青贮添加剂研究进展

56草业科学23卷9期9/2006PRATACULTURAL SCIENCEVol. 23,No. 9青贮添加剂研究进展张增欣,邵涛(南京农业大学动物科技学院,江苏南京210095)摘要:青贮发酵过程是一个复杂的微生物活动和生物化学变化过程，青贮添加剂根据其作用效果,可分为5类:发酵促进型添加剂.发酵抑制型添加剂、好氧性变质抑制剂、营养型添加剂、吸收剂。本文详细地阐述了各类添加剂的作用机制、添加效果及其影响因素。并对近年来的研究和应用现状进行了总结,提出了今后青贮添加剂的发展方向。关键词:青贮添加剂;研究进展;绿汁发酵液中图分类号:S816.5+3文献标识码:A文章编号:1001-0629( 2006 )09-0056-08在西方发达国家,很早以前就广泛采用青贮的发酵基质;2)干物质的含量应在200 g/kg以全年均衡供应青绿多汁饲料,并已成为发展畜牧上;3)应具有较低的缓冲度;4)应具有-种理想的业的重要手段。Wilkinson 等凹报道，在西欧物理结构,即这种结构使饲料作物在青贮罐里容60%饲料作物是以青贮的形式保存,Mayne等[2]易压实。若青贮原料不符合上述条件时,需添加报道,在英国西部青贮饲料所占的比重更高,在北青贮添加剂。根据青贮添加剂作用效果,可将其爱尔兰青贮饲料占保存饲料作物的85%。为保分为5类:1)发酵促进型添加剂;2)发酵抑制型添证调制出优质的青贮饲料,McDonald[3]报道,常加剂;3)好氧性变质抑制剂;4)营养型添加剂;5)规青贮时青贮原料必须满足以下4个条件:1)应吸收剂(详见表1)。含有适量并以水溶性碳水化合物(WSC)形式存在表1青贮添加剂的分类发酵促进型添加剂发酵抑制型添加剂好氧性变质营养型吸收剂细菌培养剂碳水化合 物酸其它抑制剂添加剂乳酸菌葡萄糖无机酸甲醛.尿素大麦蔗糖蚁酸多聚甲醛丙酸氨秸秆糖蜜乙酸亚硝酸钠已酸双缩脲稻草谷类乳酸二氧化硫.山梨酸矿物质聚合物乳清安息香酸.硫代硫酸钠甜菜粕丙烯酸氯化钠斑脱土桔渣羟基乙酸二氧化碳.硫酸二硫化碳柠檬酸抗生素氢氧化钠.注:碳水化合物中的许多物质也可归从于营养型添加剂中国煤化工1发酵促进型添加剂*TYHCNMHG发酵促进剂通过增强乳酸菌(LAB)的活动，收稿日期:2005-08-16产生更多的乳酸，使青贮料的pH值迅速下降。基金项目:南京农业大学高层次人才引进基金(804001)作者简介:张增欣(1981-),女.河北石家庄人.在读博士生，包括生物性青贮添加剂、绿汁发酵液、醣类和富含研究方向为动物营养与饲料。糖分的饲料。通迅作者:邵涛E _mail: taoshaolan@ yahoo. com9/2006PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.23,No. 9)571.1生物性青贮添加剂青贮中添加异型发酵乳酸菌L.buchneri后,青贮1.1.1细菌制剂-般情况下，牧草和饲料作物物中含较高浓度的乙酸,而乙酸有很强抗真菌功上附着的LAB数量不足,且多为不良菌种(含异能,有效地改善了大麦青贮的有氧稳定性。但型乳酸菌10°/g鲜质量),而且青贮早期LAB繁Weissbach等[102报道,在青贮中添加LAB后青贮殖非常缓慢,导致有害微生物增殖,使LAB迅速料产生了大量乳酸,而挥发性脂肪酸(VFA)含量增殖并占主导地位的有效浓度为10*/g鲜质量。低.使青贮料倾向于好氧性变质,因此他们提出:作为青贮添加剂的乳酸菌接种剂应具备的条青贮时添加LAB的同时添加化学制剂(如甲酸钙件41:1)生长旺盛，在与其它微生物竟争中占主导或甲酸钠)，可使青贮料好氧稳定性增强。