麦麸与乳酸菌制剂对茶渣青贮品质和养分含量的影响

朱 飞，冉 雷，苏 娣，范彩云，张子军，刘政权，宛晓春，程建波

（1. 安徽农业大学动物科技学院，安徽 合肥 230036；2. 安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室，安徽 合肥 230036）

茶渣是茶叶用于生产速溶茶或提取茶多酚后剩余的残渣。作为世界上主要的茶叶生产国之一，我国每年的茶渣产量有数十万吨[1]。分析表明，茶渣中含 26%～35% 的粗蛋白 (crude protein, CP)，1.5%～4.5%的粗脂肪 (ether extract，EE)，3.3%～4.7%的灰分(Ash)，具有一定的饲用价值[1]。饲喂茶渣可以减少鸡腹部脂肪堆积[2]，增强奶牛血浆抗氧化能力[3]，提高育肥猪的生长性能和肉品质[4]。然而，茶渣含有的茶单宁(tea tannin，TTN)和生物碱等物质不仅降低了茶渣的适口性[5]，还会抑制胰α-淀粉酶的作用[6]和螯合饲料中的金属元素[7]，降低机体对淀粉和金属元素的利用率；另一方面，茶渣高含水率和高养分含量使其极易腐败变质，如果处理不当或者处理不及时，茶渣在失去饲用价值的同时还会带来环境污染问题。烘干和青贮是两种较为常用的保存高含水率饲料的方法，但烘干会大大增加成本，不适合大批量生产，而对茶渣进行青贮保存则是一种高效经济的手段。

青贮是一项在厌氧条件下，原料中的水溶性碳水化合物 (water soluble carbohydrate, WSC)被原料上附着或人为添加的乳酸菌转化为乳酸等有机酸，使得pH降低，进而有效抑制有害微生物的生长繁殖以长时间储存青绿饲料的技术[8]。但是茶渣含水率高，WSC含量低，单独青贮很难得到较为优质的饲料，因此，通常通过将茶渣与麦麸和乳酸菌制剂混合来降低茶渣的含水率并提高WSC含量和乳酸菌数量，改善茶渣的青贮条件，以达到较好的青贮效果。目前鲜见有关茶渣青贮加工工艺的报道，本研究通过分析不同麦麸含量和乳酸菌制剂浓度对茶渣青贮品质和养分含量的影响，筛选出较优的茶渣青贮工艺参数，以期为茶渣非常规饲料资源开发利用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 茶渣和麦麸

茶渣由安徽红星药业股份有限公司提供，麦麸购买自农贸市场，养分含量如表1所列。

1.1.2 乳酸菌制剂

青贮宝为乳酸菌制剂，购于山东宝来利来生物工程股份有限公司，主要由植物乳杆菌、戊糖片球菌、纤维素酶、半纤维素酶、葡聚糖、木聚糖酶、细菌生长促进剂、保护剂及载体等组成，活菌数 ≥ 1.0 × 109CFU·g-1，酶活 ≥ 600 U·g-1。

1.2 试验方法

采用5 × 4双因素设计，两个因素分别为麦麸含量与乳酸菌制剂浓度，其中，麦麸含量设置5个梯度，分别为0、5%、10%、15%和20%；乳酸菌制剂浓度设置4个梯度，分别为0、50、100和200 mg·kg-1；共 20 个处理 (表 2)，每个处理 3 个重复。按照试验设计分别称取一定质量的青贮宝菌粉，溶于纯水后配制成3种不同浓度的菌液，35 ℃活化1 h后备用；将茶渣和麦麸混合均匀，再将菌液(青贮原料鲜重的5%，不加菌液组以等量纯水代替)加入混合原料中，拌匀后以每袋约500 g的量装入聚乙烯袋 (食品级，22 cm × 32 cm)中，用真空包装机抽真空，封口后于室温(24～33 ℃)密封避光保存，45 d后开封取样并测定相关指标。

1.3 样品采集

青贮45 d后开封，混合均匀后取20 g置于250 mL锥形瓶中，加入180 mL超纯水，搅拌均匀后用封口膜封口，于4 ℃下静置24 h后测定pH。再用4层纱布过滤，滤液于-20 ℃下保存，待测氨态氮(NH3-N)和有机酸含量。其余样品105 ℃烘干粉碎，密封保存待测。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 青贮品质测定方法

