胡桂萍，杨 广，欧阳雪灵

(1.江西省蚕桑茶叶研究所， 南昌 330202；2.福建农林大学 应用生态所，福州 350002)



茶渣发酵蛋白饲料辅料优选及成本分析

胡桂萍1，杨 广2，欧阳雪灵1

(1.江西省蚕桑茶叶研究所， 南昌 330202；2.福建农林大学 应用生态所，福州 350002)

以提取茶多酚后的茶渣为发酵原料，利用乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和米曲霉菌进行固态发酵，考察麸皮、稻壳粉、玉米粉、豆粕、花生秸秆、燕麦草、高粱糠、红薯渣共8种辅料对发酵产品中蛋白含量的影响，以发酵产物中粗蛋白含量、粗纤维素、茶多酚含量为考察指标，结合成本分析并计算辅料成本比重，确定适合工业生产和推广应用的茶渣发酵蛋白饲料的辅料伍配组分。结果表明：在8种辅料基质中，豆粕最适合作为茶渣饲料固体发酵辅料，其发酵产品质量最高，发酵产品中粗蛋白含量达29.49%，且其辅料成本比重较适宜，为55.81%。

茶渣；固态发酵；辅料

随着茶饮料、茶多酚及茶保健品等茶叶深加工产品生产规模的不断扩大，大量的茶渣随之产生。茶渣中含有大量的蛋白成分，约占总质量的18%[1]，但是由于茶叶蛋白绝大部分为谷蛋白，其分子间通过二硫键和疏水基团交联而凝聚，因此溶解性差，严重影响了茶渣资源的再利用。

茶蛋白具有防辐射[2]、降血脂[3]、改良肉类品质和风味等功效[4]，因此对于当前国内外蛋白质资源尤其是饲用蛋白质资源严重短缺的形势下，开发和利用茶渣资源具有显著的社会效益和经济效益。据统计，我国每年产生的茶渣等农林废弃物达15亿吨，这些被丢弃的废弃物反过来又会增加环境的生化需氧量(BOD)负担[5]。通过微生物的作用可以转化成微生物肥料和饲料等，增加废弃物的经济附加值[6]。虽然这些废弃物中含有动物所需营养物质如蛋白质、氨基酸等，可以直接作为动物饲料的主体部分，但由于这些物质往往含有一些抗营养因子如单宁、多酚和草酸等[7-9]，影响动物的吸收和消化。因此，直接利用茶渣等副产物进行动物饲养存在一定问题。目前报道认为这个问题可以通过固态发酵技术[10]来解决，利用微生物的发酵对茶渣等副产物中的抗营养因子进行脱毒处理，对营养物质进行转化和富集，氧化分解难溶难吸收的物质，并直接发酵成高蛋白易吸收的生物饲料。

适宜的基质配比和充分的微生物发酵是茶渣饲料蛋白再利用的关键。本文利用目前市场常见的且较经济的发酵基质，如麸皮、稻壳粉、玉米粉、豆粕、花生秸秆、燕麦草、高粱糠、红薯渣等作为茶渣固体发酵蛋白的辅料，通过实验室原先分离和优选到的4株茶渣发酵微生物，乳杆菌(lactobacillus)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、酵母菌(Yeast)和米曲霉(Aspergilluoryzae)进行固体发酵，以发酵产物的粗蛋白、纤维素和茶多酚含量作为评价指标，并进行经济成本分析和辅料基质成本比重分析，优选最佳最经济的茶渣蛋白固体发酵的伍配基质组成，以期为茶渣饲料化生产工业应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 菌种

乳杆菌(lactobacillus)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、酵母菌(Yeast)，米曲霉(Aspergilluoryzae)，由本实验室自行分离和收集，现保存在江西省蚕桑茶叶研究所菌种库内。