地位;2)具有同型发酵途径,以便使六碳糖产生最Meeske等[1报道,在玉米Zeamays青贮中添加多的乳酸;3)有耐酸能力,尽快使pH值降至4.0乳酸菌制剂后,发现乳酸菌制剂不对青贮料的好以下,以便抑制其它微生物的活动;4)以葡萄糖、氧稳定性产生影响。所以，还需加强对乳酸菌接果糖、蔗糖和果聚糖为主要发酵底物,尤其是戊种剂的研究,Muck等12]指出,今后对乳酸菌接种糖;5)不能从蔗糖(果糖)产生葡聚糖(或甘露醇);研究重点是筛选出能保持好氧稳定性的菌种。6)不能对有机酸有作用，因在缓冲度高的情况下，上述事例表明,不同种类LAB在具体的环境发酵酸代替有机酸会伴有以二氧化碳为形式的干中起不同作用,单独使用某种LAB作为接种剂已物质损失;7)生长繁殖温度范围广,可在0~50 C不 能适应实际生产需要。因此，选择乳酸菌接种生长;8)能在低水分(如凋萎青贮)的原料上生活;剂更多地趋向于多类型乳酸菌菌种的配合使用。9)无水解蛋白质的能力。1.1.2纤维素酶纤维素酶是 -种发酵促进剂，生产实践中乳酸菌接种剂的添加效果受菌种它是由真菌或细菌产生的一种多酶复合体。青贮类型、接种量、WSC含量等多种因素的影响。饲料中添加的纤维素酶制剂中包含多种降解细胞Bolsen等5]、Sheperd 等[5] 研究表明,乳酸菌接种.壁的酶组分,其中除含有纤维素酶外,还含有-定剂在苜蓿Medicagosativa青贮中应用效果较好。量的半纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、淀粉酶及氧化但也有-些负面的报道,Ohyama等[7]报道,在黑还原酶类[13]。添加这些酶的主要目的:可提供更麦草Lolium perenne与鸭茅Dactylis glomerata多的WSC;可通过对植物细胞壁的降解，降低纤混合青贮中接种植物乳酸杆菌Lactobacillus维成分,改善青贮料中有机物消化率。另外,赵长plantarum,发现接种后对青贮品质无有益影响。友等[+1报道,由于纤维素酶中含有氧化还原酶成其原因是发酵初期直到pH值降到5.0以下时，分,可以消耗氧气,易创造厌氧环境,从而抑制腐乳酸产生较慢.理想的接种应当是在加入植物乳败细菌的生长。酸杆菌的同时，再加入一种能够在pH值5.0~众所周知,青贮过程对细胞壁碳水化合物有6.5活动的细菌,效果可能会好一些。粪链球菌影响,尤其是对半纤维素。Morrison[15] 发现，在与小球菌可完成此任务，它们还具有在有氧条件多年生黑麦草中添加酶制剂后，青贮料中的半纤下迅速生长的优点。把粪链球菌和植物乳酸杆菌维素可损失10%~20%,而纤维素的含量仅降低混合接种,在青贮的初期发酵中,前者占优势,但5%。许多报道表明,添加纤维素酶的青贮料与对由于其不耐酸,当pH值下降到5.0以下,优势被照组相比，能够降低pH值、氨态氮含量，增加后者取代。郭金双等[8]报道,加入植物乳酸杆菌w!中国煤化工1] , Selrner 0)lsenl17],和粪链球菌混合物的青贮料,WSC浓度高于对照shYHCNMHG报道。Sheperd等0组,发酵后的酵母菌和霉菌菌落数低于对照组,乳添加纤维素酶于玉米青贮中,发现不同剂量的酶酸和pH值则相似。对发酵中酸的产生均无影响,这可能是由于玉米乳酸菌接种剂对青贮料好氧稳定性的影响报本身WSC含量高的缘故。Spoelstra[20]研究细胞道不一致，Kung等[°9] 在大麦Hordeum vulgare壁降解酶对3种不同时期刈割牧草的青贮成分的58草业科学(第23卷9期)9/2006 .影响，发现在干物质含量低的幼嫩牧草中添加效青贮效果更优。这可能是因为葡萄糖的添加增加果最好。了可发酵底物的量,从而增强了LAB 的活动,而McAllan[21]研究了不同添加剂对青贮料渗出山梨酸可抑制青贮早期好氧性微生物的活动,从液量的影响,发现添加生物制剂后所产生的渗出而降低了WSC的消耗。