白酒糟資源利用及菌種發酵研究現狀

◎ 趙品瑤，陳巧靈，王海浪，王稼辰，周 嶺,2

（1.宜賓學院質量管理與檢驗檢測學部，四川 宜賓 644000；2.宜賓學院農食產品標準化與檢驗檢測四川省高等學校工程研究中心，四川 宜賓 644000；3.宜賓學院固態發酵資源利用四川省重點實驗室，四川 宜賓 644000）

白酒糟是白酒生產的主要副產品，若直接排放，會造成極大的資源浪費。同時，白酒糟水分含量及酸度較高，在適宜溫度下極易腐敗變質，造成環境污染，因此，開發有效處理白酒糟的方法意義重大。白酒糟中有多種糧食原料，如玉米、高粱、小麥等，且富含多種營養物質，如蛋白質、脂肪、纖維素、碳水化合物、維生素、礦物質等。此外，白酒生產過程中會加入稻殼，白酒糟中粗纖維含量較高，導致適口性差、消化能和代謝能較低，嚴重影響了白酒糟作為飼料資源的價值。

目前，白酒糟主要用來制作養殖飼料、復糟酒、生物有機肥、生物天然氣、食用菌、食醋和活性炭等，大幅提高了白酒糟的資源化利用率，對于提高白酒糟經濟價值、實現釀酒行業可持續性發展，具有重要意義。因此，本文探討了如何混合菌種協同發酵技術，對白酒糟進行二次加工，以期改善白酒糟營養物質組成，提高白酒糟粗蛋白含量，降低白酒糟粗纖維含量，以促進白酒糟實現高效資源化利用。

1 白酒糟營養成分

表1 白酒糟常規營養成分及含量表

表2 白酒糟成分營養對比表（%）

2 白酒糟資源化利用情況

2.1 白酒糟生產飼料

2.1.1 烘干飼料

利用白酒糟生產烘干飼料，是指將鮮白酒糟烘干后剔除白酒糟中的稻殼，剩余的物質用來生產飼料。夏先林[9]等人對安酒酒糟進行一、二級谷殼分離，結果表明，酒糟中粗纖維含量分別降低了59.8%、75.1%，粗蛋白含量分別提高了14.5%、26.3%。若將白酒糟進行烘干處理后直接用于飼料生產，糠殼中較高的粗纖維含量容易影響動物對營養物質的消化、吸收和利用[10]。然而，現有各酒糟烘干技術在生產中存在降低酒糟飼料性、經濟成本高、技術研究不夠深入、應用范圍較窄等問題。因此，探尋新型的酒糟烘干技術很有必要。

2.1.2 青貯飼料

研究表明，在甜高粱秸稈和酒糟中添加青貯菌劑，可以有效改善甜高粱和酒糟的發酵、營養品質，延長貯存時間[11]。蔣紅琴等[12]通過在甜高粱秸稈酒糟中添加玉米粉進行混合青貯，發現酒糟營養價值有所改善，青貯品質良好，顯著優于單獨青貯甜高粱秸稈酒糟。劉曉風等[13]研究表明，3%植物乳桿菌可以有效提高酒糟青貯飼料的營養價值。

2.1.3 蛋白飼料

通過生物技術，不僅可以提高白酒糟菌體蛋白含量，而且能改變蛋白質結構和氨基酸比例，將大分子的蛋白質降解為小分子蛋白質或多肽，從而提高白酒糟蛋白質的品質和利用率。張玉誠等[14]研究表明，通過白地霉、米曲霉、綠色木霉和枯草芽孢桿菌混合發酵白酒糟，可使白酒糟總氨基酸含量提高24.47%、蛋白含量提高57.85%。楊麗華等[15]在探究混菌發酵對白酒糟蛋白飼料利用率及適口性的影響時，利用纖維素降解菌和酵母菌發酵白酒糟。結果顯示，粗蛋白含量25.91%，較發酵前提高了60.43%。胡志強等[16]利用枯燥芽孢桿菌熱帶假絲酵母發酵酒糟，接種比例1：1 的情況下，酒糟中粗蛋白含量達到39.28%。

