果渣营养特性及其发酵用作猪饲料的研究进展

姚焰础， 江 山，肖 融，黄 健， 刘志云， 刘作华

（重庆市畜牧科学院，农业农村部养猪科学重点实验室，养猪科学重庆市市级重点实验室，重庆荣昌402460）

我国水果种植面积和产量均居世界第一，2018年全国水果种植面积1187.5万hm2，总产量25688.4万t。随着水果种植业的发展，越来越多的水果用于深加工，每年产生上千万吨的果渣。由于鲜果渣水分多，糖分高，极易腐烂变质，不易贮运，压榨会损失大量养分，人工干燥成本高，自然晾晒费工费时且易被病菌污染，加之粗纤维、果胶等抗营养因子含量高，制约了其直接作为饲料的应用，多数被丢弃，造成资源浪费和环境污染。果渣营养丰富，富含糖类、有机酸、维生素、矿物质、膳食纤维等营养物质及黄酮、多酚、色素类营养活性物质，将其充分合理地开发用作饲料，不仅能缓解我国常规饲料资源短缺问题，还可降低养殖成本，从根本上解决果渣废弃造成的环境污染。本文对柑橘渣、苹果渣、葡萄渣等主要果渣的资源概况、营养特点、发酵工艺及其在猪饲粮中的应用进行综述，为果渣大规模开发用作猪饲料提供参考。

1 柑橘渣

我国是世界第一柑橘生产大国，2018年柑橘产量达4138.1万t。柑橘渣是柑橘榨汁或制罐后的副产物，包括果皮、种子、橘络和残余果肉等，甜橙榨汁后的副产物约占果实重量的50%，蜜桔制罐后的副产物约占果实重量的25%。随着我国柑橘产业的快速发展，越来越多的柑橘用于深加工，每年大约产生500万t柑橘渣。

1.1 柑橘渣的营养物质和营养活性物质 柑橘渣中常规营养物质含量和氨基酸组成见表1、表2。新鲜柑橘渣水分含量大于80%，干渣中无氮浸出物、钙含量较高，氨基酸组成全面，但粗纤维多，粗蛋白质和磷含量低。

此外，柑橘渣还富含可溶性糖、铁、维生素B1、维生素B2、维生素C、维生素E、胡萝卜素、黄酮类抗氧化物质、橘皮精油和膳食纤维。姚焰础等（待发表）测得柑橘渣中总糖含量为33.96%。焦必林等（1992）测得柑橘渣含铁204.8 mg/kg、维生素B120.0 mg/kg、维生素B23.6 mg/kg、维生素C 288 mg/kg、维生素E 50.3 mg/kg。谢练武（2006）研究表明，柑橘皮的总黄酮含量为4.48%。陈林林等（2010）采用水蒸气蒸馏法提取柑橘皮精油的得率为3.4%，主要成分为柠檬烯（92.72%），对大肠杆菌、白色葡萄球菌和青霉均有较强的抑菌作用。杨雪（2015）报道，柑橘渣中总膳食纤维59.27%、可溶性膳食纤维7.61%、不可溶性膳食纤维51.16%。

表1 柑橘渣的常规营养物质含量%

表2 柑橘渣的氨基酸组成%

1.2 柑橘渣的抗营养因子 柑橘渣中抗营养因子主要是果胶和苦味物质。果胶是多糖类物质，黏度高，单胃动物难以消化。苦味影响适口性，降低动物采食量。柑橘皮中含有大量果胶，约占果皮的20%～30%。柑橘的苦味物质主要分布于种子和果皮中，包括两大类：一类是黄烷酮糖苷类化合物，主要代表物为柚皮苷、新橙皮苷等；另一类是三萜系化合物，主要是类柠檬苦素，包括柠檬苦素和诺米林（王志国，2000；元晓梅等，1996；Yusof等，1990）。程建华等（1999）研究表明，柑橘皮的柚皮苷和柠檬苦素含量分别为2360、218 mg/kg。姚焰础等（2011）测得柑橘渣中柚皮苷和柠檬苦素含量分别为12.21、431.14 mg/kg。