张涛等[26]报道,添加绿液量最大。损失增多的原因,一方面是生物制剂汁发酵液可显著地提高苜蓿青贮料的营养价值。破坏细胞结构,降低了细胞的保水能力，使大量的Ohshima等[7]认为,绿汁发酵液作用于苜蓿青贮细胞内容物流出;另一方面,由于发酵加强,使大不受收获季节、生育期以及贮存温度的影响,其青量的有机物能转化为发酵底物,供LAB发酵022]。贮效果较好。韩瑞丽[28] 报道,把绿汁液或其发酵青贮渗出液的干物质含量为1%~ 10%,- -般为液稀释20倍再发酵后的绿汁发酵液,能够明显地6%左右,其中氮源占20%,碳源占55%,矿物质改善青贮料的发酵品质,而且效果优于乳酸菌制占25%,其中碳水化合物含量丰富,主要是葡萄剂。但是,如果再把稀释发酵后的液体稀释发酵，糖、果糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等可溶性糖[23]，添加效果就会降低。 另外,Ohshima[指出,关于青贮渗出液不但造成营养损失,而且有可能污染.发酵液调制条件各国学者尚无定论,还有待于进环境。因此,一般把新鲜牧草凋萎后再添加生物--步研究。制剂,青贮效果较好。1.3醣类和富含糖分的饲料 它们是LAB综上所述，纤维素酶的使用效果众说不一,纤发酵的底物,一般要求其含量在2%以上,以提供维素酶制剂添加效果主要受酶本身的特性、青贮LAB生长繁殖所需的营养。玉米作物富含原料的特性及青贮时的管理等因素影响,尚有待WSC,故易青贮,而牧草类(特别是夏季的再生草于进-步研究。和大量施用了氮肥及粪尿的牧草)WSC含量较1.2绿汁发酵液绿汁 发酵液(Previosly Fer-低,需添加富含wSC的物质以改善发酵效果,包mentedJuice,PFJ)是近年来研制出的一种青贮添括葡萄糖、糖蜜、谷类、乳清、甜菜、柑桔、马铃薯加剂。它与乳酸菌活菌制剂类似,但与以上各种Solanum ltuberosun等。乳酸菌添加剂相比其最大特点是经济和环保，制葡萄糖能直接为LAB提供发酵底物,一般添作工艺流程简单、生产成本低,操作时也不会像酸加量10~20 g/kg,效果非常好,但因葡萄糖价格制剂那样对环境造成污染。该方法是在青贮装填高,不适合在生产中大量应用,而常用制糖工业的之前将原料鲜草绿汁在厌氧条件下进行发酵,制副产品糖蜜来代替。糖蜜是制糖工业的副产品，备绿汁发酵液，使野生LAB大量繁殖,作类似乳通常干物质含量为700~750 g/kg, WSC含量为酸菌添加剂使用。在青贮中添加乳酸菌制剂,其650 g/kg干物质,蔗糖是其主要成分。生产上推最大的目的就在于人为增加青贮中LAB数量,使荐用量为40~50g/kg。杨富裕等[29]在初花期草其较其它微生物占有绝对优势。Shao 等[24]在燕木樨Melilotusofficinalis青贮中加入蔗糖后,使麦Avena sativa中分别添加葡萄糖、山梨酸及绿青贮料的氨态氮含量显著升高,粗蛋白含量下降，汁发酵液青贮后对比发现:添加绿汁发酵液可获发酵品质严重下降,因此草木樨青贮不宜用蔗糖得最低的pH值及最高的乳酸含量,及较高残留.作为青贮添加剂。乳清是奶酪的副产品,干物质的WSC。可能是由于2个原因造成的:1)绿汁发含量是66 g∠kg ,乳糖的含量为44 g/kg。尽管酵液所提供的LAB为发酵原料上附着的野生中国煤化工>糖量低，青贮效果不LAB,菌种天然、丰富,而商品乳酸菌制剂只有特MYHCNMHGe成功地把干燥的乳定菌种;2)PFJ培养液具有专一性，即添加与青贮清用于青贮研究。但冻干乳清成本很高,用糖蜜牧草同种的新鲜牧草做成的PFJ,青贮效果更佳。比较经济。