专利名称：：一种生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法
技术领域：
：本发明属于生物
技术领域：
，更具体涉及一种生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法。
背景技术：
：麸皮是小麦加工的主要副产品，比例占加工总量的20%。在畜禽生产上，由于麦麸含有大量抗营养成份，降解效率较低，限制了其作为动物词料资源的有效利用。饲养实践显示，如果单胃动物日粮中小麦麸含量过多会引起畜禽生产性能下降，胴体质量下降等问题。一方面，与小麦麸非淀粉多糖中的主要成分可溶性阿拉伯木聚糖含量有直接关系；另一方面，也受小麦麸中不可溶性非淀粉多糖(包括不可溶性阿拉伯木聚糖)的影响，抑制了对麦麸细胞壁嵌合的结构性营养成分的降解利用效率。因此，在小麦麸皮的饲料高效利用中，对阿拉伯木聚糖的降解，是必须解决的重要关键技术。阿拉伯木聚糖存在于麦麸中的一种主要的细胞壁多糖，由e-D-吡喃木糖残基经e-(1—4)-糖苷键接连而成的木聚糖主链，并与a-L-呋喃阿拉伯糖为侧链连接而成。a-L-呋喃阿拉伯糖侧链是以2个或者2个以上的a-L-呋喃阿拉伯糖单糖分子通过l-2，1-3，1-5键连接起来的，同时还含有一定量的阿魏酸基团，通过酯化的形式与阿拉伯木聚糖共价连接。这种复杂的细胞壁结构特点使其难以被肠道消化代谢酶降解。阿拉伯木聚糖复杂的物化特性是其抗营养因子的作用基础，它具有较大的持水量，导致消化道食糜黏度增加，降低麦麸消化代谢率和畜禽取食量。降低阿拉伯木聚糖抗营养作用的方法主要有化学处理、酶制剂处理以及微生物降解转化处理等。但是现有技术中对麦麸阿拉伯木聚糖的降解的NSP酶源微生物普遍存在酶活性低下、耐热性、抗酸性差等缺陷，酶生产效率低，并且对e-葡聚糖酶的研究多集中在芽孢杆菌，而对降解阿拉伯木聚糖主要利用黑曲霉与褐根酶等真菌种类，对食用真菌的降解利用研究较少报道。此外，利用食用真菌的深层发酵生物降解技术，除了降解麦麸阿拉伯木聚糖抗营养成份外，可同时提高发酵麦麸菌粉中的食用菌菌丝多糖及其生物活性营养产物含量。
发明内容本发明的目的是提供一种生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法，该方法利用草生食用菌姬松茸(AgaricusblazeiMurill)降解转化麦麸阿拉伯木聚糖复杂结构，充分利用姬松茸胞外复合纤维降解酶系统对麸皮阿拉伯木聚糖降解以及转化利用效率，转化效果好，降解用的姬松茸液体种生物活性强，转化效率高，降解发酵后的小分子低聚糖代谢产物含量高，而其菌多糖等中间代谢产物具备药食两用的生物活性作用，而且方法简单，可操作性强，适合大夫见模生产，具有显著的经济效益。1)本发明的生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法，其特征在于所述方法以姬松茸菌种，采用液体培养技术与特别筛选的培养基质，诱导该生物降解菌的胞外复合纤维降解酶系统对麸皮阿拉伯木聚糖降解；所述方法的具体步骤为姬松茸试管菌种制备；采用常规PDA培养基、常规试管菌种制备技术与培养、保存条件，进行姬松茸试管菌种培养保存；2)姬松茸菌种平板活化培养在无菌环境下将试管菌种接种于平板，进行活化培养，所述培养条件为25士0.5'C,静置活化培养10d,采用PDA加富培养基对姬松茸试管菌种进行平板活化培养；3)姬松茸液体种培养在无菌环境下将平板活化培养后的姬松茸菌种接种入装有液体培养基的培养容器中进行液体种培养，所述培养方式为振荡深层培养从生长旺盛期的平板活化菌种中，沿平板菌落周边生长点用打孔器取直径为0.5-0.8cm的5—10块菌块，接入培养容器中，培养容器为250mL三角瓶；