利用殘次沃柑制備酵素營(yíng)養(yǎng)液工藝對(duì)比研究

謝育利，陳燕麗，覃花榜，王 瑾，李嘉維，王吉平，蘇天明，張 野，何鐵光，李 琴，梁芷姮

（1. 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西 南寧 530007； 2. 廣西壯族自治區(qū)土壤肥料工作站，廣西 南寧 530007； 3. 環(huán)江毛南族自治縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，廣西 河池 547100；4. 廣西源創(chuàng)農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530022）

植物酵素營(yíng)養(yǎng)液是一種天然酵素制劑，以植物組織或殘?bào)w為主要材料，按一定比例輔以紅糖、酵素菌、水等，經(jīng)一定條件發(fā)酵而成［1-2］。植物酵素營(yíng)養(yǎng)液包含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，除發(fā)酵原料自身含有的氨基酸、蛋白質(zhì)、纖維素和微量元素外，在發(fā)酵過程中還能形成有益微生物群體，其代謝產(chǎn)物如酶、有機(jī)酸、生物激素等均是作物生長(zhǎng)的有益成分［1-3］。研究表明，植物酵素營(yíng)養(yǎng)液可有效促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育，提高農(nóng)作物品質(zhì)，增強(qiáng)農(nóng)作物抗病蟲害能力和改善土壤品質(zhì)［4-9］。此外，植物酵素營(yíng)養(yǎng)液施用方法靈活、便捷［10］，同時(shí)應(yīng)用安全，對(duì)環(huán)境友好［3］，因此，植物源酵素營(yíng)養(yǎng)液在種植業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用空間。

沃柑自2004 年從韓國(guó)引入，是晚熟的雜交柑橘新品種［11］。廣西沃柑發(fā)展迅猛，目前種植總面積已逾10 萬(wàn)hm2，占全國(guó)總種植面積的50%以上，年產(chǎn)量超過100 萬(wàn)t［12-13］。沃柑落果量較大，目前殘次果尚未形成有效的處理機(jī)制，一般自然脫落后囤積于果園，自然腐爛。這不僅污染了果園生態(tài)環(huán)境，不利于沃柑果樹生長(zhǎng)，同時(shí)造成了資源浪費(fèi)。

殘次沃柑制備酵素營(yíng)養(yǎng)液不僅有助于實(shí)現(xiàn)沃柑殘次果資源化利用，而且能有效緩解環(huán)境污染，筆者研究不同發(fā)酵工藝條件下，殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液理化性質(zhì)變化特征，以期找到適用于殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液的發(fā)酵工藝，為殘次沃柑資源化利用提供科學(xué)理論參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

沃柑殘次果由廣西起鳳橘洲生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司提供，果實(shí)養(yǎng)分如下：w（鋅）1.2 mg/kg，磷未檢出，w（鐵）5.2 mg/kg，w（鎂）120 mg/kg，w（鉀）1.74 mg/g，w（總酸）5.13 g/kg，w（氮）1.67 mg/g，w（硅）0.38 g/kg，w（鈣）506 mg/kg。輔料包括自來(lái)水、紅糖、糖蜜和酵素菌（山東中科嘉億生物工程有限公司生產(chǎn)）。紅糖養(yǎng)分如下：w（氨基酸）0.72%，w（總糖）81.4%，w（粗多糖）0.22%，w（鐵）35 mg/kg，w（鋅）3.3 mg/kg，w（鈣）0.001 mg/kg，w（鎂）618 mg/kg，w（硅）0.01%。糖蜜養(yǎng)分如下：ρ（氨基酸）31 g/L，ρ（總糖）48 g/L，w（粗多糖）5.7%，w（鐵）87.8 mg/kg，w（鋅）12.1 mg/kg，ρ（鈣）36 g/L，ρ（鎂）12.3 g/L，ρ（硅）1.1 g/L。酵素菌劑成分如下：有效活菌數(shù)（乳酸菌+酵母菌）≥1.0×1011CFU/mL。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)發(fā)酵處理，T1，m（殘次沃柑）∶m（自來(lái)水）=3 ∶10；T2，m（殘次沃柑）∶m（自來(lái)水）=3 ∶10，含酵素菌；T3，m（殘次沃柑）∶m（自來(lái)水）∶m（紅糖）=3 ∶10 ∶1；T4，m（殘次沃柑）∶m（自來(lái)水）∶m（糖蜜）=3 ∶10 ∶1；T5，m（殘次沃柑）∶m（自來(lái)水）∶m（紅糖）=3 ∶10 ∶1，含酵素菌；T6，m（殘次沃柑）∶m（自來(lái)水）∶m（糖蜜）=3∶10∶1，含酵素菌。

