绿汁发酵液和纤维素酶对香蕉茎玉米面粉混合青贮品质的影响

叶 杭，张文昌，张国轶，陈国富，庄益芬＊

（1.福建农林大学动物科学学院，福建福州350002；2.北京飞机维修工程有限公司发动机部，北京100621）

香蕉是我国第四大水果，主要在广东、广西、福建、海南、云南和贵州等地种植。在香蕉生产的同时，会产生近乎香蕉等量的香蕉茎叶副产品。长期以来，香蕉茎叶都未能得到合理利用，并且成为环境污染源。可见，合理开发利用香蕉茎叶，能获得显著的经济效益和社会效益。香蕉茎叶营养丰富、能值较高、钙磷比平衡，作为饲料资源有着巨大的开发价值和应用潜力。但是，新鲜香蕉茎叶中单宁含量较高，直接饲喂动物适口性差。青贮法是作为饲料利用香蕉茎叶的最佳方式。因为青贮不仅可以改善饲料的适口性、提高消化率，还能显著降低香蕉茎叶的单宁含量［1］。新鲜状态下的香蕉茎含水率极高，单独青贮不易成功。将原料风干一定时间或与风干物料混合可降低水分［2］；科学选用添加剂可以改善青贮品质［3］。玉米面粉干物质含量高、且含有大量淀粉，在香蕉茎中加入玉米面粉调制混合青贮，既能调整原料的含水率、又能为青贮乳酸发酵提供底物［4］。目前，利用生物性添加剂提高青贮品质的研究已经成为一种趋势。绿汁发酵液不仅可以改善豆科牧草青贮品质［5－6］，而且对改善高水分牧草［5］和菌糠［7］直接鲜贮的效果也很好。纤维素酶能破坏植物细胞壁结构，并能将部分结构性多糖降解成单糖，为乳酸菌的生长提供碳源［8］，从而改善青贮品质。迄今，关于香蕉茎叶青贮的研究有些报道［9－11］，而用绿汁发酵液和纤维素酶调制香蕉茎青贮的研究尚未见报道。本试验为利用香蕉茎生产高品质青贮，分别调制了香蕉茎青贮和香蕉茎玉米面粉混合青贮，并探讨纤维素酶添加水平及其与绿汁发酵液单独添加和同时添加对香蕉茎玉米面粉混合青贮品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

青贮原料为香蕉茎和玉米面粉。香蕉茎取自福建农林大学校园内香蕉树，于2013年1月18日人工刈割，利用日光晒制成预干的原料；玉米面粉由福建光华百斯特生态农牧发展有限公司提供。

青贮添加剂有绿汁发酵液（FGJ）和纤维素酶（CEL）。FGJ是参照大島光昭等［12］的方法用新鲜甘蔗梢制成的；CEL 由广东溢多利公司提供，纯度98%、酶活2×104U／g。

1.2 试验设计

按香蕉茎与玉米面粉质量比为9∶1调制混合青贮，并设1个FGJ组、3个CEL组、3个MIX（FGJ＋CEL）组和1个CON（对照）组，添加剂的添加水平按原料质量计分别为：2 mL／kg、0.05 g／kg（CEL1）、0.15g／kg（CEL2）、0.25g／kg（CEL3）、2 mL／kg＋0.05g／kg（MIX1）、2mL／kg＋0.15g／kg（MIX2）、2mL／kg＋0.25g／kg（MIX3）；同时，调制香蕉茎青贮（BSS）。每个处理设3次重复。

1.3 青贮调制

青贮调制于2013年1月20日进行。将香蕉茎切短成约1～2cm 长、混合均匀，CON 组称取400g香蕉茎，其他处理均称取360g香蕉茎、并加入40g玉米面粉，分别装入贴有标签的塑料袋内，分别加入设计的添加剂和蒸馏水共计10mL。混拌均匀后大致分为3等份，分别装入贴有标签的真空袋内，用真空泵抽气、用塑料封口机封口，称重。常温条件下贮存60d开封，供分析测定。

1.4 微生物的分析方法

乳酸菌、细菌、酵母菌和霉菌数量分别采用MRS（deMan－Rogosa－Sharpe）琼脂培养基、营养琼脂培养基（nutrient agar）、马铃薯葡萄糖琼脂培养基（potato dextrose aga）计数［13］。乳酸菌用厌氧箱，30 ℃培养2d；细菌、酵母菌、霉菌在有氧条件下30 ℃培养2～4d。

