纤维素酶对鲜酒糟青贮饲料营养价值的影响

Liquor-Making Science and Technology - - News - 基金项目:国家自然科学基金项目( 51366009,51666010);甘肃省自然科学基金项目( 1506RJYA106,1508RJYA097);新疆维吾尔自治区高校2014-2-科研计划项目青年教师科研培育基金( XJEDU2014S086);兰州市科技计划项目( 20)。2017-05-收稿日期: 15 1962-),作者简介:王鸣刚( 男,教授,硕士生导师,研究方向为生物工程。1983-), E通讯作者:任海伟( 男,副教授,研究方向为食品加工副产物综合利用, mail:rhw52571119@1

王鸣刚1,李梦玉1,任海伟1,李志忠1,孙文斌1,马文鹏2 ( 1.兰州理工大学生命科学与工程学院,甘肃兰州 730050; 2.新疆农业职业技术学院,新疆昌吉 831100) 摘要: 酒糟是酿酒之后的副产物,利用酒糟生产青贮饲料是酒糟资源转化利用的重要途径之一。通过分析比较粗蛋白、粗脂肪、总糖、粗纤维、氨基酸组成等指标,考察了纤维素酶对酒糟青贮饲料营养价的影响,筛选适宜添加量。结果表明,纤维素酶对酒糟发酵之后的营养有促进作用。关键词: 酒糟; 纤维素酶; 青贮饲料; 营养价值1001- 08-0116-中图分类号: TS262.3;TS261.9;X797 文献标识码: A 文章编号: 9286(2017) 05

Effects of Cellulase on the Nutritive Value of Silage Produced by Fresh Distillers Grains

WANG Minggang1, LI Mengyu1, REN Haiwei1, LI Zhizhong1, SUN Wenbin1 and MAWenpeng2 (1.School of Life Science and Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050; 2.Xinjiang Agricultural Vocational Technolgy College, Changji, Xinjiang 831100, China ) Abstract: Distillers grains is the by-product in the production of Baijiu. Using distillers grains to produce silage is one of the most important approaches in the utilization of distillers grains. Through the analysis of the indexes including crude protein, crude fatty, total sugar, crude fiber, and amino acids composition, the effects of cellulase on the nutritive value of silage produced by distillers grains were explored, and the best adding level of cellulase was determined. The results suggested that cellulase could improve the nutritive value of distillers grains after the fermentation. Key words: distillers grains; cellulase; silage; nutritive value

随着自然环境的日益恶化、资源的日益减少以及粮食短缺问题的日益凸显,饲料供应问题日趋紧张,饲料产业现已成为国民经济中一个举足轻重的基础产业,成为衡量现代农牧业发展程度的重要标志。寻找新的饲料资源,开展新型饲料研究,尤其

[1]高蛋白饲料,已成为饲料工业发展中的突出课题 。

中国是白酒消费和生产大国,每年产生大量的废弃酒糟,转化利用不足极易造成环境污染和资源浪费。目前,酒糟的再利用途径主要包括生产有机

[ 3]肥、发酵饲料、食用菌、燃料棒、活性炭和食醋等2- 。 本课题组利用生化方法将酒糟转化为可发酵糖后

[ 6]发酵制备了木糖醇、乙醇和乳酸等4- 。另一方面,酒糟中蛋白质含量12 %~18 %,饲用价值较高,但酿酒过程添加的稻壳中含有植酸,会影响动物对酒糟蛋白的消化吸收,而且酒糟中的蛋白质被纤维木质素类物质包裹,不易被释到细胞外,难被生物利

[7]用,导致饲用品质下降 。

为进一步提高酒糟蛋白质的饲用价值,本文采用青贮原理对鲜酒糟进行固态发酵,通过比较粗蛋白、粗脂肪、总糖、粗纤维、氨基酸组成等指标,探究

纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵饲料营养价值的影响,筛选适宜的纤维素酶添加量,为酒糟青贮饲料的制备奠定理论基础。 1 材料与方法 1.1 原料、试剂及仪器鲜酒糟原料,纤维素酶。十二烷基硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、四硼酸钠、乙二醇乙醚、正辛醇和丙酮等试剂均为分析纯。