1.2 原料和辅料

茶渣由漳州大闽食品有限公司提供，为提取过茶多酚后的废弃茶渣。发酵辅料为麸皮、稻壳粉、玉米粉、豆粕、花生秸秆、燕麦草、高粱糠、红薯渣。

1.3 培养基

1) 马铃薯葡萄糖琼脂培养基：马铃薯200 g，葡萄糖20 g，琼脂20 g，水1 L，用于米曲霉菌种的纯化和培养。

2) 萨市琼脂培养基：蛋白胨10 g，琼脂20 g，麦芽糖40 g，水1 L，用于酵母菌培养和纯化。

3) 牛肉膏琼脂培养基 ：牛肉膏3 g，蛋白胨10 g，氯化钠5 g，琼脂 15 g，水1 L，pH值7.2，用于各种细菌的培养。

1.4 微生物发酵剂的制备

将乳杆菌和枯草芽孢杆菌用牛肉膏蛋白胨培养基纯化后，取单菌落置于液体牛肉膏蛋白胨培养液中室温培养1天制成种子液1；酵母菌通过萨市琼脂培养基纯化后通过摇瓶培养制得种子液2；米曲霉通过马铃薯葡萄糖培养基进行纯化并进一步扩繁制得种子液3。各取5 L种子液进行离心，将菌体全部溶解在红糖浓度10%的2 kg的水溶液中，制得微生物发酵剂。

1.5 实验设计和指标测定

本实验在福建农林大学应用生态所发酵实验车间进行。实验前将茶渣进行晾干处理，并进行机械粉碎。固体发酵茶渣试验每个处理总量约为100 kg，发酵基质有茶渣和辅料构成，质量配比为7∶3，根据茶渣和不同种类辅料质量配比共设置8个处理，1个处理3个重复。

处理1：茶渣和麸皮；处理2：茶渣和稻壳粉；处理3：茶渣和玉米粉；处理4：茶渣和豆粕；处理5：茶渣和花生秸秆；处理6：茶渣和燕麦草；处理7：茶渣和高粱糠；处理8：茶渣和红薯渣，另外每个处理按质量比分别添加3%磷酸氢二钠和1%的纤维素酶。将茶渣、辅料、磷酸氢二钠、纤维素酶外加35 L水进行搅拌混匀，并往发酵基质中喷洒微生物发酵剂，并充分搅拌混匀，并调节相关的湿度，保证基质一触即散，且手捏成团但不滴水为最佳。然后将混合好的基质装入塑料桶内，用塑料薄膜密封2层，常温(25～35 ℃)厌氧发酵5～7 d直至有酸甜的浓郁酒曲香味，表明发酵完成且充分。发酵完成后主要测定发酵茶渣中粗蛋白含量、纤维素含量和茶多酚含量。

粗蛋白含量测定参照GB5009.5—2010，采用凯氏定氮法；纤维素含量测定参照GB/T6434—94；茶多酚含量测定参照GB/T8313—2008。

1.6 经济成本分析和辅料成本比例分析

对不同发酵组合中发酵剂费用、茶渣费用、辅料费用、人工费、产地租赁费以及水电费等进行分析，初步计算不同发酵组合经济成本。发酵剂费用主要是发酵微生物工业发酵生产所需的原料费用；茶渣费用主要为从工厂运输回来发生的运输费以及晾晒所需的劳务费；辅料费用主要是为购买各种辅料所用的费用；人工费主要是用于在茶渣固体发酵过程中聘请人员进行搅拌、涡堆等过程的人员费；产地租赁费主要租赁发酵池等发酵产地的所发生的费用；水电费主要为茶渣固体发酵所需的水、电等费用。

辅料成本比例分析为辅料费用在总成本费用中的比例结果，以便对于有效筛选适合工业化生产的茶渣发酵蛋白饲料的基质辅料的提供重要的经济效益参考。

2 结果与分析

2.1 不同辅料下茶渣发酵产物中粗蛋白含量分析

不同辅料下茶渣发酵产物中粗蛋白含量分析见图1。茶渣分别添加8种辅料后，各处理茶渣发酵产物中粗蛋白含量差异显著，且较原材料茶渣粗蛋白含量均显著升高，其中以豆饼为辅料的茶渣发酵产物中粗蛋白含量最高(处理4)，达到29.49%，各组合发酵产物中粗蛋白含量按照处理4(茶渣：豆粕)、处理6(茶渣：燕麦草)、处理7(茶渣：高粱糠)、处理3(茶渣：玉米粉)、处理2(茶渣：稻壳粒)、处理1(茶渣：麸皮)、处理5(茶渣：花生秸秆)依次递减。结果表明：辅料的添加可以增加茶渣发酵产物中蛋白的含量，且豆粕添加后更有利于发酵微生物的生长，有助于茶渣的发酵，加快茶渣中不溶大分子蛋白降解为可溶性的蛋白速率。

