吸收剂和发酵液对马铃薯渣发酵品质的影响研究

■夏 宇 王运肖 李建国 高艳霞 杨 武 冯庆华 李建楠 李秋凤 李运起

（1.河北农业大学动物科技学院，河北保定 075000；2.保定市畜牧水产局，河北保定 071000；3.定州伊利乳业有限责任公司，河北定州 073000；4.河北省草原监理监测站，河北石家庄 050031）

我国是全球最大的马铃薯生产国，总产量居世界首位，其中约16%用于淀粉加工，加工时产生的副产品马铃薯淀粉渣含水量高达80%，自带菌多达33种，不易储存和运输，腐败变质后产生恶臭，造成环境污染，其化学成分主要包括淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、游离氨基酸、寡肽、多肽和灰分。国内常用固态或半固态发酵的方法把马铃薯鲜渣生产成蛋白饲料，生产出的蛋白饲料中粗蛋白含量有显著提高，但其生产工艺复杂，投资高。还有一些研究将马铃薯渣脱水、干燥后直接加工成颗粒饲料，但脱水、干燥同生产蛋白饲料一样能耗成本过高，增加企业负担。由于加工成本过高使得马铃薯淀粉渣通常直接作为饲料或当成废渣掩埋处理，而直接作为饲料营养价值低，牲畜不喜采食，掩埋处理又会导致土壤、地下水的污染，所以如何有效开发利用马铃薯淀粉渣已成为制约淀粉加工业发展的瓶颈问题。因而研究开发简便易行的低成本加工贮存方法成为马铃薯淀粉加工业健康发展的重要前提。本试验研究了不同吸收剂及吸收剂+发酵液组合处理对马铃薯淀粉渣发酵品质的影响，以便为合理开发这一资源提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

马铃薯渣由承德市双鑫农业开发有限公司提供，小麦秸秆购自定州市，花生壳和麸皮购自保定市蠡县，玉米秸秆、莜麦秸秆由张家口市塞北草业有限责任公司提供。各原料的营养成分见表1。

表1 马铃薯淀粉渣及吸收剂原料的营养成分(风干基础)(%)

1.2 发酵液制备

每50 g马铃薯渣添加250 ml蒸馏水，混匀浸提0.5 h，用4层医用纱布过滤得到发酵原液，每100 ml发酵原液中添加2 g葡萄糖，混匀，放入发酵瓶中在30℃下培养48 h得到发酵液备用。

1.3 试验设计

采用随机区组试验设计（见表2），每个处理6个重复（其中3个用于常规成分和发酵品质测定，3个用于有氧稳定性测定）。

表2 试验设计

CK组：不作任何处理，其含水量达76.04%。

1组：将制备的发酵液与马铃薯淀粉渣混匀。

2～11组：将各种吸收剂或吸收剂+发酵液分别与马铃薯渣按照一定比例混匀（混匀后的样品水分含量为65%）。

将马铃薯渣及混合后的各原料装入3 000 ml的太空杯中，压实密封。

发酵品质测定于密封后的第45 d开瓶取样，将样品一部分密封于封口塑料袋中，置于冰箱中冷冻保存备用，另一部分烘干粉碎，用于常规成分测定。有氧条件下的温度测定于第60 d时开瓶取样。

1.4 测定指标与方法

干物质（DM）含量：采用常压干燥法测定。

粗蛋白质（CP）：采用 FOSS凯氏定氮自动仪进行测定。

中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维（ADF）：采用纤维分析仪（美国ANKOM A2000i型）测定。

pH值：用DENVER INSTRUMENT UB-7 pH计进行测定。

氨态氮：采用水杨酸钠-次氯酸钠法测定。

挥发性脂肪酸：采用安捷伦7890A气相色谱分析仪测定。

1.5 发酵饲料的品质评定

感官评定采用德国农业协会(DLG)评分法，发酵品质评定采用V-Score评分体系（日本草地畜产协会，2001）。

1.6 数据统计分析

采用SPSS 19.0中的ANOVA模块对数据进行方差分析和多重比较，结果表示为平均值。

2 结果与分析

2.1 感官评定

根据德国农业协会(DLG)评分法对马铃薯渣发酵饲料的气味、质地、色泽等进行评分，结果见表3。由表3可知，CK组和1、4、9组得分较低，发酵饲料质量评为中等，其他各试验组得分均高于CK组，除2、5组质量等级为尚好外，其他处理均达到优良等级，在评为优良等级的处理中以添加麸皮的试验6组和添加玉米秸秆+发酵液的试验8组得分最高。

