免费文献传递   相关文献

醋糟的营养价值及其在饲料生产中的应用



全 文 :2011年 第 47卷 第 9期 Review Papers· 综 述
——————————————
收稿日期:2010- 11- 08;修回日期:12- 24
资助项目:现代农业产业技术体系建设专项资金资助
作者简介:宋 曾廷(1981-),男,山东莒县人,博士研究生
* 通讯作者
摘 要:醋糟是固态发酵法酿造食醋过程中的副产物,其成分会因原料和加工工艺的不同而存在差异。在畜禽
养殖中,醋糟主要作为一种非常规饲料原料直接或者经发酵处理后应用于动物饲料中。近年来也有醋糟被用
作生产纤维素酶和植酸酶的研究报道。虽然在畜禽养殖中已经得到一定程度的应用,但是目前大部分的醋糟
还是被闲置。醋糟的纤维含量偏高,粗蛋白含量偏低,直接作为饲料原料饲喂畜禽营养价值较低。这可能是限
制醋糟在畜禽养殖中应用的主要原因之一。目前,醋糟尚不能被充分利用而造成资源浪费和环境污染,迫切需
要进一步深入和系统地挖掘其应用潜力。
关键词:醋糟;营养价值;饲料;应用
中图分类号:S816.460.15 文献标识码:A 文章编号:0258- 7033(2011)09- 0073- 04
醋糟的营养价值及其在饲料生产中的应用
宋曾廷,董晓芳,佟建明 *,王志红
(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京 100193)
近年来,由于世界粮食的短缺和饲料工业的发
展,致使饲料原料的供应日趋紧张。因此,开发利用
非常规饲料资源便成为人们关注的热点。醋糟是以
淀粉质原料为主料固态发酵法食醋酿造过程中经 2
次发酵和固液分离后得到的固态部分。据中国调味
品协会统计,目前我国食醋年产量约为 250 万 t 左
右,按照生产 1 kg醋产生 0.8 kg醋糟计算,每年我
国食醋生产企业的醋糟产量为 200 万 t左右。然而
这么大量的资源并没有被充分利用,大部分被当做
垃圾弃掉,只有少部分被利用。目前,醋糟的主要利
用方式有饲料原料、食用菌栽培料 [1]和植物无土栽
培基质 [2- 3]。另外,也有关于醋糟在生产有机肥 [4]、酿
造酱油[5]和食醋[6](重复利用)方面的报道。醋糟在酶
制剂生产方面的研究是最近几年开始的,它是醋糟
开发利用的新方向。本文将对醋糟在饲料生产中的
应用研究进展和现状进行综述,为今后我国醋糟的
开发利用提供参考。
1 醋糟营养成分及其影响因素
1.1 醋糟营养成分特性 营养成分含量是饲料原
料在饲料配合或饲料生产中应用的前提和基础,但
目前关于醋糟营养成分的报道却很少。杨致玲等 [7]
测定了醋糟的常规营养成分含量,以风干基础计算
醋糟的粗蛋白质、真蛋白质、粗纤维、粗灰分、钙、磷
的含量分别为 11.45%、11.41%、29.63%、14.59%、0.42%、
0.19%。与其他几种农副产品及非常规饲料的营养
成分相比(如表 1所示),醋糟的粗蛋白含量偏低,介
于干啤酒糟和甜菜渣之间且较玉米秸秆高;醋糟的
粗纤维含量较高,略低于玉米秸秆的粗纤维水平。作
为食醋生产的副产品,醋糟的另一个特点是呈酸性,
刚生产出的鲜醋糟 pH5.0~5.5 之间。这是醋糟中残
留一部分有机酸所致, 迄今尚无醋糟中有机酸种类
和含量的相关资料。
表 1 醋糟与几种农副产品及非常规饲料营养成分比较 %DM
营养成分 醋糟 甜菜渣(脱水) 干啤酒糟 玉米秸秆
干物质 93.96 91.0 92 85.0
粗蛋白 11.45 9.7 25.4 5.9
粗脂肪 12.78* 0.6 6.5 1.3
粗纤维 29.63 19.8 14.9 34.4
粗灰分 14.6 4.4 4.8 7.2
钙 0.42 0.69 0.33 0.57
磷 0.19 0.10 0.55 0.10
注:* 表示数据为笔者实测,其他数据引自文献[7-8]
1.2 醋糟营养成分变异的影响因素 醋糟是固态
发酵法食醋生产中的副产品,其成分和性质主要取
决于酿醋原料和生产工艺的不同(表 2)。
1.2.1 酿醋原料 酿造食醋的原料是最终形成食
醋和醋糟的物质基础,也是醋糟各种营养成分产生
变异的主要原因。食醋酿造的主要原料一般可分为
