果渣營養(yǎng)特性及其發(fā)酵用作豬飼料的研究進展

姚焰礎， 江 山，肖 融，黃 健， 劉志云， 劉作華

（重慶市畜牧科學院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部養(yǎng)豬科學重點實驗室，養(yǎng)豬科學重慶市市級重點實驗室，重慶榮昌402460）

我國水果種植面積和產(chǎn)量均居世界第一，2018年全國水果種植面積1187.5萬hm2，總產(chǎn)量25688.4萬t。隨著水果種植業(yè)的發(fā)展，越來越多的水果用于深加工，每年產(chǎn)生上千萬噸的果渣。由于鮮果渣水分多，糖分高，極易腐爛變質，不易貯運，壓榨會損失大量養(yǎng)分，人工干燥成本高，自然晾曬費工費時且易被病菌污染，加之粗纖維、果膠等抗營養(yǎng)因子含量高，制約了其直接作為飼料的應用，多數(shù)被丟棄，造成資源浪費和環(huán)境污染。果渣營養(yǎng)豐富，富含糖類、有機酸、維生素、礦物質、膳食纖維等營養(yǎng)物質及黃酮、多酚、色素類營養(yǎng)活性物質，將其充分合理地開發(fā)用作飼料，不僅能緩解我國常規(guī)飼料資源短缺問題，還可降低養(yǎng)殖成本，從根本上解決果渣廢棄造成的環(huán)境污染。本文對柑橘渣、蘋果渣、葡萄渣等主要果渣的資源概況、營養(yǎng)特點、發(fā)酵工藝及其在豬飼糧中的應用進行綜述，為果渣大規(guī)模開發(fā)用作豬飼料提供參考。

1 柑橘渣

我國是世界第一柑橘生產(chǎn)大國，2018年柑橘產(chǎn)量達4138.1萬t。柑橘渣是柑橘榨汁或制罐后的副產(chǎn)物，包括果皮、種子、橘絡和殘余果肉等，甜橙榨汁后的副產(chǎn)物約占果實重量的50%，蜜桔制罐后的副產(chǎn)物約占果實重量的25%。隨著我國柑橘產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的柑橘用于深加工，每年大約產(chǎn)生500萬t柑橘渣。

1.1 柑橘渣的營養(yǎng)物質和營養(yǎng)活性物質 柑橘渣中常規(guī)營養(yǎng)物質含量和氨基酸組成見表1、表2。新鮮柑橘渣水分含量大于80%，干渣中無氮浸出物、鈣含量較高，氨基酸組成全面，但粗纖維多，粗蛋白質和磷含量低。

此外，柑橘渣還富含可溶性糖、鐵、維生素B1、維生素B2、維生素C、維生素E、胡蘿卜素、黃酮類抗氧化物質、橘皮精油和膳食纖維。姚焰礎等（待發(fā)表）測得柑橘渣中總糖含量為33.96%。焦必林等（1992）測得柑橘渣含鐵204.8 mg/kg、維生素B120.0 mg/kg、維生素B23.6 mg/kg、維生素C 288 mg/kg、維生素E 50.3 mg/kg。謝練武（2006）研究表明，柑橘皮的總黃酮含量為4.48%。陳林林等（2010）采用水蒸氣蒸餾法提取柑橘皮精油的得率為3.4%，主要成分為檸檬烯（92.72%），對大腸桿菌、白色葡萄球菌和青霉均有較強的抑菌作用。楊雪（2015）報道，柑橘渣中總膳食纖維59.27%、可溶性膳食纖維7.61%、不可溶性膳食纖維51.16%。

表1 柑橘渣的常規(guī)營養(yǎng)物質含量%

表2 柑橘渣的氨基酸組成%

1.2 柑橘渣的抗營養(yǎng)因子 柑橘渣中抗營養(yǎng)因子主要是果膠和苦味物質。果膠是多糖類物質，黏度高，單胃動物難以消化。苦味影響適口性，降低動物采食量。柑橘皮中含有大量果膠，約占果皮的20%～30%。柑橘的苦味物質主要分布于種子和果皮中，包括兩大類：一類是黃烷酮糖苷類化合物，主要代表物為柚皮苷、新橙皮苷等；另一類是三萜系化合物，主要是類檸檬苦素，包括檸檬苦素和諾米林（王志國，2000；元曉梅等，1996；Yusof等，1990）。程建華等（1999）研究表明，柑橘皮的柚皮苷和檸檬苦素含量分別為2360、218 mg/kg。姚焰礎等（2011）測得柑橘渣中柚皮苷和檸檬苦素含量分別為12.21、431.14 mg/kg。