滤液室温解冻，3 500 g 离心 15 min，取上清液测定NH3-N和有机酸含量。LA、AA、丙酸(PA)和丁酸(BA)含量的测定采用高效液相色谱仪(Agilent 1260，美国)，色谱柱为 Agilent TC-C18柱 (250 mm ×4.6 mm，5 μm)，色谱条件：流动相 A 为 0.01 mol·L-1KH2PO4溶液(用磷酸调pH为2.70)，流动相B为甲醇，流动相A∶B=97∶3，0.45 μm纤维素滤膜过滤后超声波脱气，流速为0.6 mL·min-1，紫外检测波长 210 nm，柱温 30 ℃，进样量 20 μL。NH3-N 含量采用苯酚-次氯酸钠比色法[9]，WSC含量采用蒽酮-硫酸比色法[10]，缓冲能值(BC)采用滴定法[11]，综合评分参照《青贮饲料质量评定标准(试行)》(1996)。

1.4.2 营养成分测定方法

DM、CP、Ash、EE、Ca和P含量的测定参照张丽英[12]的方法；NDF、ADF含量的测定参照Van Soest等[13]的方法；TTN含量的测定参照GB/T 8313-2008[14]。

1.5 数据处理与统计分析

先用Excel 2007对试验数据进行预处理，然后采用SPSS 20的GLM模型进行双因素方差分析，再结合 Duncan 氏法进行多重比较。P＜0.05 表示差异显著，所有结果以平均值±标准差的形式表示。

表1 茶渣和麦麸的养分含量Table 1 The nutrient content of tea residue and bran

表2 试验混合原料特性Table 2 Characteristics of mixture feeds

2 结果与分析

2.1 麦麸与乳酸菌制剂对茶渣青贮品质的影响

pH随着乳酸菌制剂浓度的增加呈现下降趋势，其中不添加乳酸菌制剂的青贮茶渣pH最高，200 mg·kg-1的乳酸菌制剂可使青贮茶渣pH显著低于其他组别(P＜0.05)，当乳酸菌制剂浓度为50和100 mg·kg-1时，两组青贮茶渣的pH差异不显著(P ＞ 0.05)(表3)。在麦麸含量为15%和20%的青贮原料中添加100 mg·kg-1乳酸菌制剂可使NH3-N/TN显著低于其他组别(P＜0.05)，而当麦麸含量为5%时，各乳酸菌制剂浓度对NH3-N/TN无显著影响(P ＞ 0.05)。随着乳酸菌制剂浓度的增加，各处理组的LA含量均显著增加(P＜0.05)，而AA含量均显著降低(P＜0.05)，其中在麦麸含量相同的情况下，乳酸菌制剂浓度为100和200 mg·kg-1时，AA含量差异不显著(P ＞ 0.05)，但显著低于其他两个乳酸菌制剂浓度青贮茶渣的AA含量(P＜0.05)。在各组青贮茶渣中均未检测到PA和BA。综合评分数据显示，青贮茶渣的综合得分随着麦麸含量和乳酸菌制剂浓度的升高而升高，当麦麸含量达到15%、乳酸菌制剂浓度达到100 mg·kg-1时，综合得分基本超过98分，属于优质青贮饲料。根据主效应趋势分析，麦麸含量与青贮茶渣的pH、NH3-N/TN和LA含量均呈线性关系，与AA含量呈二次曲线关系，且当麦麸含量为10%时，AA含量达到最高；乳酸菌制剂浓度与青贮茶渣的pH、LA和AA含量均呈线性关系，与NH3-N/TN呈二次曲线关系，且当乳酸菌制剂浓度为100 mg·kg-1时，NH3-N/TN最低。

表3 麦麸与乳酸菌制剂对茶渣青贮品质的影响Table 3 Effect of bran and lactic acid bacteria preparations on the silage quality of tea residue

