中药渣制备发酵饲料生产工艺的研究

孙晓燕，任 杰，葛亚中，刘瑜彬，杨继国，

(1华南理工大学食品科学与工程学院，广州 510640；2华南协同创新研究院，广东东莞 523808； 3无限极(中国)有限公司，广州 510640)

中药渣制备发酵饲料生产工艺的研究

孙晓燕1，任 杰2，葛亚中3，刘瑜彬3，杨继国1，2

(1华南理工大学食品科学与工程学院，广州 510640；2华南协同创新研究院，广东东莞 523808；3无限极(中国)有限公司，广州 510640)

以药食同源中药渣为试验材料，采用现代发酵技术，将中药渣转变为可在养殖行业使用的发酵饲料，实现中药渣无害化、资源化再利用。结果表明，中药渣制备发酵饲料的最佳工艺条件为外源添加15%～20%蔗糖，按照0.5‰～5‰的接种量(混合菌剂，包括植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和安琪啤酒酵母)，与高湿药渣搅拌均匀后于常温下(25～37℃)密闭发酵2d后即可使用或长期存放。发酵过程及密闭存放过程中(1～60d)未出现明显的染霉菌等杂菌的情况。中药渣经过发酵，降低了粗纤维和灰分含量，同时增加了粗蛋白、各种有机酸等有益成分的含量，可作为发酵饲料在养殖行业中部分替代普通饲料。

中药渣；混合菌种；发酵饲料；工艺优化

受加工目的、提取方法和工艺条件等因素的影响，对中药成分的提取不够完全或彻底，造成中药渣中残留多种活性成分和营养物质。中药加工企业产生的中药渣中至少含有30%的有效成分[1-2]，其功效与原料中药类似。如果对其进行加工后再利用，不仅可以提高中药的综合利用率、节约中药资源，还能减少中药渣对环境的污染[3]。利用现代发酵工艺对中药渣进行发酵处理，不仅可以降低药渣纤维素含量，提高药渣利用率，在发酵过程中还可以产生低聚寡糖等功能性次级代谢产物[4-5]，而且使中药渣的利用更加高效、环保。研究表明，中草药可以促进畜禽的生长发育、增强机体健康[6-9]。本项目主要针对中药生产剩余高湿药渣，利用经反复筛选获得的优良发酵菌株，进行了中药渣多种有益微生物发酵工艺及条件的研究，为资源化利用中药渣、生产功能性饲料提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

中药渣由无限极(中国)有限公司提供；碳酸钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、氯化钠、硫酸镁、硫酸锰、硫酸铵、盐酸、蔗糖、葡萄糖等均为分析纯试剂；硫酸、硫酸铜、硫酸钾、氢氧化钠、硼酸等为化学纯试剂；酵母膏、蛋白胨等为生物试剂；所用水为纯净水(培养基用水除外，为自来水)。

乳酸菌种，广东省微生物菌种保藏中心，具体包括保加利亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌。酵母菌为市售安琪酵母商品。

1.2 试验方法

1.2.1乳酸菌的筛选 从实验室保藏的乳酸菌类中筛选1～2d可快速发酵，并能使物料pH快速降低的菌种。在接种量1%条件下，于37℃静置密闭发酵高湿药渣2d后，取样检测物料pH。选取pH3.5的菌种，以保证高湿药渣的防腐性。

1.2.2混合菌种接种量对药渣的影响 将混合菌剂接种量按照0.5‰、1‰、5‰、10‰和15‰添加，在补加20%白糖后，于28℃下密闭发酵2d，检测药渣中菌落浓度。研究不同接种量对药渣发酵的影响，从而为药渣的防腐和有益微生物的扩繁提供借鉴。

1.2.3不同初始添加糖量对药渣的影响 初始添加糖量分别按5%、10%、15%、20%、25%和30%，在接种量5‰条件下，于28℃下密闭静置发酵2d，检测药渣中菌体浓度和pH。主要研究不同初始添加糖量对药渣发酵情况的影响，避免药渣腐败变质。

