Solid-state fermentation with Trichoderma koningii improves nutritional value of tea dregs

doi:10.11686/cyxb2021260

Abstract

Abstract:

The purpose of this experiment was to study the solid-state fermentation of tea dregs （TDs） by Trichoderma koningii to improve the nutritional value of TDs， and identify the optimal fermentation conditions. A series of single factor experiments was used to optimize the substrate ratio （TDs∶corn meal=6∶4， 7∶3， 8∶2， 9∶1）， solid∶liquid ratio （3∶7， 4∶6， 5∶5， 6∶4， 7∶3）， inoculation amount （2%， 4%， 6%， 8%， 10%）， fermentation temperature （25， 28， 31， 34， 37 ℃）， and fermentation time （0， 2， 4， 6， 8， 10， 14， 22 d） in fermented TDs. The optimum fermentation conditions of TDs were identified by an L9 （3⁴） orthogonal test with substrate ratio， fermentation temperature， inoculation amount， and fermentation time. The contents of crude protein， ether extract， reducing sugar， flavonoids， saponins， and caffeine of different fermentation combinations were determined， and the multivariate scores of different groups were calculated. After determining the optimal conditions， a comparative experiment was carried out to compare the nutrients， active substances， and free amino acid contents of the TDs before and after fermentation. It was found that： 1） In the single factor tests， the multivariate scores of the following were the highest： substrate ratio 7∶3， solid∶liquid ratio 5∶5， inoculation amount 8%， fermentation temperature 31 ℃， and fermentation time 6 d. 2） The orthogonal test indicated that a substrate ratio of 7.0∶2.5， inoculation of 7% （1×10⁷ spore·mL^-1）， and a solid-liquid ratio of 5∶5 at 31 ℃ for 6 or 7 d would produce the optimal result. 3） Compared with unfermented TDs， the contents of crude protein， reducing sugar， flavonoids， caffeine， various free amino acids， essential amino acids∶total amino acids and flavor amino acids∶total amino acids of fermented TDs （under optimal conditions） were significantly increased （P<0.05）， the saponin content was significantly decreased （P<0.001）， and the ether extract content had no significant difference between fermented or unfermented TDs （P>0.05）. No significant differences in nutrients or levels of active compounds were detected in fermented TDs for 6 or 7 d （P>0.05）. In brief， the solid-state fermentation by T. koningii can improve nutritional value in TDs.

Key words: Trichoderma koningii, tea dregs, solid-state fermentation, nutritional value

Yi-yan CUI, Jia-zhou LI, Zhi-mei TIAN, Dun DENG, Hui-jie LU, Zhi-chang LIU, Ting RONG, Xian-yong MA. Solid-state fermentation with Trichoderma koningii improves nutritional value of tea dregs[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(7): 96-110.

Figures/Tables 12

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项目Items	最高分Highest score	较高分Higher score	平均分Average score	较低分Lower score	最低分Lowest score
粗蛋白质 CP	25	18.75	12.5	6.25	0
粗脂肪 EE	20	15.00	10.0	5.00	0
还原糖 Reducing sugars	10	7.50	5.0	2.50	0
黄酮 Total flavonoids	15	11.25	7.5	3.75	0
皂苷 Saponins	0	3.75	7.5	11.25	15
咖啡因 Caffeine	0	3.75	7.5	11.25	15

项目Items	最高分Highest score	较高分Higher score	平均分Average score	较低分Lower score	最低分Lowest score
粗蛋白质 CP	25	18.75	12.5	6.25	0
粗脂肪 EE	20	15.00	10.0	5.00	0
还原糖 Reducing sugars	10	7.50	5.0	2.50	0
黄酮 Total flavonoids	15	11.25	7.5	3.75	0
皂苷 Saponins	0	3.75	7.5	11.25	15
咖啡因 Caffeine	0	3.75	7.5	11.25	15

基质比例 Substrate ratio	粗蛋白质 CP （%）	粗脂肪 EE （%）	还原糖 Reducing sugars （%）	黄酮 Total flavonoids （g·100 g^-1）	皂苷 Saponins （mg·100 g^-1）	咖啡因 Caffeine （mg·100 g^-1）	得分 Scores
6∶4	23.89d	2.57ab	28.68a	6.07a	196.57b	108.63c	66.25
7∶3	24.65c	2.82ab	19.80b	6.80a	206.50b	130.28b	70.00
8∶2	25.64b	2.26b	16.25c	6.16a	208.51b	152.64a	51.25
9∶1	26.34a	3.16a	15.12c	6.51a	249.86a	153.56a	60.00
SEM	0.18	0.20	0.61	0.21	11.10	3.97
P值 P value	<0.001	0.076	<0.001	0.199	0.046	0.001

基质比例 Substrate ratio	粗蛋白质 CP （%）	粗脂肪 EE （%）	还原糖 Reducing sugars （%）	黄酮 Total flavonoids （g·100 g^-1）	皂苷 Saponins （mg·100 g^-1）	咖啡因 Caffeine （mg·100 g^-1）	得分 Scores
6∶4	23.89d	2.57ab	28.68a	6.07a	196.57b	108.63c	66.25
7∶3	24.65c	2.82ab	19.80b	6.80a	206.50b	130.28b	70.00
8∶2	25.64b	2.26b	16.25c	6.16a	208.51b	152.64a	51.25
9∶1	26.34a	3.16a	15.12c	6.51a	249.86a	153.56a	60.00
SEM	0.18	0.20	0.61	0.21	11.10	3.97
P值 P value	<0.001	0.076	<0.001	0.199	0.046	0.001

料液比 Solid-liquid ratio	粗蛋白质 CP （%）	粗脂肪 EE （%）	还原糖 Reducing sugars （%）	黄酮 Total flavonoids （g·100 g^-1）	皂苷 Saponins （mg·100 g^-1）	咖啡因 Caffeine （mg·100 g^-1）	得分 Scores
3∶7	25.29a	3.57a	18.10d	5.61c	295.06a	149.59a	46.25
4∶6	25.43a	3.19b	21.29c	7.00a	256.50b	145.05a	65.00
5∶5	25.59a	2.71c	21.01c	6.18b	237.44b	145.94a	67.50
6∶4	23.63a	2.29d	32.53b	6.13b	254.63b	143.27a	40.00
7∶3	23.65a	2.32d	35.25a	4.57d	242.69b	127.57b	47.50
SEM	0.44	0.07	0.47	0.19	7.99	2.42
P值 P value	0.080	<0.001	<0.001	<0.001	0.005	0.003