2.2 麦麸与乳酸菌制剂对青贮茶渣养分含量的影响

青贮茶渣的DM含量随着麦麸含量的增加而显著升高(P＜0.05)，添加乳酸菌制剂之后，DM含量逐渐降低，其中仅在麦麸含量为20%时，各处理组的DM含量差异不显著(P ＞ 0.05)(表4)。CP含量随着麦麸含量的升高而逐渐下降，除5%麦麸含量的青贮茶渣之外，在麦麸含量相同的情况下，青贮茶渣的CP含量与乳酸菌制剂浓度呈正相关关系。因麦麸的Ash含量高于茶渣的Ash含量，所以青贮茶渣的Ash含量与麦麸含量正相关关系；在麦麸含量为0、10%和15%的3组青贮茶渣中，100 mg·kg-1乳酸菌制剂可使Ash含量达到同组最高。青贮茶渣的ADF含量与麦麸含量和乳酸菌制剂浓度负相关。除麦麸含量为20%的青贮茶渣之外，其他各组乳酸菌制剂对TTN含量无显著影响(P ＞ 0.05)，麦麸可以显著降低青贮茶渣中TTN含量(P＜0.05)，而乳酸菌制剂则提高了TTN含量。从主效应趋势分析可以看出，麦麸含量与青贮茶渣的DM、CP、Ash、ADF和TTN含量均呈线性关系，乳酸菌制剂浓度与青贮茶渣的DM、CP、ADF和TTN含量均呈线性关系，与Ash含量呈二次曲线关系，且当乳酸菌制剂浓度为100 mg·kg-1时，Ash含量最高。

表4 麦麸与乳酸菌制剂对青贮茶渣养分含量的影响Table 4 Effect of bran and lactic acid bacteria preparations on the nutrient content of silage tea residue

3 讨论

3.1 麦麸和乳酸菌制剂对茶渣青贮品质的影响

适宜的WSC和DM含量以及较低的BC是保证青贮能够成功的必要条件[15]。WSC是乳酸菌正常生长的营养物质之一，研究表明，原料中WSC含量高于鲜重的3%时，青贮才能成功[16]，而本研究茶渣的WSC含量仅为0.76%，远不能满足乳酸菌的生长需求，麦麸的加入提高了青贮原料中WSC含量，有效改善发酵条件，为乳酸菌的生长提供了物质基础，与谢婉等[17]在马铃薯(Solanum tuberosum)茎叶中加入麦麸获得良好青贮效果的研究结果一致。至于麦麸含量为10%处理组的AA含量达到5个组别的顶峰，可能的原因是此时原料初始pH适中、WSC和DM含量以及BC处于最优营养水平，适合产AA的微生物生存，而麦麸含量为0和5%处理组的原料初始pH较低，抑制了LA和AA的产生，麦麸含量为15%和20%处理组中乳酸菌发酵成为主导发酵，开始大量生产LA，抑制了AA的产生，所以AA含量随着麦麸含量的增加呈现出先上升后下降的趋势。在加入麦麸提高WSC含量的同时，青贮原料的DM含量也在逐步上升。研究表明，当青贮原料DM含量在60%～75%时，高DM含量的青贮品质往往优于低DM含量的青贮品质[18]。本研究青贮品质随着DM含量的升高而逐渐提高，与上述研究结论一致。青贮效果也受BC的影响，在青贮过程中，BC会中和乳酸菌产生的有机酸，延缓青贮饲料pH的降低，削弱有机酸对杂菌的抑制作用，最终导致青贮失败[19]。茶渣和麦麸的BC都较低，但麦麸的相对更低，所以混合原料的BC会随着麦麸含量的升高而降低，同时，本研究的pH降低、LA和AA含量升高等结果印证了上述说法。

青贮饲料中的NH3-N主要由植物蛋白酶和微生物分解蛋白质及氨基酸产生，NH3-N/TN在一定程度上反映了青贮饲料中蛋白质的破坏程度。青贮饲料中NH3-N/TN随着麦麸含量的升高而升高，可能是因为茶渣原料中WSC含量较低，抑制了杂菌的生长，随着麦麸的加入，青贮原料的水分和WSC含量适合微生物的增殖，而此时乳酸菌还未产生足量乳酸来阻止杂菌分解蛋白质，所以使得青贮茶渣中NH3-N/TN随着麦麸含量的增加而逐渐升高，但是本研究中NH3-N/TN最大值为1.71%，符合优质青贮饲料中NH3-N/TN应低于10%的要求，可能是因为原料真空包装等因素抑制了微生物将蛋白质分解为NH3-N的过程。