粉碎的玉米、大麦、高梁、燕麦及干燥但Shao等[25]报道在大黍Panicum maxinum中的甜菜渣及柑桔渣、马铃薯等含糖分的原料也可添加绿汁发酵液与葡萄糖或山梨酸混合添加剂，作为促进乳酸发酵的添加剂。9/2006PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.23,No. 9)592发酵抑制剂值(4.2以下),但降低了青贮料的营养价值。它的主要作用是降低青贮原料的pH值,直2.2有机酸蚁酸是脂肪酸系列中最强的酸,蚁接形成适合LAB繁殖的生活环境，抑制部分或全酸的抗菌作用和其他脂肪酸一样,-是氢离子浓部微生物的生长,以减少发酵过程中的营养损失，度的作用,二 是非游离酸对细菌的选择作用。在来获得品质优良的青贮料。同系列脂肪酸中,氢离子的浓度随分子量的增加2.1无机酸Virtanen在20世纪20年代后期而减少,而抗菌效果却增加。这种性质可以上升提出用无机酸保存饲料作物的方法(AIV青贮到C1z酸。蚁酸能抑制梭状芽孢杆菌、芽孢杆菌和法),添加剂由30%盐酸和40%硫酸按92 : 8的某些革兰氏阴性菌的生长繁殖,并能抑制原料呼比例配制,使用时加4倍水稀释,稀释液按50~60吸作用,是较为理想的发酵抑制剂。同一浓度蚁g/kg鲜草比例添加到青贮料中,可抑制有害微生酸的添加量应随青贮原料的种类、生育期、干物质物如大肠杆菌、酪酸菌的生长,刺激LAB的生长,含量不同而变化。一般生产用蚁 酸浓度为850使pH值进一步下降。此法曾在纳维亚半岛广泛.g /kg,苜蓿的适宜添加水平为5~6 L/to使用,然而在英国该法不被广泛地采用,主要是由Henderson等[32]青贮时添加5 L/t或更多的于其对青贮容器具有腐蚀性.而且无机酸的大量蚁酸时,青贮料保存了大量的WSC,但青贮料中使用会引起反刍动物体内酸碱平衡失调,采食量酸的含量及缓冲度变低。Henderson等33报道,降低,生产性能下降,目前使用不多。席兴军[31]青贮时添加蚁酸后,青贮料pH值下降到4.0,此在玉米秸秆青贮中添加盐酸,可以迅速降低青贮青贮料饲喂牛后,提高了动物的采食量及生产性料的pH值,使之达到保存青绿饲料所需的pH能(见表2)。表2高水平蚁酸(5 L/t)处理的青贮料各成分含量及其营养价值干物质氨态氮含量干物质中的组分(g/kg)代谢能干 物质采食量( kg/d)处理pH值LWG .(g/kg )(g/kg)WSC乳酸有 机物消化率(M]J/kg) .青贮料总计未处理2243. 706!113771811.46. 007.3300. 658蚊酸2333.913:105 5171911. 76.858. 1800. 804SEL0.145.0.043因蚁酸腐蚀性强,一般商业上采用其复合盐。用做发酵抑制剂。其具有2个特性:1)抑制微生随着脂肪酸链长度的增加,其抗菌作用增加,但许物繁殖的特性;2)阻止及减弱瘤胃微生物对植物多高级脂肪酸如癸酸、十二(烷)醇、十四(烷)酰、蛋白质的分解。因为甲醛能与蛋白质结合形成复十六(烷)酸、棕榈酸.乙酸十八(烷)醇酯等通过实.杂的络合物,很难被瘤胃微生物分解,却可以在真.验证(明不能作为发酵抑制剂。乳酸的抑菌效果比胃内胃蛋白酶的作用下分解,使蛋白质为家畜吸蚁酸差,但通过增加乳酸处理浓度,亦能达到较好收利用,但甲醛应用得太多，则维持瘤胃微生物生地抑制发酵作用，各种测定指标与蚁酸处理后的长所需的正常的蛋白质就会缺少,需补给可降解结果接近。因乳酸腐蚀性比蚁酸小,使用较为安.的蛋白质。-般可按青贮原料中蛋白质的含量来全方便,因此乳酸与蚁酸青贮效果的比较研究有计算甲醛添加量,一般来说，甲醛的安全和有效用待进-步展开。山梨酸、安息香酸、安息香酸盐、量 |中国煤化工质)。杨富裕等[34]报苯甲酸钠.