主料、辅料、填充料和添加剂四类。目前,国内生产
73
2011年 第 47卷 第 9期综 述·Review Papers
营养成分
黄醅糟 熏醅糟
范围 平均值 变异系数 范围 平均值 变异系数
干物质 93.3~98.1 96.7 2.1 96.0~98.1 97.3 0.8
粗蛋白 8.3~13.6 13 18.6 9.4~18.3 10.8 25.2
粗脂肪 10.6~14.5 12.4 11.2 12.1~14.4 13.1 6.2
粗纤维 28.2~36.1 31.9 5.8 37.1~43.8 41.2 8.6
粗灰分 9.8~6.8 8.1 13.2 7.41~13.9 9.8 21.2
钙 0.19~0.38 0.3 26.91 0.26~0.44 0.31 19.77
磷 0.05~0.10 0.07 22.01 0.04~0.11 0.07 41.72
食醋的主料一般为谷物、薯类等淀粉质原料,它是酿
醋过程中主要的发酵底物,在赋予成品醋不同风味
的同时也影响醋糟的营养成分。被称为我国“四大
名醋”的山西老陈醋、镇江香醋、四川保宁麸醋和福
建红曲米醋的主料分别是高粱、糯米、麸和大米。辅
料一般包括细谷糠、麸皮、豆粕等,它们主要是为微
生物提供部分营养物质并增加食醋中的糖分和氨基
酸含量。固态发酵法酿醋的填充料主要有粗谷糠、
小米壳、高粱壳等,在酿造过程中这些物质主要起疏
松醋醅、促进空气流通以利于醋酸菌好氧发酵的作
用。另外,酿醋过程中还添加少量的食盐、砂糖、香
辛料、炒米色等用以调节成品醋的风味。在食醋酿
造过程中,大部分主料和一部分辅料在酿醋过程中
消耗掉,绝大部分添加剂进入成品醋中。因此,醋糟
在组成上主要包括填充料和发酵剩余的少部分主
料、辅料。
1.2.2 生产工艺 食醋酿造工艺的差异也会影响
醋糟的外观颜色、物理性状及营养成分。根据不同
的生产工艺来划分,醋糟可以分为黄醅糟和熏醅糟
两种。各种原料经过若干发酵过程后形成成熟醋
醅。这类醋醅在发酵过程中经历的温度不超过
43~45℃,颜色一般为浅黄色,称之为黄醅(或黄醅
糟)。食醋酿造过程中,一部分成熟醋醅要经过熏醅
过程。这部分醋醅一般经过 70~80℃的高温过程,呈
紫黑色,称之为熏醅(或熏醅糟)。由于经熏醅过程
可以被重复利用,因此黄醅较少作为酿醋副产品被
废弃掉。被用于其他用途的主要是熏醅,也包括一
部分黄醅。熏醅过程中主要存在 2步反应:首先醋醅
中的残余淀粉、半纤维素、蛋白质、菌体等物质在酸
性环境中缓慢水解成还原糖及氨基酸,称之为水解
反应;然后,水解反应产生的还原糖与氨基酸聚合生
成类黑色素,称之为美拉德反应。氨基酸与糖结合
造成了营养成分的损失,且结合产物不易被酶利用,
所以熏醅糟的营养价值较黄醅糟低。
2 醋糟在饲料中的应用
在畜禽养殖中,醋糟主要作为一种非常规饲料
原料或发酵生产酶制剂的培养基被利用。醋糟作为
饲料原料有 2种利用方式:直接应用和发酵后应用。
直接应用是指对醋糟不做任何处理,直接作为饲料
原料使用;发酵后应用是指醋糟经微生物发酵后用
作饲料。
2.1 醋糟在饲料中的直接应用 20世纪 80年代就
有关于醋糟在畜禽饲料中应用效果的报道,但是由
于醋糟本身的蛋白含量较低,粗纤维含量较高,将其
作为反刍动物和草食动物饲料的应用报道较多。目
前醋糟在反刍动物和草食动物饲料中主要直接用于
配制动物日粮、替代部分其他饲料以降低成本。花
卫华等 [9]在 4 月龄湖羊的精料补充料中添加 15%、
25%的醋糟进行 90 d 的饲养试验,其平均日增重分
别比对照组提高 19.5%和 20.56%,肥育效果明显。
周瑞得等[10]在生长期家兔基础日粮中添加 20%的醋
糟在不影响其增重的情况下降低了耗料量。另外,
醋糟替代部分其他 饲料也有一定的饲喂效果。在育
肥牛上的研究表明,日粮中醋糟替代部分酒糟能达
到与酒糟基本一致的增重效果[11]。Masnobu等[12]研究
表明,奶牛日粮中添加 3%的醋糟(绝干基础)与添
加 3%的豆饼饲养效果没有明显差异。
在单胃动物中虽然醋糟的应用相对较少,但是
也有一定的效果。黄伊颖等[13]报道,在三黄鸡日粮中
