葡萄皮渣单细胞蛋白饲料的研究进展

张丽芝，翟羽佳

（银川能源学院，宁夏银川 750021）

葡萄为落叶藤本植物，是世界产量最大、栽培面积最广的水果之一[1]。2016年，宁夏产区葡萄种植面积已达4.07万公顷，其中酿酒葡萄3.6万公顷，占全国酿酒葡萄种植面积的1/4，随着宁夏地区葡萄酒酿造行业的不断扩大发展，葡萄皮渣的排出量也日益增加。废弃的葡萄皮渣约占原果干重的10%，葡萄皮渣主要是葡萄皮、葡萄籽和葡萄梗等组成。70%以上的葡萄废弃物在部分发达国家都能得到很好的利用，但在我国它的利用率相对较低，这是由于葡萄酒加工酿造的季节性强、生产相对集中，使得其往往来不及处理就当作废物丢弃或任意填埋，这不仅污染环境，而且也是对资源的极度浪费。近几年，废弃的葡萄皮渣的综合利用逐渐被我国开始重视，促使葡萄加工处于可持续发展的良性循环之中[2]。

1 单细胞蛋白的应用前景及其饲用价值的优越性

1.1 单细胞蛋白的应用前景

单细胞蛋白（Single cell protein，SCP），又称微生物蛋白或菌体蛋白，是指酵母菌、真菌、非病性细菌等单细胞生物体利用培养基中的营养物质，在适宜的条件下生长繁殖，然后经过净化干燥处理后制成的蛋白[3]。在实际生产中，单细胞蛋白主要有以下两个方面的应用前景:它可以作为生产饲料蛋白的来源，如废物豆渣经过产朊假丝酵母和白地霉的混合发酵后，得到的发酵豆渣可作反刍动物饲料，其营养价值和适口性都得到了提高；在食品发酵和农业及废弃物处理中作为商业化的接种体[4]，利用农副产品原料来获得酵母菌类产物，可以供人类食用，还有发达国家也在研究以乙醇为原料生产蛋白类食品，为开发新型食品提供了重要思路。

1.2 单细胞蛋白饲用价值的优越性

菌体蛋白的蛋白质含量比其他植物性蛋白原料高。例如，玉米的蛋白质含量只有8%左右，麸皮蛋白质含量为14%～15%，豆粕蛋白质含量为43%～46%，而酵母的蛋白质约40%，细菌蛋白质含量为50%～80%，均高于大部分的植物性蛋白原料。菌体蛋白饲料除蛋白质含量高，氨基酸平衡以外，还含有各种维生素和矿物质，如酵母菌含有大量的B族维生素，含有的矿物质元素包括钙、磷、钾、铁、镁、钠、锰等，此外还含有多种酶和激素，能促进机体对养分的吸收利用，提高畜禽生产率[5]。

单细胞蛋白不仅营养丰富，其在饲料方面的优越性还表现在以下4个方面[6]。（1）微生物的生长繁殖速度快，细菌每半个小时左右便可以繁殖一代，可大幅提高单细胞蛋白的生产效率，同时单细胞蛋白的营养价值丰富，其中粗蛋白含量较高，氨基酸组成齐全，还含有脂类、矿物质和微量元素、种类较多的维生素、碳水化合物、生长因子以及大量生物活性物质等有益的营养物质[7]。（2）用于生产单细胞蛋白的原料来源广泛，一般的食品加工和农产品加工所产生的废物、废水、残次品等都能作为其生产原料。目前国内在该方面的研究大部分集中在利用一些农产品加工的下脚料及残次品，如食品酿造行业排出的废渣废水、农作物秸秆、糟粕、玉米芯、棉籽壳、马铃薯渣等都被当作生产菌体饲料的原料。（3）用于生产菌体饲料的场地小，只要能够保证适宜的发酵条件，微生物便可以生长繁殖，而且可进行连续的工业化生产，大大地提高了发酵的成功率。（4）用于生产单细胞蛋白的微生物细胞结构相对简单，容易诱变和改良，这也成为其被广泛应用于发酵产业的一大优势[8]。

2 葡萄皮渣饲用价值研究进展

废弃的葡萄皮渣不仅污染环境，还浪费资源。随着世界各国对环境保护的重视，加上日益突出的饲料资源匮乏的问题，葡萄皮渣的开发利用也越来越广泛。国内外许多学者经过不断地尝试和研究，挖掘葡萄皮渣在饲料应用方面的潜力。

