通过固态发酵提高虎坚果粉的营养价值

《Biotechnology & Biotechnological Equipment》：Enhancing the nutritional values of tiger nut meal through solid-state fermentation

固态发酵技术提升老虎坚果 meal（TNM）营养价值，研究显示酵母菌 S. cerevisiae GLLB?3 单发酵及与 L. plantarum SCTM?1 混合发酵（EMIX 组）使粗蛋白含量分别提升34.71%和27.77%，必需氨基酸（除组氨酸外）含量显著增加，总氨基酸提高12.81%。发酵还能减少粗脂肪61.56%，增加总磷29.25%，纤维组分及钙含量也发生积极变化。该技术有效缓解植酸、单宁等抗营养因子，为TNM资源化利用提供新途径。

　　这项研究探讨了利用特定微生物进行固态发酵，将虎坚果粕（TNM）转化为具有高营养价值的动物饲料的潜力。虎坚果是一种重要的油料作物和优质牧草，其营养成分丰富，包括蛋白质、纤维、脂肪和碳水化合物等。然而，由于虎坚果在加工过程中产生的副产品——虎坚果粕，其综合利用率仍处于较低水平。因此，研究者希望通过发酵技术来提升TNM的营养价值，使其成为一种更具经济价值和应用前景的饲料原料。

研究发现，固态发酵不仅能够改善TNM的营养成分，还能提高其氨基酸组成，使其更符合动物饲料的需求。通过实验对比，发酵后的TNM中粗蛋白、粗纤维、总磷和氨基酸含量均有所提升，其中以使用酵母菌GLLB?3发酵的TNM粗蛋白含量提升最为显著，达到34.71%的增幅，而EMIX组（酵母菌GLLB?3与乳酸菌SCTM?1的混合发酵）也表现出27.77%的粗蛋白提升。此外，发酵过程中，除组氨酸外的其他必需氨基酸含量显著增加，增幅范围从6.82%到119.49%。这表明发酵不仅提升了TNM的营养价值，还优化了其氨基酸组成，使其更适合作为动物饲料。

除了酵母菌，研究还考察了使用两种曲霉菌进行发酵的效果。结果显示，发酵后的TNM中粗蛋白、粗纤维、总磷和氨基酸含量均有所增加，尤其是八种必需氨基酸的含量显著提高。这进一步说明，通过微生物发酵可以有效改善TNM的营养质量，使其在动物饲料生产中更具应用价值。发酵技术不仅能够去除TNM中的抗营养因子，如植酸和单宁，还能提升其可消化性和生物活性，从而增强其作为饲料原料的可行性。

在实验过程中，研究人员采用了多种微生物，包括酵母菌、乳酸菌和曲霉菌，对TNM进行了固态发酵处理。实验结果显示，不同微生物对TNM的发酵效果存在差异。例如，使用酵母菌GLLB?3进行发酵的TNM，其粗蛋白含量和必需氨基酸含量均显著提高，而非必需氨基酸含量则有所下降。这可能是因为酵母菌在发酵过程中分解了大分子蛋白质，将其转化为小肽和游离氨基酸，从而增加了氨基酸的种类和含量。相比之下，使用曲霉菌进行发酵的TNM，虽然也表现出一定的营养提升，但其增幅不如酵母菌明显。

发酵过程中的纤维含量变化同样值得关注。实验发现，经过固态发酵后，TNM中的粗纤维、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量均有所增加，而半纤维素的含量增幅更为显著。这表明，发酵过程中微生物分泌的酶类能够有效分解植物中的纤维成分，从而释放更多的可利用营养物质。这种纤维成分的提升不仅有助于改善饲料的物理特性，还能提高其消化率，使其更适合作为动物饲料。

此外，发酵还对TNM中的其他营养成分产生了影响。例如，粗脂肪含量在酵母菌发酵后显著下降，而粗灰分含量则有所增加。钙含量的减少可能与微生物在发酵过程中利用TNM中的矿物质形成螯合物或小肽复合物有关，这些复合物具有较高的吸收率和稳定性。而总磷含量的增加则可能与发酵培养基中的磷元素有关，这有助于促进动物的骨骼发育和健康。

研究还指出，固态发酵技术具有成本低、环境友好和操作简便等优点，使其在工业应用中具有较高的可行性。通过选择合适的微生物组合，可以进一步优化发酵效果，提高TNM的营养价值。例如，EMIX组的发酵效果优于单一酵母菌发酵，这表明混合微生物可能在提升TNM营养方面具有协同效应。此外，研究还提到，通过基因工程改造微生物，使其具备更强的纤维降解能力，可以为TNM的高效利用提供新的思路。

综上所述，这项研究通过固态发酵技术，成功提升了TNM的多种营养成分，包括蛋白质、纤维、磷和氨基酸等。这些成果不仅为TNM的综合利用提供了科学依据，也为动物饲料的开发提供了新的原料来源。研究还强调，发酵过程中微生物的作用机制，如酶的分泌和代谢途径，是提升饲料营养价值的关键因素。未来，通过进一步研究和优化微生物组合，可以实现更高效的TNM发酵，从而推动其在畜牧业中的广泛应用。