乳酸菌劑對胡蘿卜青貯品質(zhì)及營養(yǎng)成分的影響

李志春，李昌寶，辛 明，孫 健，何雪梅，唐雅園，廖彩蕓

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007)

【研究意義】胡蘿卜味道鮮美，甘甜可口，富含糖類、胡蘿卜素、維生素A、維生素C、維生素B1、維生素B2、酚類物質(zhì)及鈣、鉀和鐵等營養(yǎng)成分，被稱為小人參[1]。β-胡蘿卜素具有改善動(dòng)物生產(chǎn)性能、提高免疫機(jī)能[2]和抗氧化[3]等多種功能，主要來源于綠葉蔬菜及黃色和橘色的水果，而綠葉蔬菜及黃色和橘色的水果作為動(dòng)物飼料來源比較單一，不能滿足動(dòng)物正常生長發(fā)育對β-胡蘿卜素的需求，因此需在日常飼料中補(bǔ)充β-胡蘿卜素。乳酸菌劑具有增加青貯飼料中乳酸菌群數(shù)量、迅速降低pH、抑制有害微生物增殖，從而提高青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)等特性，但目前其在胡蘿卜青貯中的應(yīng)用機(jī)理研究不夠深入，且不同乳酸菌添加劑的使用效果尚未清楚。因此，開展適宜胡蘿卜青貯的乳酸菌劑篩選研究，對利用青貯方式保存胡蘿卜營養(yǎng)價(jià)值及促進(jìn)廣西畜牧業(yè)健康發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】β-胡蘿卜素是天然的抗氧化劑，在飼料加工過程中因受陽光和溫度影響在貯藏后期極易被破壞，因此在青貯玉米和秸稈中的β-胡蘿卜素含量非常低[4]。已有研究表明，在青貯飼料加工和貯存過程中β-胡蘿卜素平均損失29 %，而動(dòng)物對青貯飼料中β-胡蘿卜素的消化率平均僅為25 %～30 %，致使β-胡蘿卜素的利用效率進(jìn)一步下降[5]。胡蘿卜是富含胡蘿卜素的一種常見蔬菜，在動(dòng)物日糧中添加胡蘿卜可增強(qiáng)動(dòng)物的抵抗力，提高動(dòng)物的生長和繁殖性能，減少疾病發(fā)生[6]，但由于以胡蘿卜為青貯原料成本偏高，限制了其在養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用。許新新[7]研究顯示，利用尿素和復(fù)合霉菌制劑對胡蘿卜渣進(jìn)行青貯可得到適口性較好的青貯料。大量研究表明，添加乳酸菌可增加青貯飼料中乳酸菌群的數(shù)量，使其pH迅速降低，抑制有害微生物增殖，提高其有氧穩(wěn)定性[8]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】廣西賓陽縣胡蘿卜產(chǎn)業(yè)基地年總產(chǎn)胡蘿卜達(dá)10萬t，其中可作為良好飼料來源的非商品胡蘿卜年產(chǎn)量達(dá)1萬t左右。但由于胡蘿卜收獲期比較集中，養(yǎng)殖場無法在短期內(nèi)將其全部進(jìn)行青貯保存，且目前關(guān)于乳酸菌劑對胡蘿卜青貯過程中品質(zhì)和營養(yǎng)成分影響的研究也鮮見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究不同乳酸菌制劑對胡蘿卜青貯品質(zhì)、微生物數(shù)量、化學(xué)成分及活性成分的影響，篩選出合適的乳酸菌添加劑，為提高胡蘿卜青貯品質(zhì)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2018年7月采收于廣西農(nóng)墾東湖農(nóng)場(廣西賓陽縣境內(nèi))的新鮮胡蘿卜(品種為連天紅)，其營養(yǎng)成分含量為：有機(jī)物(OM)11.5 %，粗蛋白質(zhì)(CP)0.71 %，粗纖維(CF)0.9 %，碳水化合物(WSC)9.73 %，β-胡蘿卜素13.3 mg/100g，總酚38.3 mg/100g，維生素C 3.43 mg/100g，還原糖3.8 mg/100g。青貯罐為玻璃材料。所用菌劑為廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所實(shí)驗(yàn)室從酸芥菜和酸豆角液中用MRS培養(yǎng)基分離、純化出菌種制作的L1和L2菌劑及市售菌劑活菌王1號(hào)(L3)、活力99(L4)、超能活力生酵劑(L5)和優(yōu)速發(fā)酵劑(L6)，每克產(chǎn)品約含1.1×1011CFU個(gè)乳酸菌。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選取7份成熟的胡蘿卜各8.0 kg，切成長2～4 cm的胡蘿卜絲。將L1、L2、L3、L4、L5和L6乳酸菌劑分別制成10.0 mL/kg的乳酸菌制劑，按1 %菌種量添加到胡蘿卜絲中，以添加同量的水為對照(CK)，攪拌均勻后裝填并壓實(shí)于青貯罐中，置于室溫條件下密封發(fā)酵。