1.5 风干样本和青贮浸提液的制备

原料与青贮的风干样本是在65℃下干燥48h、回潮、粉碎制成的。取具代表性青贮样品20g装入有刻度的100mL 的广口锥形瓶中，加入蒸馏水定容至100mL，放置4℃冰箱中，18h后用滤纸过滤，制备青贮浸提液。

1.6 试验指标的测定和表示方法

采用常规法［14］测定干物质（DM）和粗蛋白质（CP）含量，中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）用Van Soest等［15］的方法测定，半纤维素（HC）＝NDF－ADF。可溶性碳水化合物（WSC）用比色法［15］测定，用pH 计测定浸提液的pH；用岛津LC－20AT 型高效液相色谱（色谱柱：Shodex Rspak KC－811S－DVB gel Column 300×8 mm，检测器：SPD－M10AVp，流动相：3mmol／L 高氯酸）分析浸提液的乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）、丁酸（BA）含量［16］；用苯酚－次氯酸钠比色法［17］测定青贮浸提液的氨态氮（AN）。DM 用百分比表示，WSC、NDF、ADF、HC 和CP 以DM 基础的百分比表示，LA、AA、PA 和BA 用新鲜（FM）基础的百分比表示，AN 换算为占原料总氮（TN）的百分比。

1.7 干物质回收率（DMR）和气体损失率（GLR）的测定和计算方法

准确称取每个处理装填时装入原料重和开封时回收青贮重，通过如下计算方法得出：

DMR／% ＝［（开封时回收青贮重× 青贮DM%）／（装填时装入原料重×原料DM%）］×100；

GLR／%＝［（装填时装入原料重－开封时回收青贮重）／（装填时装入原料重×原料DM%）］×100。

1.8 数据处理和分析

原始数据经Excel2003处理后，采用SPSS13.0统计软件进行方差分析和多重比较，结果用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 原料的化学成分和香蕉茎的微生物组成

从表1 可见，香蕉茎的WSC、NDF 含量高，DM、CP含量低。在香蕉茎中加入玉米面粉后，DM极显著增加（P＜0.01），CP 显著升高（P＜0.05），WSC变化不大。表明在香蕉茎中加入玉米面粉后含水率更趋于适宜范围。香蕉茎的微生物组成用每克鲜样中的微生物数量的对数值统计。其中乳酸菌的数值为5.28，细菌的数值为7.00，酵母菌的数值为3.94，霉菌的数值小于2.70。因此，乳酸菌数未占优势。

综上所述，采用棋盘格角点标定的方法对图像像素率进行求解，然后对SV与Harris两种算法进行结合，可以识别出像平面实际坐标，为以后的识别奠定良好基础。在不同的图像处理算法当中，采用分段线性函数进行转换可以很好地保留细节，采用改进以后的平滑滤波能起到最佳的效果，并且在多种边缘检测算法当中，以Sobel的吻合度为最高。

2.2 青贮的发酵品质和化学成分

青贮的发酵品质和化学成分见表2。所有处理中WSC 的残留量都很高、PA 和BA 的生成量很少、LA 与AA 的比值都在3以上、pH 4.23～4.34。

2.2.1 香蕉茎与玉米面粉混合青贮的效果 对照组pH 和AN／TN 极显著低于BSS组（P＜0.01），而干物质极显著高于BSS组（P＜0.01），乙酸、丙酸和丁酸均显著高于BSS组（P＜0.05）。

2.2.2 绿汁发酵液对香蕉茎玉米面粉混合青贮品质的影响 绿汁发酵液（FGJ）组的LA、AA 显著低于对照组（P＜0.05），DM和DMR、WSC极显著高于对照组（P＜0.01），AN／TN 极显著低于对照组（P＜0.01）。

表1 原料的化学成分（干物质基础）Table 1 Chemical composition of material（dry matter basis）

表2 青贮的发酵品质和化学成分Table 2 Fermentation quality and chemical composition of silages

2.2.3 纤维素酶对香蕉茎玉米面粉混合青贮品质的影响 3个纤维素酶组的半纤维素均极显著高于对照组（P＜0.01）；CEL1 组的干物质显著高于CON 组（P＜0.05），ADF 显著低于对照组（P＜0.05）；CEL2组的丁酸显著低于对照组（P＜0.05），DMR和WSC均显著高于对照组（P＜0.05），ADF极显著低于对照组（P＜0.01）；CEL3组的pH 显著高于对照组（P＜0.05），丁酸极显著低于对照组（P＜0.01），干物质显著高于对照组（P＜0.05），DMR和WSC均极显著高于对照组（P＜0.01），ADF 极显著低于对照组（P＜0.01）。

