纖維素酶對(duì)鮮酒糟青貯飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響

王鳴剛，李夢(mèng)玉，任海偉，李志忠，孫文斌，馬文鵬

（1.蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730050； 2.新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆昌吉831100）

纖維素酶對(duì)鮮酒糟青貯飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響

王鳴剛1，李夢(mèng)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(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730050； 2.新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆昌吉831100）

酒糟是釀酒之后的副產(chǎn)物，利用酒糟生產(chǎn)青貯飼料是酒糟資源轉(zhuǎn)化利用的重要途徑之一。通過(guò)分析比較粗蛋白、粗脂肪、總糖、粗纖維、氨基酸組成等指標(biāo)，考察了纖維素酶對(duì)酒糟青貯飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)的影響，篩選適宜添加量。結(jié)果表明，纖維素酶對(duì)酒糟發(fā)酵之后的營(yíng)養(yǎng)有促進(jìn)作用。

酒糟； 纖維素酶； 青貯飼料； 營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(wèn)題的日益凸顯，飼料供應(yīng)問(wèn)題日趨緊張，飼料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)舉足輕重的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，成為衡量現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)發(fā)展程度的重要標(biāo)志。尋找新的飼料資源，開(kāi)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(guó)是白酒消費(fèi)和生產(chǎn)大國(guó)，每年產(chǎn)生大量的廢棄酒糟，轉(zhuǎn)化利用不足極易造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。目前，酒糟的再利用途徑主要包括生產(chǎn)有機(jī)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(zhuǎn)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(zhì)含量12%～18%，飼用價(jià)值較高，但釀酒過(guò)程添加的稻殼中含有植酸，會(huì)影響動(dòng)物對(duì)酒糟蛋白的消化吸收，而且酒糟中的蛋白質(zhì)被纖維木質(zhì)素類(lèi)物質(zhì)包裹，不易被釋到細(xì)胞外，難被生物利用，導(dǎo)致飼用品質(zhì)下降[7]。

為進(jìn)一步提高酒糟蛋白質(zhì)的飼用價(jià)值，本文采用青貯原理對(duì)鮮酒糟進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，通過(guò)比較粗蛋白、粗脂肪、總糖、粗纖維、氨基酸組成等指標(biāo)，探究纖維素酶添加量對(duì)酒糟青貯發(fā)酵飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(chǔ)。

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(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室保存。

儀器設(shè)備：UV-5200型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海亞榮生化儀器廠(chǎng)；循環(huán)式多用真空泵SHB-Ⅲ，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；臺(tái)式離心機(jī)TG-16，湘儀離心機(jī)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酒糟化學(xué)成分的測(cè)定

總糖的含量測(cè)定：蒽酮比色法；粗脂肪的含量測(cè)定：索氏抽提法；酸性洗滌木質(zhì)素的含量測(cè)定：GB/T 20805—2006；酸性洗滌纖維的含量測(cè)定：NY/T 1459—2007；中性洗滌纖維的含量測(cè)定：GB/T 20806—2006；淀粉含量的測(cè)定：GB/T 5009.9—2008；粗蛋白含量的測(cè)定：凱氏定氮法；氨基酸含量的測(cè)定：氨基酸自動(dòng)分析儀法；乳酸含量的測(cè)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(hào)為L(zhǎng)P3、LP5、LP8，充分?jǐn)嚢杌旌希钛b密封，進(jìn)行青貯固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為8個(gè)月。設(shè)置空白組和冷凍組（原料）分別編號(hào)為CK1、CK2。酒糟發(fā)酵結(jié)束后，分析酒糟青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)。取一部分青貯發(fā)酵后的酒糟，105℃烘干至恒重，粉碎，過(guò)40目篩，測(cè)其粗蛋白質(zhì)、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(cè)酒糟飼料中氨態(tài)氮、乳酸含量和pH值等指標(biāo)。

2 結(jié)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(duì)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(duì)酒糟青貯發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量的影響

由圖1可知，和CK1對(duì)照相比，經(jīng)LP8處理的酒糟飼料中的粗蛋白質(zhì)含量最高，達(dá)到19.51%，經(jīng)LP3處理的酒糟青貯飼料中粗蛋白質(zhì)的含量也較高，達(dá)到18.21%，而LP5處理后的酒糟青貯飼料中的粗蛋白質(zhì)含量低于CK1組，僅為16.03%。

2.1.2 纖維素酶添加量對(duì)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(duì)酒糟青貯發(fā)酵后脂肪含量的影響

如圖2所示，和CK1對(duì)照相比，經(jīng)過(guò)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(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)物消化利用的糖類(lèi)物質(zhì)總和。青貯飼料的總糖含量如圖3所示，與CK1組對(duì)照相比，經(jīng)過(guò)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(duì)較高，有2.85%，經(jīng)LP5處理的酒糟青貯飼料的總糖含量為1.76%，經(jīng)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(guò)程中，纖維素酶等微生物的繁殖代謝需要消耗大量的糖類(lèi)物質(zhì)，導(dǎo)致青貯飼料的糖含量明顯下降。

2.1.4 纖維素酶添加量對(duì)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(duì)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(zhì)的70%，是家畜熱能的主要來(lái)源。碳水化合物是生命細(xì)胞結(jié)構(gòu)的主要成分及主要供能物質(zhì)，并且有調(diào)節(jié)細(xì)胞活動(dòng)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(duì)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(guò)程中，碳水化合物的含量的減少也與青貯厭氧發(fā)酵過(guò)程有密切關(guān)系。

