蔬菜廢棄物發(fā)酵技術(shù)及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

■崔藝燕 田志梅 鄧 盾 馬現(xiàn)永陳衛(wèi)東

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物科學(xué)研究所畜禽育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室農(nóng)業(yè)部華南動物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣東省畜禽育種與營養(yǎng)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣東畜禽肉品質(zhì)量安全控制與評定工程技術(shù)研究中心，廣東廣州510640）

目前，我國是世界上蔬菜產(chǎn)量最大的國家，據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（FAOSTAT），2016年產(chǎn)量達(dá)到 5.43×108t，占世界總產(chǎn)量的50.52%。蔬菜易損耗且易腐爛，使得在蔬菜收獲、貯藏、加工和運(yùn)輸過程中損耗成為廢棄物，蔬菜廢棄物產(chǎn)生量占蔬菜質(zhì)量的30%以上[1]。另外蔬菜具有強(qiáng)季節(jié)性，上市時間短而集中，大量蔬菜廢棄物無合理處理利用。隨著蔬菜種植數(shù)量的增長和對蔬菜質(zhì)量要求的提高，蔬菜廢棄物的數(shù)量也在不斷增長。因此，合理利用蔬菜資源有利于資源循環(huán)利用，節(jié)能減排。為實(shí)現(xiàn)蔬菜廢棄物資源化利用，對無腐爛變質(zhì)的蔬菜進(jìn)行發(fā)酵、青貯作為動物飼料，可長期保存蔬菜廢棄物達(dá)到節(jié)約糧食的目的。但是蔬菜廢棄物的水分含量高，青貯緩沖能力強(qiáng)，容易引起丁酸菌活動，產(chǎn)生大量青貯滲出液。將高水分與低水分的副產(chǎn)物混合作為發(fā)酵原料，可以降低污水的產(chǎn)生[2]，同時有利于不同廢棄物的綜合利用。此外，可通過發(fā)酵改變動物飼料的氣味、味道，將部分適口性差的廢棄物經(jīng)發(fā)酵后改善適口性。因此，本文綜述了蔬菜廢棄物的營養(yǎng)價(jià)值、發(fā)酵菌種、發(fā)酵營養(yǎng)成分變化以及在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用，以期為蔬菜廢棄物的發(fā)酵飼料化利用提供依據(jù)。

1 蔬菜廢棄物的營養(yǎng)價(jià)值

蔬菜廢棄物富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)、糖類等營養(yǎng)成分，粗纖維含量較低，總體與新鮮蔬菜一致。由表1可知，不同種類的蔬菜廢棄物營養(yǎng)成分差異較大?？傮w上，蔬菜廢棄物的水分含量較高，干物質(zhì)含量低，高山娃娃菜廢棄物水分含量可達(dá)95.30%。單一蔬菜廢棄物粗蛋白質(zhì)含量較高，而粗纖維含量較低。

2 蔬菜廢棄物的發(fā)酵菌種

發(fā)酵的關(guān)鍵是菌種，特別是不同微生物之間的協(xié)同互補(bǔ)作用。表2列出了部分蔬菜廢棄物發(fā)酵中應(yīng)用的菌種。霉菌、酵母菌和乳酸菌的應(yīng)用較多，霉菌同化淀粉、纖維素的能力強(qiáng)，將廢棄物中的碳水化合物降解為單糖、雙糖等，使酵母良好地繁殖。乳酸菌則產(chǎn)生乳酸改善適口性。菌株的協(xié)同作用對廢棄物發(fā)酵飼料的品質(zhì)起到積極作用。

