釀酒葡萄渣單寧及主要營(yíng)養(yǎng)成分含量分析

■張 歡 王麗慧 李 冰 董文成 王 銳 張桂杰*

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川750021；2.寧夏回族自治區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣站，寧夏銀川750001；3.寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，寧夏銀川750021)

葡萄渣作為一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富、單寧含量高、價(jià)格低廉的非常規(guī)飼料源，能提高過(guò)瘤胃蛋白和氮利用率，改善動(dòng)物生產(chǎn)性能，降低甲烷產(chǎn)量，提高肉品質(zhì)[1-3]，此外，單寧具有抗菌性、調(diào)節(jié)動(dòng)物腸胃微生物菌群并促進(jìn)生物發(fā)酵[4]，釀酒葡萄渣在高值飼料化開(kāi)發(fā)利用方面潛力巨大。

賀蘭山東麓地區(qū)是北緯37°葡萄產(chǎn)業(yè)帶黃金區(qū)，國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最佳釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)之一。葡萄酒釀造過(guò)程中，產(chǎn)生的葡萄皮渣約占使用鮮葡萄總重量的20%～30%，寧夏年產(chǎn)葡萄渣約為6萬(wàn)噸[5-6]。葡萄渣可部分替代傳統(tǒng)飼料，能促進(jìn)畜禽生產(chǎn)性能，降低生產(chǎn)成本，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，很大程度上可緩解飼料資源不足的壓力。

目前，寧夏賀蘭山東麓地區(qū)葡萄渣利用方式簡(jiǎn)單粗放，亟待高值飼料化的開(kāi)發(fā)。而賀蘭山東麓地區(qū)主栽釀酒葡萄渣常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分、單寧含量等數(shù)據(jù)缺失，極大限制了釀酒葡萄渣飼料化開(kāi)發(fā)利用進(jìn)程?；诖?，本試驗(yàn)以賀蘭山東麓地區(qū)主栽釀酒葡萄品種的葡萄渣為研究對(duì)象，探討其主要營(yíng)養(yǎng)成分組成和單寧含量，為賀蘭山東麓地區(qū)葡萄渣飼料化利用提供依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集地概況

賀蘭山東麓位于北緯37°43'00"～39°05'03"，東經(jīng)105°45'39"～106°27'35"，是黃河沖積平原和賀蘭山?jīng)_積扇之間的洪積平原地帶，屬中溫帶干旱氣候區(qū)，具典型大陸性氣候的特點(diǎn)。年均溫8.8 ℃，日較差10～15 ℃，≥10 ℃的有效積溫為3 296.8 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)為2 851～3 106 h，無(wú)霜期170 d，年平均降水量在192.82 mm，年平均蒸發(fā)量為1 805.56 mm，風(fēng)沙土和淡灰鈣土，以淡灰鈣土為主。

1.2 試驗(yàn)材料

釀酒葡萄榨汁后，立即進(jìn)行葡萄渣樣品采集，置于冰盒中，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，葡萄渣來(lái)源相關(guān)信息見(jiàn)表1。葡萄渣運(yùn)回至實(shí)驗(yàn)室，置于取樣袋中，65 ℃烘干至恒重，測(cè)定干物質(zhì)（DM）含量，粉碎過(guò)篩（40目），備用。

表1 葡萄渣來(lái)源信息

單寧提取試劑：磷鉬酸、鎢酸納、丙酮、單寧酸、磷酸、無(wú)水碳酸鈉等分析純；F-D 試劑（即磷鉬鎢酸試劑：于250 ml圓底燒瓶中加入20 g鎢酸鈉、4 g磷鉬酸以及10 ml磷酸，然后加入150 ml水，冷凝回流2 h，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至燒杯中，加水稀釋至200 ml）。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

葡萄渣干物質(zhì)（DM）、可溶性碳水化合物（WSC）、粗蛋白質(zhì)（CP）、粗灰分（Ash）、粗脂肪（EE）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）含量，按張麗英方法測(cè)定[7]，營(yíng)養(yǎng)成分含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示（%）。

1.3.2 葡萄渣中單寧類物質(zhì)的提取

去除預(yù)先烘干的葡萄渣中雜質(zhì)，粉碎，40 目過(guò)篩。稱取一定質(zhì)量粉碎葡萄渣，按料液比1:20的比例加入提取劑為1:1 的丙酮和水后靜置，在65 ℃條件下回流1 h，冷卻過(guò)濾形成待測(cè)液。

1.3.3 單寧標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

稱取單寧酸5.9 mg于250 ml容量瓶中，加蒸餾水溶解，定容至刻度，混勻。吸取單寧標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1.0、2.0、5.0、7.5、10.0、12.5、15.0、17.5 ml，分別置于盛有少量蒸餾水的50 ml容量瓶中，加F-D 試劑6 ml及飽和Na2CO3溶液6 ml，加水稀釋至刻度，充分混合，并于30 min后在766 nm處測(cè)定吸光度值。以單寧濃度C為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)作圖，得到單寧標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.4 葡萄渣單寧含量測(cè)定