1.3 柑橘渣發(fā)酵 柑橘渣含有大量苦味物質，且蛋白質含量較低，限制了其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的直接應用。利用益生菌對柑橘渣進行發(fā)酵，能夠降低苦味物質含量，提高蛋白質含量，改善柑橘渣的飼用價值。程建華等（1999）研究表明，經(jīng)發(fā)酵處理后，柑橘渣中柚皮苷和檸檬苦素含量分別下降68.18%、35.78%。姚焰礎等（2012）報道，青貯后柑橘渣的柚皮苷和檸檬苦素含量分別降低了43.82%、35.82%。趙蕾（2008）發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)朊假絲酵母、黑曲霉和里氏木霉發(fā)酵夏橙皮渣適宜條件為：發(fā)酵時間3～4 d，接種比例2：l：l或3：2：1，接種量10%，含水量65%；發(fā)酵后粗蛋白質含量約為發(fā)酵前的3倍，真蛋白含量增加約45%。李赤翎等（2009）報道，酵母菌固態(tài)發(fā)酵柑橘渣的最佳條件為：溫度30℃，開始pH為5，培養(yǎng)時間4 d；當酵母菌接種量為3%時，柑橘渣中酵母菌數(shù)量達到9.26億cfu/g，粗蛋白質含量由發(fā)酵前的8.17%增加到28.06%。殷鐘意等（2009）研究表明，當黑曲霉、米曲霉、扣囊腹膜孢酵母的混合比例為2：3：l，培養(yǎng)基中柑橘渣85%、麩皮15%，含水量70%，接種量為0.4 mL/g時，柑橘渣的粗蛋白質含量從發(fā)酵前10.37%提高到34.40%。楊柳等（2014）將黑曲霉、白地霉、米酒酵母按5：4：1的比例添加，經(jīng)30℃、64 h發(fā)酵柑橘渣，粗蛋白質含量達10.12%，較未發(fā)酵時的6.47%提高了56.41%。程錦（2016）研究發(fā)現(xiàn)，米曲霉、康寧木霉、熱帶假絲酵母三菌比例為1：2：2時柑橘渣和麥麩或豆粕混合發(fā)酵的粗蛋白質含量最高，達到33%左右；最佳發(fā)酵條件為：發(fā)酵時間84 h，發(fā)酵溫度33℃，含水率70%，輔料投加比例5%，菌液投加量0.4 mL/g。

1.4 發(fā)酵柑橘渣在豬飼糧中的應用 發(fā)酵柑橘渣對豬的適口性好，適量添加可促進腸絨毛發(fā)育，提高蛋白質利用率，降低飼料成本。王帥（2014）在飼糧中添加8%發(fā)酵柑橘渣，提高了斷奶仔豬的生長性能，促進了腸絨毛發(fā)育，降低了隱窩深度，提高了消化吸收能力。程建華等（1999）發(fā)現(xiàn)，10%～l5%發(fā)酵柑橘渣取代育肥豬飼糧中麥麩對育肥豬的適口性良好，豬的采食和增重均無影響，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。趙蕾（2008）用發(fā)酵夏橙皮渣按50%和100%的比例替代基礎飼糧的菜籽粕，對生長豬生長性能無不良影響；50%替代組血清尿素氮含量顯著降低，飼糧蛋白質和干物質消化率顯著提高；50%和100%替代組飼料成本分別降低了2.43%和4.85%，每千克增重的飼料成本分別降低了0.06元和0.23元。Cerisuelo等（2010）在飼糧中添加青貯柑橘渣，前4周豬的采食量和日增重降低，但4周后沒有影響；顯著降低了豬糞中大腸桿菌數(shù)量；有降低背膘厚度，增加皮下脂肪中油酸含量的趨勢。Moset等（2015）報道，育肥豬飼糧中添加青貯柑橘渣顯著降低了消化能，但線性增加了中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消化率；隨著柑橘渣添加量的增加，糞中腸桿菌和乳酸菌數(shù)量顯著降低，屠宰率也線性下降，皮下脂肪層多不飽和脂肪酸含量呈二次曲線式下降；當添加量為10%時，對育肥豬營養(yǎng)物質消化率、屠宰率、皮下脂肪酸含量均無顯著影響。姚焰礎等（待發(fā)表）發(fā)現(xiàn)，生長、育肥階段分別添加21.4%與28.9%以內的發(fā)酵柑橘渣均在一定程度上提高了豬的日增重，其中生長、育肥階段分別添加10.0%與15.2%發(fā)酵柑橘渣的日增重最高，分別比對照組提高10.1%和3.7%；生長豬添加28.9%發(fā)酵柑橘渣有降低日增重趨勢，育肥豬添加38.2%發(fā)酵柑橘渣顯著降低了日增重；添加28.9%發(fā)酵柑橘渣顯著降低了育肥豬血清尿素氮水平。

