蔬菜废弃物发酵技术及其在动物生产中的应用

■崔艺燕 田志梅 邓 盾 马现永陈卫东

（广东省农业科学院动物科学研究所畜禽育种国家重点实验室农业部华南动物营养与饲料重点实验室广东省畜禽育种与营养研究重点实验室广东畜禽肉品质量安全控制与评定工程技术研究中心，广东广州510640）

目前，我国是世界上蔬菜产量最大的国家，据联合国粮食及农业组织统计数据（FAOSTAT），2016年产量达到 5.43×108t，占世界总产量的50.52%。蔬菜易损耗且易腐烂，使得在蔬菜收获、贮藏、加工和运输过程中损耗成为废弃物，蔬菜废弃物产生量占蔬菜质量的30%以上[1]。另外蔬菜具有强季节性，上市时间短而集中，大量蔬菜废弃物无合理处理利用。随着蔬菜种植数量的增长和对蔬菜质量要求的提高，蔬菜废弃物的数量也在不断增长。因此，合理利用蔬菜资源有利于资源循环利用，节能减排。为实现蔬菜废弃物资源化利用，对无腐烂变质的蔬菜进行发酵、青贮作为动物饲料，可长期保存蔬菜废弃物达到节约粮食的目的。但是蔬菜废弃物的水分含量高，青贮缓冲能力强，容易引起丁酸菌活动，产生大量青贮渗出液。将高水分与低水分的副产物混合作为发酵原料，可以降低污水的产生[2]，同时有利于不同废弃物的综合利用。此外，可通过发酵改变动物饲料的气味、味道，将部分适口性差的废弃物经发酵后改善适口性。因此，本文综述了蔬菜废弃物的营养价值、发酵菌种、发酵营养成分变化以及在动物生产中的应用，以期为蔬菜废弃物的发酵饲料化利用提供依据。

1 蔬菜废弃物的营养价值

蔬菜废弃物富含蛋白质、维生素、矿物质、糖类等营养成分，粗纤维含量较低，总体与新鲜蔬菜一致。由表1可知，不同种类的蔬菜废弃物营养成分差异较大。总体上，蔬菜废弃物的水分含量较高，干物质含量低，高山娃娃菜废弃物水分含量可达95.30%。单一蔬菜废弃物粗蛋白质含量较高，而粗纤维含量较低。

2 蔬菜废弃物的发酵菌种

发酵的关键是菌种，特别是不同微生物之间的协同互补作用。表2列出了部分蔬菜废弃物发酵中应用的菌种。霉菌、酵母菌和乳酸菌的应用较多，霉菌同化淀粉、纤维素的能力强，将废弃物中的碳水化合物降解为单糖、双糖等，使酵母良好地繁殖。乳酸菌则产生乳酸改善适口性。菌株的协同作用对废弃物发酵饲料的品质起到积极作用。

表1 蔬菜废弃物的营养成分（DM，%）

表1 （续） 蔬菜废弃物的营养成分（DM，%）

3 蔬菜废弃物发酵前后营养成分变化

3.1 单一蔬菜废弃物发酵

微生物发酵能够提高蔬菜废弃物粗蛋白质（CP）的含量，降低纤维素、硝酸盐和亚硝酸盐含量，改善废弃物的营养成分提高青贮发酵品质。番茄渣经复合菌发酵后，乳酸和丙酸含量显著增加，CP为18.59%，中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量分别为50.80%和43.63%，维生素A、维生素E分别为23.60、10.20 mg/kg，均显著低于番茄渣原料[14]。添加米曲霉能显著提高番茄渣混合青贮饲料的CP含量（P＜0.01）和干物质消化率（P＜0.01），分别达到14.76%和78.84%[22]。植物乳杆菌、发酵乳杆菌发酵后，废弃白菜叶CP、粗脂肪(EE)分别提高38.20%、111.90%，粗纤维（CF）降低8.43%；废弃青笋叶CP、EE分别提高45.41%、71.43%，CF降低2.32%，pH值小于4.0[8]。芥菜叶青贮饲料的CP达22.24%，NDF、ADF分别小于25%、19%，硝酸盐和亚硝酸盐含量较低[23]。乳酸菌制剂发酵降低马齿苋的氨态氮与总氮比值和pH值（P＜0.05），提高干物质和CP含量（P＞0.05），NDF、ADF含量分别降低4.45%和2.47%（P＜0.05）[18]。乳酸菌的添加提高了茭白鞘叶青贮发酵的感官评定等级及乙酸和丙酸的浓度（P＜0.05）[24]。

