全公猪膻味物质粪臭素体外生物降解作用研究

利用全公猪即未去势公猪(intact male pig or entire male pig) 生产猪肉已成发展趋势, 但公猪肉具有强烈的难以接受的膻味，降低或消除公猪肉的膻味是目前世界猪肉品质和动物育种领域的研究热点。目前，在中国大部分公猪需经人工阉割后才能进行养殖，而阉割对猪来说是痛苦的，既违反了动物福利，也导致猪在痛苦的状况下产生强烈的应激反应。与去势公猪相比,全公猪具有猪肉品质高、生长速度快和饲料报酬高等特点，其综合生产效益比饲养去势公猪高30%。但由于未阉割公猪肉具有由粪臭素(skatole)引起的膻味，难以被消费者接受。前期研究已经从肠道菌群中分离到能代谢吲哚的乳酸杆菌，可以降低粪臭素的含量，表明生物降解粪臭素存在可能，但更深入机制需要进一步研究。本项目拟研究乳酸菌对公猪肉中粪臭素的体外生物降解,分离鉴定粪臭素降解的代谢产物,探讨粪臭素的降解机理,为有效降解公猪膻味提供依据。

本研究利用4株乳酸菌—短乳杆菌（L. brevis 1.12）, 植物乳杆菌（L. plantarum 102 ），干酪乳杆菌（L. casei 6103）以及植物乳杆菌（L. plantarum ATCC8014 ）进行粪臭素的生物降解研究。应用响应面法（RSM）优化了该菌株降解粪臭素的发酵条件，进一步研究了其降解机理。研究结果如下：.（1）体外试验表明，在4株乳酸菌中，L. brevis 1.12对粪臭素的降解能力最强，在粪臭素浓度从0.2μg/mL上升到1.0μg/mL的过程中，L. brevis 1.12都能够保持较好的粪臭素降解能力，其对粪臭素的体外降解率为65.35%±0.03%。（2）应用RSM法对L. brevis 1.12发酵降解粪臭素的条件进行优化，结果表明，L. brevis 1.12降解粪臭素的最佳发酵条件为：接种量7.7%、MRS发酵液量107mL、发酵时间4d、发酵温度36.6°C和pH值为5.61，在此条件下粪臭素降解率可达71.83% ±0.07%。.（3）研究发现，L. brevis 1.12的发酵上清液对粪臭素具有降解作用，将其经离子交换柱层析和凝胶柱层析Sephadex G-75等分离纯化，获得具有较高纯度的粪臭素降解酶。应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）可知粪臭素降解酶的分子量为57.5kDa。酶学研究表明，该酶反应动力学常数Km值为5.0mg/mL，Vm为4.69mg/min.mL。其最适温度为35℃，最适pH为5.0。 （4）采用HPLC法对酶解粪臭素后产生的代谢产物进行分析发现，在样品发酵液中检测到 3种粪臭素的代谢产物，其中一种属于已鉴定出的代谢产物，即3-甲基羟基吲哚（3MOI），其余两种均为尚未鉴定出的代谢产物，将其命名为SK-I和SK-II。研究表明，乳酸菌（L. brevis 1.12）降解粪臭素的机理是通过分泌粪臭素降解酶而对其进行生物降解。在三种酶解产物中，SK-II的含量最高，SK-I次之，3MOI含量相对较低。同时，研究发现粪臭素降解酶对2AM的降解能力最强。（5）将该酶分别应用于公猪背脊肉和脂肪中进行降解研究，结果发现，粪臭素降解酶的降解能力与其浓度呈正相关，对猪脊背肉的降解能力高于其对脂肪的降解能力。当该酶的浓度为1.0g/mL时，其对猪脊背肉中粪臭素的降解率可达46.34%。