酒糟营养成分检测及其酶水解研究

王晓力，王春梅，王永刚，任海伟

（1.中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，兰州 730050；2.兰州理工大学生命科学与工程学院）

营养与饲料

酒糟营养成分检测及其酶水解研究

王晓力1，王春梅1，王永刚2，任海伟2

（1.中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，兰州 730050；2.兰州理工大学生命科学与工程学院）

文章测定了采自甘肃世纪金徽酒业集团公司的酒糟营养成分，并对其进行了酶水解研究。结果表明：酒糟中蛋白质、淀粉和粗脂肪含量分别为14.03%、13.7%和3.4%，并富含维生素B族，其中维生素B6含量高达0.3 g/kg。矿物质元素钙、镁、锌、铁含量均远远高于其他常见粮食。含有的18种氨基酸中，必需氨基酸占总氨基酸的30.27%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值43.40%。氨基酸比值系数法评价表明，该酒糟中必需氨基酸种类齐全，比值系数分（SRC）63.37，比例均衡。酶解结果表明，蒸汽加热处理（121℃，10 min）后酒糟的酶解效果优于超声波（400 W，15 min）处理，酶添加顺序为先加纤维素酶，后加糖化酶，酶添加量分别为纤维素酶（2 000 U/g纤维素）和糖化酶（1 000 U/g淀粉），该条件下还原糖含量达49.75 mg/mL。

酒糟；营养成分；酶水解

近几年，我国白酒年产量约500万t，随之而来的副产品酒糟的年产量约1 500万t，这是一个不小的数字。我国轻工业对水资源的污染相当严重，其中发酵业对环境的污染程度仅次于造纸行业而位居第二。因而充分有效地对酒糟加以综合利用，既可以减轻环境污染，又可以节约粮食、降低成本。

甘肃省作为白酒主产区之一，每年产生约上万吨废弃白酒糟，酒糟的开发利用程度较低，通常被直接作为动物饲料使用［1-2］，但是由于酒糟中植酸等物质含量较高，降低了蛋白质在动物体内的生物效价，长期食用会造成动物食欲不振等不良症状。

青贮饲料多汁适口，气味酸香，消化率高，营养丰富，是饲喂牛羊等家畜的上等饲料。本研究对产自甘肃世纪

金徽酒业集团的酒糟进行了营养学评价，并采用酶水解方法对酒糟进行了水解，以期为酒糟进一步深加工作为青贮饲料开发利用提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

酒糟由甘肃金徽酒业集团提供，自然晾干、粉碎后过50目筛备用。

Carry50紫外分光光度计（美国，Varian）；Z-5000火焰原子吸收分光光度计（日本，Hitachi）；LC-200高效液相色谱仪（日本，JASCO）；835-50型高速氨基酸分析仪（日本，Hitachi）。HH-4数显恒温水浴锅(国华电器有限公司)；TDL-5-A离心机（上海安亭科学仪器厂）；GZX-9240MBE数显鼓风干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）。

纤维素酶（酶活力2 000 U/g，最适温度45℃，最适pH值4.5，广西南宁庞博生物工程有限公司）；α-淀粉酶（酶活力3 700 U/g，最适温度70℃，最适pH值7.0，北京奥博星生物技术有限责任公司）；糖化酶（20 000 U/g，最适温度60℃，最适pH值4.5，广西南宁庞博生物工程有限公司），甲醇、乙腈为色谱纯；庚烷磺酸钠、三乙胺、四氢呋喃等均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 基本成分测定 蛋白质测定采用GB2009.5—2010法［3］；淀粉含量测定采用旋光法［4］；脂肪含量测定采用索氏抽提法［5］。

1.2.2 矿物质元素测定 准确称取酒糟样品1 g，参照文献方法［6］湿法消化，消化完全后定容至25 mL，待测。配制各种矿物质元素标准溶液，乙炔火焰原子分光光度法检测并绘制标准曲线，根据标准曲线计算样品中各种矿物质元素含量。

1.2.3 维生素B含量测定 准确称取酒糟样品3 g，按照文献方法［7］水解后，定容至100 mL，采用LC-200高效液相色谱仪测定VB1、VB2、VB6和烟酰胺含量。色谱条件为：sinoChrom ODS-BP色谱柱（4.6 mm×250 mm，粒径5 μm），流动相为庚烷磺酸钠（含0.5%冰醋酸和0.05%三乙胺）—甲醇（72∶28），柱温30℃，流速1.0 mL/min。

1.2.4 氨基酸含量测定 参考GB/T5009.124—2003中检测方法，委托兰州大学分析测试中心测定，分析酒糟水解液中氨基酸的种类及含量。

1.2.5 营养价值评价 根据世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）于1973年提出的评价蛋白质营养价值的氨基酸比值系数法对酒糟营养价值进行评价。按照WHO/FAO提出的必需氨基酸模式谱，计算样品中氨基酸评分（AAS）、必需氨基酸的比值（RAA）、氨基酸比值系数（RC）及比值系数分（SRC）［8］。