表2 蔬菜废弃物的发酵菌种

3.2 混合蔬菜废弃物发酵

不同的废弃物混合发酵能够提高青贮成功的机会，改善发酵品质。表3列出了部分混合发酵饲料的营养成分。3∶7～6∶4比例混合的番茄渣与全株玉米青贮pH值均在3.8以下，随比例加大，发酵产物CP、有机物质、ADF的含量也相应增加[11]。花椰菜茎叶与玉米秸秆（7∶3）混贮，显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]。小麦秸秆∶白菜尾菜（7∶3）、5%玉米粉、2%酵母粉，在室温、pH值6.6，发酵2 d，可提高白菜混合物中的CP、EE含量[25]，武光明[26]采用正交试验发现，不灭菌发酵，接种10%绿色木霉、白地霉、产朊假丝酵母组合（1∶2∶2），1%的尿素、1.5%的硫酸铵、0.2%硫酸镁、0.4%磷酸氢二钾和0.4%过磷酸钙，蔬菜废弃物（白菜、莲花菜等）和麸皮（85∶15)，在1 000 ml三角瓶中投放100 g、27℃，发酵96 h，CP含量为15.97%，提高了75%。蔬菜废弃物经黑曲霉发酵后EE、CF含量显著减少，而无氮提取物有减少趋势；除蛋氨酸外（降低51%），必需氨基酸水平随着发酵的进行而增加，增加的氨基酸包括色氨酸（178%），赖氨酸（139%），组氨酸（42%），苯丙氨酸（41%），缬氨酸（16%），异亮氨酸（14%），苏氨酸（13%），亮氨酸（8.3%）和精氨酸（5.6%）。大多数非必需氨基酸减少，除了天冬氨酸（18.4%），丝氨酸（20%）和半胱氨酸（28%）增加[13]。青笋、西兰花、花椰菜、芹菜等比例混合，添加乳酸菌、20%的玉米秸秆发酵，测得粗灰分为11.03%，CP 8.83%，EE 5.57%，总磷0.17%，总钙0.31%，NDF（38.85%）、ADF（20.92%）极显著低于玉米全贮饲料（P＜0.01）[27]。鲜马铃薯渣∶小麦麸皮∶玉米蛋白粉（8∶1∶1），在菌液量4%（8×108CFU/ml植物乳杆菌），33℃发酵60 h，CP、CF含量分别为22.37%～23.07%、13.69%～14.55%[21]。玉米秸秆∶莲花菜∶酵母菌（70∶30∶2）发酵后，CP、EE含量分别提高了0.78%和0.76%；玉米秸秆∶莲花菜尾菜∶酵母菌∶玉米粉（70∶30∶2∶5）发酵后CP、EE含量分别提高了0.90%、0.86%（P＜0.05）[3]。

4 发酵蔬菜废弃物在动物生产的应用

在动物生产中应用蔬菜废弃物发酵料，能够有效降低生产成本，一定程度上改善动物健康。14%番茄渣发酵饲料饲喂新疆褐牛，显著提高奶牛采食量、4%校正乳产量（5.12%、5.83%；P＜0.05），乳产量、饲料转化率、乳脂率、乳蛋白、乳糖、总固体固形物在数值上高于对照组（P＞0.05），番茄渣发酵饲料每日每头效益增加1.79元，每头每月(30 d)可多收入53.7元[15]。番茄渣发酵饲料喂牛，围产前期试验组谷胱甘肽过氧化物酶、总超氧化物歧化酶和总抗氧化能力显著提高（P＜0.05）；围产后期试验组奶牛较对照组产奶量显著提高（P＜0.05），丙二醛含量显著降低（P＜0.05），红细胞、血红蛋白浓度、尿素氮、低密度胆固醇、铁含量均显著提高（P＜0.05）[28]。混合蔬菜废弃物发酵料显著提高奶牛产奶量（第6周以后）（P＜0.05），平均每天较对照组增加1.91 L（P＜0.05）[27]。乳酸菌发酵蔬菜废弃物能增加干物质消化率和降低瘤胃甲烷产量[2]。与玉米青贮相比，马铃薯渣青贮饲喂肉羊，日增重提高5～23 g，每日每只羊增收0.68～1.33元[29]。10%发酵马铃薯渣饲喂肉仔鸡日增重提高3.29%（P＞0.05），料重比降低5.58%（P＜0.05），总胆红素、γ-谷氨酰氨转肽酶、谷草转氨酶、尿酸显著低于对照组（P＜0.05）[30]。

5 小结

充分合理利用价格低廉而数量巨大的蔬菜废弃物，对于缓解人畜争粮、环境污染等问题有重要作用。蔬菜废弃物容易产生亚硝酸盐，部分含有氢氰酸、龙葵素，同时存在农药残留问题。另外，蔬菜废弃物发酵饲料含有较多的有机酸，有轻泻作用，生产应用中需要合理搭配。微生物发酵蔬菜废弃物的研究应用较少。因此，需要进一步研究适合蔬菜废弃物发酵的菌种、废弃物比例，对动物生产的影响。