所述振荡深层培养条件为25±0.5°C，170±2nmin—1，恒温振荡培养5-7d;所述培养容器中液体培养基为培养容器容量的1/3—2/5;4)姬松茸液体种发酵降解麦麸采用姬松茸液体种对麦麸进行发酵降解煮沸麦麸20-30min，基质无需过滤，按照每100ml麦麸发酵液中含麦麸10g，玉米粉0—3g，蔗糖2g，酵母粉0.1g，硫酸镁0.1g，磷酸二氢钾0.1g，Vm0.01g混合，待所有成份充分溶解、均匀混合，用水定容到所需体积；将麦麸发酵液装入发酵降解容器中，所述装入量为发酵降解容器体积的2/5—1/2,并经121。C,0.1MPa高压灭菌20min;待培养基质冷却至室温，在无菌环境下接入步骤(3)制备的姬松茸液体种，接种量按照体积比为培养基容量的10~20%，采用振荡深层培养；所述振荡深层培养条件为25±0.51:，150~170r.min-l，恒温振荡培养7d。本发明的显著优点是(a)本技术发明以药食两用草生食用真菌姬松茸(AgaricusblazeiMurill)作为生物降解益生菌，采用液体培养技术与特别筛选的培养基质，诱导该生物降解菌的胞外复合纤维降解酶系统对麸皮阿拉伯木聚糖降解以及转化利用效率，从而提高麦麸作为饲料资源利用的营养转化利用率。(b)本发明利用草生食用菌姬松奪(Jgflr/cwW"^/Murill)降解转化麦麸阿拉伯木聚糖复杂结构的降解方法，其优势为(1)利用草生食用菌具有多种半纤维素、纤维素和木质素降解复合酶系，其中，包括e-i,4内切木聚糖酶，e-i，4外切木聚糖酶，e-木糖苷酶，a-L-阿拉伯呋喃糖苷酶，a-葡萄糖醛酸酶，乙酰木聚糖酯酶和阿魏酸、香豆酸酯醇等，对单子叶草生植物细胞壁具有降解优势；(2)用于本发明的草生食用菌为已知食药两用真菌，经复合纤维降解酶以及木聚糖降解酶系统的共同参与，在降解麦麸非淀粉多糖的同时，利用其降解产物，转化代谢，生产其生物活性营养代谢产物。(C)本发明的姬松茸对小麦麸纤维多糖的生物降解效果表明以麦麸作为培养基底物，姬松茸降解液中的阿拉伯木聚糖、总糖、蛋白质和其代谢产物的含量均高于麦麸培养基底物的过滤组；与水解麦麸空白组相比，虽然发酵液中阿拉伯木聚糖含量没有明显差异(P>0.05)，但姬松茸降解麦麸组(AW)的总糖和蛋白质含量却显著提高，P<0.05。(d)利用本发明降解小麦麸皮，提高了对麦麸大分子水溶性阿拉伯木聚糖的降解效果，促进麦麸的营养消化吸收。采用姬松茸降解的麦麸饲喂小鼠的生产性能与料重比均显著优于未经处理的麦麸组饲喂效果，P<0.05，且明显促进小鼠肠道的绒毛长度增高，P<0.05，隐窝深度显著降低，P<0.05,并提高小鼠的血清D-木糖吸收浓度，P<0.05。姬松茸降解小麦麸的代谢产物能够改善小肠组织结构，增强小肠消化吸收能力。(e)采用本发明方法制备的麦麸发酵菌液制备发酵麦麸菌粉作为营养添加剂姬松茸液体发酵，降解麦麸水溶性阿拉伯木聚糖的抗营养因子结构作用机制，提供了姬松茸药食用菌代谢的生物活性产物菌丝多糖与菌体糖蛋白。因此，发酵麦麸菌粉适宜作为辅助营养，提高幼畜免疫能力；作为消化助剂，提高畜体消化吸收能力。(f)采用本发明方法制备的麦麸发酵菌液制备发酵麦麸菌粉作为麦麸词料资源经降解麦麸中的不可溶性非淀粉多糖，包括不可溶性阿拉伯木聚糖，提高了降解麦麸的消化代谢利用效果。因此，发酵麦麸可替代未处理麦麸原料，用于麦麸饲料配方，提高其饲料利用率。具体实施例方式本发明采用姬松茸Ugar&wWoz"Murill)菌种。