表3 不同处理的德国农业协会(DLG)评分

2.2 不同处理发酵饲料的发酵品质（见表4）

由表4可知，除1、4、8组的pH值与CK组差异不显著（P＞0.05）外，其余各处理的pH值与CK组差异显著（P＜0.05），虽然仅有9、10组的pH值低于CK，但所有试验处理的pH值均能达到完成发酵所需的4.20水平，说明马铃薯渣无论单贮或与吸收剂混贮均能完成发酵过程。

各处理的乳酸含量均高于乙酸，说明无论单贮或混合贮，均为乳酸发酵类型。从乳酸生成量来看，除仅添加发酵液的试验1组与CK组差异不显著（P＞0.05）外，其余各处理的乳酸生成量均显著（P＜0.05）高于CK。各处理均未检测到丁酸，除2、7组外均未检测到丙酸，1、5、9、10组则未检测到乙酸。

表4 不同处理对马铃薯渣发酵饲料发酵品质的影响

除2、3、4、8组外，各处理的氨态氮/总氮比与CK相比显著（P＜0.05）下降，其中以添加花生壳+发酵液处理的10组最低，其比例为0.84%，但与添加麸皮+发酵液的11组差异不显著（P＞0.05）。

2.3 不同处理对马铃薯渣发酵饲料发酵品质的V-Score评分

表5 不同处理马铃薯渣发酵饲料发酵品质的V-Score评分

由表5可见，根据V-Score评分体系对马铃薯淀粉渣发酵饲料的发酵品质进行评价，马铃薯渣单贮，或添加发酵液、吸收剂、吸收剂+发酵液混贮均能达到良好品质。

2.4 不同处理对薯渣发酵饲料营养成分的影响

由表6可见，各试验组的DM、CP、NDF、ADF均与CK差异显著（P＜0.05）。除仅添加发酵液的试验1组和吸收剂为小麦秸秆的试验4组和9组外，其余各试验组的DM含量和CP含量均得到显著改善；大多数试验组的NDF和ADF含量显著增加。综上所述，除个别处理外，吸收剂的添加有利于提高马铃薯渣发酵饲料的营养品质。

表6 不同处理对马铃薯渣发酵饲料营养成分的影响(风干基础)(%)

2.5 有氧稳定性

有氧稳定性是指青贮饲料在空气中暴露后其核心温度比外界温度高出2℃所需要的小时数]，或指青贮饲料在青贮窖中或饲槽中保持新鲜（不变质）的能力。由表7及图1可以看出，CK组在有氧暴露93 h时，温度虽未超出环境温度2℃，但已发生霉变，表明有氧稳定性较差，而仅添加发酵液处理的试验1组在有氧暴露88 h时即发生霉变，其稳定性反而低于CK。在添加吸收剂处理的2～6组中，除3、5组外，有氧稳定性显著提高，其中4组有氧稳定时间超出CK组103 h。在吸收剂+发酵液处理的7～11组中，除11组有氧稳定性低于CK外，其余处理均显著高于CK，特别是试验7组在有氧暴露时间超过10 d后，温度仍未超出外界温度2℃，且处于平稳状态。各吸收剂处理和对应的吸收剂+发酵液处理相比，除11组外，吸收剂+发酵液组合处理的有氧稳定性显著提高。

表7 不同处理发酵饲料的有氧稳定性

图1 不同处理马铃薯渣发酵饲料有氧暴露后的温度动态变化

3 讨论

3.1 马铃薯渣的加工方法

马铃薯淀粉渣含水量高达80%以上，过高的含水量使其应用受到限制。国内常用固态或半固态发酵的方法把马铃薯鲜渣生产成蛋白饲料，虽然粗蛋白含量显著提高。但马铃薯淀粉渣生产蛋白饲料工艺复杂，投资高，发酵转化周期长，无法连续生产，只可小规模分散生产。还有一些研究将马铃薯渣脱水、干燥后直接加工成颗粒饲料，但脱水、干燥过程中，同生产蛋白饲料一样能耗成本过高，且马铃薯淀粉渣直接加工成颗粒饲料蛋白质含量偏低，营养价值低。青贮法也是发酵饲料的方法之一，A.Okine对青贮马铃薯渣进行了研究，发现接种或者不接种青贮都可以很好的对马铃薯渣进行保藏，可以作为反刍动物饲料的一部分。在薯渣的处理技术和经济效益之间找到合适的平衡点是马铃薯渣综合利用中应该主要考虑的问题，而利用农作物的副产品是克服这一难题的有效途径。本试验添加不同农作物副产品（莜麦秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳和麦麸）降低马铃薯淀粉渣含水量到65%，不仅生产工艺简单，还改善了马铃薯渣成团状态，增加了发酵饲料营养价值，降低了生产成本。