乙二醇、氨基磺酸、柠檬酸、水杨酸、马道MYHCNMHGo或4.5g/kg的甲醛来酸也可用做实验室青贮抑制剂。可有效地降低青贮料的氨态氮含量,并保存了较2.3醛类多的可溶性糖和粗蛋白质。2.3.1甲醛商业上把含40%甲醛的水溶液称福2.3.2福尔马林与酸混合高水平的福尔马林添尔马林。1931 年,Kuchler等把福尔马林成功地加时可降低家畜采食量及干物质的消化率,但低60草业科学(第23卷9期)9/2006水平福尔马林应用时可促进酪酸菌的繁殖。酸与3.1丙酸丙酸已广泛应用于潮湿贮藏谷物防甲醛混合使用比单独使用时对青贮发酵的抑制效腐中的微生物抑制剂。在VFA中,丙酸是最有效果好。蚁酸或硫酸常与福尔马林混合作为发酵抑的抗真菌(酵母菌及霉菌)剂,它在抑制青贮料的制剂。也有报道可与丙酸混合,但丙酸可使甲醛好氧性腐败方面有良好的效果。Kung[37]等在 全发生聚合,因此需同时添加防止聚合反应发生的株玉米青贮中按新鲜质量的0.1%~0.2%加入试剂。杨富裕[351 报道,在晾晒8 h后的草木樨青丙酸,发现在高浓度的条件下,丙酸可以通过降低贮中添加蚁酸(2.0 mL/kg)与甲醛(2.0 g/kg)后pH值来提高青贮料的好氧稳定性。随着pH值可明显改善青贮料的发酵品质,降低青贮料的氨的降低丙酸的抑菌特性增加。因此,蚁酸与丙酸态氮含量和保存更多的可溶性糖和粗蛋白质。混合添加比单独使用丙酸效果好。尽管福尔马林与酸混合添加到禾本科牧草中Barry等[38]研究青贮时添加不同水平的丙酸发酵效果好,但因其对人畜健康有很大的潜在危钠对霉菌的生长情况的影响,结果表明,按1 g/kg险性,因此在-些国家禁止使用。添加到马铃薯青贮中,可抑制大部分霉菌的增殖，2.4二氧化硫(SO2)与硫代硫酸钠但是应用5 g/kg时效果更好。添加10 g/kg时除(Na2S2O3)早在 1885 年，Watson在青贮试验抵抗力最强的念珠菌外,大部分的霉菌被完全地中开始研究SO,,因SO2是气体，因此在生产实践抑制(见表3)。中常用固体的Na2S2O3(含 65%~67%的SO2)。表3丙酸钠对从青贮料分离出霉菌生长情况的影响丙酸钠( g/kg)此添加剂为强还原剂,可消耗大量的氧,使青贮罐内迅速形成厌氧环境。在20世纪50年代,用此0.0 0.5 1.0 5.0 10.0添加剂作了大量的青贮试验，结果均表明其能降镰刀霉菌1.5 1.0 0.5 (低青贮料乳酸、乙酸、酪酸、氨态氮水平,明显改善Fusarium sp.念珠菌了青贮品质。2.3 2.0 2.0 2.0 1. 5Geotrichum candidum2.5氢氧化钠(NaOH) NaOH 是改善麦秆腐殖菌素.3.5 3.0 1.7 0.5 (及谷粒消化率最有效的添加剂,在20世纪80年Humicola sp.代,开始在谷类农作物青贮中添加NaOH。短尾帚霉.1.0 1.0 1.0(Tetlow等[36]在含60%干物质谷类青贮中,以50Scopulariopsis brevicaulis土中霉菌g/kg(干物质)比例添加NaOH后,发现不仅提高5.04.5 3.7 1.5 1. 0Trichoderma viride了青贮料的消化率,还可降低氨态氮水平及增强注:数值为在马铃薯琼脂培养基上培养3d后的菌落的青贮料的好氧稳定性。而在干物质含量低的饲料直径(cm),培养基的pH值为6.5。作物中添加NaOH后无有益影响。3.2其它好氧性变质抑制剂Ohyama59]发3好氧性变质抑制剂现，酪酸型青贮料比乳酸型青贮料在氧气存在的在生产实践中把氧气完全从青贮罐排出是不情况下更稳定。这种稳定性可能是由于在青贮料可能的,但青贮原料迅速地装填、压实、及时密封中存在一些VFA(如乙酸、丁酸、己酸等)。一般再加上好的管理措施可使青贮料的好氧性变质降己酸在青贮时添加4~6g/kg时可有效地抑制青低到最小。