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桑叶发酵工艺优化及营养价值评价

 
 
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单宁是复杂的水溶性多酚化合物,存在于许多植物中,并可存在于树皮、树叶、树干、果实和根中。单宁能够络合蛋白质、氨基酸、大分子物质,对消化酶产生拮抗作用,阻碍营养物质的吸收,降低动物的消化率;并因其苦涩的味道减少动物的采食量,从而降低植物饲料的营养价值。桑叶资源丰富,富含粗蛋白质(CP)、氨基酸、维生素、矿物质,是一种较好的非常规饲料资源。但桑叶单宁含量较高,限制了其在畜牧业的应用。因此,有效降解单宁对提升桑叶的应用价值具有重要意义。物理加工技术可以有效地降解单宁,如高温、浸泡、煮沸、高压、挤压蒸煮等。尽管上述技术可以降解一些单宁,但也可能降低桑叶营养成分。另外,上述技术耗能成本较高,不利于可持续发展。因此,需要一种更合适的、高效降解桑叶单宁的技术。发酵是利用微生物将植物茎叶成分转化为微生物蛋白、活性小肽、活性物质的技术,能降解抗营养因子,提高饲料原料的营养价值。黑曲霉、地衣芽孢杆菌、酵母、乳酸菌可以高效地将高分子单宁降解为小分子物质。柔毛镰孢菌和球孢白僵菌等丝状真菌发酵显著减少了橄榄饼单宁含量。黑曲霉、产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌发酵降低了辣木叶41%单宁含量,提高了44%CP含量。罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌、枯草芽孢杆菌发酵降低了朱缨花叶单宁含量。这些文献为发酵降解桑叶单宁提供了思路。但是,关于桑叶发酵工艺的研究很少,通过发酵技术降解桑叶单宁的研究更少,尚不清楚发酵条件如何影响桑叶单宁的降解。因此,本研究通过正交试验优化了提高桑叶CP含量同时降低单宁含量的发酵条件,研究了桑叶发酵基质组成、菌种组合、接种量及发酵时间对单宁降解的影响,并且探讨了发酵对桑叶营养成分的影响,以期为桑叶的应用提供参考。

 

试验设计

将鲜桑叶切短(1~2cm),按照一定比例添加麸皮混合均匀,按照所需菌种组合和接种量添加菌种并搅拌均匀,发酵基质未灭菌,基质pH自然状态(不调整pH),每个呼吸袋装入200g发酵基质,密封发酵。在空调房内进行发酵,发酵温度为(25±1)℃。

 

结果

 

1.正交试验极差分析

由表2可知,通过直观分析方法比较表中极差大小,对CP含量影响因素大小排序为:桑叶与麸皮质量比(A)、菌种组合(B)、接种量(C)、发酵时间(D)。根据Ki值的大小判断最优水平,得到各因素对CP含量的最优组合为A1B2C2D2。同理,对单宁含量影响因素大小排序为:菌种组合(B)、发酵时间(D)、桑叶与麸皮质量比(A)、接种量(C),得到各因素对单宁含量的最优组合为A1B2C2D1。综合上述分析,桑叶发酵最优方案为A1B2C2D1或A1B2C2D2,即桑叶与麸皮质量比为9∶1,菌种组合为酒窖片球菌+地衣芽孢杆菌,接种量为2%,发酵时间为4或6d。

 
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2.正交试验方差分析

由表3和表4可知,CP的校正模型P值为0.030<0.05,说明校正模型对试验结果有显著影响,正交试验结果具有可信度。桑叶与麸皮质量比和菌种组合显著影响发酵桑叶CP含量,说明二者是影响发酵桑叶CP含量的主要因素。根据F值得到,对CP含量影响因素大小排序为:桑叶与麸皮质量比、菌种组合、接种量、发酵时间。对桑叶与麸皮质量比(A)分析,A1的CP含量显著高于A3(P<0.05),A2的CP含量与A1、A3差异均不显著(P>0.05),因此选择A1。同理,菌种组合(B)选择B2。桑叶与麸皮质量比(A)和菌种组合(B)对CP含量的最优组合为A1B2。同理,菌种组合和发酵时间是影响单宁含量的主要因素。菌种组合(B)和发酵时间(D)对单宁含量的最优组合为B2D1。综合CP和单宁含量的最优组合,得到桑叶发酵最优组合为A1B2CiD1。

 
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3.对比试验

 

3.1营养成分

发酵桑叶颜色黄绿,有桑叶清香,味道酸甜。由表5可知,发酵桑叶CP和EE含量分别比未发酵桑叶提高了16.82%和30.57%(P<0.05)。发酵桑叶粗灰分和磷含量显著高于未发酵桑叶(P<0.05)。发酵桑叶单宁、NDF、碳水化合物含量分别比未发酵桑叶降低了56.40%、16.78%、7.29%(P<0.05)。发酵桑叶pH显著低于未发酵桑叶(P<0.05)。发酵桑叶与未发酵桑叶之间DM、CF、ADF、钙含量差异不显著(P>0.05)。

 
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3.2氨基酸含量

由表6可知,与未发酵桑叶相比,发酵桑叶精氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、总非必需氨基酸、总氨基酸含量显著降低(P<0.05),而丙氨酸含量、总必需氨基酸/总氨基酸(TEAA/TAA)、总必需氨基酸/总非必需氨基酸(TEAA/TNEAA)显著提高(P<0.05)。

 
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3.3必需氨基酸组成

 
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结论

发酵桑叶的最佳条件是:桑叶与麸皮质量比为9∶1,菌种组合为酒窖片球菌+地衣芽孢杆菌,接种量为2%,发酵时间为4d。发酵提高了桑叶CP、EE、粗灰分、磷含量,降低单宁、NDF、碳水化合物、非必需氨基酸含量和pH。由表7可知,发酵桑叶的半胱氨酸+蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、酪氨酸+苯丙氨酸组成均显著高于未发酵桑叶(P<0.05)。与未发酵桑叶相比,发酵桑叶缬氨酸组成有提高的趋势(0.05≤P<0.10)。未发酵桑叶和发酵桑叶的赖氨酸和亮氨酸组成高于鸡蛋蛋白和联合国粮农组织(FAO)模式,苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、酪氨酸+苯丙氨酸和总必需氨基酸组成高于FAO模式,稍低于鸡蛋蛋白模式,半胱氨酸+蛋氨酸组成低于鸡蛋蛋白和FAO模式。由此可见,未发酵桑叶和发酵桑叶的必需氨基酸组成较为均衡,发酵桑叶必需氨基酸组成优于未发酵桑叶。

 
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(来源:动物营养学报)

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点击次数:  更新时间:2022-09-21 19:30:26  【打印此页】  【关闭