果渣營養價值及其發酵飼料在畜禽養殖中的應用
中國水果種植面積及產量居世界前列,年產果渣上千萬噸,然而由于果渣含水量大,不易貯存､運輸,營養利用率低等問題多數被丟棄,造成資源浪費與環境污染｡果渣營養豐富,其作為飼料資源開發,不僅能緩解養殖業飼料資源不足的問題,還可降低養殖成本,提高經濟效益,促進畜牧業及水果種植業､加工業等生態產業鏈的綠色可持續發展｡因此,探索果渣資源化循環利用的方法,研究將果渣轉化為具有較高營養價值及飼用價值的蛋白質飼料工藝意義重大｡作者綜述了蘋果､柑橘､菠蘿､葡萄及沙棘等果渣的營養價值及其存在的缺陷,微生物發酵工藝及發酵前后果渣營養成分的變化及發酵果渣飼料在動物生產中的應用,以期為果渣的發酵工藝及其發酵飼料的開發､推廣應用提供參考｡
1 果渣的營養成分及存在的缺陷
中國是水果大國,水果加工副產品產量巨大,年產蘋果渣300萬t,柑橘渣500萬t以上,菠蘿160萬t,菠蘿渣80萬t,葡萄渣近1000萬t,沙棘果渣幾十萬t｡果渣種類及資源豐富,不同品種水果的果渣營養成分存在差異(表1),含粗蛋白質(CP)､粗纖維(CF)､粗脂肪(EE)､鈣､磷等營養物質,是良好的飼料資源｡沙棘果渣及葡萄渣中CP､EE及磷含量較高,具有較高的飼用價值;菠蘿渣及葡萄渣中CF含量較高,更適用于反芻動物飼料;柑橘渣及葡萄渣中鈣含量較高｡果渣除含有鈣､磷,還含有銅､鋅､鐵等多種礦物元素(表2),葡萄渣中銅､鋅､鐵､鉀含量較高,沙棘果渣富含硒和鎂｡
果渣含有豐富的活性物質,蘋果渣含0.9mg/kg維生素B1(VB1)､3.8mg/kg的VB2,沙棘果渣含VA､VB1､VB2､VC､VE等多種維生素,VB2､VC含量分別達93.8､53.9mg/kg｡柑橘渣主要含柚皮苷､橙皮苷､柚皮素蕓香苷､新橙皮苷等4種黃酮類物質,菠蘿渣以槲皮素為主,沙棘果渣以異鼠李素､槲皮素､山奈酚等黃酮類物質為主｡果渣含兒茶素､表兒茶素､沒食子酸､阿魏酸､原花色素､白藜蘆醇及單寧等多酚,木糖､阿拉伯糖等植物多糖,月桂酸､十六烯酸､亞油酸､亞麻酸､油酸等不飽和脂肪酸及蘋果酸､檸檬酸､琥珀酸､酒石酸等有機酸｡柑橘渣還含有葉黃素､胡蘿卜素､番茄素､玉米黃素､β-隱黃素等多種天然色素｡而這些活性物質具有豐富的營養及生理調節功能,在調節抗氧化能力､動物免疫及生長發育的生理機能方面發揮重要作用｡總之,果渣具有良好的飼用價值,應用于畜禽養殖業的潛力巨大｡
然而,果渣含水量高,易發生霉變,不利于運輸及貯存;其pH 為3.0~5.0,酸度大,CF含量高,含有果膠(蘋果1%~1.8%,柑橘10%~30%,鮮重)､單寧(蘋果0.025%~.27%,鮮重;葡萄渣單寧含量約10%,其中95%為縮合單寧,縮合單寧含量達21~36g/kg),同時含有纖維素及木質素､植酸等抗營養物質,直接飼喂影響其適口性及消化率,不利于動物消化吸收､利用,進而影響動物生長,制約了其直接作為飼料的應用與發展｡因此,開發果渣飼料的營養價值及加工工藝對提高動物利用率,促進果渣飼料的推廣應用具有重要的意義｡
2 果渣微生物發酵
果渣經微生物發酵后不僅水分含量降低,貯存時間延長,還可將植物蛋白轉化為單細胞生物蛋白,同時可將纖維素､植酸､單寧等抗營養物質降解為小分子物質,提高了營養價值及利用率,改善了飼料的適口性及品質,飼料利用率提高,促進動物對營養物質的消化吸收｡因此,果渣的微生物發酵處理不僅促進廢棄物的資源化利用,改善飼料品質,還能促進動物生長,緩解我國養殖業中蛋白資源的缺乏,減少環境污染｡
2.1 果渣微生物發酵營養變化