取0.10 ml 待測(cè)液于25 ml 容量瓶中，分別加入3 ml F-D 試劑、3 ml 飽和碳酸鈉溶液，稀釋至刻度。靜置30 min，以空白試劑（0 ml 單寧標(biāo)準(zhǔn)液）作為對(duì)照，在766 nm處測(cè)得其吸光度。

葡萄渣中單寧含量（%）=CV/m×100，其中，C為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的提取液所含單寧(mg/l)；m為葡萄渣樣品的質(zhì)量(mg)；V為提取液總體積(L)；100為換算成百分含量。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

采用EXCEL進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，SAS6.12軟件對(duì)各組間平均數(shù)進(jìn)行Duncan's多重比較，結(jié)果表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 葡萄渣中主要營(yíng)養(yǎng)成分含量

表2 葡萄渣中主要營(yíng)養(yǎng)成分含量(風(fēng)干基礎(chǔ)，%)

由表2 可見(jiàn)，不同葡萄渣樣品常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分中DM 含量差異顯著（P＜0.05），SLZ 最高為43.21%，ML最低為32.09%；SLZ的CP含量顯著低于其他3個(gè)葡萄渣樣品，ML、MBK 和CXZ 之間差異不顯著（P＞0.05）；WSC含量最高為ML，高達(dá)0.90%，SLZ含量最低，僅為0.37%；在4 個(gè)樣品中，SLZ 和CXZ 具有較高粗灰分含量；EE含量均在7%以上，CXZ顯著高于其它品種；不同品種葡萄渣NDF含量在37.87%～54.68%之間，ADF含量在29.20%～46.94%之間，其中SLZ的NDF 和ADF含量顯著高于其它品種（P＜0.05）。

2.2 葡萄渣單寧標(biāo)準(zhǔn)曲線(見(jiàn)圖1)

由試驗(yàn)得單寧標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為Y=0.078 4X+0.019 5，其中，Y為單寧在溶液中的濃度(mg/l)；X為單寧在766 nm處的吸光值，R2=0.999 9，線性良好。

圖1 單寧標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 不同來(lái)源葡萄渣單寧含量

由表3 可知，各樣品中單寧含量都在3.5%以上，以MBK 和CXZ 單寧含量最高，均在5%以上，其次是SLZ為3.89%，再次是ML為3.83%。

表3 不同葡萄渣樣品中單寧含量

3 討論

3.1 葡萄渣中的營(yíng)養(yǎng)成分分析

本研究中四種葡萄渣CP含量平均在8.48%左右，接近一般谷實(shí)類作物(玉米CP為8.60%)，EE含量平均超過(guò)7.86%，較高粗蛋白質(zhì)和粗脂肪量為其飼料化開(kāi)發(fā)提供了可能。葡萄渣中WSC含量較低，可能在釀酒發(fā)酵過(guò)程中能量消耗所致，WSC在青貯中可作為乳酸菌繁殖發(fā)酵基質(zhì)從而促進(jìn)乳酸形成，降低pH值并抑制不良青貯發(fā)酵[8]，因此可將葡萄渣與含糖量較高的禾本科牧草進(jìn)行混貯或添加糖蜜、甜菜渣或酒糟等，提高加工調(diào)制效果。ADF與動(dòng)物消化率呈負(fù)相關(guān)，其含量越低，飼草的消化率則越高；NDF是反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸的主要底物[9]，產(chǎn)生過(guò)多揮發(fā)性脂肪酸會(huì)導(dǎo)致瘤胃酸中毒。添加飼料酵母或復(fù)飼料酵母與釀酒酵母復(fù)合菌使其ADF、NDF顯著降低[10]，在利用葡萄渣制作飼料時(shí)要重視飼糧中ADF和NDF的平衡，提高飼草利用率。

3.2 賀蘭山東麓主要釀酒葡萄渣中單寧含量的分析

不同品種葡萄渣，單寧含量不同，可能因?yàn)樵卺劸七^(guò)程中，發(fā)酵時(shí)酒精濃度不同所致，酒精濃度越高，浸提所得單寧越多，并且酒精濃度在12%時(shí)浸提單寧量明顯提高[11]。王哲等[12]測(cè)定蓬萊產(chǎn)區(qū)不同品種釀酒葡萄中多酚及單寧類物質(zhì)含量時(shí)，發(fā)現(xiàn)葡萄籽的多酚和單寧類物質(zhì)含量都要遠(yuǎn)高于果皮，所以樣品中若含有大量葡萄籽也會(huì)使整個(gè)樣品中單寧含量增高。有研究指出，相比肥沃土壤，生長(zhǎng)在貧瘠土壤中的植物單寧含量較高，銀川西夏區(qū)的土壤類型以淡灰鈣土為主，有機(jī)質(zhì)含量少；永寧、賀蘭山產(chǎn)區(qū)的土壤類型多以洪積礫石為主，保水保肥能力弱[13-14]，因此來(lái)自永寧的葡萄渣單寧含量較高，其中赤霞珠單寧含量最高。此外，局部地區(qū)小氣候亦影響單寧含量，如采收前氣溫日較差增大，有利于釀酒葡萄中單寧含量的增加，并且隨日照時(shí)數(shù)增加，葡萄中單寧含量隨之增加，充足光照對(duì)合成單寧有促進(jìn)作用，高溫不利于單寧保存，低溫則有利于單寧保存[15-16]。同時(shí)樣品來(lái)源，品種、葡萄園架勢(shì)及管理、病蟲(chóng)害防治等因素對(duì)葡萄品質(zhì)具有很大影響，進(jìn)而影響了單寧含量。