CEL2组的乳酸和丁酸显著低于CEL1组（P＜0.05），DMR 显著高于CEL1组（P＜0.05）；CEL3组的乳酸、乙酸、丙酸显著低于CEL1 组（P＜0.05）、丁酸极显著低于CEL1组（P＜0.01），DMR极显著高于CEL1组（P＜0.01）。CEL3的pH 显著高于CEL2组（P＜0.05）。

CEL1组的乳酸和乙酸极显著高于FGJ组（P＜0.01），丁酸显著高于FGJ组（P＜0.05），DMR 极显著低于FGJ组（P＜0.01）；CEL2 组的DMR 和ADF显著低于FGJ组（P＜0.05），半纤维素显著高于FGJ组（P＜0.05）；CEL3组的pH 和HC显著高于FGJ组（P＜0.05），BA 和ADF显著低于FGJ组（P＜0.05）。

2.2.4 绿汁发酵液和纤维素酶复合对香蕉茎玉米面粉混合青贮品质的影响 3 个MIX 组的酸性洗涤纤维均极显著低于对照组（P＜0.01），DMR 和HC均极显著高于对照组（P＜0.01）；MIX1的pH极显著高于对照组（P＜0.01），DM 和WSC 均极显著高于对照组（P＜0.01）；MIX2组的乳酸和乙酸、丙酸显著低于对照组（P＜0.05），BA 极显著低于对照组（P＜0.01），DM 和WSC显著高于对照组（P＜0.05）；MIX3 组的丁酸极显著低于对照组（P＜0.01），DM 和WSC显著高于对照组（P＜0.05）。

MIX2组的乳酸、乙酸显著低于MIX1组（P＜0.05），丁酸极显著低于MIX1组（P＜0.01）；MIX3组的pH 和丁酸极显著低于MIX1组（P＜0.01）。

MIX1 的乳酸、乙酸显著高于FGJ 组（P＜0.05），ADF 显著低于FGJ组（P＜0.05）；MIX2的ADF显著低于FGJ组（P＜0.05）；MIX3的丁酸和ADF均极显著低于FGJ组（P＜0.01），HC 显著高于FGJ组（P＜0.05）。

MIX1组的干物质回收率极显著高于CEL1组（P＜0.01）；MIX2 组的干物质回收率极显著高于CEL2组（P＜0.01）；MIX3 组的pH 显著低于CEL3组（P＜0.05）。

3 讨论

3.1 原料的化学成分和香蕉茎的微生物组成

常规青贮是利用原料上附着的乳酸菌对原料的可溶性碳水化合物进行厌氧发酵，产生乳酸，降低青贮的pH，抑制所有微生物的活动，从而使原料的营养得以保存［18］。从可溶性碳水化合物含量来看，试验用香蕉茎适合作青贮原料。可是，此香蕉茎经过1d多时间的晾晒含水率仍高达78.97%，如果继续晾晒至适宜含水率水平（65%～75%），可能需时过长、营养损失过多。与风干的谷物、糠麸等混合青贮也许是最佳选择。本试验按香蕉茎与玉米面粉质量比为9：1混合后，含水率降至71.27%，达到适宜范围。一般牧草上附着的乳酸菌数都不足［19］，不能满足青贮良好发酵的需要。试验用香蕉茎的微生物组成中乳酸菌数未占优势。为此，利用添加剂促进乳酸发酵，以提高青贮品质，是目前最常用的方法。

3.2 青贮的发酵品质和化学成分

在常规水分青贮品质的评定中pH 是重要指标，优良青贮饲料pH 值在4.2 以下［20］，试验中所有处理的pH 在4.23～4.34，与优良青贮的pH 接近。此外，WSC的残留量高和PA 及BA 的生成量少，都能说明青贮不良发酵少，发酵底物的转化效率高；LA 与AA 的比值都在3以上，说明同型的乳酸发酵优势比较大。这些也都证明香蕉茎或香蕉茎＋玉米面粉是适宜调整青贮的原料。