1)姬松茸试管菌种制备采用常规PDA培养基培养，常规试管菌种制备技术、接种量与培养基的用量比例和培养条件；2)姬松茸菌种平板活化培养在无菌环境下将试管菌种接种于平板培养基中，进行活化培养，所述培养条件为25土0.5'C,静置活化培养10d，采用PDA加富培养基对姬松茸试管菌种进行平板活化培养；3)姬松茸液体种培养在无菌环境下将平板活化培养后的姬松茸菌种接种入装有液体培养基的培养容器中进行液体种培养，所述培养方式为振荡深层培养从生长旺盛期的平板活化菌种中，沿平板菌落周边生长点用打孔器取直径为0.5-0.8cm的5—IO块菌块，接入培养容器中，培养容器为250mL三角瓶；所述振荡深层培养条件为25土0.5'C，170±2rmin-1，恒温振荡培养5-7d;所述培养容器中液体培养基为培养容器容量的1/3—2/5;4)姬松茸液体种发酵降解麦麸采用姬松茸液体种对麦麸进行发酵降解煮沸麦麸20-30min，基质无需过滤，按照每100ml麦麸发酵液中含麦麸10g，玉米粉0－3g,蔗糖2g,酵母粉0.1g,硫酸镁0.1g，磷酸二氢钾0.1g,VB10.01g混合，待所有成份充分溶解、均匀混合，用水定容到所需体积；将麦麸发酵液装入发酵降解容器中，所述装入量为发酵降解容器体积的2/5—1/2，并经12rC，O.lMPa高压灭菌20min;待培养基质冷却至室温，在无菌条件下接入步骤(3)制备的姬松茸液体种，接种量按照体积比为培养基容量的10~~20%,采用振荡深层培养；所述振荡深层培养条件为25土0.5℃，150~170r.min-l,恒温振荡培养7d。步骤(2)中PDA加富培养基为每100ml定容培养基中，所用原料马铃著20g,葡萄糖2g，酵母粉0.15g，磷酸二氢钾0.38,硫酸镁0.15g,VB10.01g,琼脂2g;所述PDA加富培养基制备为按比例称取去皮新鲜马铃薯，切成薄片放于1000mL烧杯中，置电炉上煮沸30min后，用四层纱布过滤；将滤液与培养基配方中其他组分按比例混合，加热，使琼脂完全融化；定容至所需体积，趁热分装于三角瓶中，每瓶装液量为容器的1/2-3/5;分装完毕后用锡纸与牛皮纸包扎封口，于121℃，0.1MPa高压灭菌20min。步骤(3)中液体培养基经121℃，0.1MPa高压灭菌20min;待培养瓶冷却至室温后接入菌种；所述液体培养基为每100ml定容培养基中，所用原料玉米粉3-5g,蔗糖2g,酵母粉0.15-0.3g,磷酸二氢钾0.1g，硫酸镁0.1g，硫酸铵0.1g，VB10.01g。将经过姬松茸液体种发酵降解处理的麦麸发酵菌液制备发酵麦麸菌粉采用旋转真空浓縮，再经一50℃、815Pa、48小时的冷冻真空干燥，粉碎过25目筛制得。所述发酵麦麸菌粉用于营养添加剂或用于麦麸饲料资源。实施例1.应用实例实例l:以未经姬松茸降解发酵的麦麸水溶性阿拉伯木聚糖含量为对照，利用姬松茸液体发酵，降解代谢麦麸培养基中的水溶性阿拉伯木聚糖，明显降低其含量。表-1姬松茸发酵降解麦麸水溶性阿拉伯木聚糖(AX)<table></column><column>对照</column><column>降解麦麸</column></row><row><column>降解液AX含量(mg/mL)</column><column>12.72±2.55a</column><column>0.37±0.02b</column></row><table>实例2:以未经姬松茸降解发酵的麦麸液体培养基中的总糖含量为对照，比较通过姬松茸液体发酵，降解麦麸中的不可溶非淀粉多糖，明显提高可供利用的可溶性多糖。表-2姬松茸发酵降解麦麸不可溶性非淀粉多糖<table><row><column></column><column>对照</column><column>降解麦麸</column></row><row><column>降解液总糖含量(mg/mL)</column><column>19.40±0.94b</column><column>43.54±12.28a</column></row><table>实例3:以未经姬松茸降解发酵的麦麸液体培养基中的总糖含量为对照，通过姬松莺发酵液中的含氮代谢产物含i显示，降解麦麸培养基的水溶性阿拉伯木聚糖和不訂溶非淀粉多糖，可明显提高姬松茸菌体代谢活性，增加培养液中的含氮生物活性代谢产物。