图1 不同辅料下茶渣发酵产物中粗蛋白含量分析

2.2 不同辅料下茶渣发酵产物中纤维素含量分析

不同辅料下茶渣发酵产物中纤维素含量分析见图2。各处理下茶渣发酵产物中纤维素含量差异很大，其中除添加花生秸秆(处理5)作为辅料的茶渣发酵产物中纤维素含量较原材料纤维素含量显著升高外，其余辅料发酵后的茶渣产物中的纤维素含量均低于原材料茶渣中纤维素含量，并按照处理8(茶渣：红薯渣)、处理1(茶渣：麸皮)、处理2(茶渣：稻壳粒)、处理7(茶渣：高粱糠)、处理6(茶渣：燕麦草)、处理3(茶渣：玉米粉)、处理4(茶渣：豆粕)依次递减。结果表明：花生秸秆最不利于发酵微生物的生长，微生物降解纤维素的能力很弱，加上花生秸秆本身纤维素高，导致最终发酵产物中的纤维素含量高；而豆粕为辅料的茶渣混合基质中，微生物生长快速，降解纤维素的能力强，直接将发酵混合物中的纤维素快速降解，因此豆粕辅料的茶渣发酵产物中纤维素含量最低。

图2 不同辅料下茶渣发酵产物中纤维素含量变化量分析

2.3 不同辅料下茶渣发酵产物中茶多酚含量分析

不同辅料下茶渣发酵产物中茶多酚含量分析见图3，各处理下茶渣发酵产物中茶多酚含量均低于原材料茶渣中茶多酚含量0.94%，但各处理间差异不明显，各处理发酵产物中茶多酚含量为0.67%～0.53%。表明各种辅料混合下的茶渣基质中，微生物均有生长并对茶渣中的茶多酚有一定的降解能力，无差异，微生物对茶渣中茶多酚的降解能力与其添加的辅料无显著关联。

图3 不同辅料下茶渣发酵产物中茶多酚含量分析

2.4 不同辅料茶渣发酵经济成本分析

以发酵1 t茶渣进行成本计算，结果见表1。通过计算发酵剂成本、茶渣费用、辅料基质成本费用、人工费、产地租赁费、水电费等方面，得到以麸皮作为辅料基质发酵茶渣的成本为2 590元，稻壳粒作为辅料基质发酵茶渣的成本为3 240元，玉米粉作为辅料基质发酵茶渣的成本为3 610元，豆粕豆饼作为辅料基质发酵茶渣的成本为3 010元，花生秸秆作为辅料基质发酵茶渣的成本为2 820元，燕麦草作为辅料基质发酵茶渣的成本为3 780元，高粱糠作为辅料基质发酵茶渣的成本为3 430元，红薯渣作为辅料基质发酵茶渣的成本为2 980元。

表1 不同辅料茶渣发酵经济成本分析

该成本中除了辅料材料因为单价不同而导致投入费用不同，其他成本如发酵剂、茶渣运输费、人工费、产地租赁费以及水电费均为固定统一开支，通过计算辅料费用占总费用比例得到辅料成本比重参数，各处理的辅料费用占比均达到了50%甚至超过50%，说明辅料茶渣饲料发酵成本核算的主要因子。通过计算得：在以麸皮为辅料的发酵中，辅料成本比重最低，为48.65%；辅料成本比重在50%～60%的为绝大数，如稻壳辅料成本比重为58.95%，豆粕辅料成本比重为55.81%，花生秸秆成本比在那个为52.84%，红薯渣成本比重为55.37%；而在辅料成本比重超过60%的少数，有玉米粉辅料成本比重为63.16%，燕麦草成本比重为64.81，高粱糠成本比重为61.22%。