果渣進行微生物發酵可以改善果渣營養結構,提升其飼用價值及品質｡利用黑曲霉與酵母(Saccharomyces)復合發酵蘋果渣,可增加371%的真蛋白質､25.55%的EE 及28.94%的氨基酸,降低46.47% 的CF,但同時也降低飼料中53.51%的還原糖,而飼料中還原糖不僅影響飼料營養價值,還影響飼料風味｡研究發現,植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)與戊糖乳桿菌(Lactobacillus pentosus)復合菌發酵蘋果渣,不僅降低CF,提高CP,同時增加132%的乳酸及63.6%的可溶性碳水合物,降低28.35%氨氮/總氮｡基于以上研究,可考慮利用黑曲霉､酵母及乳桿菌的復合菌發酵蘋果渣,有望提高飼料CP､還原糖及氨基酸含量,降低飼料CF,以此提升蘋果渣發酵飼料的營養價值及利用率｡
目前,柑橘多與麩皮､棉籽粕等輔料混合,利用霉菌及酵母菌等進行發酵,以改善飼料營養價值及品質｡楊錦才將柑橘渣､麩皮､棉籽餅粉混合并添加3% 尿素,利用白地霉(Geotrichumcandidum)､產朊假絲酵母､康寧木霉(Trichodermakoningii Oud)復合菌進行發酵,終產物CP､真蛋白質､氨基酸分別增加34.46%､58.8%和91.19%,CF､棉酚分別降低24.3%､75%,但飼料EE含量也降低2.3%｡有研究報道,將柑橘渣､麩皮按4∶1混合進行白地霉､宇佐美曲霉(Aspergillususamii)､熱帶假絲酵母(Candidatropicalis)復合發酵,終產物CP､EE含量分別增加81.55%､26.12%,CF 降低40.09%,同時VC含量增加8.76%,VC是抗氧化活性物質,有利于緩解動物的氧化應激｡宇佐美曲霉可有效降解植酸,減少植物飼料中抗營養物質含量｡因此,柑橘渣發酵可考慮加入宇佐美曲霉進行復合發酵,降低果渣中植酸含量,增加EE含量｡菠蘿渣添加20%麩皮后進行霉菌(綠色木霉或根霉)和產朊假絲酵母的復合發酵,發酵后終產物果香味濃郁､適口性好,且能顯著提高飼料中CP含量;而綠色木霉的發酵效果更佳,CP､氨基酸總量及必需氨基酸含量均顯著增加,發酵飼料中游離氨基酸含量提高,進而提高了飼料蛋白質的利用率｡
葡萄渣､麩皮混合后利用酵母菌復合發酵,可增加CP含量,降低CF及EE含量｡將葡萄渣､玉米､麩皮混合,利用產朊假絲酵母與嗜酸乳桿菌(Lactobacillusacidophilus)復合發酵,或將葡萄渣､蘋果渣､豆渣混合,利用釀酒酵母及植物乳酸桿菌復合菌發酵,均可增加飼料中CP,降低ADF､NDF含量,而不影響EE含量｡因此,可以考慮對葡萄渣復合飼料進行酵母菌與乳酸菌的復合發酵,以減少酵母菌單獨發酵降低EE含量的弊端｡有研究表明,葡萄渣利用復合菌(里氏木霉､黑曲霉､釀酒酵母)發酵可提高有機物､CP､NDF､ADF等營養物質消化率;泡盛曲霉(Aspergillus awamori)發酵產生的木聚糖酶及果膠酶能有效降解葡萄渣中木聚糖及果膠等抗營養物質,促進營養物質的利用｡因此,葡萄渣在利用復合菌發酵時可適當添加霉菌,有助于飼料CP及營養物質的消化｡
沙棘果渣利用黑曲霉發酵的終產物CP､蛋白酶活力增加25.95%､705.56%;而纖維素酶活力､氨基酸總量降低11.91%､20%｡研究發現,毛霉發酵可顯著提高沙棘果渣中CP及氨基酸含量,而利用酵母菌與枯草芽孢桿菌復合菌發酵可使終產物具有濃郁果香,CP增加136.28%,EE及CF分別降低8.07%､54.39%｡因此,可考慮利用霉菌(黑曲霉､毛霉)､酵母與枯草芽孢桿菌復合發酵,以提高沙棘果渣的CP､氨基酸總量,降低CF含量,提高飼料營養價值及利用率｡