表-3姬松茸降解麦麸发酵液中的蛋白质含量<table><row><column></column><column>对照</column><column>降解麦麸</column></row><row><column>蛋白质含量μg/mL)</column><column>381.99±12.66b</column><column>594.53±60.75a</column></row><table>实例4:利用姬松茸降解麦麸制备的降解麦麸菌粉作为饲料资源，替代未处理麦麸，作为小鼠日粮制备原料。比较降解麦麸菌粉配制小鼠日粮对健康昆明系雄性小鼠的饲喂效果明显提高小鼠日采食量，促进小鼠日增重，降低小鼠料重比;通过测定血清D-木塘浓度显示饲喂.降解麦麸菌粉，能明显提高小鼠消化吸收能力；此外，可明显改善小鼠消化道组织结构的发育。表-4降解麦麸菌粉词喂小鼠的生产性能比较<table><row><column></column><column>对照</column><column>麦麸菌粉</column></row><row><column></column><column>小鼠日粮</column><column>小鼠日粮</column></row><row><column>日采食量(g/天只)</column><column>6.63±0.44b</column><column>7.87±0.44a</column></row><row><column>日增重(g/天只)</column><column>0.84±0.09b</column><column>l.ll±0.08a</column></row><row><column>料重比</column><column>8.66±0.24a</column><column>7.41±0.83b</column></row><row><column>血清D-木塘浓度</column><column>1.015±0.23b</column><column>1.311±0.24a(mmol.L-l)</column></row><row><column>小肠绒毛高度(μm)</column><column>363.3±33.88b</column><column>524.37±33.20a</column></row><row><column>小肠黏膜隐窝深度(μm)</column><column>165.06±19.70a</column><column>146.37±6.91b</column></row><row><column>绒毛高度与隐窝深度比值</column><column>2.26±0.23b</column><column>3.58±0.17a</column></row><table>权利要求1.一种生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法，其特征在于所述方法以姬松茸菌种，采用液体培养技术与特别筛选的培养基质，诱导该生物降解菌的胞外复合纤维降解酶系统对麸皮阿拉伯木聚糖降解；所述方法的具体步骤为1)姬松茸试管菌种制备；采用常规PDA培养基、常规试管菌种制备技术与培养、保存条件，进行姬松茸试管菌种培养保存；2)姬松茸菌种平板活化培养在无菌环境下将试管菌种接种于平板，进行活化培养，所述培养条件为25±0.5℃，静置活化培养10d，采用PDA加富培养基对姬松茸试管菌种进行平板活化培养；3)姬松茸液体种培养在无菌环境下将平板活化培养后的姬松茸菌种接种入装有液体培养基