3 讨论与结论

以往的茶渣生产饲料工艺主要是经过复杂的前处理和简单自然发酵(或青贮)后直接成为动物饲料，过程操作复杂，成本高，且得到的产品杂菌污染严重，动物适口性差。本研究通过多菌种联合固态发酵茶渣生产茶渣饲料，蛋白质含量明显提高，且营养更加丰富合理，饲料的适口性好，既能作为全价饲料，也可以作为饲料添加剂。而固态发酵茶渣的关键是发酵菌株生长力强，可以充分大量地繁殖，进而获得所需的代谢产物。研究表明：微生物高繁殖的基础是必须为微生物提供足够的营养成分，使得微生物生长和产物形成的潜力得到充分发挥。固体发酵的原料一般包括两大类，发酵基质和辅料，本实验中发酵基质为茶渣，辅料即为可以改善和提高培养基中碳和氮比例的营养填充料。本研究选用麸皮、稻壳粉、玉米粉、豆粕、花生秸秆、燕麦草、高粱糠、红薯渣共8种辅料，添加到茶渣中进行混合菌微生物固体发酵，得到豆粕发酵效果最好，发酵饲料中蛋白质含量最高，达到29.49%。这主要与豆粕中蛋白质含量高、蛋白质结构易被微生物分解成碳水化合物便于吸收有关，且发酵混合菌中含有大量乳杆菌(lactobacillus)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，这两种菌是豆粕发酵的优选菌。吴胜华等[11]采用枯草芽孢杆菌和植物乳酸菌组合发酵豆粕后，发酵产品中的小肽含量可达12.01%，利于家畜的吸收。有研究表明：利用芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌混合发酵豆粕可分解破坏豆粕中抗营养因子[12]，如胰蛋白酶抑制因子、植酸、不良寡糖等，明显提高了发酵饲料中营养价值和生物活性因子。但是本产品中是否含有抗营养因子，鞣酸等物质的浓度多少，对于牲畜生长发育有何影响，均值得进一步深入分析。

另外，本研究目的是为茶渣饲料化工艺生产提供技术支撑，因此着重考虑生产过程中的成本核算和效益分析。通过计算生产成本和辅料成本比重这两个因素，表明该试验的8种辅料基质生产中，豆粕添加茶渣发酵总生产成本适中，其辅料成本比重适宜，适用于产业化推广应用。

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(责任编辑 何杰玲)

Optimation of Supplemental Material in Microbial Fermentation of Tea Residue and Its Costs Analysis

HU Gui-ping1, YANG Guang2， OUYANG Xue-ling1

(1.Jiangxi Sericulture and Tea Research Institute, Nanchang 330202, China; 2.Institute of Applied Ecology, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

The suitable supplemental material were preferred from bran, rice hull powder, corn flour, bean pulp, peanut straw, wheat straw hood, sorghum bran and sweet potato residue during the tea residue fermentation into fodders, with tea residue acted as fermented raw materials and fermentation by Lactobacillus, Bacillus subtilis, Yeast and Aspergillus. The character of fermented fodder was assessed by the concentration of crude protein, crude fiber and polyphenol, and its production costs and its proportion of supplement material cost were also calculated. The results showed the protein content of the compound with bean pull and tea residue through solid fermentation were revealed the optimum, with the content of 29.49%, and its supplemental material proportion cost were also suitable, with the value of 55.81%. In conclusion, bean pull was the optimal supplemental material during the tea residue fermentation fodder production.

tea residue; solid fermentation; supplemental material

2017-01-09 基金项目：公益性行业(农业)科研专项(201303094-08)

胡桂萍(1985—)，女，博士，主要从事农副产品资源化利用研究，E-mail：hugp_2007@163.com。

胡桂萍，杨广，欧阳雪灵.茶渣发酵蛋白饲料辅料优选及成本分析[J].重庆理工大学学报(自然科学)，2017(5):86-90.

format：HU Gui-ping, YANG Guang, OUYANG Xue-ling.Optimation of Supplemental Material in Microbial Fermentation of Tea Residue and Its Costs Analysis[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2017(5):86-90.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2017.05.015

X70

A

1674-8425(2017)05-0086-05