青贮饲料的好氧性腐败,并不是开封中国煤化工01在玉米秸秆青贮后由空气中微生物的侵入而导致的结果,而是开中」MHCNMHG干物质回收率的情况封后青贮料中附着的酵母菌.丝状菌和好氧性细下,明显提高了青贮料的感官、水分及pH值的综菌在有氧的条件下,发酵青贮饲料中的碳水化合合评定得分,同时有效地抑制霉菌的生长,但添加物、含氮化合物所造成的。添加好氧性变质抑制己酸不能完全抑制酵母菌的生长。山梨酸对酵母剂主要是抑制上述菌类的活动。菌及霉菌的生长具有很强的抑制效应。Shao[29/2006PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.23,No. 9)61报道,添加0.1%山梨酸于燕麦青贮中,可减少酒总氮,并显著提高青贮料的蛋白质消化率。丙烯精、VFA、氨态氮含量,增加可溶性糖的含量。添酰胺的聚合物.斑脱土也可被作为降低渗出液量加NPN(尿素及氨)及异丁酸铵后可提高青贮料的吸收剂。的好氧稳定性。6结论4营养型添加剂在好的天气、充足的发酵基质、适中的水分含营养型添加剂是指加入青贮料后能明显地改量,好的管理措施条件下,饲料作物一般在下午干善家畜营养需要的物质。非蛋白氮、氨作为提高物质含量最高时刈割,而且预干的时间不能超过玉米青贮品质的添加剂,提高粗蛋白质的含量,降24 h,可调制出品质优良的青贮料。当其中任何低好氧微生物的生长潜力。氨通常以无水氨、氨一个 条件不能满足时,为了调制品质优良的青贮水的形式添加，可增加玉米青贮料的不溶性氮成料，青贮时需添加青贮添加剂。今后青贮添加剂分。尿素可以增加青贮料的粗蛋白质含量,同时的研究重点应放在降低贮藏时的损失,改善青贮具有较好的防腐作用。Liu[4o] 指出,青贮时添加料的利用效率.上，例如:在不提高采食量的基础上尿素后,可弥补青贮料氮元素的不足,如果添加的改善动物的生产性能，以及改善精料及青贮料的质量分数为0.5%,可使其蛋白质的质量分数达.搭配比例。另外，生物制剂是近些年来青贮技术.12%以上。Qing[4] 报道,通过饲养试验表明,尿研究的热点,提出将现代基因工程、遗传工程技术.素可代替奶牛日粮中豆饼用量的40%~ 100%，引入饲料业,开发新型生物制剂,并注重生物制剂对牛奶成分和品质无不良影响,同时在尿素酶的与化学制剂结合的研究,使添加剂应用由单一型作用下,它可以分解成二氧化碳和氨.有利于青贮向复合型方向发展[46]。青贮添加剂的应用使饲料的贮存。玉米青贮时在营养上除了缺乏氮外，料短缺问题能以有效、经济环保的方式解决,因也缺少钙。Ely-42] 报道,石灰石和尿素混合处理而，青贮添加剂将会有广阔的发展前景。的青贮料比尿素处理的青贮料更能改善动物的生产性能。另外还有糖蜜、谷类、乳清、矿物质等营参考文献:养物质作为添加剂,以补充青贮料中某些营养物[1]Wilkinson J M，Stark B. 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It ex-plains the principle of function , effect of addition and th中国煤化工1.. kinds of additives inthe report. In the end, the present applying conditionsMHCNMHGward the direction ofdevelopment of silage additives in the future.Key words: silage additives ;research progress; previously fermented juice