2.1.5 纖維素酶添加量對(duì)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(duì)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(duì)照組下降最明顯，3個(gè)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(dá)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(guò)程中的微生物菌群利用所致。

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

圖6 纖維素酶添加量對(duì)酒糟青貯發(fā)酵后粗纖維含量的影響

如圖6所示，和CK1對(duì)照相比，纖維素酶經(jīng)過(guò)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(zhì)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(duì)較低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)對(duì)比《中國(guó)飼料成分及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值表》（2013年第24版）給出的數(shù)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?yàn)榫圃阒羞€含有40%～50%的發(fā)酵填充物——稻殼(其中含纖維素、木質(zhì)素及SiO2)，即使發(fā)酵過(guò)程中在各種酶的作用下，纖維素含量有所降解，但嚴(yán)重影響畜禽的消化和吸收，降低了酒糟的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[9]。

2.3 纖維素酶添加量對(duì)酒糟青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

2.3.1 纖維素酶添加量對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(dá)到0.13%，LP3組氨態(tài)氮的含量相對(duì)較低。由此，可以得出結(jié)論：酒糟貯存過(guò)程中，蛋白質(zhì)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(guò)程有關(guān)。

2.3.2 纖維素酶添加量對(duì)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(duì)酒糟青貯發(fā)酵后乳酸含量的影響

乳酸含量是評(píng)價(jià)青貯發(fā)酵飼料品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，影響酒糟青貯發(fā)酵過(guò)程中pH值的變化。乳酸含量越高，越有利于飼料的長(zhǎng)期保存。如圖8所示，和CK1對(duì)照相比，經(jīng)過(guò)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(shí)間越長(zhǎng)越好，可以適當(dāng)提高纖維素酶的濃度來(lái)處理酒糟原料。

2.4 纖維素酶添加量對(duì)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(jiàn)表1和表2。由于色氨酸在水解過(guò)程中被破壞，因此并沒(méi)有被測(cè)出。酒糟飼料中共檢測(cè)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(dá)到15.67%；其次為L(zhǎng)P5組，EAA含量達(dá)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(jiàn)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(dá)到3.450%；而含量最低的氨基酸為精氨酸（Arg），僅為0.144%。賴(lài)氨酸(Lys)的變異系數(shù)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(shù)較大，表明差異較大；其余氨基酸變異系數(shù)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(shù)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(lái)彌補(bǔ)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(píng)分 (%)

續(xù)表4 青貯酒糟飼料的氨基酸評(píng)分 (%)

青貯酒糟飼料的氨基酸評(píng)分見(jiàn)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(lài)氨酸（Lys）的氨基酸評(píng)分與WHO/FAO推薦模式的數(shù)值最為接近，為7.46。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)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(zhì)纖維組分含量及酒糟青貯發(fā)酵品質(zhì)的比較分析，結(jié)合酒糟青貯發(fā)酵后氨基酸組分分析，綜合以上各指標(biāo)得出結(jié)論，LP1組（3%纖維素酶）取得的效果相對(duì)最好。

[1] 劉軍.混合菌種協(xié)同發(fā)酵酒糟生產(chǎn)菌體飼料蛋白的研究[J].釀酒科技,2009(9)：116-118.

[2] 李建,葉翔.酒糟綜合利用多元化研究[J].中國(guó)釀造,2013,32(12)：121-134.

[3] 王印召,吳正云,楊建,等.白酒丟糟資源化利用的研究進(jìn)展[J].釀酒科技,2013(9)：86-89.

[4] 任海偉,李金平,張軼,等.白酒丟糟糖化條件的優(yōu)化及乙醇發(fā)酵[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2013,19(10)：838-844.

[5] 任海偉,張飛,張軼,等.白酒糟水解液搖瓶發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的工藝優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28(10)：287-292.

[6] 田艷花,任海偉,劉麗娜.Rhizopus oryzae LS-1利用丟糟水解液發(fā)酵生產(chǎn)乳酸[J].食品工業(yè)科技,2015,36(1)：192-197.

[7] 張麟,蔡國(guó)林,高獻(xiàn)禮,等.酶解機(jī)械預(yù)處理啤酒糟制備私用蛋白肽[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2014,40(10)：43-48.

[8] 王文帆.飼料對(duì)洋蟲(chóng)主要營(yíng)養(yǎng)成分及抗衰老作用的影響[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué),2008.

[9] 周松文,方江平.糯米白酒糟發(fā)酵工藝的研究[J].食品工業(yè),2014(2)：121-123.

[10] 王炫,汪江波,薛棟升.混菌固態(tài)發(fā)酵小曲白酒糟生產(chǎn)蛋白飼料的研究[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014(1)：111-115.

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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51366009，51666010）；甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（1506RJYA106，1508RJYA097）；新疆維吾爾自治區(qū)高校科研計(jì)劃項(xiàng)目青年教師科研培育基金（XJEDU2014S086）；蘭州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014-2-20）。

2017-05-15

王鳴剛（1962-），男，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樯锕こ獭?/p>

任海偉（1983-），男，副教授，研究方向?yàn)槭称芳庸じ碑a(chǎn)物綜合利用，E-mail：rhw52571119@163.com。

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