吸收劑和發(fā)酵液對(duì)馬鈴薯渣發(fā)酵品質(zhì)的影響研究

■夏 宇 王運(yùn)肖 李建國 高艷霞 楊 武 馮慶華 李建楠 李秋鳳 李運(yùn)起

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河北保定 075000；2.保定市畜牧水產(chǎn)局，河北保定 071000；3.定州伊利乳業(yè)有限責(zé)任公司，河北定州 073000；4.河北省草原監(jiān)理監(jiān)測(cè)站，河北石家莊 050031）

我國是全球最大的馬鈴薯生產(chǎn)國，總產(chǎn)量居世界首位，其中約16%用于淀粉加工，加工時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品馬鈴薯淀粉渣含水量高達(dá)80%，自帶菌多達(dá)33種，不易儲(chǔ)存和運(yùn)輸，腐敗變質(zhì)后產(chǎn)生惡臭，造成環(huán)境污染，其化學(xué)成分主要包括淀粉、纖維素、半纖維素、果膠、游離氨基酸、寡肽、多肽和灰分。國內(nèi)常用固態(tài)或半固態(tài)發(fā)酵的方法把馬鈴薯鮮渣生產(chǎn)成蛋白飼料，生產(chǎn)出的蛋白飼料中粗蛋白含量有顯著提高，但其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，投資高。還有一些研究將馬鈴薯渣脫水、干燥后直接加工成顆粒飼料，但脫水、干燥同生產(chǎn)蛋白飼料一樣能耗成本過高，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)。由于加工成本過高使得馬鈴薯淀粉渣通常直接作為飼料或當(dāng)成廢渣掩埋處理，而直接作為飼料營養(yǎng)價(jià)值低，牲畜不喜采食，掩埋處理又會(huì)導(dǎo)致土壤、地下水的污染，所以如何有效開發(fā)利用馬鈴薯淀粉渣已成為制約淀粉加工業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。因而研究開發(fā)簡便易行的低成本加工貯存方法成為馬鈴薯淀粉加工業(yè)健康發(fā)展的重要前提。本試驗(yàn)研究了不同吸收劑及吸收劑+發(fā)酵液組合處理對(duì)馬鈴薯淀粉渣發(fā)酵品質(zhì)的影響，以便為合理開發(fā)這一資源提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

馬鈴薯渣由承德市雙鑫農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供，小麥秸稈購自定州市，花生殼和麩皮購自保定市蠡縣，玉米秸稈、莜麥秸稈由張家口市塞北草業(yè)有限責(zé)任公司提供。各原料的營養(yǎng)成分見表1。

表1 馬鈴薯淀粉渣及吸收劑原料的營養(yǎng)成分(風(fēng)干基礎(chǔ))(%)

1.2 發(fā)酵液制備

每50 g馬鈴薯渣添加250 ml蒸餾水，混勻浸提0.5 h，用4層醫(yī)用紗布過濾得到發(fā)酵原液，每100 ml發(fā)酵原液中添加2 g葡萄糖，混勻，放入發(fā)酵瓶中在30℃下培養(yǎng)48 h得到發(fā)酵液備用。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)（見表2），每個(gè)處理6個(gè)重復(fù)（其中3個(gè)用于常規(guī)成分和發(fā)酵品質(zhì)測(cè)定，3個(gè)用于有氧穩(wěn)定性測(cè)定）。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

CK組：不作任何處理，其含水量達(dá)76.04%。

1組：將制備的發(fā)酵液與馬鈴薯淀粉渣混勻。

2～11組：將各種吸收劑或吸收劑+發(fā)酵液分別與馬鈴薯渣按照一定比例混勻（混勻后的樣品水分含量為65%）。

將馬鈴薯渣及混合后的各原料裝入3 000 ml的太空杯中，壓實(shí)密封。

發(fā)酵品質(zhì)測(cè)定于密封后的第45 d開瓶取樣，將樣品一部分密封于封口塑料袋中，置于冰箱中冷凍保存?zhèn)溆?，另一部分烘干粉碎，用于常?guī)成分測(cè)定。有氧條件下的溫度測(cè)定于第60 d時(shí)開瓶取樣。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

干物質(zhì)（DM）含量：采用常壓干燥法測(cè)定。

粗蛋白質(zhì)（CP）：采用 FOSS凱氏定氮自動(dòng)儀進(jìn)行測(cè)定。

中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維（ADF）：采用纖維分析儀（美國ANKOM A2000i型）測(cè)定。

pH值：用DENVER INSTRUMENT UB-7 pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