2 蘋果渣

我國是世界第一蘋果生產(chǎn)大國，2018年全國蘋果產(chǎn)量3923.3萬t。蘋果渣是蘋果榨汁或生產(chǎn)罐頭后的副產(chǎn)物，主要由果皮、果核和殘余果肉組成。我國年產(chǎn)蘋果渣約300萬t。

2.1 蘋果渣的營養(yǎng)物質和營養(yǎng)活性物質 楊福有等（2000）對陜西省10個果汁廠的蘋果渣中常規(guī)營養(yǎng)物質含量和氨基酸組成（表3、表4）進行了測定，結果表明，鮮蘋果渣水分含量高，干渣中無氮浸出物含量高，氨基酸組成較全面，但粗纖維含量高，粗蛋白質、鈣、磷含量低。

表3 蘋果渣的常規(guī)營養(yǎng)物質含量 %

表4 蘋果渣的氨基酸組成%

蘋果渣還富含可溶性糖、鐵、B族維生素、黃酮、多酚和膳食纖維。楊福有等（2000）測定蘋果渣中含總糖15.08%、鐵158 mg/kg。研究表明，蘋果渣中維生素B2含量為3.8 mg/kg，是玉米的3.5倍。黃慶等（2016）測得蘋果皮的黃酮含量為2.5%，具有較強的自由基清除能力。周春娣（2014）測得蘋果渣多酚的提取率為0.37%，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有很強的抑菌作用。耿乙文等（2016）報道，蘋果渣中還原糖含量8.76%、總膳食纖維64.76%、可溶性膳食纖維9.87%、不可溶性膳食纖維54.89%、多酚0.44%。

2.2 蘋果渣的抗營養(yǎng)因子 蘋果渣含有多種抗營養(yǎng)因子，主要是果膠與單寧。岳賢田（2011）利用超聲波提取蘋果渣中果膠，提取率為12.9%。Wikiera等（2015）利用兩種酶代替常規(guī)無機酸萃取蘋果渣，果膠的得率分別為18.95%、17.86%，顯著高于酸法提取（14.52%）。單寧分為水解單寧和縮合單寧，其中縮合單寧不能水解，可與胰蛋白酶和淀粉酶或酶的底物反應，降低蛋白質和碳水化合物的利用率。李彩鳳等（2005）測定了陜西2個中型蘋果汁加工廠的蘋果渣中果膠含量分別為15.8%、16.1%，單寧含量分別為0.46%、0.25%。

2.3 蘋果渣發(fā)酵 蘋果渣含有單寧等抗營養(yǎng)因子，且蛋白質含量較低，在養(yǎng)豬生產(chǎn)中直接應用效果欠佳。通過有益微生物發(fā)酵改善適口性，提高蛋白質含量，是改善蘋果渣飼用價值的有效途徑。Joshi等（2000）分別利用啤酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母、產(chǎn)蛋白酵母、產(chǎn)朊球形酵母和檸檬形克氏酵母固態(tài)發(fā)酵蘋果渣，粗蛋白質含量提高了200%，粗脂肪提高150%～200%，維生素C提高200%，粗灰分、粗纖維和礦物元素有所增加，可溶性蛋白質略有增加，但含糖量下降。胡銀川等（2010）研究了單菌、雙菌、三菌發(fā)酵蘋果渣，結果表明，單菌發(fā)酵時，黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白質含量增幅最大，枯草芽孢桿菌次之，最后為釀酒酵母。雙菌發(fā)酵時，當黑曲霉與枯草芽孢桿菌混合比例為1∶1時，蛋白質含量增幅最大。三菌發(fā)酵的最優(yōu)菌種比例為黑曲霉∶枯草芽孢桿菌∶釀酒酵母=1∶1∶2，蛋白質含量由發(fā)酵前7.2%增加到13.5%，提高了88%。薛祝林等（2014）研究枯草芽孢桿菌和啤酒酵母雙菌發(fā)酵蘋果渣的效果發(fā)現(xiàn)，混合菌種發(fā)酵對產(chǎn)物真蛋白含量的影響漿料比＞pH＞接種量；最佳發(fā)酵條件為漿料比1：1、枯草芽孢桿菌接種量3%、pH 5，真蛋白含量達到13.58%。