果渣發酵過程中,微生物利用其自身合成的纖維素酶､植酸酶､蛋白酶等降解果渣中纖維素､木質素､植酸､果膠､凝集素等大分子物質為小分子易消化吸收的物質,進而降低纖維素含量,提高還原糖､氨基酸總量;微生物繁殖過程中可產生有機酸(如乳酸),降低果渣pH,增加果渣酸香味;果渣的微生物發酵過程中,微生物一方面促進飼料中無機氮向有機氮的轉化,另一方面也加強了對纖維素､脂肪等營養物質的利用,轉化為自身繁殖所需的蛋白質,從而增加果渣中CP含量｡
2.2 果渣發酵工藝存在的問題
果渣微生物發酵不僅改善果渣飼料營養價值,同時能改善飼料適口性,提高其利用率和轉化率｡由于菌種類型､功能､配比不同,原料種類及配伍的多樣性及果渣發酵條件(如菌株多樣性､溫度、pH､料水比等)的復雜性,導致果渣的發酵工藝也呈現多元化,發酵飼料制備過程中的問題也復雜､多樣｡
果渣發酵飼料具有發酵飼料存在的共性問題,即營養､品質不穩定｡一方面,果渣由于來源不同,營養成分存在差異,同時果渣含水量大,易腐爛､霉變,導致其營養成分､質量不穩定;另一方面,由于發酵菌種來源及活性差異,導致微生物代謝速度不同,發酵效率差異,進而導致發酵飼料品質的不穩定｡因此,果渣發酵飼料宜采用地源性果渣,不僅能減少果渣運輸､貯存上的成本,同時能最大限度保持果渣來源及營養成分的穩定性;另外,應明晰發酵菌種特性,優化發酵條件(如菌種配比､碳氮比､接種量､發酵時間､溫度､料水比等),保持發酵工藝的穩定性｡
果渣是水果加工后副產品,含CP､EE､CF等營養物質,但營養水平有限,因此果渣發酵需添加適當輔料(如麩皮､糟渣或其他果渣),必要時需添加氮源(如硝酸鹽､尿素)､葡萄糖等物質,一方面提高飼料營養價值,滿足動物生長需求,另一方面促進微生物的營養物質轉化,提高CP､EE及氨基酸總量,有效降解纖維素,改善飼料適口性,提高飼料利用率｡此外,由于果渣中抗營養因子含量較高,可添加如聚乙二醇或葡萄糖等物質,以提高微生物種類及活性,進而促進單寧､果膠､植酸等抗營養因子的降解,提高發酵飼料的有機物消化率｡
3 果渣發酵飼料在畜牧業中的應用
3.1 果渣發酵飼料在豬生產中的應用
在不同生長階段,日糧中果渣發酵飼料的添加量(均以干物質計,下文同)不同:仔豬及生長豬不宜超過10%,而肥育豬階段可達到30%｡發酵柑橘渣替代8%的基礎日糧(干拌料)飼喂斷奶仔豬,可提高其平均日采食量(ADFI),降低小腸pH 及腹瀉率,對仔豬的促生長作用及緩解斷奶應激效果均優于抗生素｡因此,日糧中添加柑橘發酵飼料具有誘食效果,可替代抗生素用來改善仔豬腸道健康,促進生長,同時還能降低仔豬生產成本｡日糧中添加5%~10%的青貯柑橘渣飼料(濕料),能顯著提高生長豬平均日增重(ADG)及ADFI,降低背膘厚,但不影響料重比(F/G)及瘦肉率｡用柑橘渣復合發酵干料(含15%麩皮及15%棉籽餅粉)替代生長豬日糧中50%~100%的菜籽粕,并不會影響豬體重､ADG､ADFI､F/G及血清中總蛋白､白蛋白及球蛋白豐度;但替代50%的菜籽粕顯著降低了血清尿素氮,同時CP 及干物質表觀消化率分別增加了15.38%､10.45%;替代100%的菜籽粕對各測定指標無顯著影響;替代50%､100%的菜籽粕分別使增重成本降低0.03%、0.23% ｡以上研究結果表明,生長豬日糧中果渣發酵飼料添加量不易過高,否則影響日糧消化率,造成資源浪費｡用蘋果渣青貯飼料替代10%､20%､25%､30%的肥育豬精料,隨著替代量的增加,增重成本增加,而10%的精料替代量利潤最高(增加6.78%)｡