纖維素酶對鮮酒糟青貯飼料營養(yǎng)價值的影響

王鳴剛，李夢玉，任海偉，李志忠，孫文斌，馬文鵬

（1.蘭州理工大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730050； 2.新疆農業(yè)職業(yè)技術學院，新疆昌吉831100）

纖維素酶對鮮酒糟青貯飼料營養(yǎng)價值的影響

王鳴剛1，李夢玉1，任海偉1，李志忠1，孫文斌1，馬文鵬2

（1.蘭州理工大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730050； 2.新疆農業(yè)職業(yè)技術學院，新疆昌吉831100）

酒糟是釀酒之后的副產物，利用酒糟生產青貯飼料是酒糟資源轉化利用的重要途徑之一。通過分析比較粗蛋白、粗脂肪、總糖、粗纖維、氨基酸組成等指標，考察了纖維素酶對酒糟青貯飼料營養(yǎng)價的影響，篩選適宜添加量。結果表明，纖維素酶對酒糟發(fā)酵之后的營養(yǎng)有促進作用。

酒糟； 纖維素酶； 青貯飼料； 營養(yǎng)價值

隨著自然環(huán)境的日益惡化、資源的日益減少以及糧食短缺問題的日益凸顯，飼料供應問題日趨緊張，飼料產業(yè)現已成為國民經濟中一個舉足輕重的基礎產業(yè)，成為衡量現代農牧業(yè)發(fā)展程度的重要標志。尋找新的飼料資源，開展新型飼料研究，尤其高蛋白飼料，已成為飼料工業(yè)發(fā)展中的突出課題[1]。

中國是白酒消費和生產大國，每年產生大量的廢棄酒糟，轉化利用不足極易造成環(huán)境污染和資源浪費。目前，酒糟的再利用途徑主要包括生產有機肥、發(fā)酵飼料、食用菌、燃料棒、活性炭和食醋等[2-3]。本課題組利用生化方法將酒糟轉化為可發(fā)酵糖后發(fā)酵制備了木糖醇、乙醇和乳酸等[4-6]。另一方面，酒糟中蛋白質含量12%～18%，飼用價值較高，但釀酒過程添加的稻殼中含有植酸，會影響動物對酒糟蛋白的消化吸收，而且酒糟中的蛋白質被纖維木質素類物質包裹，不易被釋到細胞外，難被生物利用，導致飼用品質下降[7]。

為進一步提高酒糟蛋白質的飼用價值，本文采用青貯原理對鮮酒糟進行固態(tài)發(fā)酵，通過比較粗蛋白、粗脂肪、總糖、粗纖維、氨基酸組成等指標，探究纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵飼料營養(yǎng)價值的影響，篩選適宜的纖維素酶添加量，為酒糟青貯飼料的制備奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 原料、試劑及儀器

鮮酒糟原料，纖維素酶。

十二烷基硫酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、四硼酸鈉、乙二醇乙醚、正辛醇和丙酮等試劑均為分析純。

纖維素酶（cellulose），蘭州理工大學生命科學與工程學院實驗室保存。

儀器設備：UV-5200型紫外可見分光光度計，上海元析儀器有限公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋，上海亞榮生化儀器廠；循環(huán)式多用真空泵SHB-Ⅲ，鄭州長城科工貿有限公司；臺式離心機TG-16，湘儀離心機儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酒糟化學成分的測定

總糖的含量測定：蒽酮比色法；粗脂肪的含量測定：索氏抽提法；酸性洗滌木質素的含量測定：GB/T 20805—2006；酸性洗滌纖維的含量測定：NY/T 1459—2007；中性洗滌纖維的含量測定：GB/T 20806—2006；淀粉含量的測定：GB/T 5009.9—2008；粗蛋白含量的測定：凱氏定氮法；氨基酸含量的測定：氨基酸自動分析儀法；乳酸含量的測定：SBA-40X生物傳感分析。

1.2.2 青貯飼料的制備方法

取3份等量的鮮酒糟原料，分別加入3%、5%、8%纖維素酶（cellulose），依次編號為LP3、LP5、LP8，充分攪拌混合，填裝密封，進行青貯固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵時間為8個月。設置空白組和冷凍組（原料）分別編號為CK1、CK2。酒糟發(fā)酵結束后，分析酒糟青貯飼料的營養(yǎng)指標。取一部分青貯發(fā)酵后的酒糟，105℃烘干至恒重，粉碎，過40目篩，測其粗蛋白質、粗脂肪、總糖、淀粉、氨基酸、碳水化合物、粗纖維的含量；另取5 g青貯發(fā)酵酒糟，加入35 mL蒸餾水，搖床振蕩浸提1 h，然后4000 r/min離心10 min，取上清液，測酒糟飼料中氨態(tài)氮、乳酸含量和pH值等指標。