添加一定比例的干醋糟能增强食欲,提高饲料利用
率,降低饲养成本。韩映梅[14]试验表明,在肥育猪的日
粮中添加 10%~20%的干醋糟不会影响猪的日增重。
2.2 发酵醋糟在饲料中的应用
表 2 不同原料、不同加工工艺醋糟营养成分比较(风干基础) %
74
2011年 第 47卷 第 9期 Review Papers· 综 述
2.2.1 发酵醋糟的饲喂效果 醋糟可以经过发酵
作为饲料原料被应用。发酵的目的主要是降解醋糟
中粗纤维,并改变其物理结构以促进消化,同时利用
微生物将部分非蛋白氮转化为真蛋白以提高醋糟的
真蛋白含量。此外,通过发酵前的适当处理,也可一
定程度上改善醋糟的适口性。已有研究表明,发酵
后醋糟的营养成分变化明显,尤其是粗蛋白、真蛋白
和粗纤维含量。张建新等[15]研究表明,在碳氮比合适
的情况下发酵过程中醋糟的粗纤维降解率可达
13.25%,真蛋白提高率为 36.14%。杨致玲等 [17]将醋
糟经碱化和微生物发酵后粗蛋白质提高了 38.23%,
真蛋白质提高了 23.23%,粗纤维下降了 7.64%。邵
莲花等 [16]在碱化和发酵处理醋糟的基础上,将其以
16%~22%的比例应用于饲料中并不影响生长育肥
猪的生长速度和饲料报酬。
2.2.2 发酵醋糟生产工艺条件的研究状况 目前,
醋糟的发酵一般采用固体发酵,其前处理主要是调
节 pH、水分、温度以及氮源种类和数量。醋糟的碱化
处理是比较重要的步骤,可以破坏植物细胞壁中纤
维素、半纤维素和木质素的复合结构,使部分纤维素
和木质素溶解,并使纤维素膨胀,纤维素之间空隙度
加大,从而有利于纤维素分解菌对纤维素的分解。
发酵的工艺流程一般为固体 3级培养(依次为保存
菌种及扩大繁殖为目的的培养箱培养、生产用菌固
体培养和 3级地面发酵)[17]。林克龙等[18]自行研制了
醋糟发酵的反应器,并利用此反应器进行了相应的
生产工艺研究,在最佳的工艺条件下进行发酵,产物
中真蛋白含量可达 19.7%。林克龙等 [19]分别采用转
轴式和转鼓式 2种不同的反应器进行醋糟固态发酵
试验,试验结果表明,在相同的试验条件下,采用转
鼓式反应器进行发酵,产物中生物量、酶活、真蛋白
质含量等指标均优于转轴式反应器。
发酵法处理醋糟的过程中,菌种的筛选是关键
因素。菌种的种类、活性以及使用方式都直接影响
着醋糟的发酵效果。用于醋糟发酵的微生物一类是
分解纤维素的菌种,主要有细菌、真菌(木霉、曲霉、
担子菌)和放线菌 [15];另一类是能利用醋糟中碳源和
氮源合成菌体蛋白的微生物,如酵母菌。杨运克等[20]
从土壤、锯末和醋糟等自然环境中筛选了多株纤维
分解菌并对发酵条件进行了研究。菌种使用的方式
主要有单菌发酵、双菌种混合同步发酵 、三菌偶联
发酵 。一般而言,双菌种发酵和多菌种发酵的效果
较单菌发酵的效果要好,这可能是由于不同种类的
细菌间存在协同作用。赵守贤等 [21]将生产工艺由单
菌种发酵改为双菌种混合同步发酵,在酵母菌的基
础上引入糖化菌(黑曲霉),首先通过糖化菌种将残
留淀粉转化为易被酵母菌吸收利用的单糖或双糖,
然后主发酵菌种——酵母将醋糟中非蛋白氮转化为
蛋白质,即可提高醋糟的营养价值,又可改善其适口
性。于磊娟等 [22]采用三菌偶联发酵技术对发酵樱桃
醋糟的工艺进行了研究,结果表明,多菌协同发酵产
出的樱桃醋糟中粗蛋白含量可达 38.7%,粗纤维含
量下降 34.8%。
3 醋糟在酶制剂生产中的应用
酿醋一般采用细谷糠、麸皮、豆粕等作为辅料。
这些辅料在酿醋后大部分仍留在醋糟中,它们不但
含有碳水化合物还含有丰富的蛋白质和矿物质,能
为微生物提供营养物质,而且这些辅料成分结构相
对松散,透气性好,从而有利于好氧菌的生长。基于
这些特性,近年来醋糟被用作生产纤维素酶 [23- 24]和
植酸酶[25]的培养基。
Liu 等 [23]利用康宁木霉 Trichoderma koningii AS
3.4262采用固体发酵方式生产的干物质发酵产物中
植酸酶酶活达 6.90 IU/g(滤纸酶活)和 23.76 IU/g(羟
甲基纤维素酶活),并得到最优发酵条件,即培养基
配方 (醋糟 40%、(NH4)SO4 1%、K2HPO4 0.2%、