以柑橘渣發酵鮮料替代30%的基礎日糧直接飼喂肥育豬,不影響其ADG､血液抗氧化能力及豬肉品質,同時降低ADFI､血液尿素氮､高密度脂蛋白含量;飼料成本及增重成本降低,養殖效益增加,可推廣應用于肥育豬生產養殖｡彭超威研究表明,在肥育豬日糧中添加15% 或25% 菠蘿渣青貯飼料(濕拌料),其ADG分別增加4.12%､0.56%,瘦肉率降低0.24%､2.4%,豬肉嫩度､風味等性狀改善,且飼料成本分別降2.72%、12.06%｡Dannenberger等指出,添加12%的干沙棘果渣可提高長白豬血漿亞油酸､ω-6和ω-3多不飽和脂肪酸及IgG含量,對下丘腦-垂體-腎上腺軸活性及免疫功能無影響｡目前,沙棘果渣發酵飼料在生豬養殖中的應用鮮有報道,尚待進一步開發研究｡
綜上,在保證豬能量及蛋白質需求的條件下,可用發酵果渣飼料替代部分基礎日糧或菜籽粕等原料,達到促進動物生長､改善豬肉品質､提高養殖效益的目的｡
3.2 果渣發酵飼料在家禽生產中的應用
ADG等生長性能指標增加,體重整齊度改善,同時利潤增加10.15%｡利用葡萄渣發酵粉料替代日糧中棉粕及菜粕(10%),可提高肉雞ADG､降低F/G且不影響其器官指數及膚色､肌肉pH､彈性及氣味等肉質感官性狀及風味;降低血液中總膽紅素､血紅蛋白､堿性磷酸酶､尿酸等水平,進而改善肉雞健康狀況｡而日糧中添加6%及8%的葡萄籽粕發酵粉料,可顯著提高肉鵝生長性能及屠宰性能,提高CP､CF､EE､氨基酸等營養物質的利用率;改善空腸黏膜形態并提高消化器官中淀粉酶､胰蛋白酶､胰脂肪酶及胃蛋白酶活性;減少盲腸大腸桿菌數量,增加盲腸乳酸桿菌數量;提高抗氧化能力,降低血液MDA 含量｡日糧中添加0.4%､0.8%､1.2%的沙棘籽渣發酵料(粉料),不影響蛋雞的料蛋比､破蛋率;且產蛋率及蛋重逐漸增加,盲腸大腸桿菌數量降低,但乳酸桿菌數量無明顯變化;添加0.8%發酵料降低了盲腸沙門氏菌數量并增加了雙歧乳酸桿菌數量,添加1.2%發酵料降低了盲腸沙門氏菌數量,但不影響雙歧桿菌數量,因此,添加0.8%的沙棘籽渣發酵料更有利于蛋雞健康,同時提高其生產性能｡
不同果渣發酵飼料在家禽日糧中的添加量差異較大,一般不超過10%｡適當添加果渣發酵料可改善飼料風味､適口性,提高采食量,進而促進家禽生長;果渣發酵飼料自帶的有益菌一方面可提高動物腸道中有益菌數量,另一方面能抑制有害菌群繁殖及定植,從而改善腸道菌群結構,促進腸道健康｡
3.3 果渣發酵飼料在反芻動物生產中的應用
由于果渣中纖維含量相對較高,其發酵料在反芻動物生產中應用較為廣泛,添加量較高｡用蘋果渣(84.7%)與玉米粉或麩皮(15.3%)混合發酵后的濕料替代50%玉米青貯料可有效改善飼料適口性,提高山羊ADFI及產奶量,降低山羊養殖成本｡也有研究表明,利用蘋果渣､西紅柿渣的復合發酵料(干料)替代荷蘭奶牛日糧中15%及30%的苜蓿干草,不影響其體重及牛奶品質,但增加了奶牛產奶量;15%的替代量不影響采食量及飼料轉化率,而30%的替代量可促進奶牛干物質攝入量,降低飼料轉化率及瘤胃pH｡可見,果渣發酵飼料替代苜蓿干草的比例過高會影響飼料消化率及轉化率,可能是由于其導致瘤胃pH 降低,影響了瘤胃微生物生長｡Scerra等也指出,添加30%的柑橘渣､麥稈的混合青貯飼料(濕料)不影響羔羊(Merinizzataitaliana)體重､屠體重､屠宰性能及羊肉肉色等性狀,降低屠體及臟器脂肪,提高羊肉系水力,增加羔羊后腿及排骨重｡