2.1.4 粗酶制劑

通過微生物發酵技術，利用白酒糟作為原料，可生產低成本飼用酶制劑。將發酵生產的酶制劑用于飼料生產中，可提高飼料營養成分利用率，降低飼料成本，并減輕畜禽糞便造成的環境污染，為我國酶制劑工業探索出一條新途徑[17]。鄒德勛等[18]利用康氏木霉發酵工業廢棄酒糟產生纖維素粗酶，結果表明，自制粗酶與工業酶制劑具有相似的纖維素水解效果，具有較大的改良和優化潛力。侯國亮等[19]利用黑曲霉和綠色木霉混合發酵酒糟生產粗酶制劑，所得產物纖維素分解酶酶活不低于680 U·g-1，糖化酶酶活不低于2 500 U·g-1。

2.2 siRNA能顯著抑制lncRNA BLACAT1的表達 由于BLACAT1在腫瘤組織中顯著上調，因此實驗選用siRNA對BLACAT1進行敲減。在使用siRNA轉染LN382和U87MG細胞后的24 h，使用qPCR技術驗證轉染效率，結果顯示lncRNA BLACAT1的表達量在silence組(0.54±0.08)較NC組(1.00±0.13)顯著下降，P<0.001，見圖2。說明我們實驗中使用的siRNA能有效抑制lncRNA BLACAT1的表達。

2.1.5 飼料添加劑

微生物飼料添加劑是指在飼料中添加或直接給動物飼喂微生物或其培養物，參與調節胃腸道內微生態平衡、刺激特異性或非特異性免疫功能，可被腸道有益菌消化，促進腸道內常住菌的生長繁殖，具有促進動物生長和提高飼料轉化率的微生物制劑。鄒明鑫等[20]通過在醬香型白酒糟中接種乳酸菌進行液體發酵，乳酸菌迅速成為優勢菌種，再用酒糟對發酵液進行填充干燥，得到微生物飼料添加劑。徐麗萍等[21]以大曲白酒糟為基質進行固態發酵生產新型微生態功能飼料添加劑。結果顯示，蛋白質含量較高，不飽和脂肪酸含量占總脂肪酸含量的78%以上。

2.2 白酒糟培養食用菌

目前，利用酒糟可以栽培平菇、雞腿菇、猴頭菇、金針菇、茶樹菇等多種食用菌。張敬慧[22]等人試驗結果表明，在酒糟∶油茶殼為1 ∶1、5%石灰添加量、30%菌種接種量條件下，產出平菇符合國標一級平菇的標準。但用于栽培食用菌的酒糟需要經過處理，相應的成本會增加。

2.3 白酒糟生產丟糟酒

白酒糟生產出的丟糟酒可直接用于白酒調配，能夠降低生產成本。但是，丟糟酒中主要酯類的比例相對不協調，含量偏低。韓雨辰[23]等人通過優化高產酯低產高級醇釀酒酵母在丟糟酒生產中的發酵條件，將乙酸乙酯含量提高了21 倍，乳酸乙酯提高了8.8%。

2.4 白酒糟釀醋

白酒糟在釀醋過程中可以替代部分填充料。由于含有大量的粗淀粉、粗蛋白、糖和有機酸，經發酵分解，其能夠提高醋成品中的氨基酸含量，提升醋的質量和口感，降低釀醋的成本投入。耿麗晶[24]等人經實驗確定了酒糟固態發酵成醋工藝，所得產品口感、風味俱佳，衛生指標符合國家標準。

2.5 白酒糟產沼氣

厭氧處理是一種成熟的有機廢棄物處理工藝，白酒糟厭氧發酵產生沼氣，其沼氣中甲烷濃度較高，白酒糟沼氣中甲烷含量均高于70%，顯著大于一般的農業及畜禽廢棄物沼氣中甲烷濃度，有利于后續的能源化利用。目前，白酒糟發酵產沼氣的技術和設備較為完善，能夠在一定程度上緩解能源緊缺問題，也能減少對水資源的污染。

