利用残次沃柑制备酵素营养液工艺对比研究

谢育利，陈燕丽，覃花榜，王 瑾，李嘉维，王吉平，苏天明，张 野，何铁光，李 琴，梁芷姮

（1. 广西壮族自治区农业科学院 农业资源与环境研究所，广西 南宁 530007； 2. 广西壮族自治区土壤肥料工作站，广西 南宁 530007； 3. 环江毛南族自治县农业农村局，广西 河池 547100；4. 广西源创农业科技开发有限公司，广西 南宁 530022）

植物酵素营养液是一种天然酵素制剂，以植物组织或残体为主要材料，按一定比例辅以红糖、酵素菌、水等，经一定条件发酵而成［1-2］。植物酵素营养液包含多种营养物质，除发酵原料自身含有的氨基酸、蛋白质、纤维素和微量元素外，在发酵过程中还能形成有益微生物群体，其代谢产物如酶、有机酸、生物激素等均是作物生长的有益成分［1-3］。研究表明，植物酵素营养液可有效促进农作物生长发育，提高农作物品质，增强农作物抗病虫害能力和改善土壤品质［4-9］。此外，植物酵素营养液施用方法灵活、便捷［10］，同时应用安全，对环境友好［3］，因此，植物源酵素营养液在种植业上具有广阔的应用空间。

沃柑自2004 年从韩国引入，是晚熟的杂交柑橘新品种［11］。广西沃柑发展迅猛，目前种植总面积已逾10 万hm2，占全国总种植面积的50%以上，年产量超过100 万t［12-13］。沃柑落果量较大，目前残次果尚未形成有效的处理机制，一般自然脱落后囤积于果园，自然腐烂。这不仅污染了果园生态环境，不利于沃柑果树生长，同时造成了资源浪费。

残次沃柑制备酵素营养液不仅有助于实现沃柑残次果资源化利用，而且能有效缓解环境污染，笔者研究不同发酵工艺条件下，残次沃柑酵素营养液理化性质变化特征，以期找到适用于残次沃柑酵素营养液的发酵工艺，为残次沃柑资源化利用提供科学理论参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

沃柑残次果由广西起凤橘洲生态农业有限公司提供，果实养分如下：w（锌）1.2 mg/kg，磷未检出，w（铁）5.2 mg/kg，w（镁）120 mg/kg，w（钾）1.74 mg/g，w（总酸）5.13 g/kg，w（氮）1.67 mg/g，w（硅）0.38 g/kg，w（钙）506 mg/kg。辅料包括自来水、红糖、糖蜜和酵素菌（山东中科嘉亿生物工程有限公司生产）。红糖养分如下：w（氨基酸）0.72%，w（总糖）81.4%，w（粗多糖）0.22%，w（铁）35 mg/kg，w（锌）3.3 mg/kg，w（钙）0.001 mg/kg，w（镁）618 mg/kg，w（硅）0.01%。糖蜜养分如下：ρ（氨基酸）31 g/L，ρ（总糖）48 g/L，w（粗多糖）5.7%，w（铁）87.8 mg/kg，w（锌）12.1 mg/kg，ρ（钙）36 g/L，ρ（镁）12.3 g/L，ρ（硅）1.1 g/L。酵素菌剂成分如下：有效活菌数（乳酸菌+酵母菌）≥1.0×1011CFU/mL。

1.2 实验方法

1.2.1 实验方案设计

实验共设置6个发酵处理，T1，m（残次沃柑）∶m（自来水）=3 ∶10；T2，m（残次沃柑）∶m（自来水）=3 ∶10，含酵素菌；T3，m（残次沃柑）∶m（自来水）∶m（红糖）=3 ∶10 ∶1；T4，m（残次沃柑）∶m（自来水）∶m（糖蜜）=3 ∶10 ∶1；T5，m（残次沃柑）∶m（自来水）∶m（红糖）=3 ∶10 ∶1，含酵素菌；T6，m（残次沃柑）∶m（自来水）∶m（糖蜜）=3∶10∶1，含酵素菌。

每处理设置3个重复，采用同一规格塑料桶密闭发酵90 d［4，14］，酵素菌用量参考说明书推荐值。实验自2021 年3 月24 日开始，发酵期间每天早晚各搅拌1次，其中发酵30、45、60、90 d取发酵过滤液进行检测。

1.2.2 检测指标及方法

检测指标根据《植物酵素》（QB/T 5323—2018）中种植业用植物酵素理化指标确定。一般理化指标，pH 采用pH 计（FE28FiveEasy Plus）测定，有机质含量采用重铬酸钾容量法测定，有机酸（以乳酸计） 采用乳酸试剂盒-微板法（货号G0816W，微板法96样）测定；特征理化指标，有效活菌数（乳酸菌）采用平板计数法测定，蛋白酶活性采用茚三酮显色法测定［15］，β-葡聚糖酶活性采用β-1，3 葡聚糖酶试剂盒-微板法（货号G0526W，微板法96样）测定，多酚含量采用分光光度计法测定。

1.3 数据分析

使用Excel 2010和SPSS 16.0分别进行数据整理与统计分析，使用Sigmaplot 10.0进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同发酵工艺条件下残次沃柑酵素营养液一般理化指标变化趋势