氨態(tài)氮：采用水楊酸鈉-次氯酸鈉法測(cè)定。

揮發(fā)性脂肪酸：采用安捷倫7890A氣相色譜分析儀測(cè)定。

1.5 發(fā)酵飼料的品質(zhì)評(píng)定

感官評(píng)定采用德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)(DLG)評(píng)分法，發(fā)酵品質(zhì)評(píng)定采用V-Score評(píng)分體系（日本草地畜產(chǎn)協(xié)會(huì)，2001）。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 19.0中的ANOVA模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和多重比較，結(jié)果表示為平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評(píng)定

根據(jù)德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)(DLG)評(píng)分法對(duì)馬鈴薯渣發(fā)酵飼料的氣味、質(zhì)地、色澤等進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果見表3。由表3可知，CK組和1、4、9組得分較低，發(fā)酵飼料質(zhì)量評(píng)為中等，其他各試驗(yàn)組得分均高于CK組，除2、5組質(zhì)量等級(jí)為尚好外，其他處理均達(dá)到優(yōu)良等級(jí)，在評(píng)為優(yōu)良等級(jí)的處理中以添加麩皮的試驗(yàn)6組和添加玉米秸稈+發(fā)酵液的試驗(yàn)8組得分最高。

表3 不同處理的德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)(DLG)評(píng)分

2.2 不同處理發(fā)酵飼料的發(fā)酵品質(zhì)（見表4）

由表4可知，除1、4、8組的pH值與CK組差異不顯著（P＞0.05）外，其余各處理的pH值與CK組差異顯著（P＜0.05），雖然僅有9、10組的pH值低于CK，但所有試驗(yàn)處理的pH值均能達(dá)到完成發(fā)酵所需的4.20水平，說明馬鈴薯渣無論單貯或與吸收劑混貯均能完成發(fā)酵過程。

各處理的乳酸含量均高于乙酸，說明無論單貯或混合貯，均為乳酸發(fā)酵類型。從乳酸生成量來看，除僅添加發(fā)酵液的試驗(yàn)1組與CK組差異不顯著（P＞0.05）外，其余各處理的乳酸生成量均顯著（P＜0.05）高于CK。各處理均未檢測(cè)到丁酸，除2、7組外均未檢測(cè)到丙酸，1、5、9、10組則未檢測(cè)到乙酸。

表4 不同處理對(duì)馬鈴薯渣發(fā)酵飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

除2、3、4、8組外，各處理的氨態(tài)氮/總氮比與CK相比顯著（P＜0.05）下降，其中以添加花生殼+發(fā)酵液處理的10組最低，其比例為0.84%，但與添加麩皮+發(fā)酵液的11組差異不顯著（P＞0.05）。

2.3 不同處理對(duì)馬鈴薯渣發(fā)酵飼料發(fā)酵品質(zhì)的V-Score評(píng)分

表5 不同處理馬鈴薯渣發(fā)酵飼料發(fā)酵品質(zhì)的V-Score評(píng)分

由表5可見，根據(jù)V-Score評(píng)分體系對(duì)馬鈴薯淀粉渣發(fā)酵飼料的發(fā)酵品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，馬鈴薯渣單貯，或添加發(fā)酵液、吸收劑、吸收劑+發(fā)酵液混貯均能達(dá)到良好品質(zhì)。

2.4 不同處理對(duì)薯渣發(fā)酵飼料營養(yǎng)成分的影響

由表6可見，各試驗(yàn)組的DM、CP、NDF、ADF均與CK差異顯著（P＜0.05）。除僅添加發(fā)酵液的試驗(yàn)1組和吸收劑為小麥秸稈的試驗(yàn)4組和9組外，其余各試驗(yàn)組的DM含量和CP含量均得到顯著改善；大多數(shù)試驗(yàn)組的NDF和ADF含量顯著增加。綜上所述，除個(gè)別處理外，吸收劑的添加有利于提高馬鈴薯渣發(fā)酵飼料的營養(yǎng)品質(zhì)。

表6 不同處理對(duì)馬鈴薯渣發(fā)酵飼料營養(yǎng)成分的影響(風(fēng)干基礎(chǔ))(%)

