[发明专利]一种利用高通量测序控制植物蛋白发酵过程中目标微生物提高其理化指标和安全性的方法

说明书

本发明属于微生物技术领域，具体公开了一种利用高通量测序控制植物蛋白发酵过程中目标微生物提高其理化指标和安全性的方法，本发明以枯草芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌为发酵菌株的发酵过程，在植物蛋白发酵生产的不同阶段取样通过高通量测序确定微生物组成结构以及变化，建立了微生物群落结构与发酵植物蛋白生物安全性和品质稳定性的关系。该方法可以更加精准的判定发酵过程是否出现有害微生物以及确定有益菌株的变化趋势，从而为提高发酵植物蛋白的安全性和稳定性提供保障。

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种利用高通量测序控制植物蛋白发酵过程中目标微生物提高其理化指标和安全性的方法。

背景技术

2017年度国内豆粕总消费量在7000万吨以上，棉粕和菜粕各接近1000万吨，而发酵植物蛋白的产量仅仅100万吨左右，主要原因之一就是发酵的稳定性与安全性问题，而有害细菌和真菌的侵害往往是导致不稳定不安全的主要原因。随着国家加大对抗生素使用的监管力度，发酵饲料将在未来占据主场地位。近十几年来，与发酵植物蛋白检测方法和产物特性相关的研究已经屡见不鲜，但研究人员对发酵过程中微生物群落的变化却关注极少。

测序技术的兴起使得对小环境中微生物群落的组成分析逐渐成为可能，高通量测序技术检测量大、灵敏度高、成本低。该技术不仅能够准确反应出环境中微生物的相对丰度，更重要的是能够检测有益微生物的组成、目前不可培养的微生物以及过程中出现但已经死亡的微生物，这为相对开放的发酵环境中微生物变化与品质关系，以及生物安全性分析提供可靠方法。目前在动物肠道、土壤和水环境分析、白酒固态发酵等领域得到了应用。

植物蛋白发酵是一个相对开放的固态发酵过程，其生物安全性一直受到关注甚至质疑。目前多数厂家未对原料进行简单的灭菌处理，但仍然不能排除原料和环境中的各种杂菌在发酵过程中生长繁殖，这些杂菌将直接影响发酵豆粕的安全性和稳定性。其中大肠杆菌和沙门氏菌通常作为饲料生物安全指标，但目前评价方法是活菌检测，未能检出活菌不代表没有受到污染，因为发酵豆粕最终有一个粉碎干燥过程，其产生的高温足以杀死大肠杆菌和沙门氏菌，但产生的毒素仍然存在，却被判定为生物安全。

高通量测序技术在发酵饲料领域应用较少，仅有的报道是王格等利用高通量测序技术分析了豆粕发酵过程中细菌的变化，但没能建立微生物变化与品质的关系，并不清楚是否可利用细菌的丰度来控制发酵品质。本技术利用高通量测序技术，在限定了发酵菌种的基础上，建立了在发酵植物蛋白领域的共性规律，包括豆粕、棉粕、菜粕、花生粕、棕榈粕、葵花籽粕等，不仅分析了细菌的变化，还分析了真菌的变化，更有意义的是建立了细菌和真菌的变化与品质的关系以及评价产品稳定性和安全性的标准。为发酵植物蛋白的安全性和稳定性提供可靠的控制和评判方法。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，设计一种利用高通量测序控制植物蛋白发酵过程中目标微生物提高其理化指标和安全性的方法，为发酵豆粕的安全性和稳定性提供保障。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：

本发明的发明思路为：发酵植物蛋白在实际应用过程中，存在多种问题。以发酵豆粕为例，虽然国家对发酵豆粕的产品有相对标准的检测指标(NY/T2218-2012)，但即便出厂产品符合这样的标准，依然存在多种问题：例如养殖户反应饲喂符合卫生标准的发酵豆粕后，畜禽产生腹泻症状，申请人经多方调查后发现，这是由于在豆粕发酵过程中污染了大肠杆菌，产生了大肠杆菌毒素，但经过高温干燥虽然杀死了大肠杆菌，但毒素仍然存在；或者发酵豆粕的颜色，味道不稳定，这是由于发酵的某一阶段，某一种菌多度生长的原因；

事实上，从发酵豆粕的成品来说，申请人发现，从实际要求上来看，对于成品中的蛋白、酸溶蛋白、水苏糖等指标要求是远高于NY/T2218-2012标准规定的≥45％、≥8％和≤1％的；成品的乳酸含量也有特别要求，这也不在上述的标准规定内，而这些指标也直接影响了发酵豆粕的营养程度以及用于饲料时的适口程度。