利用殘次沃柑制備酵素營養液工藝對比研究

謝育利，陳燕麗，覃花榜，王 瑾，李嘉維，王吉平，蘇天明，張 野，何鐵光，李 琴，梁芷姮

（1. 廣西壯族自治區農業科學院 農業資源與環境研究所，廣西 南寧 530007； 2. 廣西壯族自治區土壤肥料工作站，廣西 南寧 530007； 3. 環江毛南族自治縣農業農村局，廣西 河池 547100；4. 廣西源創農業科技開發有限公司，廣西 南寧 530022）

植物酵素營養液是一種天然酵素制劑，以植物組織或殘體為主要材料，按一定比例輔以紅糖、酵素菌、水等，經一定條件發酵而成［1-2］。植物酵素營養液包含多種營養物質，除發酵原料自身含有的氨基酸、蛋白質、纖維素和微量元素外，在發酵過程中還能形成有益微生物群體，其代謝產物如酶、有機酸、生物激素等均是作物生長的有益成分［1-3］。研究表明，植物酵素營養液可有效促進農作物生長發育，提高農作物品質，增強農作物抗病蟲害能力和改善土壤品質［4-9］。此外，植物酵素營養液施用方法靈活、便捷［10］，同時應用安全，對環境友好［3］，因此，植物源酵素營養液在種植業上具有廣闊的應用空間。

沃柑自2004 年從韓國引入，是晚熟的雜交柑橘新品種［11］。廣西沃柑發展迅猛，目前種植總面積已逾10 萬hm2，占全國總種植面積的50%以上，年產量超過100 萬t［12-13］。沃柑落果量較大，目前殘次果尚未形成有效的處理機制，一般自然脫落后囤積于果園，自然腐爛。這不僅污染了果園生態環境，不利于沃柑果樹生長，同時造成了資源浪費。

殘次沃柑制備酵素營養液不僅有助于實現沃柑殘次果資源化利用，而且能有效緩解環境污染，筆者研究不同發酵工藝條件下，殘次沃柑酵素營養液理化性質變化特征，以期找到適用于殘次沃柑酵素營養液的發酵工藝，為殘次沃柑資源化利用提供科學理論參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

沃柑殘次果由廣西起鳳橘洲生態農業有限公司提供，果實養分如下：w（鋅）1.2 mg/kg，磷未檢出，w（鐵）5.2 mg/kg，w（鎂）120 mg/kg，w（鉀）1.74 mg/g，w（總酸）5.13 g/kg，w（氮）1.67 mg/g，w（硅）0.38 g/kg，w（鈣）506 mg/kg。輔料包括自來水、紅糖、糖蜜和酵素菌（山東中科嘉億生物工程有限公司生產）。紅糖養分如下：w（氨基酸）0.72%，w（總糖）81.4%，w（粗多糖）0.22%，w（鐵）35 mg/kg，w（鋅）3.3 mg/kg，w（鈣）0.001 mg/kg，w（鎂）618 mg/kg，w（硅）0.01%。糖蜜養分如下：ρ（氨基酸）31 g/L，ρ（總糖）48 g/L，w（粗多糖）5.7%，w（鐵）87.8 mg/kg，w（鋅）12.1 mg/kg，ρ（鈣）36 g/L，ρ（鎂）12.3 g/L，ρ（硅）1.1 g/L。酵素菌劑成分如下：有效活菌數（乳酸菌+酵母菌）≥1.0×1011CFU/mL。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗方案設計

實驗共設置6個發酵處理，T1，m（殘次沃柑）∶m（自來水）=3 ∶10；T2，m（殘次沃柑）∶m（自來水）=3 ∶10，含酵素菌；T3，m（殘次沃柑）∶m（自來水）∶m（紅糖）=3 ∶10 ∶1；T4，m（殘次沃柑）∶m（自來水）∶m（糖蜜）=3 ∶10 ∶1；T5，m（殘次沃柑）∶m（自來水）∶m（紅糖）=3 ∶10 ∶1，含酵素菌；T6，m（殘次沃柑）∶m（自來水）∶m（糖蜜）=3∶10∶1，含酵素菌。

每處理設置3個重復，采用同一規格塑料桶密閉發酵90 d［4，14］，酵素菌用量參考說明書推薦值。實驗自2021 年3 月24 日開始，發酵期間每天早晚各攪拌1次，其中發酵30、45、60、90 d取發酵過濾液進行檢測。

1.2.2 檢測指標及方法

檢測指標根據《植物酵素》（QB/T 5323—2018）中種植業用植物酵素理化指標確定。一般理化指標，pH 采用pH 計（FE28FiveEasy Plus）測定，有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定，有機酸（以乳酸計） 采用乳酸試劑盒-微板法（貨號G0816W，微板法96樣）測定；特征理化指標，有效活菌數（乳酸菌）采用平板計數法測定，蛋白酶活性采用茚三酮顯色法測定［15］，β-葡聚糖酶活性采用β-1，3 葡聚糖酶試劑盒-微板法（貨號G0526W，微板法96樣）測定，多酚含量采用分光光度計法測定。

1.3 數據分析

使用Excel 2010和SPSS 16.0分別進行數據整理與統計分析，使用Sigmaplot 10.0進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同發酵工藝條件下殘次沃柑酵素營養液一般理化指標變化趨勢