纤维素酶( cellulose),兰州理工大学生命科学与工程学院实验室保存。

UV-仪器设备: 5200型紫外可见分光光度计,

HH-上海元析仪器有限公司; 4数显恒温水浴锅,上

SHB-Ⅲ,海亚荣生化仪器厂;循环式多用真空泵 郑

TG-州长城科工贸有限公司;台式离心机 16,湘仪离心机仪器有限公司。1.2 实验方法1.2.1 酒糟化学成分的测定

总糖的含量测定:蒽酮比色法;粗脂肪的含量测定:索氏抽提法;酸性洗涤木质素的含量测定:

20805— 2006; GB/T 酸性洗涤纤维的含量测定:

1459— NY/T 2007;中性洗涤纤维的含量测定: GB/

20806— 5009.9— T 2006;淀粉含量的测定: GB/T 2008;粗蛋白含量的测定:凯氏定氮法;氨基酸含量的测定:氨基酸自动分析仪法;乳酸含量的测定: SBA-

40X生物传感分析。1.2.2 青贮饲料的制备方法

取3份等量的鲜酒糟原料,分别加入3%、5%、8%纤维素酶( cellulose),依次编号为LP3、LP5、LP8,充分搅拌混合,填装密封,进行青贮固态发酵,发酵时间为8个月。设置空白组和冷冻组(原料)分别编号为CK1、CK2。酒糟发酵结束后,分析酒糟青贮饲料的营养指标。取一部分青贮发酵后的酒糟,105 ℃烘干至恒重,粉碎,过40目筛,测其粗蛋白质、粗脂肪、总糖、淀粉、氨基酸、碳水化合物、粗纤维的含量;另取5g青贮发酵酒糟,加入35 mL蒸馏水,摇床振荡浸提1 h,然后4000 r/min离心10 min,取上清液,测酒糟饲料中氨态氮、乳酸含量和pH值等指标。

2 结果与分析

2.1 酒糟饲料基本成分含量的分析2.1.1 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后粗蛋白含量的影响(图1) 图1 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后粗蛋白质含量的影响

由图1可知,和CK1对照相比,经LP8处理的酒糟饲料中的粗蛋白质含量最高,达到19.51 %,经LP3处理的酒糟青贮饲料中粗蛋白质的含量也较高,达到18.21 %,而LP5处理后的酒糟青贮饲料中的粗蛋白质含量低于CK1组,仅为16.03 %。2.1.2 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后脂肪含量的影响(图2) 图2 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后脂肪含量的影响

如图2所示,和CK1对照相比,经过添加剂处理之后酒糟饲料的脂肪含量明显减少。LP3处理的酒糟青贮饲料中脂肪含量降低得相对较少,下降了 0.47 %,LP5组酒糟青贮饲料中脂肪含量减少得最多,降低了5.21 %。2.1.3 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后总糖含量的影响(图3)

图3 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后总糖含量的影响

饲料中的总糖通常包含了各种可被动物消化利用的糖类物质总和。青贮饲料的总糖含量如图3所示,与CK1组对照相比,经过添加剂处理后酒糟饲料的总糖含量明显减少。LP3处理的酒糟青贮饲料的总糖含量相对较高,有 2.85 %,经LP5处理的酒糟青贮饲料的总糖含量为1.76 %,经LP8处理的酒糟青贮饲料的总糖含量最低,为1.13 %。原因是:酒糟青贮发酵过程中,纤维素酶等微生物的繁殖代谢需要消耗大量的糖类物质,导致青贮饲料的糖含量明显下降。2.1.4 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后碳水化合物含量的影响(图4) 图4 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后碳水化合物含量的影响

碳水化合物是植物性饲料的主要成分,约占饲料干物质的70 %,是家畜热能的主要来源。碳水化合物是生命细胞结构的主要成分及主要供能物

[8]质,并且有调节细胞活动的重要功能。如图4所示,与原料( CK2)相比,青贮发酵后的碳水化合物含量均有所下降,尤其添加剂组下降明显,但添加 剂浓度对碳水化合物含量影响不显著。酒糟青贮饲料的固态发酵过程中,碳水化合物的含量的减少也与青贮厌氧发酵过程有密切关系。2.1.5 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后淀粉含量的影响(图5) 图5 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后淀粉含量的影响

如图5所示,与CK2相比,青贮发酵后酒糟饲料的淀粉含量均明显下降。其中, CK1对照组下降最明显,3个添加剂组的淀粉含量也显著下降,但LP3组的淀粉含量显著高于其余青贮组, LP3组的淀粉含量高达17.94 %。酒糟青贮发酵中,淀粉含量的减少也是由于青贮发酵过程中的微生物菌群利用所致。2.2 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后木质纤维组分含量的影响(图6) 图6 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后粗纤维含量的影响