3.3 葡萄渣中單寧的提取方法

目前提取單寧的方法以有機(jī)溶劑提取法最為普遍，有機(jī)溶劑和水的混合體系提取率比水、有機(jī)溶劑單獨(dú)使用更高，常用的有機(jī)溶劑主要有乙醇、甲醇、乙醚、丙醇、乙酸乙酯等。由于單寧是極性很強(qiáng)的水溶性酚類化合物，丙酮水溶液對(duì)單寧的溶解能力很強(qiáng)，能打開(kāi)單寧-蛋白間的連接鍵，因而使單寧提取率提高[17]。在有機(jī)溶劑浸提法中，影響單寧提取率的因素較多，如提取時(shí)間、溫度、料液比以及溶劑的濃度等。陳國(guó)剛等[18]比較水、95%乙醇+水、丙酮+水、甲醇+水對(duì)單寧提取率的影響，丙酮-水體系提取率最高，液料比1:40、提取時(shí)間1.5 h、提取溫度75 ℃，此條件下得到葡萄梗中單寧類物質(zhì)的提取率為9.73%。趙文杰等[19]采用不同濃度丙酮為提取劑研究最佳提取條件，白（紅）葡萄皮渣中料液比1:40（1:30），水浴溫度50 ℃（70 ℃），時(shí)間5 h（7 h），丙酮濃度50%（50%），提取率為4.355%（3.381%）。本研究采用了鎢酸鈉-磷鉬酸顯色分光光度法測(cè)定葡萄渣中單寧含量的方法，葡萄渣中單寧浸提的最佳條件確定為波長(zhǎng)766 nm，料液比1:20，提取劑為1:1的丙酮和水，顯色時(shí)間30 min，50 ml溶液需要F-D顯色劑用量6 ml，飽和碳酸鈉用量6 ml。

3.4 釀酒葡萄渣及單寧飼料化利用

單寧是一種天然酚類化合物，廣泛存在于紅豆草、油菜籽、葡萄以及高粱等植物的莖稈、樹(shù)皮或者種子中[20]。低劑量單寧對(duì)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)和健康具有積極效應(yīng)[21]，縮合單寧極易與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物。反芻動(dòng)物采食有較高縮合單寧的牧草后，縮合單寧-蛋白質(zhì)復(fù)合物在瘤胃中不易被降解，從而形成過(guò)瘤胃蛋白，經(jīng)真胃（pH 值2.5）和小腸（pH 值8～9）后，蛋白質(zhì)與單寧迅速分離，酶解后形成易吸收的小分子物質(zhì)，提高了蛋白質(zhì)利用率[22]。有研究指出，相比于不含單寧的牧草，飼喂富含單寧的百脈根[23]、紅豆草[24]、柞樹(shù)葉和榛子葉[25]等可提高反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能和氮的利用率。富含單寧酸的提取物在不改變微生物蛋白合成前提下減少甲烷產(chǎn)生，減少肉牛瘤胃鼓氣發(fā)病率，提高奶牛對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)成分的表觀消化率[26-28]。

葡萄渣中提取的單寧有一定的抗真菌特性，且與乳酸菌有一定的協(xié)同作用[29-30]，表明富含單寧的葡萄渣可添加在青貯中以抑制不良微生物的活動(dòng)。葡萄渣中的半纖維素糖與乳酸的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)率為0.67 g/l，接近于從戊糖發(fā)酵的乳酸發(fā)酵過(guò)程中獲得的最大理論產(chǎn)率[31]，且葡萄渣發(fā)酵后能產(chǎn)生檸檬酸[32]，為青貯可以快速降低pH 值提供了良好的條件，能有效抑制霉菌和酵母菌的活動(dòng)。柯文燦等[33]在紫花苜蓿青貯中添加蘋果渣、葡萄渣和葡萄渣粉，證明富含單寧的物質(zhì)可有效抑制青貯的蛋白質(zhì)水解，降低非蛋白氮的含量，同時(shí)提高飼料中多不飽和脂肪酸的含量。寧夏賀蘭山東麓地區(qū)的葡萄渣單寧含量較高，在提高青貯品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面前景廣闊。

4 結(jié)論

本研究表明，賀蘭山東麓主要釀酒葡萄寧夏賀蘭山東麓葡萄渣樣品中單寧含量從高到低依次為赤霞珠（CXZ）＞馬爾貝克（MAL）＞蛇龍珠（SLZ）＞美樂(lè)（ML）。通過(guò)常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分分析和單寧含量的綜合分析，賀蘭山東麓地區(qū)釀酒葡萄渣作為非常規(guī)飼料資源在飼料化開(kāi)發(fā)利用方面潛力巨大。