Gowda等用等量的菠蘿渣青貯濕料替代全部的玉米青貯料(62%),直接與精飼料混合后飼喂綿羊發現,綿羊ADG､體重,干物質､CP､NDF及ADF表觀消化率,血液生化指標及礦物質含量無明顯變化,同時綿羊養殖的飼料成本降低;菠蘿渣青貯料替代全部的玉米青貯料也不影響奶牛ADFI,但日產奶量､乳脂率增加｡用菠蘿渣替代粗飼料(占日糧的65%)中35%､65%及100%的干草后制成青貯濕料飼喂,不影響肉牛體重､采食量,瘤胃中氨態氮､乙酸､丙酸､丁酸以及血液尿素氮含量,并能節約肉牛飼養成本｡葡萄渣､啤酒渣按7∶3混合發酵可替代40%的精飼料,提高了綿羊對CP､ADF及NDF等營養物質的全消化道表觀消化率｡研究發現,隨著沙棘果渣發酵料(干料)添加量的增加(8%~24%),羔羊采食量及ADG呈線性增加,但不影響飼料轉化率;而有機物､NDF及ADF的消化率呈線性下降,但CP的消化率呈線性增加｡也有研究發現,葡萄渣､馬鈴薯的復合發酵顆粒料可替代全部精飼料而不影響灘寒雜交育肥肉羊的體重,且能提高其ADG,降低ADFI,同時降低飼料成本｡
綜上,發酵果渣在反芻動物日糧中添加量相對較高,可替代玉米青貯､秸稈青貯及干草等粗飼料,改善飼料適口性,促進反芻動物干物質攝入量;同時改善瘤胃微生物菌群結構,提高飼料消化率;改善肉品質,促進動物生長,降低飼料成本｡
3.4 果渣發酵飼料應用中存在的問題
果渣經微生物發酵,可改善適口性,提高CP及真蛋白質的含量;降解CF､木質素為易消化物質,進而改善飼料營養價值,提高飼料利用率,但其在畜禽養殖應用中也存在一定的問題:①品質標準不確定｡果渣及微生物代謝產物復雜多樣,由于對其有效成分缺乏研究及相關檢測的局限性,導致果渣發酵飼料中某些成分的未知性｡②貯存問題｡目前,大部分果渣發酵飼料未進行烘干處理,由于果渣發酵飼料含水量相對較高,易腐敗､變質,因此密封､真空保存較為適宜;也有將果渣發酵料進行烘干處理后進行貯存,但會增加飼料成本,降低生產收益｡③添加量有限｡果渣發酵飼料的營養結構､營養水平及適口性等限制了動物養分攝入量｡因此,過高地添加果渣發酵飼料不能滿足動物生長所需的營養,還會抑制動物生長｡使用果渣發酵飼料時需注意保證日糧營養及能量均衡｡果渣發酵飼料在單胃動物中添加量較低,在豬日糧中添加量一般為4%~12%,肥育豬添加劑量可達30%;家禽中的添加量為1.2%~10%;牛羊等反芻動物添加量相對較高,一般在15%~62%｡有研究表明,發酵果渣(如葡萄渣發酵料)制成顆粒料,可改善發酵飼料適口性､消化率,增加采食量,可完全替代反芻動物日糧而不影響反芻動物生長｡④發酵果渣酸性強｡果渣本身有機酸含量高,發酵后飼喂需添加適當的酸度調節劑,以避免動物酸中毒｡⑤以蘋果渣發酵飼料飼喂動物需進行飼料馴化:首次不宜添加過多,應逐漸加量,以減少日糧結構變化對動物產生的應激｡
4 小 結
特性限制了其在飼料中的廣泛應用｡利用微生物發酵技術,將其與其他原料復配制成果渣發酵飼料,可降低其纖維素､木質素､果膠､植酸､單寧等抗營養因子含量,提高發酵飼料中CP､氨基酸等營養成分,改善飼料結構､營養價值｡果渣發酵的菌種選擇､配伍､pH､溫度等發酵條件的優化改良是提高果渣發酵飼料品質的關鍵｡果渣發酵飼料作為非常規飼料,可促進畜禽生長,提高動物飼料利用率及轉化率,改善肉品質,降低飼料成本,提高經濟效益。
相關鏈接：99多功能飼料發酵劑——高濃度乳酸菌為主的固態飼料發酵劑，更輕易成功、效果更好的生物飼料發酵劑，簡單好用的中草藥發酵劑
- 上一篇：無抗日糧中添加發酵構樹粉對肉豬生長性能及健康度的影響 [2019-11-07]
- 下一篇：菌酶協同發酵豆粕工藝的優化 [2019-11-05]
