水果渣发酵产物的化学成分、体外瘤胃发酵及饲用价值

吕 芳，李文红

（河北工业职业技术大学，河北石家庄 050091）

水果副产品可作为替代饲料资源，具有提高经济效益，防止环境污染的优点。葡萄渣是葡萄果实的果皮、种子和茎干在葡萄酒或果汁生产过程中产生的残留物。虽然世界上许多地区都生产大量的葡萄渣，但其大多被当作废物处理。柿子皮是柿子干生产的副产品，柿子干是我国一种常见的加工水果。用于制作干果的柿子大部分都有强烈的涩味，大部分果皮作为废物被丢弃，由于这些水果副产品通常被认为是一种潜在的环境污染物，因此，解决这一问题的另一种方法是将其作为动物饲料资源来充分利用，这不仅可以缓解环境污染压力，同时也可以降低饲料成本。葡萄渣和柿子皮具有作为反刍动物饲料原料的潜力，但这些原料含有单宁等酚类化合物（赵栋等，2014；陈美红等，2009）。单宁在反刍动物营养方面既有优势也有劣势，这取决于单宁的浓度、化学结构及动物种类、生理状态和饲粮组成等其他因素（Makkar，2003）。单宁可以结合蛋白质、矿物质和碳水化合物，从而影响营养物质的利用，同时单宁的苦涩味也会影响饲料适口性（刘秀丽，2013）。但由于柿子皮和葡萄渣的水分含量较高，因此，将这些副产品进行青贮虽然在发酵过程中会损失碳水化物，但可以提高其保藏性（公美玲，2013）。青贮过程也可能影响单宁含量及其活性，因为Alipour和Rouzbehan（2007）研究发现，青贮葡萄渣降低了单宁含量，但对瘤胃发酵有负面影响。此外，柿子果实中的单宁在青贮过程中微生物发酵会产生CO2和乙醇，因此，青贮处理也会影响其中单宁的性质。在本研究中，我们将柿子皮和葡萄渣进行青贮发酵，评估水果渣（柿子皮和葡萄渣）发酵后的化学成分变化、体外瘤胃发酵指标，并研究发酵产物对肉牛生长和屠宰性能的影响。

1 材料与方法

1.1 原料准备将采集的新鲜柿子皮和葡萄渣分为3份保存在聚乙烯袋中，并进行严密的热密封，参考Lv等（2018）的描述，在相同室温下青贮4周，然后将样品干燥，-20℃保存直到分析。

1.2 青贮原料化学成分及体外瘤胃发酵将收集的青贮样品粉碎过筛后，参考Fitri等（2020）的方法测定青贮前后柿子皮和葡萄渣的常规化学成分及酚类物质（单宁和酚类）。将干燥后的样品分为3个重复，通过瘤胃瘘管取早晨饲后4 h肉牛瘤胃液，将收集的瘤胃液用四层纱布过滤，以1∶2的比例与缓冲溶液混合后，在水浴中保持39℃，同时用CO2连续冲洗。之后参考拜彬强等（2015）的方法分析瘤胃发酵指标。

1.3 饲养试验将体重接近的20头荷斯坦肉牛随机分为2组，分别饲喂添加10%的青贮柿子皮或葡萄渣的全混合日粮，每组5个重复，每个重复2头牛，饲养试验为期18周。

1.4 统计分析试验数据采用SPSS软件单因素方差分析模型进行分析，采用T检验进行多重比较，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 青贮前后水果渣化学成分分析由表1可知，青贮前，葡萄渣的粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、中性洗涤纤维、不溶性酚类及不溶性单宁含量均显著高于柿子皮（P＜0.05），而可溶性酚类含量显著低于柿子皮（P＜0.05）。青贮后，葡萄渣粗蛋白质、粗脂肪、可溶性酚类和可溶性单宁含量显著高于柿子皮（P＜0.05），不溶性酚类和不溶性单宁含量显著低于柿子皮（P＜0.05）。青贮前后葡萄渣和柿子皮的水分含量无显著差异（P＞0.05）。