2.6 其他

研究表明，白酒糟可用于生產肥料、高附加值的生化產品、活性炭、制取糖類及淀粉酶等[25-28]。隨著科學技術的不斷發展，白酒糟的資源化利用將在更多領域得到不斷創新和完善。

3 菌種發酵對酒糟粗蛋白和粗纖維含量的影響

3.1 單菌種發酵

有研究表明，使用釀酒酵母、嗜酸乳酸桿菌和霉菌等單菌種進行白酒糟發酵，能在發酵過程中分泌多種酶系，具有降解酒糟中淀粉和纖維素的特性。陳頎等[29]研究表明，經釀酒酵母發酵后的白酒糟總能值升高，粗蛋白含量為31.12%，粗纖維含量為11.00%。李頎虓[30]等用優化的枯草芽孢桿菌發酵白酒糟和其他飼料原料，結果顯示，粗蛋白增幅82.8%，甘露聚糖、木聚糖和植酸磷降幅分別為66.29%、12.23%和35.14%。孫亞楠等利用5%產朊假絲酵母發酵鮮白酒糟，取得較為理想的效果，粗蛋白達到18.28%，粗脂肪達到8.96%，纖維素降低到24.25%。

3.2 雙菌種發酵

有研究使用白地霉和綠色木霉、霉菌和真菌等雙菌種組合進行白酒糟發酵。鐘世博[31]等用熱帶假絲酵母和綠色木霉組合，以2 ∶3 的比例在30 ℃條件下，發酵酒糟48 h，發酵后，酒糟粗蛋白從27.50%增加到41.48%。陳曦等[32]利用米曲霉、酵母混株在培養基固態發酵，培養基配比（g·L-1）：啤酒糟222、黃酒糟55、豆粕55、麩皮222、硫酸銨11、KH2PO45，在初始pH 4 的條件下，酵母接入發酵16 h 后接入米曲霉再培養68 h，測得粗蛋白最高可達37.22%，將基質粗蛋白提高了9.50%。李悅明等[33]以黑曲霉和產朊假絲酵母（接種比例=1 ∶1，接種量5%）為發酵菌株，以白酒糟和裂殖壺藻粉（混合比例=1 ∶1.5）為原料，在硝酸銨添加質量分數1.5%、水分質量分數42%、pH 6.0～6.5、30 ℃、麩皮添加質量分數15%的條件下，發酵72 h，結果顯示，粗蛋白提高率為28.75%。

3.3 多菌種發酵

有研究使用多菌種組合，如三菌種、四菌種，甚至五菌種等協同發酵白酒糟。張建華[34]用白地霉、熱帶假絲酵母、綠色木霉按照1 ∶1 ∶1 的比例組成混合菌，接種5%的混合菌于28 ℃發酵酒糟3 d，與單菌發酵相比較，產物中的粗蛋白含量增加了6.16%，真蛋白含量增加了10.7%，粗纖維含量較低了5.16%。范恩帝等[35]用釀酒酵母、產朊假絲酵母、植物乳桿菌、枯草芽胞桿菌、康寧木霉、黑曲霉H7、黑曲霉H1496 和嗜熱毀絲霉組成混合菌種發酵酒糟，與汽爆處理酒糟相比，菌種組合發酵酒糟粗蛋白含量提高了22.55%，粗纖維含量下降了17.85%。張玉誠等用白地霉、米曲霉、綠色木霉和枯草芽孢桿菌以1 ∶1 ∶1 ∶1 的比例，組成混合菌種固態發酵白酒糟，得到的發酵白酒糟粗蛋白含量提高了57.85%，總氨基酸含量提高了24.47%。

