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山西老陈醋醋糟营养成分分析

2015-01-18崔耀明董晓芳佟建明宋增廷王志红

饲料工业 2015年1期
关键词:粗蛋白质食醋酸性

■崔耀明 董晓芳 佟建明 宋增廷 王志红 薛 颖

(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京 100193)

醋糟(Vinegar residues)是以淀粉质原料为主料固态发酵酿造食醋过程中产生的残渣[1]。酿造食醋的原料一般分为主料、辅料、填充料和添加剂。在发酵过程中主料和辅料被大量消耗,添加剂则进入成品醋中,剩余的填充料和少部分主料和辅料组成了醋糟,即醋糟的主要成分是稻壳、谷糠、高粱壳等。这就表明不同的酿醋原料得到的醋糟营养成分差异巨大。另外,食醋的不同生产工艺对醋糟的物理性质和化学成分也有很大影响,一个典型的例子就是熏醅工艺。熏醅过程中主要有两步反应:①醋醅中的一些营养物质在酸性条件下发生水解反应生成还原糖和氨基酸等;②氨基酸和还原糖在加热的条件下发生“美拉德反应”,造成营养物质损失[2]。因此,综合生产原料和加工工艺可将我国的醋糟分为山西老陈醋醋糟,镇江香醋醋糟,保宁醋醋糟和福建红曲米醋醋糟等。

我国食醋年产量为200~250万吨(以3.5%HAc计,2005年),且每年以7%的速度逐年增长[3]。按照生产1 t标准固态发酵二级食醋产生0.6~0.7 t醋糟[4]计算,我国年产醋糟量为120~175万吨。如此丰富的醋糟资源目前尚未得到充分合理的利用,不仅造成资源浪费还导致一定的环境污染[5-7]。一个很重要的原因是,关于醋糟基本营养成分的报道不仅很少而且不够系统,使得醋糟未能像啤酒糟、米糠一样作为一种饲料原料进入中国饲料成分及营养价值表(2013年第24版)。本研究以山西老陈醋醋糟为研究对象,针对不同发酵原料配方和不同厂家采集醋糟样品,并对其营养成分进行分析,旨在丰富和完善山西老陈醋醋糟作为饲料原料的基础研究数据,为其科学合理利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

醋糟样品来自山西省太原市区、榆次县、清徐县食醋生产厂家,涵盖大中小型企业,按照样品采集顺序对样品进行编号。用具有内衬袋的编织袋盛放样品,并于24 h内运回实验室以减少水分损失、避免发霉变质,并立即进行晾晒制成风干样。

1.2 方法

1.2.1 常规成分测定

水分采用105℃常压干燥法测定(GB/T 6435-2006),粗蛋白质采用凯氏定氮法测定(GB/T 6432-1994),粗脂肪采用索氏抽提法测定(GB/T 6433-2006),粗灰分采用550℃灼烧法测定(GB/T 6438-2007),粗纤维采用酸碱消煮法测定(GB/T 6434-2006)。

1.2.2 矿物元素测定

钙采用EDTA络合滴定法(GB/T 6436-2002),总磷采用钼黄比色法(GB/T 6437-2002),硫的测定采用元素分析仪的方法[8](仪器型号 Elementar Vario MACRO),氯的测定参照GB/T 6439-2007,钾、钠的测定参照GB/T5009.91-2003,铁、镁、锰、铜、锌的测定参照GB/T 13885-2003,硒的测定参照GB/T 13883-2008。

1.2.3 碳水化合物测定

中性洗涤纤维的测定参照GB/T20806-2006,酸性洗涤纤维的测定参照NY/T1459-2007,酸性洗涤木质素的测定参照GB/T 20805-2006,淀粉的测定采用酶-比色法(GB/T 16287-96),BECKMAD Coul⁃ter分光光度计,型号DU730;半纤维素=中性洗涤纤维-酸性洗涤纤维,纤维素=酸性洗涤纤维-酸性洗涤木质素[9]。

1.2.4 总能的测定

总能的测定利用Parr 6400型氧弹式测热仪,参照《饲料分析及饲料质量检测技术》方法[10]测定。

1.2.5 维生素的测定

生物素的测定参照GB/T 17778-2005,胆碱的测定参照NY/T 1819-2009,维生素C的测定参照 GB/T 7303-2006,维生素E的测定采用高效液相色谱法[11-12]。

1.2.6 氨基酸的测定

色氨酸采用高效液相色谱仪测定(Agilent 1200),其余氨基酸的测定采用氨基酸自动分析仪(L-8900),操作方法及样品前处理参照GB/T18246-2000。

2 结果与讨论

山西老陈醋醋糟样品底物组成复杂且比例各不相同,目前尚无找到合适的分类标准。因此,22个醋糟样品未进行分类。

2.1 醋糟中常规营养成分分析(见表1)

表1 醋糟常规营养成分含量(干物质基础)(%)