MgSO4·7H2O 0.1%)、pH 为 5.0、发酵温度为 30℃、发
酵时间为 84 h。Wang等[25]把醋糟作为培养基进行了
无花果曲霉生产植酸酶的探索,研究发现在不添加
其他营养成分的条件下无花果曲霉能在醋糟中很好
的生长并且产生植酸酶,干物质发酵产物中最高酶
活达 8.74 U/g。
4 结 语
醋糟的营养价值及其在畜禽养殖中的应用已
经得到一定程度的研究。就营养成分而言,醋糟的
纤维含量偏高,粗蛋白含量偏低,直接作为饲料原料
饲喂畜禽营养价值较低,尤其是猪禽。这可能是限
制醋糟在畜禽养殖中应用的主要原因之一。另外,
作为反刍动物饲料原料使用也缺乏对其营养物质利
用率、瘤胃降解及流通规律等系统和深入的研究。
参考文献:
[1] 景小兰,田洪岭 . 醋糟与稻草栽培双孢菇比较研究[J]. 山西
75
2011年 第 47卷 第 9期综 述·Review Papers
Research Advances in Nutr itional Value and Application of Waste Vinegar Residue in Feedstuff
SONG Zeng-ting, DONG Xiao-fang ,TONG Jian-ming ,WANG Zhi-hong
(State Key Lab of Animal Nutrition, Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Chinese Academy of
Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)
Abstract : Waste vinegar residue is the by-product of vinegar processing by solid-state fermentation. There is big
variation in nutrient content of waste vinegar residue with different raw materials and different processing
technology. In recent years, it has been applied in animal feeding directly or in fermented manner as an
unconventional feed resource. It is reported that waste vinegar residue can be used for cellulase and phatase
production. Although waste vinegar residue has been used in animal husbandry, most of it is still unavailable
owning to its high fiber and low protein content. It was urgently needed to research waste vinegar residue in depth,
thus facilitating the effective application of the resource and reducing resource waste and environmental pollution.
This article reviewed application of waste vinegar residue in animal husbandry to promote exploitation and
utilization of waste vinegar residue as one of unconventional feed resources.
Key words: waste vinegar residue; nutritional value; feedstuff; application
农业科学,2008,36(9):90- 92.
