不同添加剂对凉茶渣发酵品质的影响

2020-03-26陈奕业刘德武李耀坤孙宝丽

家畜生态学报 2020年2期

陈奕业，朱妮，梁瑶，刘德武，李耀坤，孙宝丽

(华南农业大学动物科学学院，草食动物研究室，广东广州 510642)

近年来，凉茶文化迅速崛起，其中最具代表性属广式凉茶。广式凉茶是广东人根据岭南的水土特征和气候研制出旳一种特色饮品。2006年广式凉茶列为首批国家级非物质文化遗产，同年，凉茶在中国大陆的销量超过可口可乐，凉茶每年销售量达到600万t。研究表明广式凉茶颗粒能有效减缓拘束负荷小鼠机体的氧化应激状态，降低氧化应激诱发脂质过氧化对睾丸和卵巢的损伤，对拘束负荷诱发小鼠应激性肝损伤具有一定的保护作用[1]。刘建雄等[2]研究表明，沙溪凉茶对干酵母引起的发热有明显降低的作用，对呼吸道和消化道感染常见的9种细菌均有不同程度抑制作用。叶木荣等[3]研究表明，王老吉冲服凉茶有抗菌消炎、利尿和增加肠道平滑肌收缩力、促进小肠蠕动作用。

广式凉茶能清热解毒、生津止渴，这主要是凉茶中中草药成分的作用，而广式凉茶的原材料绝大部分属于中草药。中草药制剂厂主要以水或有机溶剂来提取有效成分，每年在消耗大量中草药的同时，产生相应数量的中药渣。屈国敏等[4]使用中药渣饲喂湖羊研究结果表明，添加中药渣组湖羊平均日增重显著高于对照组，并能节约饲养成本，增加经济效益。广式液体凉茶经过浸提工艺之后，产生相应的凉茶原料残渣，并且数量巨大，处理费用成本高，易造成环境污染。目前，关于凉茶残渣的研究较少，若能将凉茶残渣在畜牧业上开发利用，不仅可以解决凉茶渣处理及污染环境等问题，还能够为动物提供更广泛的非常规饲料来源，为饲料工业和畜牧养殖业带来更广阔的发展空间。

1 材料与方法

1.1 材料

凉茶渣是制备液体凉茶原材料经过浸提工艺后产生的废渣，由广州某凉茶生产公司提供。

1.2 试验设计

采用单因子完全随机设计，共8个处理组，每个处理3个重复，具体分组如下表1。

表1 试验设计分组Table 1 Groups of the experiment

1.3 发酵调制

将凉茶渣自然晾晒过夜，材料水分含量控制在65%～75%，根据试验设计方案，每个处理组称取3.0 kg原料。按照鲜物质重量称取相应的添加剂稀释或溶化(每组用水量相同)后均匀的喷洒在原料上，并混合均匀。迅速以每袋1.0 kg装入30 cm×40 cm的聚乙烯袋中，并使用真空封口机(Aperts: VS2110GB)进行抽真空后密封，在常温条件下贮存60 d后开封。

1.4 项目测定

开袋后各取样20 g加入80 mL蒸馏水，4 ℃浸提24 h，两层纱布和1层滤纸过滤，浸提液用于pH、使用岛津LC-20AT型高效液相色谱仪对乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)和丁酸(butyrate acid，BA)的含量进行测定。取样100 g，放置于105 ℃的烘箱中烘2 h，然后将烘箱调至65 ℃恒温继续烘48 h，取出后立即放入干燥器中冷却，称量。将烘干的样品用于微型粉碎机粉碎，过1 mm(18目)筛，置于聚乙烯塑料袋中，挤压空气，封口保存。取粉碎样2 g，105 ℃烘3～4 h直至恒重，计算干物质(dry matter，DM)含量，其余剩余样品用于其他营养物质含量的测定。粗蛋白(crude protein，CP)含量采用凯氏定氮法进行测定，采用热浸提法测定粗脂肪(ether extract，EE)含量[5]，中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)采用滤袋分析法(Ankom 220型纤维分析装置)进行测定[6]；水溶性碳水化合物(water soluble-carbohydrates，WSC)含量使用蒽酮比色法进行测定。