不同发酵工艺条件下残次沃柑酵素营养液一般理化指标变化趋势见图1，发酵过程可分为3个时间段，分别为前期（30～45 d）、中期（45～60 d）、后期（60～90 d）。由图1a.可知，发酵期间所有处理残次沃柑酵素营养液pH变化相似，整体均表现为前期略有下降、中期快速升高、后期再次下降的趋势，且发酵期间各处理酵素营养液pH均低于5。由图1b.可知，处理T4、处理T5、处理T6残次沃柑酵素营养液有机质质量浓度变化趋势表现为前中期下降、后期回升，处理T1、处理T2、处理T3 有机质质量浓度的变化趋势则表现为前期有机质含量略有提升、中期下降、后期回升。发酵期间处理T6的有机质含量均表现为最高，说明处理T6的发酵工艺条件更有利于残次沃柑酵素营养液有机质累积。由图1c.可知，处理T2残次沃柑酵素营养液有机酸（以乳酸计）含量表现为先下降后上升趋势，其他处理则呈现逐步升高趋势，说明越到发酵后期有机酸含量越高。发酵期间酵素营养液有机质、有机酸（以乳酸计）等指标发生变化的原因可能是沃柑果实与微生物之间可发生协同作用。残次沃柑果实中原有的营养物质有助于微生物的分裂、生长，进一步促进生物转化的发生，但随着沃柑果实中营养物质的消耗，微生物活动可能随之减弱。有机质、有机酸等含量呈现后期上升的趋势，其原因可能是酵素营养液发酵尚未达到沃柑果实与微生物之间协同作用的拐点。

图1 残次沃柑酵素营养液一般理化指标变化趋势

2.2 不同发酵工艺条件下残次沃柑酵素营养液特征理化指标变化趋势

不同发酵工艺条件下残次沃柑酵素营养液特征理化指标变化趋势见图2。

图2 残次沃柑酵素营养液特征理化指标变化趋势

由图2 可以看出，残次沃柑酵素营养液有效活菌数除处理T6 外，各处理均呈现前期下降、后期上升的变化趋势；蛋白酶活性，除处理T5 外，其他处理均呈现前期增强、中期减弱、后期回升的变化趋势；β-葡聚糖酶活性，处理T3、T4和T6呈现前期下降、中后期增强的变化趋势，处理T1 呈现前期增强、中期减弱、后期增强的变化趋势，处理T5 则呈现前期增强、中后期下降的变化趋势；多酚含量，处理T1、T2、T3和T5呈现前期降低、中期回升、后期再次降低的变化趋势，处理T4呈现前中期下降、后期回升的变化趋势，处理T6则表现为前期增加、中期下降、后期回升的变化趋势。

2.3 不同发酵工艺条件下残次沃柑酵素营养液一般理化指标达标情况

不同发酵工艺条件下残次沃柑酵素营养液一般理化指标达标情况见表1。

表1 残次沃柑酵素营养液一般理化指标达标情况

根据QB/T 5323—2018，种植业用植物酵素一般理化指标须全部符合标准规定。发酵期间所有处理所得酵素营养液pH均满足标准要求（见表1）；有机质含量除处理T2（发酵60 d时不达标）外，其他处理均能满足标准要求，最高为处理T6，其次为处理T4。残次沃柑酵素营养液在发酵期间只有处理T4有机酸含量（以乳酸计）能达到标准要求，说明本实验设计的处理T4发酵工艺可能适合生产合格的种植业用植物酵素产品。

2.4 不同发酵工艺条件下残次沃柑酵素营养液特征理化指标达标情况

根据QB/T 5323—2018，种植业用植物酵素特征理化指标应有3 项或3 项以上符合标准规定。不同发酵工艺条件下残次沃柑酵素营养液特征理化指标达标情况见表2。由表2 可以看出，发酵30 d时，所有处理均能满足标准要求；发酵45 d后，只有处理T4 和处理T6 满足标准要求；发酵90 d 后，处理T4 有3 项特征理化指标满足标准要求，处理T6则有4项特征理化指标满足标准要求。结合一般理化指标情况，处理T4 发酵工艺条件更适合残次沃柑酵素营养液的制备。

表2 残次沃柑酵素营养液特征理化指标达标情况

3 结论

在m（残次沃柑）∶m（自来水）∶m（糖蜜）=3∶10 ∶1 条件下发酵90 d后，残次沃柑酵素营养液可满足《植物酵素》（QB/T 5323—2018）一般理化指标要求和特征理化指标要求，实验结果具有一定参考价值。

乳酸是三大有机酸之一，可由糖类在乳酸菌作用下发酵生成丙酮酸，再在乳酸脱氢酶催化下还原生成［16-17］。处理T2、T5和T6发酵工艺中添加了酵素菌，所得酵素营养液有机酸含量较低，可能是因为酵素菌中的酵母菌对乳酸菌产生了抑制作用［18］，导致发酵液中乳酸菌减少或者活力降低，无法还原生成足够的乳酸。在下一步研究中，可考虑提高沃柑残次果比例、调整酵素菌种类，或者配以其他原料，探索更优的发酵工艺。