2.1 葡萄皮渣的营养成分

葡萄皮渣是葡萄加工过程或葡萄酒生产过程产生的下脚料，营养价值丰富，并且集中于葡萄加工过程或葡萄酒生产过程，易于收集，葡萄皮渣在饲料上的利用优势明显。葡萄渣含有蛋白质、粗脂肪、各种氨基酸、维生素、矿物质等。新鲜的红葡萄渣中含干物质（DM）27.30%、粗蛋白质（CP）15.50%、粗纤维（CF）31.20%、粗脂肪（EE）7.00%、粗灰分（Ash）5.70%、中性洗涤纤维（NDF）50.70%、酸性洗涤纤维（ADF）36.50%。葡萄籽中含有多种氨基酸，主要为谷氨酸和甘氨酸；葡萄籽油中富含多种脂肪酸，如亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸等，同时还含有多种维生素和矿物质，如维生素E、K、Ca、P、Mg、Fe、Mn等[9]。值得注意的是，葡萄皮渣中粗蛋白的含量超过一般的谷实类籽实，并含有较高的粗脂肪，但其明显不足是粗纤维含量较高，同时葡萄皮渣中含有的残留乙醇、木质素、单宁（鞣酸）和果胶等抗营养因子，使其在畜禽日粮中的用量受到很大限制。

2.2 葡萄皮渣蛋白饲料的研究现状

1988年我国便开始对葡萄皮渣的有效利用进行研究，但仍未能形成系统性的研究成果，也未能建立起规模化生产体系，葡萄皮渣的综合利用率远低于发达国家。中国科学院武汉植物所在国内外首次对葡萄皮渣进行三株菌种混合固态发酵，使葡萄皮渣变成了鸡、鸭、猪的“美味佳肴”[10]，该技术达到了国际的先进水平。在国外，澳大利亚葡萄酒研究所（AWRI）正在研究利用葡萄皮渣来减少牲畜的甲烷排放量，来应对全球变暖问题[11]。而目前国内对葡萄皮渣通常有两种处理方法:（1）作为粗饲料出售，不做加工，但因其含有较多的纤维物质和单宁等物质，会导致动物对饲料的吸收利用率降低，其营养价值较低；（2）作为肥料倾倒或掩埋，但容易滋生病菌，污染环境。目前研究的趋势主要是通过微生物发酵生产菌体蛋白饲料，通过微生物发酵改善其饲用价值，从而减少不必要的资源浪费。如冯昕炜等[12]利用饲料酵母、酿酒酵母的混合菌种为发酵剂发酵葡萄皮渣，结果表明:经过酵母菌发酵的葡萄渣营养价值提高，粗蛋白含量为21.62%±0.60%，中性洗涤纤维含量为53.13%±1.29%，酸性洗涤纤维含量为45.09%±1.08%，钙含量为0.64%±0.04%，磷含量为0.66%±0.09%。周广麟等[13]利用复合酶与酵母菌协同发酵葡萄皮渣生产猪饲料，发酵后产品的粗纤维质量分数为11.42%（干基），低于加酶前4.83%。齐文茂等[14]使用香菇-酵母共生发酵冰葡渣饲料，利用响应面法对发酵条件进行实验，发酵后饲料中粗纤维含量由16.1%降为11.23%。

2.3 葡萄皮渣单细胞蛋白饲料的应用前景

葡萄皮渣因其自身的优势，在饲料行业的应用具有很广阔的发展前景，突出表现在以下3个方面:（1）葡萄皮渣来源广泛，价格低廉，是发酵饲料原料的优势资源；（2）葡萄皮渣中存在着大量的可利用的营养成分，如脂肪、纤维素、蛋白质、无机盐等，这些营养物质可作为微生物培养基的成分，可开发制作生物发酵饲料，同时，新鲜的葡萄皮渣显酸性（pH＜7），较低的pH值也有利于抑制不良微生物的有害发酵，利于储存，因此，葡萄皮渣在生产单细胞蛋白饲料方面蕴含着巨大的经济效益；（3）若利用微生物发酵的方法处理葡萄皮废渣生产蛋白饲料，在提高产物蛋白质含量的同时，产物中还含有大量活性和非活性有益微生物，该方法投资小、见效快、可把发酵物包括菌体及其代谢产物和底物全部利用，即保留了活性成分又没有废液污染之忧，综合上述，葡萄皮渣单细胞蛋白饲料的开发依然是今后研究的热点。

3 结论

利用葡萄皮渣生产单细胞蛋白饲料，既可以改善葡萄皮渣的营养价值，带来巨大的经济效益，又可以变废为宝，节约资源。国内对于葡萄皮渣的饲料化利用已经有了一定的研究，葡萄皮渣经过酵母菌和乳酸菌的协同发酵的过程中，可以发挥酵母菌产蛋白的能力和乳酸菌的益生和抑菌的特性，增加发酵产物的适口性。此外，葡萄皮渣来源广泛，价格低廉是发酵饲料原料的优势资源，具有很广阔的发展前景。