表1 蔬菜廢棄物的營養(yǎng)成分（DM，%）

表1 （續(xù)） 蔬菜廢棄物的營養(yǎng)成分（DM，%）

3 蔬菜廢棄物發(fā)酵前后營養(yǎng)成分變化

3.1 單一蔬菜廢棄物發(fā)酵

微生物發(fā)酵能夠提高蔬菜廢棄物粗蛋白質(zhì)（CP）的含量，降低纖維素、硝酸鹽和亞硝酸鹽含量，改善廢棄物的營養(yǎng)成分提高青貯發(fā)酵品質(zhì)。番茄渣經(jīng)復(fù)合菌發(fā)酵后，乳酸和丙酸含量顯著增加，CP為18.59%，中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）含量分別為50.80%和43.63%，維生素A、維生素E分別為23.60、10.20 mg/kg，均顯著低于番茄渣原料[14]。添加米曲霉能顯著提高番茄渣混合青貯飼料的CP含量（P＜0.01）和干物質(zhì)消化率（P＜0.01），分別達(dá)到14.76%和78.84%[22]。植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌發(fā)酵后，廢棄白菜葉CP、粗脂肪(EE)分別提高38.20%、111.90%，粗纖維（CF）降低8.43%；廢棄青筍葉CP、EE分別提高45.41%、71.43%，CF降低2.32%，pH值小于4.0[8]。芥菜葉青貯飼料的CP達(dá)22.24%，NDF、ADF分別小于25%、19%，硝酸鹽和亞硝酸鹽含量較低[23]。乳酸菌制劑發(fā)酵降低馬齒莧的氨態(tài)氮與總氮比值和pH值（P＜0.05），提高干物質(zhì)和CP含量（P＞0.05），NDF、ADF含量分別降低4.45%和2.47%（P＜0.05）[18]。乳酸菌的添加提高了茭白鞘葉青貯發(fā)酵的感官評定等級及乙酸和丙酸的濃度（P＜0.05）[24]。

表2 蔬菜廢棄物的發(fā)酵菌種

3.2 混合蔬菜廢棄物發(fā)酵

不同的廢棄物混合發(fā)酵能夠提高青貯成功的機(jī)會，改善發(fā)酵品質(zhì)。表3列出了部分混合發(fā)酵飼料的營養(yǎng)成分。3∶7～6∶4比例混合的番茄渣與全株玉米青貯pH值均在3.8以下，隨比例加大，發(fā)酵產(chǎn)物CP、有機(jī)物質(zhì)、ADF的含量也相應(yīng)增加[11]?；ㄒ饲o葉與玉米秸稈（7∶3）混貯，顯著提高可溶性碳水化合物、乳酸和丙酸含量（P＜0.05），降低pH值、丁酸含量（P＜0.05）[5]。小麥秸稈∶白菜尾菜（7∶3）、5%玉米粉、2%酵母粉，在室溫、pH值6.6，發(fā)酵2 d，可提高白菜混合物中的CP、EE含量[25]，武光明[26]采用正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不滅菌發(fā)酵，接種10%綠色木霉、白地霉、產(chǎn)朊假絲酵母組合（1∶2∶2），1%的尿素、1.5%的硫酸銨、0.2%硫酸鎂、0.4%磷酸氫二鉀和0.4%過磷酸鈣，蔬菜廢棄物（白菜、蓮花菜等）和麩皮（85∶15)，在1 000 ml三角瓶中投放100 g、27℃，發(fā)酵96 h，CP含量為15.97%，提高了75%。蔬菜廢棄物經(jīng)黑曲霉發(fā)酵后EE、CF含量顯著減少，而無氮提取物有減少趨勢；除蛋氨酸外（降低51%），必需氨基酸水平隨著發(fā)酵的進(jìn)行而增加，增加的氨基酸包括色氨酸（178%），賴氨酸（139%），組氨酸（42%），苯丙氨酸（41%），纈氨酸（16%），異亮氨酸（14%），蘇氨酸（13%），亮氨酸（8.3%）和精氨酸（5.6%）。大多數(shù)非必需氨基酸減少，除了天冬氨酸（18.4%），絲氨酸（20%）和半胱氨酸（28%）增加[13]。青筍、西蘭花、花椰菜、芹菜等比例混合，添加乳酸菌、20%的玉米秸稈發(fā)酵，測得粗灰分為11.03%，CP 8.83%，EE 5.57%，總磷0.17%，總鈣0.31%，NDF（38.85%）、ADF（20.92%）極顯著低于玉米全貯飼料（P＜0.01）[27]。鮮馬鈴薯渣∶小麥麩皮∶玉米蛋白粉（8∶1∶1），在菌液量4%（8×108CFU/ml植物乳桿菌），33℃發(fā)酵60 h，CP、CF含量分別為22.37%～23.07%、13.69%～14.55%[21]。玉米秸稈∶蓮花菜∶酵母菌（70∶30∶2）發(fā)酵后，CP、EE含量分別提高了0.78%和0.76%；玉米秸稈∶蓮花菜尾菜∶酵母菌∶玉米粉（70∶30∶2∶5）發(fā)酵后CP、EE含量分別提高了0.90%、0.86%（P＜0.05）[3]。