AAS=样品中某氨基酸含量/（WHO/FAO）式中相应的氨基酸含量；

RAA=样品中某必需氨基酸含量/（WHO/FAO）式中相应的氨基酸含量；

RC=样品中某必需氨基酸RAA/各种氨基酸RAA的平均值；

SRC=100-SRD×100，其中SRD为RC的相对标准差。

1.2.6 酒糟酶解糖化工艺 准确称取25 g酒糟样品，以1∶8（w/v）的料液比定量加入蒸馏水，搅拌均匀。经过不同方法预处理后，按照表1方案加入适量酶I，调至酶的最适条件酶解糖化3 h；然后加入酶Ⅱ在最适条件下继续酶解3 h。酶解过程中，每隔0.5 h测1次还原糖含量。酶添加量分别为：纤维素酶（2 000 U/g纤维素）、淀粉酶（1 000 U/g淀粉）和糖化酶（1 000 U/g淀粉）。

表1 酶种类及添加顺序的组合方案设计

2 结果与分析

2.1 酒糟营养成分含量

由表2可知，世纪金徽酒酒糟中蛋白质、淀粉和脂肪的含量分别为14.03%、13.7%和3.4%。其蛋白质含量约为水稻的2倍，比小麦、玉米、大麦略高；脂肪含量约为小麦、玉米、大麦的3倍，水稻的4倍。由于其是发酵副产物，所以淀粉含量偏低。

表2 世纪金徽酒酒糟与部分粮食的营养成分对比%

2.2 矿物质元素检测结果

由表3可知，酒糟中所含矿物质元素种类齐全，而且含量均比常见的粮食高，尤其是钙、镁、锌、铁含量极为丰富。矿物质元素对人体具有重要的生物功效，Mg能促进心肌代谢，Fe为血红蛋白的重要原料，Zn是蛋白质、胰岛素等的成分，而且对生物体内的免疫功能起调节作

用，从而达到抗菌抗病毒作用。

表3 世纪金徽酒酒糟矿物质元素含量与部分粮食的比较mg/g

2.3 维生素B含量测定结果

维生素B族是水溶性维生素中重要的一类，对动物消化和营养物质的吸收有重要作用，其中VB1在维持神经组织正常功能和碳水化合物代谢方面起重要作用，对食欲和消化也有影响；VB2在某些酶类的构成和细胞氧化方面起重要作用；VB3是辅酶Ⅰ和磷酸辅酶Ⅰ的成分，在生化氧化还原方面极其重要；VB6是氨基酸的氨基转移和脱羧作用的基础。通过高效液相色谱法分析表明，该酒糟中含有丰富的B族维生素，VB1、VB2、VB3、VB6的含量分别为0.97 mg/100 g、22.67 mg/100 g、28.05 mg/100 g、30.04 mg/100 g。

2.4 氨基酸检测结果

2.4.1 氨基酸含量分析 由表4可知，世纪金徽酒业酒糟样品中各种氨基酸种类齐全，含有18种氨基酸。氨基酸总质量占样品总质量的13.58%，人体必需氨基酸占总氨基酸的30.27%。其中谷氨酸的含量最高，为2.95%，其次为丝氨酸、亮氨酸。

表4 世纪金徽酒酒糟中18种氨基酸质量分数%

2.4.2 世纪金徽酒酒糟氨基酸组成营养价值分析 利用氨基酸比值系数法对世纪金徽酒业酒糟中蛋白质营养价值做了评价。在氨基酸比值系数评价体系中，RAA及RC的数值越接近1，表明该必需氨基酸越接近WHO/FAO的推荐值；SRC的数值越接近100，表明该样品中各种必需氨基酸的含量越均衡，其营养价值就越高。

如表5所示，除了苏氨酸、色氨酸、蛋氨酸+胱氨酸占总氨基酸的质量分数略低于WHO/FAO推荐的模式谱标准外，其他必需氨基酸均高于模式谱标准。世纪金徽酒酒糟的比值系数分（SRC）为63.37，说明其营养价值较高。在各种必需氨基酸中，第一限制性氨基酸为赖氨酸。

表5 各种必需氨基酸营养价值评价

2.5 酒糟酶解工艺研究

2.5.1 预处理方法对酒糟酶解效果的影响 由图1可知，尽管添加酶的种类和顺序不同，但121℃蒸汽加热后酒糟的酶解糖化效果优于超声波，尤其方案7。这是因为，一方面高温高压促进酒糟中木质纤维结构的软化，使酒糟中的半纤维素脱掉羧基，改变天然纤维素的结构，破坏纤维素、木质素和半纤维素三者之间键的连接，降低纤维素的结晶度，从而增加纤维素酶与酒糟的有效接触，提高酶解效率；另一方面，高温蒸汽使淀粉糊化，有利于α-淀粉酶或糖化酶迅速找到酶切位点。而超声波处理方式，仅仅是依靠空化效应和机械效应造成部分纤维素结构的破坏，酒糟结构的“开放”程度不如蒸汽加热方式，因此选取酒糟预处理方法为121℃蒸汽加热15 min。