的培养容器中进行液体种培养，所述培养方式为振荡深层培养从生长旺盛期的平板活化菌种中，沿平板菌落周边生长点用打孔器取直径为0.5-0.8cm的5-10块菌块，接入培养容器中，培养容器为250mL三角瓶；所述振荡深层培养条件为25±0.5℃，170±2r.min-1，恒温振荡培养5-7d；所述培养容器中液体培养基为培养容器容量的1/3-2/5；4)姬松茸液体种发酵降解麦麸采用姬松茸液体种对麦麸进行发酵降解煮沸麦麸20-30min，基质无需过滤，按照每100ml麦麸发酵液中含麦麸10g，玉米粉0-3g，蔗糖2g，酵母粉0.1g，硫酸镁0.1g，磷酸二氢钾0.1g，VB10.01g混合，待所有成份充分溶解、均匀混合，用水定容到所需体积；将麦麸发酵液装入发酵降解容器中，所述装入量为发酵降解容器体积的2/5-1/2，并经121℃，0.1MPa高压灭菌20min；待培养基质冷却至室温，在无菌环境下接入步骤(3)制备的姬松茸液体种，接种量按照体积比为培养基容量的10-20％，采用振荡深层培养；所述振荡深层培养条件为25±0.5℃，150-170r.min-1，恒温振荡培养7d。2.根据权利要求1所述的生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法，其特征在于所述步骤(2)中PDA加富培养基为每100ml定容培养基中，所用原料马铃薯20g，葡萄糖2g，酵母粉0.15g，磷酸二氢钾0.3g，硫酸镁0.15g，VB10.01g，琼脂2g;所述PDA加富培养基制备为按比例称取去皮新鲜马铃薯，切成薄片放于1000mL烧杯中，置电炉上煮沸30min后，用四层纱布过滤；将滤液与培养基配方中其他组分按比例混合，加热，使琼脂完全融化；定容至所需体积，趁热分装于三角瓶中，每瓶装液量为容器的1/2-3/5;分装完毕后用锡纸与牛皮纸包扎封口，于12rC，0.1MPa高压灭菌20min。3.根据权利要求1所述的生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法f其特征在于所述步骤XJ)中的姬松奪液体菌种的液体培养基经12rC，0.1MPa高压灭菌20min;待培养瓶冷却至室温后接入菌种；所述液体培养基为每100ml定容培养基中，所用原料玉米粉3-5g，蔗糖2g，酵母粉0.15-0.3g，磷酸二氢钾0.1g，硫酸镁0.1g，硫酸铵0.1g，VB10.01g。4.根据权利要求l、2或3所述的生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法，其特征在于将经过姬松茸液体种发酵降解处理的麦麸发酵菌液制备发酵麦麸菌粉采用旋转真空浓缩，再经一50。C、815Pa、48小时的冷冻真空干燥，粉碎过25目筛制得。5.根据权利要求4所述的用生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法制备的发酵麦麸菌粉的用途，其特征在于所述发酵麦麸菌粉中，同时含有食用菌菌丝多糖及其生物活性营养代谢产物，用于营养添加剂或用于麦麸饲料资源。全文摘要本发明提供一种生物降解麦麸阿拉伯木聚糖的方法，该方法以药食两用草生食用真菌姬松茸(AgaricusblazeiMurill)作为生物降解益生菌，采用液体培养技术与特别筛选的培养基质，诱导该生物降解菌的胞外复合纤维降解酶系统对麸皮阿拉伯木聚糖降解以及转化利用效率，从而提高麦麸作为饲料资源利用的营养转化利用率。文档编号A23L1/30GK101343649SQ20081007134公开日2009年1月14日申请日期2008年7月4日优先权日2008年7月4日发明者俐吴,张本光,李怡彬,汤葆莎,沈恒胜,陈君琛申请人:福建省农业科学院农业工程技术研究所