2 結果與分析

2.1 酒糟飼料基本成分含量的分析

2.1.1 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后粗蛋白含量的影響（圖1）

圖1 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后粗蛋白質含量的影響

由圖1可知，和CK1對照相比，經LP8處理的酒糟飼料中的粗蛋白質含量最高，達到19.51%，經LP3處理的酒糟青貯飼料中粗蛋白質的含量也較高，達到18.21%，而LP5處理后的酒糟青貯飼料中的粗蛋白質含量低于CK1組，僅為16.03%。

2.1.2 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后脂肪含量的影響（圖2）

圖2 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后脂肪含量的影響

如圖2所示，和CK1對照相比，經過添加劑處理之后酒糟飼料的脂肪含量明顯減少。LP3處理的酒糟青貯飼料中脂肪含量降低得相對較少，下降了0.47%，LP5組酒糟青貯飼料中脂肪含量減少得最多，降低了5.21%。

2.1.3 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后總糖含量的影響（圖3）

圖3 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后總糖含量的影響

飼料中的總糖通常包含了各種可被動物消化利用的糖類物質總和。青貯飼料的總糖含量如圖3所示，與CK1組對照相比，經過添加劑處理后酒糟飼料的總糖含量明顯減少。LP3處理的酒糟青貯飼料的總糖含量相對較高，有2.85%，經LP5處理的酒糟青貯飼料的總糖含量為1.76%，經LP8處理的酒糟青貯飼料的總糖含量最低，為1.13%。原因是：酒糟青貯發(fā)酵過程中，纖維素酶等微生物的繁殖代謝需要消耗大量的糖類物質，導致青貯飼料的糖含量明顯下降。

2.1.4 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后碳水化合物含量的影響（圖4）

圖4 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后碳水化合物含量的影響

碳水化合物是植物性飼料的主要成分，約占飼料干物質的70%，是家畜熱能的主要來源。碳水化合物是生命細胞結構的主要成分及主要供能物質，并且有調節(jié)細胞活動的重要功能[8]。如圖4所示，與原料（CK2）相比，青貯發(fā)酵后的碳水化合物含量均有所下降，尤其添加劑組下降明顯，但添加劑濃度對碳水化合物含量影響不顯著。酒糟青貯飼料的固態(tài)發(fā)酵過程中，碳水化合物的含量的減少也與青貯厭氧發(fā)酵過程有密切關系。

2.1.5 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后淀粉含量的影響（圖5）

圖5 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后淀粉含量的影響

如圖5所示，與CK2相比，青貯發(fā)酵后酒糟飼料的淀粉含量均明顯下降。其中，CK1對照組下降最明顯，3個添加劑組的淀粉含量也顯著下降，但LP3組的淀粉含量顯著高于其余青貯組，LP3組的淀粉含量高達17.94%。酒糟青貯發(fā)酵中，淀粉含量的減少也是由于青貯發(fā)酵過程中的微生物菌群利用所致。

2.2 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后木質纖維組分含量的影響（圖6）

圖6 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后粗纖維含量的影響

如圖6所示，和CK1對照相比，纖維素酶經過處理之后酒糟飼料的粗纖維含量發(fā)生顯著變化。LP8組中的酸性洗滌木質素(ADL)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)三者的含量均最高。LP3組中ADL、ADF、NDF的含量相對較低。經實驗測得的數據對比《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》（2013年第24版）給出的數值要高（DDGS中NDF含量為27.6%、ADF為12.2%，鮮啤酒糟中NDF為39.4%、ADF為24.6%），是因為酒糟中還含有40%～50%的發(fā)酵填充物——稻殼(其中含纖維素、木質素及SiO2)，即使發(fā)酵過程中在各種酶的作用下，纖維素含量有所降解，但嚴重影響畜禽的消化和吸收，降低了酒糟的營養(yǎng)價值[9]。

2.3 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵品質的影響

2.3.1 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后氨態(tài)氮含量的影響（圖7）

圖7 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后氨態(tài)氮含量的影響

如圖7所示，和CK2對照相比，添加劑組中酒糟飼料的氨態(tài)氮含量均顯著增加。CK2對照組的氨態(tài)氮含量增加最少，LP5和LP8組的氨態(tài)氮含量最高，均達到0.13%，LP3組氨態(tài)氮的含量相對較低。由此，可以得出結論：酒糟貯存過程中，蛋白質分解量增大，而分解的程度則與添加劑的含量及青貯厭氧發(fā)酵過程有關。

2.3.2 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后乳酸含量的影響（圖8）

圖8 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后乳酸含量的影響

乳酸含量是評價青貯發(fā)酵飼料品質的一個重要指標，影響酒糟青貯發(fā)酵過程中pH值的變化。乳酸含量越高，越有利于飼料的長期保存。如圖8所示，和CK1對照相比，經過添加劑處理之后酒糟飼料的乳酸含量明顯降低，但是均比原料（CK2）中含有的乳酸含量高。其中，LP8組中乳酸含量最高，為3.96%。假若希望飼料保存的時間越長越好，可以適當提高纖維素酶的濃度來處理酒糟原料。