1.3 柑橘渣发酵 柑橘渣含有大量苦味物质，且蛋白质含量较低，限制了其在养猪生产中的直接应用。利用益生菌对柑橘渣进行发酵，能够降低苦味物质含量，提高蛋白质含量，改善柑橘渣的饲用价值。程建华等（1999）研究表明，经发酵处理后，柑橘渣中柚皮苷和柠檬苦素含量分别下降68.18%、35.78%。姚焰础等（2012）报道，青贮后柑橘渣的柚皮苷和柠檬苦素含量分别降低了43.82%、35.82%。赵蕾（2008）发现，产朊假丝酵母、黑曲霉和里氏木霉发酵夏橙皮渣适宜条件为：发酵时间3～4 d，接种比例2：l：l或3：2：1，接种量10%，含水量65%；发酵后粗蛋白质含量约为发酵前的3倍，真蛋白含量增加约45%。李赤翎等（2009）报道，酵母菌固态发酵柑橘渣的最佳条件为：温度30℃，开始pH为5，培养时间4 d；当酵母菌接种量为3%时，柑橘渣中酵母菌数量达到9.26亿cfu/g，粗蛋白质含量由发酵前的8.17%增加到28.06%。殷钟意等（2009）研究表明，当黑曲霉、米曲霉、扣囊腹膜孢酵母的混合比例为2：3：l，培养基中柑橘渣85%、麸皮15%，含水量70%，接种量为0.4 mL/g时，柑橘渣的粗蛋白质含量从发酵前10.37%提高到34.40%。杨柳等（2014）将黑曲霉、白地霉、米酒酵母按5：4：1的比例添加，经30℃、64 h发酵柑橘渣，粗蛋白质含量达10.12%，较未发酵时的6.47%提高了56.41%。程锦（2016）研究发现，米曲霉、康宁木霉、热带假丝酵母三菌比例为1：2：2时柑橘渣和麦麸或豆粕混合发酵的粗蛋白质含量最高，达到33%左右；最佳发酵条件为：发酵时间84 h，发酵温度33℃，含水率70%，辅料投加比例5%，菌液投加量0.4 mL/g。

1.4 发酵柑橘渣在猪饲粮中的应用 发酵柑橘渣对猪的适口性好，适量添加可促进肠绒毛发育，提高蛋白质利用率，降低饲料成本。王帅（2014）在饲粮中添加8%发酵柑橘渣，提高了断奶仔猪的生长性能，促进了肠绒毛发育，降低了隐窝深度，提高了消化吸收能力。程建华等（1999）发现，10%～l5%发酵柑橘渣取代育肥猪饲粮中麦麸对育肥猪的适口性良好，猪的采食和增重均无影响，具有明显的经济效益和社会效益。赵蕾（2008）用发酵夏橙皮渣按50%和100%的比例替代基础饲粮的菜籽粕，对生长猪生长性能无不良影响；50%替代组血清尿素氮含量显著降低，饲粮蛋白质和干物质消化率显著提高；50%和100%替代组饲料成本分别降低了2.43%和4.85%，每千克增重的饲料成本分别降低了0.06元和0.23元。Cerisuelo等（2010）在饲粮中添加青贮柑橘渣，前4周猪的采食量和日增重降低，但4周后没有影响；显著降低了猪粪中大肠杆菌数量；有降低背膘厚度，增加皮下脂肪中油酸含量的趋势。Moset等（2015）报道，育肥猪饲粮中添加青贮柑橘渣显著降低了消化能，但线性增加了中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的消化率；随着柑橘渣添加量的增加，粪中肠杆菌和乳酸菌数量显著降低，屠宰率也线性下降，皮下脂肪层多不饱和脂肪酸含量呈二次曲线式下降；当添加量为10%时，对育肥猪营养物质消化率、屠宰率、皮下脂肪酸含量均无显著影响。姚焰础等（待发表）发现，生长、育肥阶段分别添加21.4%与28.9%以内的发酵柑橘渣均在一定程度上提高了猪的日增重，其中生长、育肥阶段分别添加10.0%与15.2%发酵柑橘渣的日增重最高，分别比对照组提高10.1%和3.7%；生长猪添加28.9%发酵柑橘渣有降低日增重趋势，育肥猪添加38.2%发酵柑橘渣显著降低了日增重；添加28.9%发酵柑橘渣显著降低了育肥猪血清尿素氮水平。