2.4 發(fā)酵蘋果渣在豬飼糧中的應用 少量添加發(fā)酵蘋果渣能提高斷奶仔豬生長性能，改善小腸形態(tài)結構，調節(jié)腸道微生態(tài)平衡，提高養(yǎng)分消化率。楊福有等（2003）用2%、4%、6%青貯蘋果渣和1.5%檸檬酸飼喂斷奶仔豬，結果表明，添加4%青貯蘋果渣組與1.5%檸檬酸組在兩階段的飼喂結果中，日增重和料重比無差異；2%組在前期由于酸性物質不足使日增重低于對照組，腹瀉率高于對照組；6%組全期日增重均低于對照組，料重比高于對照組，最佳添加量為4%。高印等（2016）研究了添加4%、6%、8%益生菌發(fā)酵蘋果渣對早期斷奶仔豬生長性能、血清生化指標和糞便微生物菌群的影響，結果表明，添加6%益生菌發(fā)酵蘋果渣能提高斷奶仔豬生長性能，調節(jié)腸道微生態(tài)平衡，降低糞便中大腸桿菌數(shù)量和腹瀉率，提高血清中內分泌激素含量，降低尿素氮和膽固醇含量。王國軍等（2017）研究了添加4%、6%、8%益生菌發(fā)酵蘋果渣對斷奶仔豬表觀消化率、血清免疫指標和腸道菌群與形態(tài)的影響，結果表明，日糧中添加6%益生菌發(fā)酵蘋果渣能提高仔豬小腸絨毛高度，降低隱窩深度，改善腸道環(huán)境，從而提高粗蛋白質和粗脂肪的表觀消化率；降低腸道中大腸桿菌含量，提高乳酸桿菌等有益菌含量，調節(jié)腸道微生態(tài)平衡，提高斷奶仔豬免疫力。

3 葡萄渣

我國是葡萄種植大國，2018年全國葡萄產(chǎn)量1366.7萬t。葡萄渣是葡萄經(jīng)過釀酒或榨汁后的副產(chǎn)物，主要由葡萄皮、葡萄籽和果梗構成，約占鮮果重量的20%～30%。我國年產(chǎn)葡萄渣約50萬t。

3.1 葡萄渣的營養(yǎng)物質和營養(yǎng)活性物質 葡萄渣中常規(guī)營養(yǎng)物質含量和氨基酸組成見表5、表6。新鮮葡萄渣水分含量高，干渣中粗蛋白質、粗脂肪、鈣含量高，氨基酸組成全面，但粗纖維含量大于20%，磷含量較低。

表5 葡萄渣的常規(guī)營養(yǎng)物質含量%

表6 葡萄渣的氨基酸組成 %

葡萄渣還富含可溶性糖、礦物質、維生素以及多酚、有機酸、不飽和脂肪酸、膳食纖維等多種功能性物質。董思瑤等（2015）測得葡萄皮含鉀2.17%、鐵666 mg/kg、銅50 mg/kg。葡萄渣的多酚類物質主要包括白藜蘆醇、原花青素和天然色素，具有抗氧化、抗炎、抗菌等生物活性。Pastrana-Bonilla等（2003）報道，葡萄籽、葡萄皮中酚類物質含量分別約為2178.8 mg和374.6 mg GAE/kg（GAE表示沒食子酸當量）。王彪（2013）研究表明，采用超聲波法提取釀酒葡萄渣中的白藜蘆醇提取率最高，可達0.3125%。齊墩果酸是一類五環(huán)三萜化合物，具有護肝、降血糖、降血脂、抗炎、抗病毒等多種作用。黃小云等（2017）研究表明，從毛葡萄釀酒皮渣提取物中得到的齊墩果酸含量為1.516%。葡萄籽中含有14%～17%葡萄籽油，其主要成分為亞油酸、亞麻酸等多不飽和脂肪酸（彭麗霞等，2010）。葡萄渣中膳食纖維含量較高，約占干物質75%，其中，可溶性膳食纖維15%（張兆英等，2019）。

3.2 葡萄渣的抗營養(yǎng)因子 葡萄渣中主要抗營養(yǎng)因子是單寧。張歡等（2019）測定了寧夏地區(qū)4個主栽釀酒葡萄品種的葡萄渣中單寧含量為3.83%～5.18%，4種葡萄渣中單寧含量從高到低依次為赤霞珠＞馬爾貝克＞蛇龍珠＞美樂。