由表1可知,山西老陈醋醋糟样品的平均干物质含量94.44%,平均粗蛋白质含量11.40%,粗脂肪含量12.21%,粗纤维含量35.87%,粗灰分含量9.22%,无氮浸出物含量31.30%。鲜醋糟的pH值在5.0~5.5[13]之间,这说明醋糟具有弱酸性的特点。宋增廷测定了17个山西老陈醋醋糟样品的初水分含量,结果表明,醋糟初水分含量范围是63.51%~74.26%,平均值是70.82%[2]。此结果与徐清萍[14]报道的鲜醋糟含水量68%~75%[15]相差不大,共同说明了醋糟具有含水量高(70%~90%)[16]的特点。醋糟粗蛋白质、粗脂肪含量分别为11.40%(这一结果介于10.50%[17]与12.19%[18])和12.21%,明显优于玉米和高粱的粗蛋白质含量(7.8%~9.4%和3.1%~5.3%)[19]。醋糟的突出特点是纤维类物质含量高,这与其主要组成成分有关。醋糟主要由发酵的填充料和辅料组成,主要包括谷糠、稻糠、高粱壳和小麦麸,而谷糠和稻糠的粗纤维含量分别达到了51.8%和42.9%[19]。研究结果表明,醋糟样品中粗纤维含量为35.87%,应该划归为粗饲料。

2.2 醋糟中矿物元素分析(见表2、表3)

由表2、表3可知,醋糟样品的常量矿质元素(钙、磷、钾、镁、钠、硫、氯)的平均含量分别是(%):0.15、0.06、0.06、0.05、0.10、2.09、0.14;微量矿质元素(铁、锰、铜、锌、硒)的平均含量分别是1 069.24 mg/kg、26.42 mg/kg、15.78 mg/kg、25.68 mg/kg、120.99 ng/kg。目前,尚无关于醋糟中矿物元素的报道。本研究测定结果表明醋糟中矿物元素种类齐全,且Fe元素含量丰富为1 069.24 mg/kg,显著高于啤酒糟中Fe元素的含量274 mg/kg(中国饲料成分及营养价值表,2013年第24版),也高于食醋中铁的含量30.8~284.0 mg/kg[20],可以作为很好的矿质营养源。

表2 醋糟常量矿物元素含量(干物质基础)(%)

2.3 醋糟中碳水化合物分析(见表4)

表3 醋糟中微量矿质元素含量(干物质基础)

表4 醋糟中碳水化合物含量(干物质基础)(%)

由表4可知,醋糟样品中酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、纤维素、半纤维素、淀粉的平均含量分别是54.46%、72.51%、23.68%、30.78%、18.05%、5.85%。淀粉含量的测定结果与董丽[21]报道的15%~30%相比偏低,造成这一结果可能的原因是:①生产原料和工艺不同;②本试验样品在平地晾晒制备风干样品过程中一部分淀粉遗留在地表无法全部收集。

2.4 醋糟中总能及维生素分析(见表5)

由表5可知,醋糟样品中生物素、胆碱、维生素E、维生素 C 的平均含量分别是(mg/kg):621.79、24.48、23.45、174.27。此外,醋糟样品中维生素B1、维生素B6、维生素B12均未检出。醋糟中生物素含量621.79 mg/kg,显著高于玉米中的0.06 mg/kg,这可能是由于微生物发酵过程产生了生物素。此外,醋糟中维生素C的含量较高为174.27 mg/kg,这一结果提示我们日粮中添加醋糟可能具有改善免疫机能的作用[22]。

表5 醋糟中总能及维生素含量(干物质基础)

醋糟总能高达 5 443.03 kcal/kg(22.78 MJ/kg),而醋糟的蛋鸡表观代谢能和氮矫正代谢能值分别为650.01 kcal/kg和716.01 kcal/kg[2],由此可见蛋鸡对醋糟中能量的利用率较低。造成这一结果的原因可能是醋糟中高含量的木质纤维素类物质难以被蛋鸡消化利用。Song等[23]的研究结果表明,醋糟的中性洗涤纤维在山羊瘤胃内的消化率仅为

207.7 g/kg,而反刍动物利用木质纤维素的能力要超过家禽,所以这也在一定程度上验证了以上猜想。因此,醋糟作为饲料原料应用时要考虑补充高能量原料。但是,也正是由于醋糟木质纤维素含量高这一特点,使得它结构疏松很适合作为固体发酵的培养基[24-27]。

2.5 醋糟中的氨基酸(见表6)

表6 醋糟中氨基酸的含量(干物质基础)(%)

表6总结了本研究室关于27个山西老陈醋醋糟样品中18种氨基酸的测定数据,计算可知这18种氨基酸的总含量平均值为9.69%,其中谷氨酸含量最高达到1.77%,色氨酸含量最低为0.10%。与醋糟中总蛋白含量11.40%对比,可以发现醋糟中的粗蛋白质绝大部分是真蛋白质,非蛋白氮含量低。

3 结论

本研究参照NRC关于饲料原料参数的设定,测定了山西老陈醋醋糟的营养成分,同时整理了实验室之前积累的数据,综合起来对山西老陈醋醋糟的营养成分进行了比较系统的描述。此外,日粮中添加醋糟可以降低蛋鸡粪尿中氮的排泄量,降低排泄物中尿酸含量有利于降低氨的生成和挥发[28],这表明醋糟的应用可以对健康养殖提供了一些新的思路。

本研究结果表明,山西老陈醋醋糟营养物质种类齐全,部分营养成分含量丰富,加之来源广、价格低廉的特点,可以作为一种新型饲料资源被应用。醋糟粗纤维含量高、代谢能低,其在饲料中的添加比例不宜过高。此外,醋糟纤维含量高、营养物质种类丰富,可将其作为填充料用于堆肥和食用菌培养也可作为底物培养微生物获得高附加值的产品。

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