2025年菜籽粕產業布局分析：縮合單寧降解技術改善菜籽粕營養價值

  在飼料資源日益緊張的當下，植物源非糧飼料資源的開發成為解決飼料短缺問題的關鍵。然而，這類飼料中普遍存在的抗營養因子縮合單寧，限制了其在飼料中的應用。菜籽粕作為常見的植物源飼料，其高效利用對飼料產業意義重大。對縮合單寧降解技術的研究，以及優化菜籽粕固態發酵工藝，成為提升菜籽粕營養價值、推動飼料產業發展的重要方向。

  一、菜籽粕原料特性與試驗材料準備

  試驗所用菜籽粕來自唐山市某飼料公司，乾物質含量為 93.40% 。在乾物質基礎下，其粗蛋白質含量達 41.17%，粗纖維含量為 25.41%，粗脂肪含量為 1.50%，多肽含量為 3.48%，可溶縮合單寧含量為 0.11%，不溶縮合單寧含量為 0.26%，總縮合單寧含量為 0.37%。此外，試驗還使用了從菜籽皮中粗提獲得的菜籽皮縮合單寧(RSCT)，其中縮合單寧含量為 45%，聚合度約為 3.68。

  《2025-2030年中國菜籽粕市場專題研究及市場前景預測評估報告》指出，為篩選縮合單寧降解菌，試驗準備了多種培養基。馴化培養基以硝酸鈉、磷酸氫二等為基礎成分，加入濃度從 1g/L 逐漸提高到 5g/L 的縮合單寧濾滅液;初篩培養基加入適量縮合單寧濾滅液;復篩培養基加入適量 RSCT 濾滅液;耐受培養基則在基礎成分中加入適量 RSCT 濾滅液，並以葡萄糖作為碳源之一。

  二、菜籽粕縮合單寧降解菌的篩選過程

  (一)菌株馴化

  選取裝有永久瘤胃瘺管的荷斯坦奶牛瘤胃液、雲南普洱茶和江西某茶園地表土樣品，使用稀釋混勻法製備菌株富集液。將富集液用無菌生理鹽水逐級稀釋後，接種於馴化培養基中，在 30℃條件下振盪培養 7d 。之後，取上清液加入縮合單寧濃度遞增的馴化培養基，直至濃度達到 5g/L。馴化結束後，將培養液分別塗布於 LB 平板、MRS 平板、YPD 平板和 PDA 平板，選取不同特徵的單菌落進行分離純化，純化後的菌株於 50% 甘油里 -20℃保存。

  (二)初篩和復篩

  將分離純化後的菌株活化，接種於初篩培養基，恆溫培養 48h 後，離心取上清液測定縮合單寧濃度，選取縮合單寧降解率最高的 10 株菌株進行復篩。復篩時，將菌株接種於復篩培養基，同樣培養 48h 後，離心取上清液測定 RSCT 濃度，最終確定 RSCT 降解率最高的菌株 LWY -37 -2 作為目標菌株，其 RSCT 降解率為 62.56%。

  (三)生長曲線測定和底物耐受性評估

  將目標菌株 LWY -37 -2 活化成種子液，按 1% 接種量接種於 LB 培養基，在 37℃振盪培養，每 2h 測定一次 600nm 處的吸光度(OD)值，繪製生長曲線。結果顯示，該菌株在 0 - 2h 處於遲滯期，2 - 10h 為對數生長期，16 - 24h 出現第二次生長，22h 達到最大生長濃度。同時，將種子液處理後製成特定濃度的菌懸液，按 2% 接種量分別接種於不同縮合單寧濃度(0.1、0.5、1.0、3.0 和 5.0g/L)的底物耐受培養基中培養，測定 OD 值繪製曲線。結果表明，隨著縮合單寧濃度升高，菌株生長趨勢下降，但在濃度為 5g/L 時仍能緩慢生長。

  (四)菌株鑑定

  對菌株 LWY -37 -2 進行革蘭氏染色，顯微鏡下觀察發現其菌落為淺白色，直徑 3 - 4mm，邊緣粗糙不規則，中間略微突起且有皺褶;菌株呈紫色短杆狀，菌體周圍有芽孢產生。通過 16S rDNA 通用引物擴增其 16S rDNA，經序列分析和比對，該菌株與地衣芽孢桿菌具有很高的同源性，相似度達 100%，結合形態學觀察，判定其為地衣芽孢桿菌。

  三、菜籽粕固態發酵工藝優化試驗

  (一)預試驗

  取 250g 菜籽粕，用目標菌株在 1% 接種量(4.2×10⁶CFU/g)、料水比 1:1、溫度 37℃條件下發酵 2d，每隔 12h 翻料一次，重複 3 次。發酵後，菜籽粕質地鬆軟，產生白色菌體，帶有微酸敗味。經測定，可溶縮合單寧降解率為 41.69%，不溶縮合單寧降解率為 2.90% ，由於不溶縮合單寧降解效果不佳，後續選擇可溶縮合單寧降解率作為發酵指標。