除适宜的WSC和DM含量以及较低的BC等原料特性之外，决定青贮效果的另一重要条件是乳酸菌发酵促进剂。利用纤维素酶可为乳酸菌供能以及乳酸菌产LA效率高的特点，通过生产大量LA来迅速抑制腐败菌的活动，达到提高饲料适口性以及延长饲料保质期的目的[20]。本研究表明，在混合原料中添加乳酸菌制剂可以显著降低青贮茶渣的pH和NH3-N/TN，提高LA含量，说明乳酸菌制剂增加了原料上附着的乳酸菌浓度，使茶渣进入乳酸发酵，迅速产生大量LA并降低pH，抑制了杂菌的活性，茶渣中的蛋白质和氨基酸得以保留，与Wang等[21]利用乳酸菌制剂发酵湿绿茶的研究结果一致。AA和PA均属于抗真菌和霉菌的挥发性脂肪酸，可以提高青贮饲料的有氧稳定性[22]。研究发现不管是否添加乳酸菌，青贮茶渣中均含有AA。有研究报道，青贮饲料中的AA主要有4种来源：一是原料中含有乙酸菌，在初始阶段乙酸菌利用物料中残存的氧气发酵产生AA；二是原料中含有异型乳酸菌并进行了异型发酵[23]；三是在发酵初期，如果原料pH过低，可使同型乳酸菌部分转变为异型乳酸菌而产生AA[24]；最后一种是在青贮后期，部分LA会转化为AA[25]。随着乳酸菌制剂浓度的增加，AA含量呈现下降趋势，说明在本研究中，乳酸菌制剂可能通过阻断其中一种或几种AA来源途径来降低AA含量，与花梅[26]的研究结果一致。腐败菌和酪酸菌分解蛋白质、葡萄糖以及LA的产物即为BA，BA含量的高低直接反映了青贮饲料质量的优劣[25]。本研究各组均未检测到BA的存在，说明青贮茶渣中未产生BA，主要是因为青贮茶渣中产生了较多的LA和AA，降低了青贮茶渣的pH，极大程度抑制了腐败菌和酪酸菌的活性。本研究中茶渣单独青贮也能成功，可能是因为原料真空密封包装以及原料本身附着有乳酸菌，使得原料进行乳酸发酵，但单独青贮的效果远不如添加麦麸和乳酸菌制剂的青贮效果。

3.2 麦麸和乳酸菌制剂对青贮茶渣养分含量的影响

青贮饲料的养分含量与青贮原料的养分含量有关。因茶渣和麦麸的养分含量相差较大，二者按不同比例混合之后会造成不同组别之间各营养指标的差异显著。麦麸拥有较高的DM、Ash含量和较低的CP、ADF含量，茶渣中含有TTN，所以麦麸的加入提高青贮茶渣的DM、Ash含量，降低CP、ADF和TTN含量。

乳酸菌制剂在青贮过程中除了发挥乳酸菌的功能之外，其含有的纤维素酶也对青贮品质和养分含量有一定影响。纤维素酶将植物细胞壁等多糖分解为乳酸菌能够利用的WSC和水，在为乳酸菌供能的同时降低了饲料纤维和DM含量，提高了CP和Ash含量，改善了茶渣适口性和养分含量。乔宏兴等[27]、郑会超等[18]在利用乳酸菌制剂青贮苜蓿草粉、稻草等研究中均获得类似的结论。曾俊棋和岳万福[28]利用纤维素酶降低了笋壳中的氰甙含量，付敏等[29]利用混菌发酵使菜籽饼中的硫苷降解93.53%，恶唑烷硫酮完全降解。可能乳酸菌制剂无法破坏TTN中的苯基苯并吡喃结构，所以本研究中TTN含量会伴随青贮茶渣纤维含量的降低而相对提高。

4 结论

当麦麸含量为0～20%，乳酸菌制剂浓度为0～200 mg·kg-1时，随着麦麸含量和乳酸菌制剂浓度的增加，青贮茶渣的发酵品质逐渐提高，并在麦麸含量为15%和乳酸菌制剂浓度为100 mg·kg-1时进入平台期；综合考虑青贮品质，在85%茶渣 +15%麦麸的混合原料中添加100 mg·kg-1乳酸菌制剂可获得较优质的青贮茶渣饲料。