2.5 有氧穩(wěn)定性

有氧穩(wěn)定性是指青貯飼料在空氣中暴露后其核心溫度比外界溫度高出2℃所需要的小時(shí)數(shù)]，或指青貯飼料在青貯窖中或飼槽中保持新鮮（不變質(zhì)）的能力。由表7及圖1可以看出，CK組在有氧暴露93 h時(shí)，溫度雖未超出環(huán)境溫度2℃，但已發(fā)生霉變，表明有氧穩(wěn)定性較差，而僅添加發(fā)酵液處理的試驗(yàn)1組在有氧暴露88 h時(shí)即發(fā)生霉變，其穩(wěn)定性反而低于CK。在添加吸收劑處理的2～6組中，除3、5組外，有氧穩(wěn)定性顯著提高，其中4組有氧穩(wěn)定時(shí)間超出CK組103 h。在吸收劑+發(fā)酵液處理的7～11組中，除11組有氧穩(wěn)定性低于CK外，其余處理均顯著高于CK，特別是試驗(yàn)7組在有氧暴露時(shí)間超過10 d后，溫度仍未超出外界溫度2℃，且處于平穩(wěn)狀態(tài)。各吸收劑處理和對(duì)應(yīng)的吸收劑+發(fā)酵液處理相比，除11組外，吸收劑+發(fā)酵液組合處理的有氧穩(wěn)定性顯著提高。

表7 不同處理發(fā)酵飼料的有氧穩(wěn)定性

圖1 不同處理馬鈴薯渣發(fā)酵飼料有氧暴露后的溫度動(dòng)態(tài)變化

3 討論

3.1 馬鈴薯渣的加工方法

馬鈴薯淀粉渣含水量高達(dá)80%以上，過高的含水量使其應(yīng)用受到限制。國內(nèi)常用固態(tài)或半固態(tài)發(fā)酵的方法把馬鈴薯鮮渣生產(chǎn)成蛋白飼料，雖然粗蛋白含量顯著提高。但馬鈴薯淀粉渣生產(chǎn)蛋白飼料工藝復(fù)雜，投資高，發(fā)酵轉(zhuǎn)化周期長，無法連續(xù)生產(chǎn)，只可小規(guī)模分散生產(chǎn)。還有一些研究將馬鈴薯渣脫水、干燥后直接加工成顆粒飼料，但脫水、干燥過程中，同生產(chǎn)蛋白飼料一樣能耗成本過高，且馬鈴薯淀粉渣直接加工成顆粒飼料蛋白質(zhì)含量偏低，營養(yǎng)價(jià)值低。青貯法也是發(fā)酵飼料的方法之一，A.Okine對(duì)青貯馬鈴薯渣進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)接種或者不接種青貯都可以很好的對(duì)馬鈴薯渣進(jìn)行保藏，可以作為反芻動(dòng)物飼料的一部分。在薯渣的處理技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益之間找到合適的平衡點(diǎn)是馬鈴薯渣綜合利用中應(yīng)該主要考慮的問題，而利用農(nóng)作物的副產(chǎn)品是克服這一難題的有效途徑。本試驗(yàn)添加不同農(nóng)作物副產(chǎn)品（莜麥秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈、花生殼和麥麩）降低馬鈴薯淀粉渣含水量到65%，不僅生產(chǎn)工藝簡單，還改善了馬鈴薯渣成團(tuán)狀態(tài)，增加了發(fā)酵飼料營養(yǎng)價(jià)值，降低了生產(chǎn)成本。

3.2 發(fā)酵飼料的品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)(DLG)評(píng)分法是根據(jù)嗅覺、結(jié)構(gòu)、色澤三項(xiàng)進(jìn)行評(píng)分，將青貯飼料分為優(yōu)、可、中、下4等，該評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)比較籠統(tǒng)，不同的原料沒有針對(duì)性，本試驗(yàn)借用這一評(píng)分體系對(duì)馬鈴薯淀粉渣發(fā)酵飼料進(jìn)行評(píng)分，可以很明顯地將不同處理的發(fā)酵飼料區(qū)分為不同的等級(jí)，因而這一評(píng)分體系應(yīng)用在馬鈴薯淀粉渣發(fā)酵飼料的感官評(píng)價(jià)是可行的。

