Bacillus siamensis MH03固态发酵改善豆粕蛋白品质及降低抗营养因子的研究

推荐：本研究针对豆粕(SBM)中抗营养因子(ANFs)影响动物消化吸收的问题，通过Bacillus siamensis MH03固态发酵(SSF)优化工艺，使可溶性蛋白从3.31±0.21 g/100g提升至10.16±0.27 g/100g，显著降解β-伴大豆球蛋白(75 kDa)和大豆球蛋白(50 kDa)，粗蛋白含量达55.84±0.25%，为饲料工业提供高效解决方案。

　　

豆粕作为动物饲料的重要蛋白来源，却因含有β-伴大豆球蛋白(β-conglycinin)、大豆球蛋白(glycinin)等抗营养因子(ANFs)，严重影响动物的营养吸收。这些大分子蛋白会引发幼畜免疫反应，而棉子糖(raffinose)和水苏糖(stachyose)等寡糖则导致肠胃不适。如何通过生物加工技术提升豆粕营养价值，成为饲料工业亟待解决的难题。

泰国农业大学(Department of Microbiology, Faculty of Science, Kasetsart University)的研究团队从泰国传统食品"Tua-nao"中分离78株芽孢杆菌，通过多尺度筛选获得高产蛋白酶和α-半乳糖苷酶的Bacillus siamensis MH03菌株。该研究创新性地建立5公斤级固态发酵(SSF)体系，发现5 cm料层厚度配合50%初始含水量的优化条件，使发酵豆粕(FSBM)可溶性蛋白提升3倍，关键ANFs降解率达88%，相关成果发表于《Biotechnology Reports》。

研究采用多组酶活检测(蛋白酶、α-半乳糖苷酶等)、SDS-PAGE蛋白分子量分析、HPLC寡糖定量等技术。通过100g到5kg的梯度放大实验，结合响应面优化，系统评估了发酵厚度与湿度对蛋白转化的影响。16S rRNA测序鉴定菌株分类地位，AOAC标准方法全面分析营养成分变化。

筛选与优化

从78株菌中优选MH03，其蛋白酶活性达1.417±0.047 U/mL，α-半乳糖苷酶20.541±1.462 U/mL。5kg规模SSF显示，5 cm厚度下可溶性蛋白增幅显著(p<0.05)，SDS-PAGE证实37 kDa以下小分子蛋白占比提升，β-伴大豆球蛋白条带完全消失。

营养改良

优化组粗蛋白含量达55.84±0.25%，较未发酵组提升16.6%。0.2% KOH蛋白溶解度从74.96%升至90.54%，胰蛋白酶抑制剂从2.46 mg/g降至0.30 mg/g。必需氨基酸中缬氨酸(valine)、蛋氨酸(methionine)分别增加15.5%和10.9%，代谢能提升5.6%。

机制解析

α-半乳糖苷酶将寡糖降解为单糖，使总寡糖从8.43 g/100g降至1.01 g/100g。蛋白酶系统水解50-75 kDa抗原蛋白，产生大量<37 kDa生物活性肽。发酵过程同步提升脂肪(1.07%→1.29%)与灰分(6.37%→7.97%)含量。

该研究首次证实B. siamensis在豆粕深加工的突出优势，建立的5cm/50%湿度工艺参数可直接指导工业化生产。FSBM中90.54%的高蛋白溶解度预示优异的生物利用率，为替代鱼粉等高成本蛋白源提供可能。未来研究可进一步解析MH03分泌的碱性蛋白酶(alkaline protease)与γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的协同作用机制，拓展其在功能性饲料添加剂领域的应用。