每處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，采用同一規(guī)格塑料桶密閉發(fā)酵90 d［4，14］，酵素菌用量參考說明書推薦值。實(shí)驗(yàn)自2021 年3 月24 日開始，發(fā)酵期間每天早晚各攪拌1次，其中發(fā)酵30、45、60、90 d取發(fā)酵過濾液進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.2 檢測(cè)指標(biāo)及方法

檢測(cè)指標(biāo)根據(jù)《植物酵素》（QB/T 5323—2018）中種植業(yè)用植物酵素理化指標(biāo)確定。一般理化指標(biāo)，pH 采用pH 計(jì)（FE28FiveEasy Plus）測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，有機(jī)酸（以乳酸計(jì)） 采用乳酸試劑盒-微板法（貨號(hào)G0816W，微板法96樣）測(cè)定；特征理化指標(biāo)，有效活菌數(shù)（乳酸菌）采用平板計(jì)數(shù)法測(cè)定，蛋白酶活性采用茚三酮顯色法測(cè)定［15］，β-葡聚糖酶活性采用β-1，3 葡聚糖酶試劑盒-微板法（貨號(hào)G0526W，微板法96樣）測(cè)定，多酚含量采用分光光度計(jì)法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010和SPSS 16.0分別進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析，使用Sigmaplot 10.0進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵工藝條件下殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液一般理化指標(biāo)變化趨勢(shì)

不同發(fā)酵工藝條件下殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液一般理化指標(biāo)變化趨勢(shì)見圖1，發(fā)酵過程可分為3個(gè)時(shí)間段，分別為前期（30～45 d）、中期（45～60 d）、后期（60～90 d）。由圖1a.可知，發(fā)酵期間所有處理殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液pH變化相似，整體均表現(xiàn)為前期略有下降、中期快速升高、后期再次下降的趨勢(shì)，且發(fā)酵期間各處理酵素營(yíng)養(yǎng)液pH均低于5。由圖1b.可知，處理T4、處理T5、處理T6殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液有機(jī)質(zhì)質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)表現(xiàn)為前中期下降、后期回升，處理T1、處理T2、處理T3 有機(jī)質(zhì)質(zhì)量濃度的變化趨勢(shì)則表現(xiàn)為前期有機(jī)質(zhì)含量略有提升、中期下降、后期回升。發(fā)酵期間處理T6的有機(jī)質(zhì)含量均表現(xiàn)為最高，說明處理T6的發(fā)酵工藝條件更有利于殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液有機(jī)質(zhì)累積。由圖1c.可知，處理T2殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液有機(jī)酸（以乳酸計(jì)）含量表現(xiàn)為先下降后上升趨勢(shì)，其他處理則呈現(xiàn)逐步升高趨勢(shì)，說明越到發(fā)酵后期有機(jī)酸含量越高。發(fā)酵期間酵素營(yíng)養(yǎng)液有機(jī)質(zhì)、有機(jī)酸（以乳酸計(jì)）等指標(biāo)發(fā)生變化的原因可能是沃柑果實(shí)與微生物之間可發(fā)生協(xié)同作用。殘次沃柑果實(shí)中原有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有助于微生物的分裂、生長(zhǎng)，進(jìn)一步促進(jìn)生物轉(zhuǎn)化的發(fā)生，但隨著沃柑果實(shí)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，微生物活動(dòng)可能隨之減弱。有機(jī)質(zhì)、有機(jī)酸等含量呈現(xiàn)后期上升的趨勢(shì)，其原因可能是酵素營(yíng)養(yǎng)液發(fā)酵尚未達(dá)到沃柑果實(shí)與微生物之間協(xié)同作用的拐點(diǎn)。