1.5 数据分析

使用Microsoft Office Excel 2007对原始数据进行处理，再用SPSS 21.0统计分析软件进行方差统计分析，LSD法进行多重比较，使用均值±标准差对结果进行表示。

2 结果与分析

2.1 凉茶渣原料特性

由表2可知，凉茶渣粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量较高，其中粗蛋白含量为11.94%，中性洗涤纤维含量为74.95%，粗脂肪含量为3.47%。凉茶渣的水溶性碳水化合物含量较低，为0.52%。

表2 凉茶渣的营养成分(风干样基础)Table 2 Nutrient composition of herbal tea residues (air dry basis) %

2.2 凉茶渣发酵后营养成分分析

由表3可知，发酵后凉茶渣中DM、CP和EE最高含量分别为44.14%、13.68%和4.51%。NDF、ADF和HC最低含量分别为66.62%、49.23%和16.57%。试验组中干物质含量均低于对照组，其中Z组和X+Z组干物质含量与对照组有差异(P<0.05)，其余的差异不显著(P>0.05)。凉茶渣厌氧发酵后粗蛋白含量上升，达到12%以上。N、N+Z、X+Z和N+Z+X 显著高于D组(P<0.05)。发酵凉茶渣粗脂肪含量较高，但处理组与对照组均差异不显著(P>0.05)。N、X、Z、和N+Z+X组中NDF含量显著低于D组(P<0.05)，其余处理组虽然NDF含量同样低于对照组，但是差异不显著(P>0.05)。发酵后凉茶渣ADF含量在49%～59%范围之间，各添加剂组ADF含量均低于对照组，其中N+Z和N+Z+X两组ADF含量显著低于对照组(P<0.05)，分别为49.54%、49.23%。单独添加尿素、纤维素酶和蔗糖对凉茶渣处理能够显著降低半纤维素含量(P<0.05)。

2.3 不同添加剂对青贮品质影响分析

由表4可知，凉茶渣经厌氧发酵过后pH值范围在4.61～4.78之间，水溶性碳水化合物含量范围为0.34%～0.64%，乳酸菌含量范围为0.56%～1.0%，丁酸含量在1.26%～2.94%之间，丙酸和丁酸含量范围分别为1.22%～2.51%和0.17%～0.58%。单独添加0.4%纤维素酶和2%蔗糖能够显著的降低pH值(P<0.05)。X组乳酸含量显著高于对照组(P<0.05)，其余各试验组乳酸含量与对照组乳酸含量差异不显著(P>0.05)。从表4可知乙酸、丙酸含量较高，其中8个处理组平均乙酸含量平均达到1.7%，Z组乙酸含量最高，为2.94%，与X组差异不显著(P>0.05)，与其余组别差异显著(P<0.05)，并且Z组丙酸含量显著高于其他试验组(P<0.05)。凉茶渣发酵后丁酸含量较低，Z组与N+Z+X组丁酸含量显著高于对照组(P<0.05)。单独添加2%蔗糖组中的乙酸、丙酸和丁酸含量最高。

表3 凉茶渣发酵后化学成分(风干样基础)Table 3 Chemical components of herbal tea residues after fermentation (air dry basis) %

注：同列数据肩标为相同字母或无字母表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Notes: In the same column, values with the same or no letter superscripts mean insignificant difference (P>0.05), while different lowercase superscripts mean significant difference (P<0.05). The same below.