1.3 检测指标

(1)细菌总数检测方法。按照饲料中细菌总数的测定GB/T 13093—2006检测。(2)水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白、粗纤维、有机酸的检测方法。依次按GB/T 6435—2014、GB/T 6438—2007、GB/T 6433—2006、GB/T6432—1994/7.2、GB/T6434—2006、GB 5009.157—2003等国标方法进行检测。(3)pH由酸度计直接测量。

1.4 数据统计及分析

2 结果与分析

2.1 乳酸菌的筛选

高湿药渣pH降低的速度越快，其防腐性能越好。实验发现，植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌的pH均低于3.5(图1)，可保证高湿药渣的防腐性。同时，菌种种类多可使发酵物风味更好，故选取植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌作为发酵用混合菌剂中的乳酸菌。酵母菌在发酵饲料中应用广泛，且其与乳酸菌具有很好的共生性，有助于物料的发酵和pH的下降。此处未进行酵母菌的筛选，而直接采用广泛使用、性价比高的安琪酵母作为发酵剂中的酵母菌，复配乳酸菌成为后续试验中的混合菌剂使用。

图1 乳酸菌发酵对物料pH的影响

2.2 接种量对药渣的影响

不同接种量对药渣中菌体生成的影响较大。接种量≤5‰，药渣中菌体浓度在9亿/g(湿重)以上，且未有显著性差异；而>5‰的接种量，药渣中菌体浓度低于6亿/g(湿重)(图2)。分析可能原因是接种量加大后，导致培养基初始pH降低，从而在发酵初期微生物的发酵受到抑制，导致最终菌体浓度偏低。

图2 不同接种量对药渣的影响

故在考虑生产成本前提下，后期生产可选择0.5‰～5‰的接种量进行发酵。这样发酵结束后，药渣最终pH<4.0。且在随后的10d密闭静置培养过程中，药渣皆未出现感官上的腐败变质情况。

2.3 不同初始添加糖量对药渣的影响

添加糖量为15%～20%时，药渣中总菌数达到13亿/g左右；高于或低于该添加范围，菌落浓度减少较快。不同添加糖量对最终药渣pH的影响不大，除5%补加糖量的最终pH为3.52外，其他组皆低于3.50。在随后的10d密闭静置发酵过程中药渣未出现感官上的腐败变质情况。故在后续发酵试验中可将补加糖量定在15%～20%(图3)。

图3 不同初始添加糖量对药渣的影响

2.4 药渣发酵过程中的pH变化

本部分试验研究药渣在发酵过程中pH的变化情况。在初始添加含糖量15%、接种量5‰的条件下，于28℃下密闭静置发酵，探寻发酵过程中pH的变化趋势。由图4可见，在此条件下，药渣发酵1d，pH由4.32降至3.41，随后一直在3.3左右变化。发酵过程中感官上未见药渣腐败变质，这预示着利用微生物处理药渣，可有效防止药渣的腐败变质情况。

图4 药渣pH随时间变化趋势图

2.5 药渣发酵过程中蛋白变化情况

本部分试验主要研究药渣在发酵过程中蛋白含量的变化趋势。在接种量5‰、补加糖量15%的条件下，于28℃密闭静置发酵，每天检测蛋白含量。由图5可见，药渣在1d发酵后，蛋白含量由21.3%上升至22.7%，蛋白量增加了6%；随后蛋白含量保持在22.4%左右，蛋白含量平均增加了5%。该结果和其他发酵饲料原料蛋白增加量对比，增加量一般。

