圖1 發酵時間對生氰糖苷脫除率的影響Fig.1 Effect of fermentation time on the degradability of CGs

生氰糖苷的脫除率隨發酵時間的增加而增大，當發酵72 h時增長緩慢?？赡茈S著時間的的增長，微生物對生氰糖苷的降解已經達到臨界值，考慮生產成本問題，發酵時間選72 h為宜。

2.2.2 接種量對生氰糖苷脫除率的影響

準確稱取20 g亞麻粕，在50%含水量，發酵溫度28℃，發酵72 h的條件下，接種量分別為2%、3%、4%、5%，6%，考察接種量對生氰糖苷脫除率的影響，結果如圖2所示。當接種量為4%時，生氰糖苷的脫除率達到最大值。當接種量繼續增加，生氰糖苷脫除率有所降低，可能接種量過高，不利于釀酒酵母的生長，影響β-葡萄糖苷酶的活性，故接種量選4%為宜。

圖2 接種量對生氰糖苷脫除率的影響Fig.2 Effect of inoculation size on the degradability of CGs

2.2.3 含水量對生氰糖苷脫除率的影響

準確稱取20 g亞麻粕，在4%接種量，發酵溫度28℃，發酵72 h的條件下，含水量分別為40%、45%、50%、55%、60%，考察含水量對生氰糖苷脫除率的影響，結果如圖3所示。生氰糖苷的脫除率隨著含水量的上升而增加，50%達到最大值。高于50%，脫除率下降。在含水量為45% ～55%發酵，菌體能夠很好的生長，利于生氰糖苷的降解。因此，含水量選50%為宜。

圖3 含水量對生氰糖苷脫除率的影響Fig.3 Effect of moisture content on the degradability of CGs

2.2.4 發酵溫度對生氰糖苷脫除率的影響

準確稱取20 g亞麻粕，在4%的接種量，50%的含水量，發酵72 h的條件下，發酵溫度分別為20、24、28、32、36℃，考察發酵溫度對生氰糖苷脫除率的影響，結果如圖4所示。生氰糖苷脫除率隨著發酵溫度的上升而增加，28℃達到最大值。高于32℃，SDG提取率下降。在24～32℃，菌體能夠很好的生長，利于SDG的釋放。因此，發酵溫度選28℃為宜。

圖4 發酵溫度對生氰糖苷脫除率的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on the degradability of CGs

2.3 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，確定以發酵時間，接種量，含水量和發酵溫度4個因素進行正交試驗設計，如表2所示。選用L9(34)正交進行正交試驗，對結果進行方差分析和顯著性檢驗，如表3所示。

表2 正交試驗表Table 2 Table of orthogonal test

表3 正交試驗方差分析表Table 3 Analysis of variance table of orthogonal test

由表2實驗結果可知，生氰糖苷微生物降解的最佳發酵條件為:A2B1C2D2。各種因素對脫除率影響的主次順序為:發酵時間(A)＞發酵溫度(D)＞接種量(B)＞含水量(C)。通過方差分析檢驗可知，發酵時間，發酵溫度和接種量的影響較為顯著。優化得到釀酒酵母發酵最佳條件為接種量為3%，含水量為50%，發酵溫度28℃，發酵時間72 h。

2.4 驗證實驗

根據正交試驗確定的提取條件，進行3次平行實驗，生氰糖苷的脫除率為76.91%，高于表2中各項試驗結果，表明正交試驗得出的最優組合是符合實際的。故接種量為3%，含水量為50%，發酵溫度28℃，發酵時間72 h為最佳發酵條件。

3 結論

(1)實驗采用正交試驗法優選得出微生物發酵降解的最佳菌株為釀酒酵母，發酵條件:接種量為3%，含水量為50%，發酵溫度28℃，發酵時間72 h。

(2)在優化條件下進行驗證實驗，測得生氰糖苷的脫除率為76.91%，高于正交試驗中較優組的脫除率，表明此正交試驗得出的最優組合是符合實際的。

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