  (二)基質確定

  將目標菌株接種液分別接種到滅菌與不滅菌的發酵培養基中，條件同預試驗。結果顯示，滅菌對照菜籽粕有苦味，不滅菌對照菜籽粕有酸香味和霉味;滅菌發酵菜籽粕有酸敗味，pH 為 5.30，不滅菌發酵菜籽粕有酸味和氨味，pH 為 4.81。且不滅菌發酵菜籽粕的縮合單寧降解率和多肽增加率均高於滅菌發酵菜籽粕，因此選擇生料發酵。

  (三)單因素試驗

  採用控制變量法，分別探究溫度、pH、接種活菌數、料水比和發酵時間對固態發酵菜籽粕的影響。結果表明，發酵溫度為 30℃和 33℃時，縮合單寧降解率顯著較高，分別為 42.03% 和 42.44%，考慮節能選擇 30℃;初始 pH 為 7 時，降解率最高，達 29.98%;接種活菌數為 5×10⁶CFU/g 時，既能保證較高降解率(41.43%)又可節約成本;料水比為 1.0:1.0 時，降解率顯著高於其他比例，為 34.98%;發酵時間為 3d 時，降解率最高，為 26.99%。

  (四)正交試驗

  以發酵時間、溫度和料水比為因素，設計 3 因素 ×3 水平的 L₉(3⁴) 正交試驗。以縮合單寧降解率和多肽增加率為評價指標，通過加權法計算總變化率進行綜合評價。結果表明，最佳固態發酵工藝為發酵溫度 30℃，料水比 1.0:0.8，發酵時間 3d，各因素對總變化率的影響排序為發酵時間 > 料水比 > 發酵溫度。

  (五)最優工藝驗證

  在最優工藝條件下(接種活菌數 5×10⁶CFU/g，生料發酵，初始 pH 為 7)發酵 500g 菜籽粕。發酵後，菜籽粕質地鬆散，顏色呈黃褐色，氣味酸香，pH 為 5.10。可溶縮合單寧降解率為 64.98%，不溶縮合單寧降解率為 4.47%，總縮合單寧降解率為 22.96%，多肽增加率為 151.63%，總變化率為 77.97%，效果顯著優於正交試驗最高組。同時，發酵後菜籽粕粗蛋白質含量提高至 42.86%，粗脂肪含量降低至 0.40%，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量也有所降低，總胺基酸含量提高了 3.21%。

  四、菜籽粕發酵相關討論

  縮合單寧廣泛存在於植物中，是菜籽粕的主要抗營養因子之一。利用微生物發酵技術降解縮合單寧是一種有效方法。本試驗中，目標菌株來源於瘤胃，與以往研究中食草動物來源微生物具有降解縮合單寧潛力的結論相符。

  地衣芽孢桿菌在降解植物抗營養因子方面有一定能力。本試驗得到的地衣芽孢桿菌 LWY -37 -2 在縮合單寧濃度較高時仍能生長，顯示出其在降解縮合單寧方面的潛力。儘管以往對其降解縮合單寧的報導較少，但經馴化後可能產生相關變化使其具備該能力。

  發酵條件對菜籽粕發酵效果影響顯著。生料發酵效果更好，可能是因為菜籽粕中內生微生物與地衣芽孢桿菌協同作用。發酵溫度、時間、料水比、pH 和接種活菌數等因素，通過影響菌種生長和代謝，進而影響發酵效果。例如，溫度過高會使酶失活，料水比影響基質含氧量等。

  微生物發酵顯著改善了菜籽粕品質。發酵後粗蛋白質含量增加，主要是由於 「濃縮效應」;粗脂肪含量降低是因為地衣芽孢桿菌利用脂肪作為碳源;纖維變化與地衣芽孢桿菌產纖維素酶有關。同時，發酵提高了菜籽粕的總胺基酸含量，改善了胺基酸平衡。

  五、研究總結

  通過一系列試驗，成功篩選出一株能高效降解縮合單寧的天然菌株地衣芽孢桿菌LWY -37 -2，其對縮合單寧和 RSCT 的降解率分別達到76.40%和62.56% 。確定了單菌固態發酵菜籽粕的最優工藝，即生料發酵，接種活菌數 5×10⁶CFU/g，初始 pH 為 7，溫度 30℃，料水比 1.0:0.8，發酵時間 3d。在該最優工藝下，固態發酵菜籽粕的可溶縮合單寧降解率為 64.98%，不溶縮合單寧降解率為 4.47%，總縮合單寧降解率為22.96%，多肽增加率為151.63%，總變化率為77.97%，有效提高了菜籽粕的粗蛋白質含量，降低了纖維和粗脂肪含量，提升了總胺基酸含量，顯著改善了菜籽粕的營養價值。這一研究成果為菜籽粕等非糧飼料資源的高效利用提供了新途徑，對推動2025年菜籽粕產業發展具有重要意義。

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