4 菌種組合發酵對酒糟品質的影響

4.1 常規營養成分

有研究以白酒糟為原料，采用產纖維素酶活力高、能有效降解纖維素、能大量繁殖且蛋白質可利用率高的混合菌株進行發酵，可以降低白酒糟粗纖維含量，提高可利用蛋白含量，擴大蛋白飼料來源，提高白酒糟資源利用率，有利于動物營養物質消化吸收。焦肖飛等利用3種混合菌種發酵白酒糟，當接種5%的枯草芽孢桿菌和10%的白地霉發酵24 h后，再接種5%的產朊假絲酵母于30 ℃培養72 h，得到的發酵酒糟蛋白轉化率最高，粗蛋白含量達32.09%。劉達玉等[36]利用降解纖維素霉菌、酵母菌、產酯霉菌組合發酵白酒糟，輔以麩皮、豆餅粉等物料，在30 ℃條件下發酵4 d 后，混合物料粗蛋白質由19.63%提高到29.71%，粗纖維由19.55%降低到14.15%。

4.2 酶活濃度

微生物能夠利用酒糟中的淀粉、糖類等營養物質產生脂肪酶、蛋白酶、纖維素酶等酶類，降解酒糟中的纖維素，提高蛋白質含量，從而改善酒糟品質。郭素環等人[37]用未發酵白酒糟培養基作為對照組，用班圖酒香酵母、枯草芽孢桿菌、綠色木霉、嗜酸乳桿菌，按相等比例組成混合菌種，進行有氧固態發酵白酒糟，發現該實驗組蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纖維素酶等各酶活濃度分別為317.38、350.48、89.71、116.79 U·g-1，與對照組相比有顯著提高。宋善丹[38]等結果表明，將0.05%米曲霉、0.05%黑曲霉、0.08%產朊假絲酵母菌種組合，添加0.8%的尿素及2%小蘇打，發酵后該組酸性蛋白酶、中性蛋白酶、纖維素酶活力分別為592.90、712.31、39.04 U·g-1。

4.3 脂肪酸含量

不飽和脂肪酸根據雙鍵個數的不同分為單不飽和脂肪酸及多不飽和脂肪酸，是動物生產中十分重要的營養物質之一。動物通過攝入不飽和脂肪酸，可以有效維持正常的細胞結構，降低體內膽固醇的含量，改善動物肉質。司維江[39]等在溫度為32 ℃、酒糟底物含水量45%的條件下，添加0.1%酒釀酵母、0.05%枯草芽孢桿菌、0.05%黑曲霉、0.05%米曲霉、0.2%產朊假絲酵母發酵酒糟，所得產物粗脂肪含量較發酵前增加2.13%。郭素環[37]等接種等比例的班圖酒香酵母、枯草芽孢桿菌、綠色木霉和嗜酸乳桿菌，發現該組二十二碳六烯酸含量較對照組提高11.50%。

4.4 總酚含量

畢靜[40]等利用黑曲霉、米曲霉和枯草芽孢桿菌進行單菌和混合發酵白酒糟。結果顯示，黑曲霉和枯草芽孢桿菌組合在混合發酵第5 d，總酚含量達到最大值，為7.67 mg·g-1，是發酵前酒糟總酚含量的3 倍。

5 結語

近年，白酒工業每年產生大量酒糟副產物，其營養成分復雜。隨著研究的深入，人們對酒糟中的物質成分越來越了解，進一步加大了酒糟的開發利用。通過調研白酒糟的綜合利用情況和相關研究發現，目前白酒糟應用于飼料生產領域較為廣泛，能夠在一定程度上解決白酒糟的處理問題，提高養殖經濟效益。雖然其他酒糟資源再利用的方法也能夠實現高產值，但是這些技術的成本和處理過程較為復雜，技術推廣的難度較大等問題，都需要持續進行跟進研究。在酒糟作為飼料資源應用的后續研究中，相關學者可以結合目標產物的生產特點，使用單菌種、雙菌種、三菌種等多菌種發酵，找到各菌種之間的協同或拮抗關系，以提升復合菌種發酵酒糟生產飼料蛋白的整體質量，促進酒糟的資源化利用進一步發展。