4 發(fā)酵蔬菜廢棄物在動物生產(chǎn)的應(yīng)用

在動物生產(chǎn)中應(yīng)用蔬菜廢棄物發(fā)酵料，能夠有效降低生產(chǎn)成本，一定程度上改善動物健康。14%番茄渣發(fā)酵飼料飼喂新疆褐牛，顯著提高奶牛采食量、4%校正乳產(chǎn)量（5.12%、5.83%；P＜0.05），乳產(chǎn)量、飼料轉(zhuǎn)化率、乳脂率、乳蛋白、乳糖、總固體固形物在數(shù)值上高于對照組（P＞0.05），番茄渣發(fā)酵飼料每日每頭效益增加1.79元，每頭每月(30 d)可多收入53.7元[15]。番茄渣發(fā)酵飼料喂牛，圍產(chǎn)前期試驗(yàn)組谷胱甘肽過氧化物酶、總超氧化物歧化酶和總抗氧化能力顯著提高（P＜0.05）；圍產(chǎn)后期試驗(yàn)組奶牛較對照組產(chǎn)奶量顯著提高（P＜0.05），丙二醛含量顯著降低（P＜0.05），紅細(xì)胞、血紅蛋白濃度、尿素氮、低密度膽固醇、鐵含量均顯著提高（P＜0.05）[28]。混合蔬菜廢棄物發(fā)酵料顯著提高奶牛產(chǎn)奶量（第6周以后）（P＜0.05），平均每天較對照組增加1.91 L（P＜0.05）[27]。乳酸菌發(fā)酵蔬菜廢棄物能增加干物質(zhì)消化率和降低瘤胃甲烷產(chǎn)量[2]。與玉米青貯相比，馬鈴薯渣青貯飼喂肉羊，日增重提高5～23 g，每日每只羊增收0.68～1.33元[29]。10%發(fā)酵馬鈴薯渣飼喂肉仔雞日增重提高3.29%（P＞0.05），料重比降低5.58%（P＜0.05），總膽紅素、γ-谷氨酰氨轉(zhuǎn)肽酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、尿酸顯著低于對照組（P＜0.05）[30]。

5 小結(jié)

充分合理利用價(jià)格低廉而數(shù)量巨大的蔬菜廢棄物，對于緩解人畜爭糧、環(huán)境污染等問題有重要作用。蔬菜廢棄物容易產(chǎn)生亞硝酸鹽，部分含有氫氰酸、龍葵素，同時存在農(nóng)藥殘留問題。另外，蔬菜廢棄物發(fā)酵飼料含有較多的有機(jī)酸，有輕瀉作用，生產(chǎn)應(yīng)用中需要合理搭配。微生物發(fā)酵蔬菜廢棄物的研究應(yīng)用較少。因此，需要進(jìn)一步研究適合蔬菜廢棄物發(fā)酵的菌種、廢棄物比例，對動物生產(chǎn)的影響。