如图6所示,和CK1对照相比,纤维素酶经过处理之后酒糟饲料的粗纤维含量发生显著变化。LP8组中的酸性洗涤木质素(ADL)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)三者的含量均最高。

LP3组中ADL、ADF、NDF的含量相对较低。经实验测得的数据对比《中国饲料成分及营养价值表》( 2013 年第 24版)给出的数值要高( DDGS中NDF含量为27.6 %、为ADF 12.2 %,鲜啤酒糟中NDF为39.4 %、为ADF 24.6 %),是因为酒糟中还含有40 %~50 %的发酵填充物——稻壳(其中含纤维素、木质素及SiO2),即使发酵过程中在各种酶的作用下,纤维素含量有所降解,但严重影响畜禽的消

[9]化和吸收,降低了酒糟的营养价值 。2.3 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵品质的影响2.3.1 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后氨态氮含量的影响(图7) 图7 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后氨态氮含量的影响

如图7所示,和CK2对照相比,添加剂组中酒糟饲料的氨态氮含量均显著增加。CK2对照组的氨态氮含量增加最少, LP5和LP8组的氨态氮含量最高,均达到 0.13 %,LP3组氨态氮的含量相对较低。由此,可以得出结论:酒糟贮存过程中,蛋白质分解量增大,而分解的程度则与添加剂的含量及青贮厌氧发酵过程有关。2.3.2 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后乳酸含量的影响(图8)

乳酸含量是评价青贮发酵饲料品质的一个重要指标,影响酒糟青贮发酵过程中pH值的变化。 图8 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后乳酸含量的影响 乳酸含量越高,越有利于饲料的长期保存。如图8所示,和CK1对照相比,经过添加剂处理之后酒糟饲料的乳酸含量明显降低,但是均比原料( CK2)中含有的乳酸含量高。其中, LP8组中乳酸含量最高,为 3.96 %。假若希望饲料保存的时间越长越好,可以适当提高纤维素酶的浓度来处理酒糟原料。2.4 纤维素酶添加量对酒糟青贮发酵后氨基酸组成的影响

酒糟青贮发酵饲料的氨基酸组成及含量见表1和表2。由于色氨酸在水解过程中被破坏,因此并没有被测出。酒糟饲料中共检测出17种氨基酸,其中包括7种必需氨基酸、10种非必需氨基酸 。

[10]必需氨基酸总量( EAA)最大的是 LP8 组,达到15.67 %;其次为LP5 组, EAA含量达到 15.31 %; LP3组的EAA含量最低,仅有13.93 %。

青贮酒糟蛋白的氨基酸分析见表3。由表3可知,在酒糟饲料中含量最高的氨基酸是谷氨酸( Glu),达到3.450 %;而含量最低的氨基酸为精氨酸( Arg),仅为0.144 %。赖氨酸(Lys)的变异系数最大,为 45.594 %,表明植物乳杆菌添加剂处理的青贮饲料中这一种氨基酸差异最为明显。组氨酸( His)、异亮氨酸( Ile)、甲硫氨酸(Met) 的变异系数

糟饲料中谷氨酸含量平均为3.450 %,变异系数为13.472 %,变化幅度为2.295~4.360,平均含量虽低于 WHO/FAO 推荐的值( 5.5 %),但仍比小麦( 2.6 %)等谷物的含量高,因此可将其与其他饲料混用,来弥补谷氨酸的缺乏。

青贮酒糟饲料的氨基酸评分见表4。由表4可看出,3种添加剂处理的青贮饲料中必需氨基酸与总氨基酸的比值稍大于WHO/FAO的必需氨基酸推荐模式,变化范围在38.78 %~40.78 %之间,平均占总氨基酸的39.67 %。与WHO/FAO推荐模式必需氨基酸的含量相比,3种添加剂处理的酒糟蛋白的第一限制氨基酸为甲硫氨酸( Met)和半胱氨酸( Cys),AAS为6.25,其中赖氨酸( Lys)的氨基酸评分与WHO/FAO推荐模式的数值最为接近,为7.46。 3 结论 通过对纤维素酶处理后酒糟青贮饲料中的粗

(上接第120页) 蛋白、脂肪、总糖、淀粉等基本成分含量、木质纤维组分含量及酒糟青贮发酵品质的比较分析,结合酒糟青贮发酵后氨基酸组分分析,综合以上各指标得出结论, LP1 组( 3%纤维素酶)取得的效果相对最好。

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