3.2 发酵饲料的品质评价方法

德国农业协会(DLG)评分法是根据嗅觉、结构、色泽三项进行评分，将青贮饲料分为优、可、中、下4等，该评定标准比较笼统，不同的原料没有针对性，本试验借用这一评分体系对马铃薯淀粉渣发酵饲料进行评分，可以很明显地将不同处理的发酵饲料区分为不同的等级，因而这一评分体系应用在马铃薯淀粉渣发酵饲料的感官评价是可行的。

日本粗饲料评定中的V-Score评分体系在青贮饲料的发酵品质评价上得到广泛应用，它是以氨态氮和乙酸、丙酸、丁酸作为评定指标进行青贮饲料品质的评价。本试验用V-Score评分体系对马铃薯渣发酵饲料发酵品质进行评价时得分几乎相同，所有试验处理的发酵饲料等级均为良好。由于马铃薯淀粉渣这一原料的特性不同于饲料作物或牧草等常用青贮原料，其在发酵过程中有机酸及氨态氮的生成量低于上述原料制作的青贮饲料，尤其是本试验中所有处理均未检测到丁酸，使得采用V-Score体系评分时各处理的得分明显偏高且无差异，因而这一评分体系用于马铃薯淀粉渣发酵品质的评价还存在一定问题，尚需探讨针对马铃薯淀粉渣发酵饲料的发酵品质评价体系。

3.3 添加发酵液对马铃薯渣发酵品质及有氧稳定性的影响

绿汁发酵液是近年来研制出的一种青贮添加剂，它是以发酵原料自带的野生乳酸菌为菌种进行厌氧发酵制备所得，经济、环保、制作工艺流程简单、生产成本低。多数研究发现添加绿汁发酵液后，青贮饲料氨态氮/总氮值显著降低，pH值显著下降，乳酸含量显著升高，而本试验表明，单独添加发酵液(1组)在降低pH值和提高乳酸含量方面的效果并不显著，只是有效降低了氨态氮含量；吸收剂+发酵液的各个处理和CK相比在降低pH值和氨态氮含量方面效果不一，但优于单一添加吸收剂的处理，而乳酸含量虽然与CK相比显著提高，但与未添加发酵液的吸收剂处理相比并未表现出更大的优势。据研究，在马铃薯渣33种自带菌中包括6种促进乳酸发酵的乳杆菌：干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)、乳酸杆菌(Lactobacillus lactis)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，还含有不利于青贮发酵的酪酸梭菌(Clostridium butyricum)、生孢梭菌(Clostridium sporogenes)和贝(季尔林斯基)氏梭状芽胞杆菌(Clostridium.beijerinckii)等有害微生物，在发酵液制备过程中，这些有害微生物也可能得到进一步繁殖，从而导致该发酵液在促进乳酸生成和降低pH值方面的效果不如预期，因此，探讨马铃薯渣发酵液的制备条件，以抑制制备过程中有害微生物的繁殖尚需作进一步研究。

刘丹丹研究表明，添加绿汁发酵液对青贮水稻秸暴露在空气中的有氧稳定性并没有十分显著的影响，而郑丹等认为添加绿汁发酵液可以显著提高开窑后青贮饲料的有氧稳定性。本试验研究结果表明，马铃薯渣中单独添加发酵液对改善马铃薯淀粉渣发酵饲料的有氧稳定性作用不明显，而在马铃薯渣中添加吸收剂后再添加发酵液除个别处理外均可显著延长有氧暴露时间，说明将吸收剂和发酵液联合使用才能有效提高发酵饲料的有氧稳定性。

4 结论

马铃薯淀粉渣单独添加发酵液对改善发酵饲料的品质效果不显著，但吸收剂或吸收剂+发酵液联合处理可显著提高发酵饲料的乳酸含量，但对pH值、乙酸含量、氨态氮/总氮及有氧稳定性的影响效果不一，综合考虑感官评定得分、发酵品质、有氧稳定性及营养成分等指标，以试验8组和试验6组效果较好。

（参考文献26篇，刊略，需者可函索）