1.2.2 樣品采集及指標(biāo)測定 在青貯的第18和32天分別開罐取樣，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定。

感官評(píng)價(jià)指標(biāo)測定：按照德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)(DLG)青貯評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及等級(jí)評(píng)定方法[9]，從色澤、氣味和質(zhì)地等方面對試驗(yàn)后胡蘿卜青貯進(jìn)行綜合評(píng)定。

微生物數(shù)量測定：參考張相倫[10]測定玉米青貯飼料中微生物的方法，采用MRS培養(yǎng)基平板計(jì)數(shù)乳酸菌數(shù)量，采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基平板計(jì)數(shù)霉菌數(shù)量。

pH測定：參考李志春[11]篩選青貯飼料乳酸菌的方法測定。

氨態(tài)氮含量測定：參考張相倫[10]測定玉米青貯飼料銨態(tài)氮含量的方法，采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定。

化學(xué)成分測定：參考張相倫[10]測定玉米青貯飼料化學(xué)成分的方法，測定有機(jī)物、粗蛋白和碳水化合物含量。

活性成分測定：取新鮮胡蘿卜青貯樣品，按照《果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》中的方法測定胡蘿卜素(丙酮提取直接比色法)、維生素C(2,6-二氯酚靛酚滴定法)及總酚(甲醇溶液提取直接比色法)含量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以O(shè)ne-way ANOVA進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同乳酸菌劑對胡蘿卜青貯感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響

由表1可知，各處理胡蘿卜青貯的pH、水分含量、氣味、色澤和質(zhì)地均無顯著差異(P>0.05，下同) 。其中，添加乳酸菌劑各處理的pH均在4.0以下，明顯低于CK；青貯32 d時(shí)的pH均高于青貯18 d，但均低于4.20，處于良好pH水平[9]，均具有酸香味。青貯32 d時(shí)的水分含量比青貯18 d均有所升高，但均≤86.00 %(水分含量>86.00 %為劣等青貯[9])，可保持胡蘿卜多汁的口感。從霉變情況來看，在青貯18 d時(shí)僅L6處理表面出現(xiàn)霉點(diǎn)，在青貯32 d 時(shí)L4、L5和L6處理表面均出現(xiàn)霉點(diǎn)，而L1、L2和L3處理自始至終未出現(xiàn)霉點(diǎn)。說明L1、L2和L3 3個(gè)菌劑處理的胡蘿卜青貯感官效果較好。

表1 不同乳酸菌制劑對胡蘿卜青貯感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響

注：X1：pH；X2：水分含量( %)；X3：氣味；X4：色澤；X5：質(zhì)地；X6：霉變。

Note:X1：pH；X2：Watter content；X3：Smell；X4：Colour；X5：Texture；X6：Mildew.

2.2 不同乳酸菌制劑對胡蘿卜青貯微生物數(shù)量的影響

由表2可知，青貯18 d時(shí)L4、L5和L6處理的乳酸菌數(shù)量顯著多于CK(P<0.05，下同)，L1處理的乳酸菌數(shù)量與CK相同，差異不顯著，L2和L3處理的乳酸菌數(shù)量顯著少于CK，而L1、L3、L4和L6處理的霉菌數(shù)量與CK相同，但L2和L5處理沒有霉菌出現(xiàn)，說明添加L2和L5菌劑18 d在增加胡蘿卜青貯乳酸菌數(shù)量、降低pH的同時(shí)抑制了霉菌生長；青貯32 d時(shí)，L1、L2、L3、L4、L5和L6乳酸菌劑處理的乳酸菌數(shù)量分別為26.00×105、24.50×105、24.00×105、8.10×105、11.00×105和8.50×105CFU/mL，分別為CK的20.0、18.8、18.5、6.2、8.5和6.5倍，分別比CK顯著增多24.7×105、23.2×105、22.7×105、6.8×105、9.7×105和7.2×105CFU/mL；與青貯18 d時(shí)相比，青貯32 d的乳酸菌數(shù)量明顯增多，霉菌數(shù)量雖有所增加(均增加至20.00 CFU/mL)，但各處理間差異不顯著?？梢?，L2乳酸菌劑在有利于胡蘿卜青貯乳酸菌繁殖的同時(shí)對霉菌繁殖的抑制效果較佳。