日本粗飼料評(píng)定中的V-Score評(píng)分體系在青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)評(píng)價(jià)上得到廣泛應(yīng)用，它是以氨態(tài)氮和乙酸、丙酸、丁酸作為評(píng)定指標(biāo)進(jìn)行青貯飼料品質(zhì)的評(píng)價(jià)。本試驗(yàn)用V-Score評(píng)分體系對(duì)馬鈴薯渣發(fā)酵飼料發(fā)酵品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)得分幾乎相同，所有試驗(yàn)處理的發(fā)酵飼料等級(jí)均為良好。由于馬鈴薯淀粉渣這一原料的特性不同于飼料作物或牧草等常用青貯原料，其在發(fā)酵過程中有機(jī)酸及氨態(tài)氮的生成量低于上述原料制作的青貯飼料，尤其是本試驗(yàn)中所有處理均未檢測(cè)到丁酸，使得采用V-Score體系評(píng)分時(shí)各處理的得分明顯偏高且無差異，因而這一評(píng)分體系用于馬鈴薯淀粉渣發(fā)酵品質(zhì)的評(píng)價(jià)還存在一定問題，尚需探討針對(duì)馬鈴薯淀粉渣發(fā)酵飼料的發(fā)酵品質(zhì)評(píng)價(jià)體系。

3.3 添加發(fā)酵液對(duì)馬鈴薯渣發(fā)酵品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的影響

綠汁發(fā)酵液是近年來研制出的一種青貯添加劑，它是以發(fā)酵原料自帶的野生乳酸菌為菌種進(jìn)行厭氧發(fā)酵制備所得，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、制作工藝流程簡單、生產(chǎn)成本低。多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)添加綠汁發(fā)酵液后，青貯飼料氨態(tài)氮/總氮值顯著降低，pH值顯著下降，乳酸含量顯著升高，而本試驗(yàn)表明，單獨(dú)添加發(fā)酵液(1組)在降低pH值和提高乳酸含量方面的效果并不顯著，只是有效降低了氨態(tài)氮含量；吸收劑+發(fā)酵液的各個(gè)處理和CK相比在降低pH值和氨態(tài)氮含量方面效果不一，但優(yōu)于單一添加吸收劑的處理，而乳酸含量雖然與CK相比顯著提高，但與未添加發(fā)酵液的吸收劑處理相比并未表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)。據(jù)研究，在馬鈴薯渣33種自帶菌中包括6種促進(jìn)乳酸發(fā)酵的乳桿菌：干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)、德氏乳桿菌(Lactobacillus delbrueckii)、短乳桿菌(Lactobacillus brevis)、瑞士乳桿菌(Lactobacillus helveticus)、乳酸桿菌(Lactobacillus lactis)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)，還含有不利于青貯發(fā)酵的酪酸梭菌(Clostridium butyricum)、生孢梭菌(Clostridium sporogenes)和貝(季爾林斯基)氏梭狀芽胞桿菌(Clostridium.beijerinckii)等有害微生物，在發(fā)酵液制備過程中，這些有害微生物也可能得到進(jìn)一步繁殖，從而導(dǎo)致該發(fā)酵液在促進(jìn)乳酸生成和降低pH值方面的效果不如預(yù)期，因此，探討馬鈴薯渣發(fā)酵液的制備條件，以抑制制備過程中有害微生物的繁殖尚需作進(jìn)一步研究。

劉丹丹研究表明，添加綠汁發(fā)酵液對(duì)青貯水稻秸暴露在空氣中的有氧穩(wěn)定性并沒有十分顯著的影響，而鄭丹等認(rèn)為添加綠汁發(fā)酵液可以顯著提高開窯后青貯飼料的有氧穩(wěn)定性。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，馬鈴薯渣中單獨(dú)添加發(fā)酵液對(duì)改善馬鈴薯淀粉渣發(fā)酵飼料的有氧穩(wěn)定性作用不明顯，而在馬鈴薯渣中添加吸收劑后再添加發(fā)酵液除個(gè)別處理外均可顯著延長有氧暴露時(shí)間，說明將吸收劑和發(fā)酵液聯(lián)合使用才能有效提高發(fā)酵飼料的有氧穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

馬鈴薯淀粉渣單獨(dú)添加發(fā)酵液對(duì)改善發(fā)酵飼料的品質(zhì)效果不顯著，但吸收劑或吸收劑+發(fā)酵液聯(lián)合處理可顯著提高發(fā)酵飼料的乳酸含量，但對(duì)pH值、乙酸含量、氨態(tài)氮/總氮及有氧穩(wěn)定性的影響效果不一，綜合考慮感官評(píng)定得分、發(fā)酵品質(zhì)、有氧穩(wěn)定性及營養(yǎng)成分等指標(biāo)，以試驗(yàn)8組和試驗(yàn)6組效果較好。

（參考文獻(xiàn)26篇，刊略，需者可函索）