[2] 李萍萍,胡永光,赵玉国,等. 利用醋糟开发植物栽培基质的
发酵技术[J]. 城市环境与城市生态,2003,16(4):79- 80.
[3] Han D S, Niimi Y, Takashima T. Effect of using brown rice
vinegar and brown rice vinegar lees composts during raising
seedling on growth of seedlings and field plants in cucumber [J].
Bulletin Faculty Agricul Niigata University, 2007, 60(1): 27- 31.
[4] 禹兰景,郭伟珍,王彦芝,等. 城市污泥与树皮、秸秆、醋糠混
合堆肥研究[J]. 河北林果研究,2008,23(3):271- 275.
[5] 庄桂 . 糖化醋渣制取价目单细胞蛋白物料酿造酱油的研究
[J]. 中国酿造,2005,(11):26- 29.
[6] 马学曾.鲜醋渣循环利用的研究[J]. 江苏调味副食品,2005,22
(2):32- 34.
[7] 杨致玲,李建英,张拴林 . 微生物发酵可提高醋糟营养价值
[J]. 中国饲料,1999,(6):24.
[8] 熊本海,张宏福. 国内外畜禽饲养标准与饲料成分表[M]. 北
京:中国农业科学技术出版社,2010.
[9] 花卫华,单昊书,徐志伟,等 . 醋糟对湖羊羔羊育肥效果的研
究[J]. 安徽农业科学,2008,36(32):14405- 14112.
[10] 周瑞得,范增英,田满意. 醋糟饲喂家兔试验[J]. 饲料研究,
1989,(5):20- 21.
[11] 崔保维,郑晓忠 . 醋糟饲养育肥牛效果 [J]. 中国饲料,1993,
(5):20.
[12] Masnobu T, Hirotoshi S, Sho O. Usability of millet spirit mash
vinegar lees as dairy cattle diet [J]. West Japan J Anim Sci, 2005,
48(1): 65- 67.
[13] 黄伊颖,李传新 . 日粮中添加干醋糟对肉用鸡的饲喂试验
[J]. 家禽科学,2008,(7):40.
[14] 韩映梅. 饲喂醋糟对肥育猪的效果[J]. 中国草食动物,1999,
(2):9.
[15] 张建新,岳文斌,丛日晨 . 醋糟发酵菌种的筛选及其发酵条
件研究[J]. 水土保持研究,2000,17(4):85- 88.
[16] 邵莲花,王锦平,李建英 . 发酵醋糟喂猪试验 [J]. 山西农业
科学,2004,32(4):80- 82.
[17] 赵守贤,张俊荣 . 醋糟单细胞蛋白饲料的研制 [J]. 饲料工
业,1994,15(3):25- 26.
[18] 林克龙,林琳,黄达明 . 反应器固态发酵醋糟工艺条件的研
究[J]. 粮食与饲料工业,2005,(11):26- 27.
[19] 林克龙,林琳,黄达明 . 转轴式与转鼓式反应器发酵醋糟的
比较[J]. 粮食与饲料工业,2006,(1):35- 42.
[20] 杨运克,朱咏莉,李萍萍 . 醋糟纤维素分解菌的筛选与环境
适应性研究[J]. 江苏农业科学,2009,(6):410- 412.
[21] 赵守贤,张宏斌 . 双菌种混合发酵醋糟生物蛋白饲料[J]. 中
国饲料,1997,(16):29- 30.
[22] 于磊娟,杨小姣,马业准,等. 多菌偶联发酵生产樱桃醋糟蛋
白饲料的研究[J]. 饲料研究,2009,(3):8- 11.
[23] Liu J, Yang J C. Cellulase production by Trichoderma koningii
AS3.4262 in solid- state fermentation using lignocellulosic waste
from the vinegar industry [J]. Food Technol Biotech, 2007, 45(4):
420- 425.
[24] Jian L, Yang J C . Fermentation characteristics of vinegar residue and
some natural materials[J]. Forestry Studies in China, 2006, 8(3):
22- 25.
[25] Wang Z H, Dong X F, Tong J M, et al. Waste vinegar residue as
substrates for phytase production by Aspergillus ficuum[J]. Waste
Management Res, 2009, 1- 4.
76