表1 青贮前后水果渣的化学成分分析

2.2 水果渣发酵产物的体外瘤胃发酵指标由表2可知，青贮柿子皮和青贮葡萄渣瘤胃体外发酵的气体总量、挥发性脂肪酸总量、丁酸、异丁酸和异戊酸浓度均无显著差异（P＞0.05）。青贮葡萄糖渣瘤胃体外发酵的pH、氨氮、乙酸、甲烷产量及乙酸与丙酸比值均显著高于青贮柿子皮（P＜0.05），但青贮柿子皮瘤胃体外发酵的丙酸浓度显著高于青贮葡萄渣（P＜0.05）。

表2 水果渣发酵产物的体外瘤胃发酵指标

2.3 水果渣发酵产物对肉牛生长和屠宰性能的影响由表3可知，在全混合日粮中添加10%青贮柿子皮或葡萄渣对肉牛末重、采食量、胴体重和屠宰率的影响均无显著差异（P＞0.05）。青贮柿子皮组肉牛平均日增重较青贮葡萄渣组显著提高6.61%（P＜0.05），但青贮葡萄渣组肉牛的料重比较青贮柿子皮组显著提高7.13%（P＜0.05）。

表3 水果渣发酵产物对肉牛生长和屠宰性能的影响

3 讨论

本研究使用的副产品的主要化学成分均在Fitri等（2020）研究范围内，但本试验柿子皮的可溶性单宁含量高于Liu等（2018）的报道结果。这些差异可能是由于水果种类不同、种植地点自然环境、收获方法或单宁提取方法不同造成的。虽然青贮过程中柿子皮的中性洗涤纤维含量有所增加，但仍低于葡萄渣组。青贮4周后，柿子皮中可溶性和不溶性单宁含量变化显著。此外，单宁-纤维复合物的形成也可能是不溶性单宁增加的原因，因为青贮柿子皮的中性洗涤纤维含量有所增加。

柿子皮与葡萄渣在青贮过程中单宁不溶反应的差异可能与青贮中单宁结构和/或乙醇含量有关，因为单宁蛋白通过疏水作用和氢键结合导致单宁沉淀，其中单宁-蛋白结合对单宁沉淀的影响受聚合度的影响，聚合度高的单宁具有更高的沉淀能力（Watrelot和 Norton，2020）。此外，较高的乙醇浓度降低了单宁-蛋白质结合的形成，作者推测，青贮柿子皮中乙醇含量较低，这可能是柿子皮青贮过程中不溶性单宁含量增加，葡萄渣可溶性单宁含量不变的原因。

与新鲜副产品相比，青贮这些副产品的气体产量更低。青贮处理的低气体产量反映了样品非纤维碳水化合物含量。青贮柿子皮体外瘤胃发酵氨氮和乙酸浓度显著低于葡萄渣，而气体产量相似，因为总挥发性脂肪酸产量与体外瘤胃发酵产气量呈正相关。挥发性脂肪酸比例的差异可能与副产物的碳水化合物组成有关，因为柿子皮中非纤维碳水化合物含量较高，且通过青贮降低了其含量，这可能是柿子皮中丙酸含量升高的原因（Getachew等，2000）。青贮过程对两组水果副产物的异丁酸和异戊酸浓度无显著影响，由于瘤胃内异丁酸或异戊酸来源于瘤胃微生物降解，副产物中单宁与蛋白质的结合可能会保护微生物的蛋白质水解，降低体外瘤胃液中异酸浓度（Bhatta等，2009）。

氨氮是蛋白质在瘤胃内降解的主要终产物，单宁与蛋白质的结合降低了它们在瘤胃中的降解性，同时单宁还可与瘤胃内的微生物酶相互作用，从而降低微生物活性。甲烷是由瘤胃内碳水化合物发酵产生的，这可能导致能源损失，并导致温室气体效应。以往研究报道，单宁可以通过其抗原生动物的活性直接或间接地抑制甲烷生成（Bhatta等，2009）。这表明副产物中的单宁能抑制甲烷的产生，其中青贮柿子皮的效果最好。

4 结论

青贮处理改善了柿子皮和葡萄渣碳水化合物和单宁浓度，尽管柿子皮在青贮过程中单宁的不溶性降低了其对瘤胃发酵性能的抑制作用，但其具有抑制蛋白质降解和甲烷产生的能力。同时，与青贮葡萄渣相比，全混合日粮补充10%青贮柿子皮可改善肉牛日增重和饲料效率。