2 苹果渣

我国是世界第一苹果生产大国，2018年全国苹果产量3923.3万t。苹果渣是苹果榨汁或生产罐头后的副产物，主要由果皮、果核和残余果肉组成。我国年产苹果渣约300万t。

2.1 苹果渣的营养物质和营养活性物质 杨福有等（2000）对陕西省10个果汁厂的苹果渣中常规营养物质含量和氨基酸组成（表3、表4）进行了测定，结果表明，鲜苹果渣水分含量高，干渣中无氮浸出物含量高，氨基酸组成较全面，但粗纤维含量高，粗蛋白质、钙、磷含量低。

表3 苹果渣的常规营养物质含量 %

表4 苹果渣的氨基酸组成%

苹果渣还富含可溶性糖、铁、B族维生素、黄酮、多酚和膳食纤维。杨福有等（2000）测定苹果渣中含总糖15.08%、铁158 mg/kg。研究表明，苹果渣中维生素B2含量为3.8 mg/kg，是玉米的3.5倍。黄庆等（2016）测得苹果皮的黄酮含量为2.5%，具有较强的自由基清除能力。周春娣（2014）测得苹果渣多酚的提取率为0.37%，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有很强的抑菌作用。耿乙文等（2016）报道，苹果渣中还原糖含量8.76%、总膳食纤维64.76%、可溶性膳食纤维9.87%、不可溶性膳食纤维54.89%、多酚0.44%。

2.2 苹果渣的抗营养因子 苹果渣含有多种抗营养因子，主要是果胶与单宁。岳贤田（2011）利用超声波提取苹果渣中果胶，提取率为12.9%。Wikiera等（2015）利用两种酶代替常规无机酸萃取苹果渣，果胶的得率分别为18.95%、17.86%，显著高于酸法提取（14.52%）。单宁分为水解单宁和缩合单宁，其中缩合单宁不能水解，可与胰蛋白酶和淀粉酶或酶的底物反应，降低蛋白质和碳水化合物的利用率。李彩凤等（2005）测定了陕西2个中型苹果汁加工厂的苹果渣中果胶含量分别为15.8%、16.1%，单宁含量分别为0.46%、0.25%。

2.3 苹果渣发酵 苹果渣含有单宁等抗营养因子，且蛋白质含量较低，在养猪生产中直接应用效果欠佳。通过有益微生物发酵改善适口性，提高蛋白质含量，是改善苹果渣饲用价值的有效途径。Joshi等（2000）分别利用啤酒酵母、产朊假丝酵母、产蛋白酵母、产朊球形酵母和柠檬形克氏酵母固态发酵苹果渣，粗蛋白质含量提高了200%，粗脂肪提高150%～200%，维生素C提高200%，粗灰分、粗纤维和矿物元素有所增加，可溶性蛋白质略有增加，但含糖量下降。胡银川等（2010）研究了单菌、双菌、三菌发酵苹果渣，结果表明，单菌发酵时，黑曲霉发酵产物的蛋白质含量增幅最大，枯草芽孢杆菌次之，最后为酿酒酵母。双菌发酵时，当黑曲霉与枯草芽孢杆菌混合比例为1∶1时，蛋白质含量增幅最大。三菌发酵的最优菌种比例为黑曲霉∶枯草芽孢杆菌∶酿酒酵母=1∶1∶2，蛋白质含量由发酵前7.2%增加到13.5%，提高了88%。薛祝林等（2014）研究枯草芽孢杆菌和啤酒酵母双菌发酵苹果渣的效果发现，混合菌种发酵对产物真蛋白含量的影响浆料比＞pH＞接种量；最佳发酵条件为浆料比1：1、枯草芽孢杆菌接种量3%、pH 5，真蛋白含量达到13.58%。

