茶籽饼生物脱毒工艺的优化 （三）

2.3 固体发酵条件的优化

2.3.1 含水量

在上述筛选出的培养基配方的基础上，改变培养基的含水量，培养后测定茶皂素含量并计算茶皂素降解率，结果见图6。从图6可以看出，当含水量为40%～70%时，茶皂素降解率随着含水量的增加而增加。当含水量为70%时茶皂素降解率最大，达到60.97%；当含水量超过70%时，茶皂素降解率显著降低。茶籽饼遇水易凝结，含水量过高的培养基易结块，菌体生长会受到抑制；当含水量过低时，培养基比较松散，不能给菌体提供适宜的生长环境。固体培养基的含水量是构成微生物生长代谢环境的重要因素，因此选择70%作为培养基的最佳含水量。

2.3.2 发酵时间

不同发酵时间对茶皂素降解率的影响如图7所示。从图7可以看出，发酵初期随着时间的增加，茶皂素降解率逐渐增加，当发酵时间为5 d时茶皂素降解率基本不发生变化，即培养基经过5 d发酵后，茶皂素降解率趋于稳定。因此，选择5 d作为后续研究的发酵时间。

2.3.3 接种量

不同接种量对茶皂素降解率的影响如图8所示。由图8可知，不同接种量对茶皂素降解率影响显著。当接种量为15%时，茶皂素降解率最大，达到66.19%；当接种量小于15%时，茶皂素降解率随接种量的增加而增加；当接种量大于15%时，茶皂素降解率随接种量的增加而降低。若接种量过大，发酵前期菌体总数大，菌体大量生长使营养物质消耗过快，且液体种子液的副产物过多，导致发酵延滞期延长，从而引起相同的发酵周期茶皂素降解率降低。因此，选择15%作为最佳接种量，用于后续研究。

2.3.4 初始pH

不同初始pH对茶皂素降解率的影响如图9所示。从图9可以看出，初始pH对菌体生长代谢的影响显著，在一定范围内随着培养基初始pH的升高，茶皂素降解率随之增加。当初始pH为6.5时，茶皂素降解率最大，达到67.85%。不同的微生物都有适合生长的pH范围及最适生长pH，嗜酸小球菌的生长pH偏酸性范围，试验表明当初始pH处于酸性范围内时，培养基中的茶皂素降解率大于初始pH处于碱性范围内；若初始pH过高或过低则会影响菌体内酶的活性和稳定性，影响营养物质的溶解度及微生物对营养的吸收。因此，选择6.5作为培养基的最佳初始pH。

2.3.5 种龄

不同种龄对茶皂素降解率的影响如图10所示。从图10可以看出，当种龄为24 h时，茶皂素降解率最大，达到68.65%。当种龄较低时，菌体处于延滞期，导致细胞增长速率过慢，从而延长了延滞期；当种龄偏高时，菌体老化，菌种活力减弱，代谢产物增多，从而延长了发酵周期。因此，选择24 h作为最佳种龄。

2.3.6 正交试验

采用正交试验法，选择对茶皂素降解率影响较大的因素(含水量、初始pH、接种量、种龄)进行4因素3水平L9(34)正交试验。正交试验结果见表2。

由表2可知，根据极差R大小可知，各因素对茶皂素降解率的影响从大到小依次为含水量、初始pH、种龄、接种量。试验条件下最优组合为A3B1C3D2。发酵培养基的最优组合为茶籽饼85%、麦麸15%、葡萄糖3%、KH2PO4 0.1%、MgSO4·7H2O 0.15%、含水量70%，最佳培养条件为初始pH 6.0、接种量为20%、种龄为24 h、发酵时间5 d、发酵温度32 ℃。在此工艺条件下，茶皂素降解率达到68.42%，比优化前提高了57.13%。

3 结论与讨论

微生物发酵法是茶籽饼粕降解的主要方法，被认为是目前发展潜力最大的茶籽饼粕脱毒处理方法。其原理是在茶籽饼粕中添加微生物进行发酵，使添加的微生物在发酵培养基上大量生长并同时将茶皂素分解利用，从而降低茶皂素的含量，达到去毒的目的。微生物在发酵过程中产生包括酶、促生长因子以及抗菌物质等有益的代谢产物，同时降低了茶籽饼粕中的单宁和纤维素等抗营养因子，加上使用的发酵微生物菌种本身是动物益生菌，能起到改善动物肠道微生态平衡的作用。

该试验以茶籽饼为原料，对茶籽饼生物脱毒及其发酵工艺进行研究。通过单因素试验和正交试验考察了茶籽饼粕添加量、碳源、氮源、无机盐种类及添加量、含水量、初始pH、种龄、接种量、发酵时间等因素对茶皂素降解率的影响，优化了发酵培养基的组成及发酵条件，最终得到最佳脱毒工艺条件。

该试验结果表明，在茶籽饼脱毒过程中含水量与初始pH是影响茶皂素降解率的关键因素，茶籽饼与麦麸的添加比例85∶15、葡萄糖3%、KH2PO4 0.1%、MgSO4·7H2O 0.15%、含水量70%，最佳培养条件为初始pH 6.0、接种量20%、种龄24 h、发酵时间5 d、发酵温度32 ℃。在此条件下茶皂素降解率为68.42%。在此工艺条件下，固态发酵培养基配制完成后无需灭菌，这在一定程度上降低了能耗，且操作简单，对设备要求低，降低了生产成本，为茶籽饼生物脱毒技术的推广提供了技术支持。

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