图5 药渣中蛋白含量随时间变化趋势

2.6 发酵高湿药渣保藏过程中霉菌生长情况及终点确定

本部分试验将发酵好的高湿药渣密闭静置于常温下，定期开盖检查表面霉菌生长情况。由表1可知，经过乳酸菌和酵母菌的静置发酵后，高湿药渣可较好地、长期地维持状态，尤其是在抑制霉菌生长方面，明显好于未发酵对照组。分析可知，发酵好的高湿药渣在密闭静置状态下其pH保持在3.3左右，低pH抑制了杂菌的生长；且前期增殖的乳酸菌也可产生细菌素抑制杂菌生长。发酵组在60d时出现的白色菌璞，经镜检可知，主要为酵母菌、乳酸菌类呈丝状混杂一起形成的白色菌落。通过上述分析，可以确定药渣接种菌剂发酵2d后，且pH<3.5为发酵终点，此时药渣可达到长期安全存放。

表1 发酵高湿药渣密闭保藏过程中霉菌的生长情况

注：因药渣经过了发酵，且发酵菌剂为乳酸菌和酵母菌，其较低的pH可有效抑制杂菌，故本部分试验未检测细菌数，而主要观察霉菌生成情况

2.7 高湿药渣发酵前后主要成分对比

由表2可知，发酵可有效分解碳水化合物，从而降低了粗纤维和灰分含量。增加的粗蛋白主要由微生物同化合成。该现象符合发酵饲料的基本特征。

表2 发酵对高湿药渣主要成分的影响

3 讨论与结论

本试验确定一条安全、简易的高湿药渣发酵工艺路线，即外源添加15%～20%蔗糖，按照0.5‰～5‰的接种量(混合菌剂，包括植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和安琪啤酒酵母)，与高湿药渣搅拌均匀后于常温下(25～37℃)密闭发酵2d后即可使用或存放。发酵过程及密闭存放过程中(1～60 d)未出现明显的染霉菌情况。

目前，全国每年产生中药渣(含植物提取的废渣)3 000万～5 000万t，主要作为基质用于食用菌栽培和植物种子发芽、生产饲料和有机肥、干燥或高温裂解气化作为燃料等方面[10]。由于中药渣具有粗纤维含量高、不易消化、适口性差等缺点，使其在动物养殖方面的利用受到限制[11]。本实验以药食同源中药渣为试验材料，采用现代发酵技术，将中药渣转变为可在养殖行业使用的发酵饲料，以达到中药渣无害化、资源化再利用的目的。中药渣经过发酵，降低了粗纤维和灰分含量，同时增加了粗蛋白、各种有机酸等有益成分的含量，可作为发酵饲料在养殖行业中部分替代普通饲料。◇

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The Production Technology of Fermented Feed from Traditional Chinese Medicine Residue

SUN Xiao-yan1，REN Jie2，GE Ya-zhong3，LIU Yu-bin3，YANG Ji-guo1，2

(1College of Food Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China；2South China Institute of Collaborative Innovation，Dongwan 523808，China；3Infinitus (China)Company Ltd，Guangzhou 510640，China)

Chinese medicine residue was transformed into fermented feed in aquaculture industry.In the process，aquaculture industry was adopted and it can be realized that harmless of Chinese medicine residue and resource recycling.The results showed that the optimum conditions for the preparation of fermented feed were as follows：added 15%～20% sucrose，0.5‰～5‰ inoculation(mixed strains，including Lactobacillus plantarum，Lactobacillus acidophilus and beer yeast)，mixed with high wet medicine residue，fermented two days under normal temperature(25～27℃)without air.Fermentation process and closed storage process (1～60 days)did not appear obvious mold bacteria and other bacteria.Chinese medicine residue after fermentation，reduced the crude fiber and ash content，while increased the crude protein，a variety of organic acids and other beneficial ingredients.The complex herb-medicine dregs could be used as a fermentation feed which partly replaced ordinary feed in aquaculture industry.

traditional chinese medicine residues；mixed strains；fermented feed；process optimization

孙晓燕(1977— )，女，硕士，研究方向：食品生物化学。

杨继国(1977— )，男，博士，副研究员，研究方向：食品生物化学。

(责任编辑 唐建敏)