2.4 发酵苹果渣在猪饲粮中的应用 少量添加发酵苹果渣能提高断奶仔猪生长性能，改善小肠形态结构，调节肠道微生态平衡，提高养分消化率。杨福有等（2003）用2%、4%、6%青贮苹果渣和1.5%柠檬酸饲喂断奶仔猪，结果表明，添加4%青贮苹果渣组与1.5%柠檬酸组在两阶段的饲喂结果中，日增重和料重比无差异；2%组在前期由于酸性物质不足使日增重低于对照组，腹泻率高于对照组；6%组全期日增重均低于对照组，料重比高于对照组，最佳添加量为4%。高印等（2016）研究了添加4%、6%、8%益生菌发酵苹果渣对早期断奶仔猪生长性能、血清生化指标和粪便微生物菌群的影响，结果表明，添加6%益生菌发酵苹果渣能提高断奶仔猪生长性能，调节肠道微生态平衡，降低粪便中大肠杆菌数量和腹泻率，提高血清中内分泌激素含量，降低尿素氮和胆固醇含量。王国军等（2017）研究了添加4%、6%、8%益生菌发酵苹果渣对断奶仔猪表观消化率、血清免疫指标和肠道菌群与形态的影响，结果表明，日粮中添加6%益生菌发酵苹果渣能提高仔猪小肠绒毛高度，降低隐窝深度，改善肠道环境，从而提高粗蛋白质和粗脂肪的表观消化率；降低肠道中大肠杆菌含量，提高乳酸杆菌等有益菌含量，调节肠道微生态平衡，提高断奶仔猪免疫力。

3 葡萄渣

我国是葡萄种植大国，2018年全国葡萄产量1366.7万t。葡萄渣是葡萄经过酿酒或榨汁后的副产物，主要由葡萄皮、葡萄籽和果梗构成，约占鲜果重量的20%～30%。我国年产葡萄渣约50万t。

3.1 葡萄渣的营养物质和营养活性物质 葡萄渣中常规营养物质含量和氨基酸组成见表5、表6。新鲜葡萄渣水分含量高，干渣中粗蛋白质、粗脂肪、钙含量高，氨基酸组成全面，但粗纤维含量大于20%，磷含量较低。

表5 葡萄渣的常规营养物质含量%

表6 葡萄渣的氨基酸组成 %

葡萄渣还富含可溶性糖、矿物质、维生素以及多酚、有机酸、不饱和脂肪酸、膳食纤维等多种功能性物质。董思瑶等（2015）测得葡萄皮含钾2.17%、铁666 mg/kg、铜50 mg/kg。葡萄渣的多酚类物质主要包括白藜芦醇、原花青素和天然色素，具有抗氧化、抗炎、抗菌等生物活性。Pastrana-Bonilla等（2003）报道，葡萄籽、葡萄皮中酚类物质含量分别约为2178.8 mg和374.6 mg GAE/kg（GAE表示没食子酸当量）。王彪（2013）研究表明，采用超声波法提取酿酒葡萄渣中的白藜芦醇提取率最高，可达0.3125%。齐墩果酸是一类五环三萜化合物，具有护肝、降血糖、降血脂、抗炎、抗病毒等多种作用。黄小云等（2017）研究表明，从毛葡萄酿酒皮渣提取物中得到的齐墩果酸含量为1.516%。葡萄籽中含有14%～17%葡萄籽油，其主要成分为亚油酸、亚麻酸等多不饱和脂肪酸（彭丽霞等，2010）。葡萄渣中膳食纤维含量较高，约占干物质75%，其中，可溶性膳食纤维15%（张兆英等，2019）。

3.2 葡萄渣的抗营养因子 葡萄渣中主要抗营养因子是单宁。张欢等（2019）测定了宁夏地区4个主栽酿酒葡萄品种的葡萄渣中单宁含量为3.83%～5.18%，4种葡萄渣中单宁含量从高到低依次为赤霞珠＞马尔贝克＞蛇龙珠＞美乐。