2.3 不同乳酸菌制劑對胡蘿卜青貯化學(xué)成分的影響

由表3可知，與青貯18 d相比，青貯32 d各處理的有機(jī)物含量均有所降低(L2處理除外)，其中，L1和L5處理及CK降幅大于10.0 %，其他處理降幅小于10.0 %；青貯18 d時(shí)，各乳酸菌劑處理的粗蛋白含量差異極顯著(P<0.01，下同)，其中，L2處理的粗蛋白含量最高，極顯著高于CK 0.5 g/L，L3處理與CK相同，差異不顯著，其他處理均極顯著低于CK；青貯32 d時(shí)，各處理的粗蛋白含量無顯著差異；青貯18 d時(shí)，各乳酸菌劑處理的氨態(tài)氮含量均高于CK，其中，L1、L3、L4和L5處理極顯著高于CK，L2和L6處理與CK差異不顯著，而青貯32 d時(shí)L1、L3、L4、L5和L6處理的銨態(tài)氮含量極顯著高于CK，L2處理低于CK，但與CK差異不顯著。說明在青貯發(fā)酵過程中L2乳酸菌劑未導(dǎo)致銨態(tài)氮含量明顯增加，使得青貯的蛋白質(zhì)得到較好保留。在碳水化合物含量方面，青貯18和32 d時(shí)各乳酸菌劑處理均極顯著低于CK；青貯32 d時(shí)碳水化合物含量明顯低于青貯18 d，與表2中青貯32 d的乳酸菌數(shù)量明顯多于青貯18 d的變化趨勢相反，說明乳酸菌能利用可溶性碳水化合物迅速生長繁殖，產(chǎn)生大量乳酸，抑制青貯飼料中霉菌的生長。綜上所述，選擇L2乳酸菌劑進(jìn)行胡蘿卜青貯可有效提高其有機(jī)物含量，有效維持較低的氨態(tài)氮含量，青貯的品質(zhì)得到改善。

表2 不同乳酸菌制劑對胡蘿卜青貯微生物數(shù)量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note:Different lowercase letters in the same column represented significant difference(P<0.05) ，the same as below.

表3 不同乳酸菌制劑對胡蘿卜青貯化學(xué)成分的影響

注：X1：有機(jī)物含量( %)；X2：粗蛋白含量(g/L)；X3：銨態(tài)氮含量(mg/L)；X4：碳水化合物含量(mg/L)。同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示差異極顯著，下同。

Note:X1：OM content；X2：CP content；X3：Ammonium nitrogen content；X4：WSC content. Different uppercase letters in the same column represented extremely significant difference(P<0.01) ，the same as below.

2.4 不同乳酸菌制劑對胡蘿卜青貯活性成分的影響

由表4可知，各乳酸菌劑處理青貯的胡蘿卜素含量在青貯18 d時(shí)除L3處理外均高于CK，但與CK均無顯著差異，而青貯32 d時(shí)各乳酸菌劑處理的胡蘿卜素含量均高于CK，且除L3處理外均顯著高于CK；青貯32 d時(shí)的胡蘿卜素含量除L2和L3處理外均高于青貯18 d。青貯18 d時(shí)，L2、L3、L4和L5處理的維生素C含量極顯著高于CK，L1和L6處理極顯著低于CK，青貯32 d時(shí)L2處理的維生素C含量最高，但與CK差異不顯著，其他處理均極顯著低于CK；各處理青貯32 d時(shí)的維生素C含量均明顯低于青貯18 d。青貯32 d時(shí)，各乳酸菌劑處理的總酚含量均顯著低于CK，但L1、L2和L3處理的總酚含量較高(其中L2處理最高)，僅分別比CK降低7.5、6.7和8.8 mg/100g，而L4、L5和L6處理的總酚含量較低，分別比CK降低20.7、18.7和16.1 mg/100g；各處理青貯32 d時(shí)的總酚含量總體上低于青貯18 d。可見，添加L2乳酸菌劑的胡蘿卜青貯可有效保存胡蘿卜的活性成分。