表4 凉茶渣的发酵品质(风干物质基础)Table 4 The fermentation quality of herbal tea residues (air dry basis) %

3 讨论

中药渣作为一种新型的非常规饲料资源，现在越来越多的应用在畜牧业中，凉茶渣属于中药渣中的一种，可作为粗饲料资源来源或饲料添加剂资源进行开发利用。黎智华等[7]对六种药渣的营养成分分析发现，粗蛋白含量范围为10.50%～16.46%，粗脂肪含量范围为0.73%～3.13%，NDF和ADF含量范围分别为47.79%～70.70%，20.46%～56.35%。本研究测定未发酵的凉茶渣CP、EE、NDF、ADF含量分别为:11.94%、3.47%、74.95%、53.96%，表明凉茶渣营养物质含量与中药渣相似。中药渣因粗纤维含量高，难消化、适口性差等原因，作为动物饲料资源开发和利用而受到限制[8]。随着发酵技术的越加成熟，应用微生态技术处理中药渣，能够使生物活性物质含量增加，提升中药渣中粗蛋白含量，降低粗纤维的含量[9]，使中药渣的再次利用价值得以提升[10]。

厌氧发酵是较复杂的生化过程，乳酸菌、腐败菌和霉菌等多种微生物在密闭厌氧的条件互相作用，与乳酸菌竞争原料内的乳酸菌发酵产物或可溶性糖类，从而对整个发酵过程产生影响[11-12]。Zhang等[13]研究表明厌氧发酵过程中，发酵原料中的WSC含量存在一个临界值，当WSC总含量高于或者低于这个临界值，会使得发酵过程中促进或者抑制丁酸的产生。因此本试验中凉茶渣原料WSC含量较低，仅为0.52%，这可能是凉茶渣发酵品质较差的原因之一。Wilkinson等[14]研究表明发酵早期对WSC消耗量较大，主要是有氧活动和乳酸菌发酵活动使WSC剩余量较低，从而容易导致某些植物乳杆菌发酵乳酸变成乙酸，使pH值升高为有害微生物创造了有利条件，从而导致发酵品质变差。

蔗糖或糖蜜常用作添加剂在青贮过程进行添加利用，从而弥补发酵底物中的糖含量不足。研究表明添加蔗糖或糖蜜能够改善原料发酵品质，提高乳酸、乙酸、水溶性碳水化合物含量[15-17]，降低pH值。在本研究中也获得类似的结果，添加2%蔗糖提高乳酸和WSC含量，显著降低了pH值，但是乳酸和WSC含量与对照组相比差异不显著，而荣辉等[18]在象草青贮中添加4%的糖蜜得到的结果差异显著，可能是2%蔗糖的添加量太少和发酵原材料存之间存在差别。

尿素是目前常用的营养性添加剂之一，用于改善青贮饲料或发酵饲料的营养价值，研究表明在发酵过程中尿素能够被微生物酶和植物酶以及脲酶分解成氮，提供氮元素，弥补原料中氮元素含量的不足，从而提高粗蛋白的含量[19-20]。本研究添加0.6%尿素使凉茶渣发酵料粗蛋白含量显著高于对照组，这与臧艳运、玉柱和Lessard等[21-23]研究结果一致。郭艳萍等[24]报道指出在高粱青贮中添加尿素能够显著提高青贮料中乳酸含量，而本试验中单独添加尿素组其乳酸高于对照组，但差异不显著，可能是因为0.6%的添加浓度较低，导致尿素的缓冲效果太短，导致产生乳酸量较低。

具有生物活性的酶制剂作为青贮添加剂被广泛的应用于青贮饲料生产的过程中，其能够提高青贮料的营养价值和发酵品质。研究表明在木质素含量较高的青贮料中添加一定剂量的酶制剂可以提高植物细胞壁分解效率，并且提高可溶性碳水化合物和乳酸的含量，降低pH值，获得优良发酵品质[25]。本研究中，单独添加0.4%纤维素酶处理组中乳酸含量显著高于对照组，NDF和pH值显著低于对照组，这与万里强等[26]报道相似，说明在凉茶渣发酵过程中添加纤维素酶具有提高乳酸含量，降低NDF、ADF含量和pH值，改善发酵品质的作用。