3.3 葡萄渣发酵 葡萄渣的水分和可溶性糖含量高，不易保存，纤维和单宁含量高，适口性差，干燥耗能大，故生产中常通过有益微生物发酵来改善适口性，增加益生菌数量，提高蛋白质含量和纤维利用率，同时延长保质期。周广麒等（2014）先用3 U/g纤维素酶+5 U/g木聚糖酶50℃酶解72 h，再加0.05%酵母30℃发酵96 h，葡萄皮渣的粗纤维由16.25%降到11.42%，降低了29.72%。张丽芝等（2019）用产朊假丝酵母、酿酒酵母、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌进行菌种筛选，结果产朊假丝酵母单菌发酵的真蛋白含量最高（13.75%），比对照组提高了38.61%；产朊假丝酵母和嗜酸乳杆菌双菌组合的发酵效果优于三菌和四菌发酵，真蛋白含量达13.88%，确定固态发酵葡萄渣最佳菌种组合为产朊假丝酵母+嗜酸乳杆菌。翟羽佳等（2018）提出葡萄渣发酵配方为葡萄皮渣75%、辅料25%（玉米：麸皮=1：1），产朊假丝酵母与嗜酸乳杆菌最佳接种比例为1.5：1.0，接种量为10%，料水比1：1，32℃发酵72 h，真蛋白含量由10.10%增至14.45%，提高了43.07%，具有酸香气味，适口性和营养价值都得到了提升。

3.4 发酵葡萄渣在猪饲粮中的应用 发酵葡萄渣能改善猪的生长性能、肠道菌群、营养物质消化率、抗氧化能力和肉质。Kafantaris等（2018）研究了青贮葡萄渣对20日龄仔猪生长性能、肠道菌群、机体抗氧化能力和肉质的影响，结果表明，饲喂青贮葡萄渣后仔猪日增重提高了23.65%；兼性益生菌和乳酸菌数量增加，肠杆菌和空肠弯曲杆菌等病原菌数量减少；显著提高了机体抗氧化能力，提高肌肉中EPA、DHA、亚麻酸等n-3多不饱和脂肪酸含量，降低n-6/n-3多不饱和脂肪酸比值，改善猪肉品质。王敬勉等（1998）用15%、20%、25%的发酵葡萄渣代替花生蔓粉、棉籽饼和麦麸，生长育肥猪日增重分别增加了3.2%、7.7%、8.7%，料重比分别降低了1.4%、4.9%、4.3%，经济效益分别提高了19.6%、40.7%、47.3%。Yan和Kim（2011）研究了酵母发酵葡萄渣对生长育肥猪生长性能、养分消化和肉质的影响，结果表明，添加3%发酵葡萄渣改善了猪的日增重，提高了干物质和氮的表观消化率，增加了肌肉大理石纹评分、红度、黄度值和脂质抗氧化能力，降低了皮下脂肪中棕榈酸、硬脂酸、花生四烯酸等饱和脂肪酸水平，提高了亚油酸、总多不饱和脂肪酸和PUFA/SFA比值，降低了背最长肌中花生四烯酸水平。

4 小结

近年来，针对常规饲料资源短缺的严峻现实，国内外学者就水果加工废弃物的饲料化利用开展了大量研究，并取得了较大进展，但要大规模推广应用还存在如下问题：（1）果渣种类繁多，即使同一种类不同产地或加工工艺的果渣，其营养组成都有很大差异，缺乏可靠的果渣饲料原料数据库；（2）果渣发酵菌种和发酵工艺不稳定，导致产品不定型；（3）果渣发酵产品质量评价体系尚未建立，产品质量参差不齐；（4）对果渣中营养活性物质和抗营养因子研究不够，缺乏简单高效的检测技术。针对果渣开发利用中存在的问题，今后需要加强以下工作：（1）大力开展果渣资源调查和营养检测，构建果渣饲料原料数据库；（2）进一步优化果渣饲料发酵的菌种和工艺，提高产品稳定性；（3）综合卫生指标、营养指标、适口性、生物学效价及经济效益，系统评定果渣的饲用价值；（4）加强果渣中营养活性物质和抗营养因子研究，开发简单高效的检测技术，提升产品效能。