3.3 葡萄渣發(fā)酵 葡萄渣的水分和可溶性糖含量高，不易保存，纖維和單寧含量高，適口性差，干燥耗能大，故生產(chǎn)中常通過有益微生物發(fā)酵來改善適口性，增加益生菌數(shù)量，提高蛋白質含量和纖維利用率，同時延長保質期。周廣麒等（2014）先用3 U/g纖維素酶+5 U/g木聚糖酶50℃酶解72 h，再加0.05%酵母30℃發(fā)酵96 h，葡萄皮渣的粗纖維由16.25%降到11.42%，降低了29.72%。張麗芝等（2019）用產(chǎn)朊假絲酵母、釀酒酵母、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌進行菌種篩選，結果產(chǎn)朊假絲酵母單菌發(fā)酵的真蛋白含量最高（13.75%），比對照組提高了38.61%；產(chǎn)朊假絲酵母和嗜酸乳桿菌雙菌組合的發(fā)酵效果優(yōu)于三菌和四菌發(fā)酵，真蛋白含量達13.88%，確定固態(tài)發(fā)酵葡萄渣最佳菌種組合為產(chǎn)朊假絲酵母+嗜酸乳桿菌。翟羽佳等（2018）提出葡萄渣發(fā)酵配方為葡萄皮渣75%、輔料25%（玉米：麩皮=1：1），產(chǎn)朊假絲酵母與嗜酸乳桿菌最佳接種比例為1.5：1.0，接種量為10%，料水比1：1，32℃發(fā)酵72 h，真蛋白含量由10.10%增至14.45%，提高了43.07%，具有酸香氣味，適口性和營養(yǎng)價值都得到了提升。

3.4 發(fā)酵葡萄渣在豬飼糧中的應用 發(fā)酵葡萄渣能改善豬的生長性能、腸道菌群、營養(yǎng)物質消化率、抗氧化能力和肉質。Kafantaris等（2018）研究了青貯葡萄渣對20日齡仔豬生長性能、腸道菌群、機體抗氧化能力和肉質的影響，結果表明，飼喂青貯葡萄渣后仔豬日增重提高了23.65%；兼性益生菌和乳酸菌數(shù)量增加，腸桿菌和空腸彎曲桿菌等病原菌數(shù)量減少；顯著提高了機體抗氧化能力，提高肌肉中EPA、DHA、亞麻酸等n-3多不飽和脂肪酸含量，降低n-6/n-3多不飽和脂肪酸比值，改善豬肉品質。王敬勉等（1998）用15%、20%、25%的發(fā)酵葡萄渣代替花生蔓粉、棉籽餅和麥麩，生長育肥豬日增重分別增加了3.2%、7.7%、8.7%，料重比分別降低了1.4%、4.9%、4.3%，經(jīng)濟效益分別提高了19.6%、40.7%、47.3%。Yan和Kim（2011）研究了酵母發(fā)酵葡萄渣對生長育肥豬生長性能、養(yǎng)分消化和肉質的影響，結果表明，添加3%發(fā)酵葡萄渣改善了豬的日增重，提高了干物質和氮的表觀消化率，增加了肌肉大理石紋評分、紅度、黃度值和脂質抗氧化能力，降低了皮下脂肪中棕櫚酸、硬脂酸、花生四烯酸等飽和脂肪酸水平，提高了亞油酸、總多不飽和脂肪酸和PUFA/SFA比值，降低了背最長肌中花生四烯酸水平。

4 小結

近年來，針對常規(guī)飼料資源短缺的嚴峻現(xiàn)實，國內外學者就水果加工廢棄物的飼料化利用開展了大量研究，并取得了較大進展，但要大規(guī)模推廣應用還存在如下問題：（1）果渣種類繁多，即使同一種類不同產(chǎn)地或加工工藝的果渣，其營養(yǎng)組成都有很大差異，缺乏可靠的果渣飼料原料數(shù)據(jù)庫；（2）果渣發(fā)酵菌種和發(fā)酵工藝不穩(wěn)定，導致產(chǎn)品不定型；（3）果渣發(fā)酵產(chǎn)品質量評價體系尚未建立，產(chǎn)品質量參差不齊；（4）對果渣中營養(yǎng)活性物質和抗營養(yǎng)因子研究不夠，缺乏簡單高效的檢測技術。針對果渣開發(fā)利用中存在的問題，今后需要加強以下工作：（1）大力開展果渣資源調查和營養(yǎng)檢測，構建果渣飼料原料數(shù)據(jù)庫；（2）進一步優(yōu)化果渣飼料發(fā)酵的菌種和工藝，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性；（3）綜合衛(wèi)生指標、營養(yǎng)指標、適口性、生物學效價及經(jīng)濟效益，系統(tǒng)評定果渣的飼用價值；（4）加強果渣中營養(yǎng)活性物質和抗營養(yǎng)因子研究，開發(fā)簡單高效的檢測技術，提升產(chǎn)品效能。