不同發酵工藝條件下殘次沃柑酵素營養液一般理化指標變化趨勢見圖1，發酵過程可分為3個時間段，分別為前期（30～45 d）、中期（45～60 d）、后期（60～90 d）。由圖1a.可知，發酵期間所有處理殘次沃柑酵素營養液pH變化相似，整體均表現為前期略有下降、中期快速升高、后期再次下降的趨勢，且發酵期間各處理酵素營養液pH均低于5。由圖1b.可知，處理T4、處理T5、處理T6殘次沃柑酵素營養液有機質質量濃度變化趨勢表現為前中期下降、后期回升，處理T1、處理T2、處理T3 有機質質量濃度的變化趨勢則表現為前期有機質含量略有提升、中期下降、后期回升。發酵期間處理T6的有機質含量均表現為最高，說明處理T6的發酵工藝條件更有利于殘次沃柑酵素營養液有機質累積。由圖1c.可知，處理T2殘次沃柑酵素營養液有機酸（以乳酸計）含量表現為先下降后上升趨勢，其他處理則呈現逐步升高趨勢，說明越到發酵后期有機酸含量越高。發酵期間酵素營養液有機質、有機酸（以乳酸計）等指標發生變化的原因可能是沃柑果實與微生物之間可發生協同作用。殘次沃柑果實中原有的營養物質有助于微生物的分裂、生長，進一步促進生物轉化的發生，但隨著沃柑果實中營養物質的消耗，微生物活動可能隨之減弱。有機質、有機酸等含量呈現后期上升的趨勢，其原因可能是酵素營養液發酵尚未達到沃柑果實與微生物之間協同作用的拐點。

圖1 殘次沃柑酵素營養液一般理化指標變化趨勢

2.2 不同發酵工藝條件下殘次沃柑酵素營養液特征理化指標變化趨勢

不同發酵工藝條件下殘次沃柑酵素營養液特征理化指標變化趨勢見圖2。

圖2 殘次沃柑酵素營養液特征理化指標變化趨勢

由圖2 可以看出，殘次沃柑酵素營養液有效活菌數除處理T6 外，各處理均呈現前期下降、后期上升的變化趨勢；蛋白酶活性，除處理T5 外，其他處理均呈現前期增強、中期減弱、后期回升的變化趨勢；β-葡聚糖酶活性，處理T3、T4和T6呈現前期下降、中后期增強的變化趨勢，處理T1 呈現前期增強、中期減弱、后期增強的變化趨勢，處理T5 則呈現前期增強、中后期下降的變化趨勢；多酚含量，處理T1、T2、T3和T5呈現前期降低、中期回升、后期再次降低的變化趨勢，處理T4呈現前中期下降、后期回升的變化趨勢，處理T6則表現為前期增加、中期下降、后期回升的變化趨勢。

2.3 不同發酵工藝條件下殘次沃柑酵素營養液一般理化指標達標情況

不同發酵工藝條件下殘次沃柑酵素營養液一般理化指標達標情況見表1。

表1 殘次沃柑酵素營養液一般理化指標達標情況

根據QB/T 5323—2018，種植業用植物酵素一般理化指標須全部符合標準規定。發酵期間所有處理所得酵素營養液pH均滿足標準要求（見表1）；有機質含量除處理T2（發酵60 d時不達標）外，其他處理均能滿足標準要求，最高為處理T6，其次為處理T4。殘次沃柑酵素營養液在發酵期間只有處理T4有機酸含量（以乳酸計）能達到標準要求，說明本實驗設計的處理T4發酵工藝可能適合生產合格的種植業用植物酵素產品。

2.4 不同發酵工藝條件下殘次沃柑酵素營養液特征理化指標達標情況

根據QB/T 5323—2018，種植業用植物酵素特征理化指標應有3 項或3 項以上符合標準規定。不同發酵工藝條件下殘次沃柑酵素營養液特征理化指標達標情況見表2。由表2 可以看出，發酵30 d時，所有處理均能滿足標準要求；發酵45 d后，只有處理T4 和處理T6 滿足標準要求；發酵90 d 后，處理T4 有3 項特征理化指標滿足標準要求，處理T6則有4項特征理化指標滿足標準要求。結合一般理化指標情況，處理T4 發酵工藝條件更適合殘次沃柑酵素營養液的制備。

表2 殘次沃柑酵素營養液特征理化指標達標情況

3 結論

在m（殘次沃柑）∶m（自來水）∶m（糖蜜）=3∶10 ∶1 條件下發酵90 d后，殘次沃柑酵素營養液可滿足《植物酵素》（QB/T 5323—2018）一般理化指標要求和特征理化指標要求，實驗結果具有一定參考價值。

乳酸是三大有機酸之一，可由糖類在乳酸菌作用下發酵生成丙酮酸，再在乳酸脫氫酶催化下還原生成［16-17］。處理T2、T5和T6發酵工藝中添加了酵素菌，所得酵素營養液有機酸含量較低，可能是因為酵素菌中的酵母菌對乳酸菌產生了抑制作用［18］，導致發酵液中乳酸菌減少或者活力降低，無法還原生成足夠的乳酸。在下一步研究中，可考慮提高沃柑殘次果比例、調整酵素菌種類，或者配以其他原料，探索更優的發酵工藝。