图1 不同预处理条件对酒糟酶解糖化的影响

2.5.2 酶种类的选择 由图2可知，酶解前3 h内，纤维素酶对酒糟酶解的效果优于淀粉酶或糖化酶。因为，一方面木质素和纤维素结晶度影响着酒糟的酶降解可及度，不利于纤维素酶的吸附，而高温蒸汽处理破坏了木质纤维素结构，增大酶与底物接触面积，有利于纤维素酶的靶位作用，从而提高酶解效率；另一方面，商业纤维素酶包含有外切β-1,4-葡聚糖酶、内切β-1,4-葡聚糖酶和β-1,4-葡萄糖苷酶，酶解过程中通过互相提供

新可及部位、除去障碍、消除产物抑制等多种方式协同作用于纤维素底物，从而提高酶解效率［9］。另外，酒糟中较高的纤维素含量也决定了其还原糖释放速率快于淀粉酶解物。酶解过程的后3 h，糖化酶的酶降解效果优于其他酶种类，因为α-淀粉酶作用于淀粉，仅无差别地切断α-1,4-键，而糖化酶除了能从淀粉链的非还原性末端切开α-1,4-键外，还能缓慢切开α-1,6-键。另一方面，糖化酶和纤维素酶的作用条件接近，有利于纤维素酶对剩余纤维素的持续酶解，实现了糖化酶和纤维素对酒糟的协同降解。因此，本实验选取纤维素酶和糖化酶对酒糟进行复合降解。

图2 酶种类对酒糟酶解糖化进程的影响

3 结论

本实验研究了世纪金徽酒酒糟中的基本营养成分，结果表明，该酒糟中营养成分齐全且含量丰富，与常见几种粮食相比，其蛋白质、脂肪、矿物质元素含量均比较高，而且含有丰富的B族维生素。此外，各种氨基酸含量也较高，比值系数分达63.37。同时采用酶水解法对酒糟进行了水解，得出纤维素酶和糖化酶对酒糟进行复合水解效果较好。为青贮饲料的研究提供了基础资料。

［1］王肇颖，肖敏.白酒酒糟的综合利用及其发展前景［J］.酿酒科技，2004（1）:65-68.

［2］赵军，刘月华.白酒糟和黄酒糟的开发利用［J］.酿酒，2005，32（5）：73-74.

［3］中华人民共和国国家标准.GB5009.5-2010.食品中蛋白质含量测定［S］.北京:中国标准出版社，2010.

［4］王福荣.生物工程分析与检测［M］.北京:中国轻工业出版社，2006.

［5］中华人民共和国国家标准.GB/T5009.6-2003.食品中脂肪的测定［S］.北京:中国标准出版社，2004.

［6］张利敏，陈福北，邹爱兰，等.火焰原子吸收光谱法测定干姜中13种金属元素［J］.中国调味品，2010（6）:106-107.

［7］刘晓琳，武谷，钟淮滨.HPLC法测定复合维生素B溶液中维生素Bl、维生素B2、维生素B6、烟酰胺的含量［J］.中国药事，2003，17（4）：241-242.

［8］李晓英，李勇，周淑青，等.两种淡水螺肉的营养成分分析与评价［J］.食品科学，2010，31（13）：276-279.

［9］Z Xu，Q H Wang，Z H Jiang，et al.Enzymatic hydrolysis of pretreated soybean straw［J］.Biomass and Bioenergy，2007，31:162-167.

Study on the Composition and Enzymatic Saccharification of the Distiller's Grains

WangXiao-li1,WangChun-mei1,WangYong-gang2,et al

（1.Lanzhou Institute ofHusbandryand Pharmaceutical Sciences ofCAAS，Lanzhou 730050，China；2.School ofLife Science and Engingeering,Lanzhou UniversityofTechnology）

The composition and enzymatic saccharification of the distiller's grains from Shijijinhui were studied.The contents of protein,starch and crude fat were 14.03%,13.7%,3.4%respectively.B-complex vitamins were rich in the distiller's grains,and the content of VB6was the highest,reaching to 30.04 mg/100g.Inorganic elements were rich too.18 common amino acids were detected,the ratios of total essential amino acids to total amino acids and to non-essential amino acids were 30.27%and 43.40% respectively.According to the nutritional evaluation on amino acid,all kinds of human essential amino acids were contained and the SRCwas 63.37.The results ofenzymatic saccharification showed that the pretreatment ofsteamheat（121℃,10 min）was better than the ultrasonic pretreatment（400 W,15min）.The order ofenzyme addingwas cellulase and glucoamylase.The content ofreducing sugar reached 49.75 mg/mL under the optimum conditions of cellulase addition with 2 000 U/g and glucoamylase addition with 1 000 U/g.

distiller's grains；composition；enzymatic saccharification

S816.15

A

2095-3887（2014）01-0028-04

10.3969/j.issn.2095-3887.2014.01.008

2013-09-22

公益性行业（农业）科研专项（201203042）；国家自然科学基金（31201841）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（1610322013011）；饲草TMR安全性评价研究项目

王晓力(1965-)，女，副研究员。研究方向：饲草饲料生产加工。