2.4 纖維素酶添加量對酒糟青貯發(fā)酵后氨基酸組成的影響

酒糟青貯發(fā)酵飼料的氨基酸組成及含量見表1和表2。由于色氨酸在水解過程中被破壞，因此并沒有被測出。酒糟飼料中共檢測出17種氨基酸，其中包括7種必需氨基酸、10種非必需氨基酸[10]。必需氨基酸總量（EAA）最大的是LP8組，達到15.67%；其次為LP5組，EAA含量達到15.31%；LP3組的EAA含量最低，僅有13.93%。

青貯酒糟蛋白的氨基酸分析見表3。由表3可知，在酒糟飼料中含量最高的氨基酸是谷氨酸（Glu），達到3.450%；而含量最低的氨基酸為精氨酸（Arg），僅為0.144%。賴氨酸(Lys)的變異系數最大，為45.594%，表明植物乳桿菌添加劑處理的青貯飼料中這一種氨基酸差異最為明顯。組氨酸（His）、異亮氨酸（Ile）、甲硫氨酸(Met)的變異系數較大，表明差異較大；其余氨基酸變異系數較小，表明差異變化較小。不同濃度的添加劑處理的白酒糟飼料中谷氨酸含量平均為3.450%，變異系數為13.472%，變化幅度為2.295～4.360，平均含量雖低于WHO/FAO推薦的值（5.5%），但仍比小麥（2.6%）等谷物的含量高，因此可將其與其他飼料混用，來彌補谷氨酸的缺乏。

表1 酒糟飼料的非必需氨基酸組成及含量 (%)

表3 酒糟蛋白氨基酸分析

表2 酒糟飼料的必需氨基酸組成及含量 (%)

表4 青貯酒糟飼料的氨基酸評分 (%)

續(xù)表4 青貯酒糟飼料的氨基酸評分 (%)

青貯酒糟飼料的氨基酸評分見表4。由表4可看出，3種添加劑處理的青貯飼料中必需氨基酸與總氨基酸的比值稍大于WHO/FAO的必需氨基酸推薦模式，變化范圍在38.78%～40.78%之間，平均占總氨基酸的39.67%。與WHO/FAO推薦模式必需氨基酸的含量相比，3種添加劑處理的酒糟蛋白的第一限制氨基酸為甲硫氨酸（Met）和半胱氨酸（Cys），AAS為6.25，其中賴氨酸（Lys）的氨基酸評分與WHO/FAO推薦模式的數值最為接近，為7.46。

3 結論

通過對纖維素酶處理后酒糟青貯飼料中的粗蛋白、脂肪、總糖、淀粉等基本成分含量、木質纖維組分含量及酒糟青貯發(fā)酵品質的比較分析，結合酒糟青貯發(fā)酵后氨基酸組分分析，綜合以上各指標得出結論，LP1組（3%纖維素酶）取得的效果相對最好。

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Effects of Cellulase on the Nutritive Value of Silage Produced by Fresh Distillers Grains

WANG Minggang1,LI Mengyu1,REN Haiwei1,LI Zhizhong1,SUN Wenbin1and MAWenpeng2
(1.School of Life Science and Engineering,Lanzhou University of Technology,Lanzhou,Gansu 730050;2.Xinjiang Agricultural Vocational Technolgy College,Changji,Xinjiang 831100,China)

Distillers grains is the by-product in the production of Baijiu.Using distillers grains to produce silage is one of the most important approaches in the utilization of distillers grains.Through the analysis of the indexes including crude protein,crude fatty,total sugar,crude fiber,and amino acids composition,the effects of cellulase on the nutritive value of silage produced by distillers grains were explored,and the best adding level of cellulase was determined.The results suggested that cellulase could improve the nutritive value of distillers grains after the fermentation.

distillers grains;cellulase;silage;nutritive value

TS262.3；TS261.9；X797

：A

1001-9286（2017）08-0116-05

10.13746/j.njkj.2017130

國家自然科學基金項目（51366009，51666010）；甘肅省自然科學基金項目（1506RJYA106，1508RJYA097）；新疆維吾爾自治區(qū)高?？蒲杏媱濏椖壳嗄杲處熆蒲信嘤穑╔JEDU2014S086）；蘭州市科技計劃項目（2014-2-20）。

2017-05-15

王鳴剛（1962-），男，教授，碩士生導師，研究方向為生物工程。

任海偉（1983-），男，副教授，研究方向為食品加工副產物綜合利用，E-mail：rhw52571119@163.com。

優(yōu)先數字出版時間：2017-06-28；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170628.1418.005.html。