3 討 論

青貯是在厭氧條件下利用乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，使青貯物的pH降至3.8～4.2，抑制青貯中的所有微生物繁殖，使養(yǎng)分含量損失不超過10 %，因此，青貯是長期保存多汁飼料營養(yǎng)特性可靠而經(jīng)濟(jì)的方法[12]。本研究結(jié)果表明，添加乳酸菌制劑后青貯的胡蘿卜具有酸甜香味，柔軟多汁，基本保持了胡蘿卜的原色和脆度，適口性強(qiáng)，有利于增強(qiáng)畜禽消化能力；胡蘿卜填裝后，混入的微生物即開始生長繁殖，酵母菌、霉菌及一般細(xì)菌大量增殖并消耗氧氣，使青貯容器內(nèi)產(chǎn)生厭氧環(huán)境，各種厭氧及兼性厭氧微生物隨即利用胡蘿卜表面的碳水化合物和其他營養(yǎng)物而繁殖，pH迅速降低；添加乳酸菌劑發(fā)酵32 d時(shí)，胡蘿卜青貯中乳酸菌的數(shù)量最高達(dá)26.00×105CFU/mL，是CK的20.0倍，說明添加乳酸菌劑后胡蘿卜青貯的乳酸菌數(shù)量迅速增加，并成為優(yōu)勢菌，與Taylor和Kung[13]研究認(rèn)為乳酸菌對其他微生物具有抑制或拮抗作用、馮煒弘等[14]利用乳酸菌能提高花椰菜青貯發(fā)酵中乳酸球菌、乳酸桿菌的增殖速度和數(shù)量,抑制霉菌、酵母菌和一般細(xì)菌增殖的觀點(diǎn)一致；但隨著發(fā)酵的進(jìn)行，霉菌數(shù)量有所增加，可能與胡蘿卜質(zhì)地較硬，在裝填時(shí)存在空隙使霉菌可緩慢生長有關(guān)。

表4 不同乳酸菌制劑對胡蘿卜青貯活性成分的影響

胡蘿卜青貯的營養(yǎng)成分是評(píng)價(jià)青貯質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。張相倫[10]研究發(fā)現(xiàn)，添加乳酸菌制劑對全株玉米進(jìn)行青貯可在一定程度上提高其粗蛋白含量，降低氨態(tài)氮含量。Okubo[15]等利用胡蘿卜與麥麩以80∶20的比例混合進(jìn)行青貯，其粗蛋白含量得到明顯提高。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著青貯時(shí)間的延長，添加乳酸菌劑胡蘿卜青貯的粗蛋白和氨態(tài)氮含量均降低，與張相倫[10]、Okubo等[15]的研究結(jié)果不一致，原因應(yīng)與接種乳酸菌加速乳酸產(chǎn)生、促使pH下降，進(jìn)而抑制青貯過程中植物蛋白酶和微生物對蛋白質(zhì)和氨基酸的降解作用，減少了氨態(tài)氮的產(chǎn)生有關(guān)[16-17]。本研究還發(fā)現(xiàn)，添加乳酸菌劑胡蘿卜青貯的碳水化合物含量出現(xiàn)不同程度的降低，可能是乳酸菌的生長繁殖消耗了胡蘿卜中的碳水化合物，與青貯32 d時(shí)的乳酸菌數(shù)量明顯多于青貯18 d的變化趨勢吻合。

胡蘿卜含有豐富的酚類物質(zhì)和維生素。闞娟等[18]研究發(fā)現(xiàn)，隨著損傷強(qiáng)度的增加，胡蘿卜的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、多酚含量和組成及抗氧化能力隨之增加。本研究中，將胡蘿卜切絲后添加乳酸菌劑可有效保留其胡蘿卜素和總酚含量，且青貯時(shí)間越長，效果越明顯，說明鮮切加工的機(jī)械損傷會(huì)誘導(dǎo)胡蘿卜產(chǎn)生多酚和黃酮等次生代謝產(chǎn)物以抵御損傷，且溫度越高損傷防御反應(yīng)越強(qiáng)，產(chǎn)生的酚類物質(zhì)等次生代謝產(chǎn)物越多[19-20]，與任麗芳和李軍[21]、馬躍等[22]、鮑會(huì)梅[23]、范姝含等[24]對鮮切胡蘿卜營養(yǎng)品質(zhì)及抗褐變等方面的研究結(jié)果一致。此外，乳酸菌生長繁殖導(dǎo)致胡蘿卜pH迅速降低，出現(xiàn)酸性厭氧環(huán)境，在酸性環(huán)境下胡蘿卜的多酚穩(wěn)定且適合貯藏，與袁歆貽[25]研究得出pH對蘋果的總酚含量和抗氧化性能影響顯著、在中性和偏酸性環(huán)境下蘋果多酚穩(wěn)定且適宜貯藏的結(jié)論相似。

4 結(jié) 論

添加乳酸菌劑可改善胡蘿卜青貯品質(zhì)，保持其營養(yǎng)價(jià)值。從青貯發(fā)酵過程中胡蘿卜感官評(píng)定指標(biāo)、乳酸菌數(shù)量、氨態(tài)氮含量和活性成分含量等方面綜合考慮，L2可作為提高胡蘿卜青貯飼料品質(zhì)的乳酸菌劑。