3.2.1 香蕉茎与玉米面粉混合青贮的效果 李静等［21］添加玉米面粉使甜菜渣青贮的pH 降低和干物质增加。郇树乾等［22］在银合欢青贮中分别添加5%、10%和15%的玉米面粉均降低了青贮的pH。本试验在香蕉茎中加入玉米面粉调制香蕉茎玉米面粉混合青贮的主要目的是调整原料的含水率和提高WSC含量，以确保或促进青贮的乳酸发酵。但香蕉茎的WSC 含量稍高于玉米面粉，在香蕉茎中加入玉米面粉后WSC 含量未能提高。尽管如此，较香蕉茎单贮，香蕉茎玉米面粉混合青贮的DM 增加，pH 和AN／TN 下降，证明香蕉茎玉米面粉混合青贮的效果优于香蕉茎单独青贮。这可能是由于玉米面粉吸收水分后稍有黏度而粘附于香蕉茎的表面，既减少了原料的空隙，又有利于青贮装填时空气的排除。此外，由于化学组成的改变，对青贮发酵也会产生一定的影响。

3.2.2 添加剂对香蕉茎玉米面粉混合青贮品质的影响 在青贮中添加绿汁发酵液是为了提供乳酸菌，确保青贮发酵初期乳酸菌在所有微生物中占据优势地位，以促进青贮的乳酸发酵，加速pH 下降，从而实现高品质青贮。Bureenok等［23］在乳汁草青贮中添加绿汁发酵液，能显著提高青贮的LA 含量和减少BA 含量。Shao等［24］在意大利黑麦草青贮中添加绿汁发酵液降低了青贮料的pH 和AN／TN，提高了DM 和LA 含量。许庆方等［25］的研究表明绿汁发酵液可以改善长期贮藏苜蓿青贮的发酵品质。本试验在混合青贮中添加FGJ，能提高DMR、增加DM 和WSC含量、减少BA 含量。这与上述结果［23－24］一致。不一致的是减少了LA 和AA含量，青贮的pH 并未降低。可能是添加FGJ后增加了乳酸菌数目，使乳酸发酵的启动和青贮发酵过程的结束提前。这一点可从WSC 残留量增加和DMR 升高给予证实。

在青贮中添加纤维素酶是为了将原料的结构性多糖降解成单糖，一方面可为乳酸菌的繁殖提供碳源，改善青贮品质；另一方面可减少纤维含量，提高饲料的消化性。李静等［26］在稻草青贮中添加纤维素酶，使青贮的pH 降低，BA 和氨态氮减少，LA、CP和WSC增加。Sun等［27］在玉米秸秆中添加纤维素酶，降低了青贮料的pH，LA 和WSC 含量增加，ADF和NDF减少，并且随着纤维素酶添加量的增加，青贮效果越好。陈鑫珠等［28］在象草玉米秸秆混合青贮中添加3个水平纤维素酶，其中2个水平纤维素酶青贮的WSC、DM、DMR 都有显著增加。本试验3 个水平纤维素酶组的ADF 减少、HC 增加。此外，CEL1 组和CEL3 组的DM 增加，CEL2组和CEL3组的BA 减少、WSC 增加、DMR 提高。说明添加纤维素酶显著改善了青贮的纤维组成，降低了难消化的ADF 含量。特别是在CEL2 和CEL3水平时，不良发酵减弱，保留了更多的营养物质。这与上述研究结果基本一致［26－28］，也证明随着CEL水平的升高青贮品质进一步提高。而与FGJ组相比，CEL1组和CEL2组的DMR 下降。证实在可溶性碳水化合物含量多而乳酸菌不足的香蕉茎青贮中，绿汁发酵液的添加效果优于纤维素酶。

在青贮中同时添加绿汁发酵液和纤维素酶，理论上既能提高青贮发酵初期乳酸菌的数目，又能增加乳酸发酵的底物，能够获得单独添加绿汁发酵液和纤维素酶的相乘效果，从而提高青贮的发酵品质和改善化学组成。庄益芬等［29－31］在水葫芦、象草和苜蓿中同时添加绿汁发酵液和纤维素酶的青贮效果均优于单独添加绿汁发酵液和纤维素酶。本试验中，3个MIX 组青贮的品质不仅优于CON 组和稍优于FGJ组，而且也优于相应水平的CEL组。

4 结论

香蕉茎的WSC 含量高、CP 含量低，调整含水率后适合作青贮原料。香蕉茎玉米面粉混合青贮的效果优于香蕉茎单独青贮。FGJ、CEL及MIX 在香蕉茎玉米面粉混合青贮中均有显著的添加效果，其中，MIX 稍优于FGJ和CEL。可见，科学合理的青贮方式是充分开发利用香蕉茎资源，并应用于动物生产的一条良好途径。

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