圖1 殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液一般理化指標(biāo)變化趨勢(shì)

2.2 不同發(fā)酵工藝條件下殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液特征理化指標(biāo)變化趨勢(shì)

不同發(fā)酵工藝條件下殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液特征理化指標(biāo)變化趨勢(shì)見圖2。

圖2 殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液特征理化指標(biāo)變化趨勢(shì)

由圖2 可以看出，殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液有效活菌數(shù)除處理T6 外，各處理均呈現(xiàn)前期下降、后期上升的變化趨勢(shì)；蛋白酶活性，除處理T5 外，其他處理均呈現(xiàn)前期增強(qiáng)、中期減弱、后期回升的變化趨勢(shì)；β-葡聚糖酶活性，處理T3、T4和T6呈現(xiàn)前期下降、中后期增強(qiáng)的變化趨勢(shì)，處理T1 呈現(xiàn)前期增強(qiáng)、中期減弱、后期增強(qiáng)的變化趨勢(shì)，處理T5 則呈現(xiàn)前期增強(qiáng)、中后期下降的變化趨勢(shì)；多酚含量，處理T1、T2、T3和T5呈現(xiàn)前期降低、中期回升、后期再次降低的變化趨勢(shì)，處理T4呈現(xiàn)前中期下降、后期回升的變化趨勢(shì)，處理T6則表現(xiàn)為前期增加、中期下降、后期回升的變化趨勢(shì)。

2.3 不同發(fā)酵工藝條件下殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液一般理化指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況

不同發(fā)酵工藝條件下殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液一般理化指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況見表1。

表1 殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液一般理化指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況

根據(jù)QB/T 5323—2018，種植業(yè)用植物酵素一般理化指標(biāo)須全部符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。發(fā)酵期間所有處理所得酵素營(yíng)養(yǎng)液pH均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（見表1）；有機(jī)質(zhì)含量除處理T2（發(fā)酵60 d時(shí)不達(dá)標(biāo)）外，其他處理均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，最高為處理T6，其次為處理T4。殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液在發(fā)酵期間只有處理T4有機(jī)酸含量（以乳酸計(jì)）能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，說明本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的處理T4發(fā)酵工藝可能適合生產(chǎn)合格的種植業(yè)用植物酵素產(chǎn)品。

2.4 不同發(fā)酵工藝條件下殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液特征理化指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況

根據(jù)QB/T 5323—2018，種植業(yè)用植物酵素特征理化指標(biāo)應(yīng)有3 項(xiàng)或3 項(xiàng)以上符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。不同發(fā)酵工藝條件下殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液特征理化指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況見表2。由表2 可以看出，發(fā)酵30 d時(shí)，所有處理均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；發(fā)酵45 d后，只有處理T4 和處理T6 滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；發(fā)酵90 d 后，處理T4 有3 項(xiàng)特征理化指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，處理T6則有4項(xiàng)特征理化指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)合一般理化指標(biāo)情況，處理T4 發(fā)酵工藝條件更適合殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液的制備。

表2 殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液特征理化指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況

3 結(jié)論

在m（殘次沃柑）∶m（自來(lái)水）∶m（糖蜜）=3∶10 ∶1 條件下發(fā)酵90 d后，殘次沃柑酵素營(yíng)養(yǎng)液可滿足《植物酵素》（QB/T 5323—2018）一般理化指標(biāo)要求和特征理化指標(biāo)要求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定參考價(jià)值。

乳酸是三大有機(jī)酸之一，可由糖類在乳酸菌作用下發(fā)酵生成丙酮酸，再在乳酸脫氫酶催化下還原生成［16-17］。處理T2、T5和T6發(fā)酵工藝中添加了酵素菌，所得酵素營(yíng)養(yǎng)液有機(jī)酸含量較低，可能是因?yàn)榻退鼐械慕湍妇鷮?duì)乳酸菌產(chǎn)生了抑制作用［18］，導(dǎo)致發(fā)酵液中乳酸菌減少或者活力降低，無(wú)法還原生成足夠的乳酸。在下一步研究中，可考慮提高沃柑殘次果比例、調(diào)整酵素菌種類，或者配以其他原料，探索更優(yōu)的發(fā)酵工藝。