王少曼,陈百莹,李红歌,游向荣,孙 健,万 茵,刘成梅,付桂明*
(1.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,江西南昌330047;2.南昌大学食品学院,江西南昌330031;3.南昌大学中德食品工程中心,江西南昌 330047;4.广西农业科学院农产品加工研究所,广西南宁 530007)
泡盛曲霉FCYN206对EM菌青贮香蕉茎叶中单宁的影响
王少曼1,2,3,陈百莹1,2,李红歌1,2,3,游向荣4,孙健4,万茵1,2,刘成梅1,2,3,付桂明1,2,3*
(1.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,江西南昌330047;2.南昌大学食品学院,江西南昌330031;3.南昌大学中德食品工程中心,江西南昌 330047;4.广西农业科学院农产品加工研究所,广西南宁 530007)
为了高效降解青贮香蕉茎叶中的单宁,本试验研究添加产单宁酶菌株——泡盛曲霉FCYN206对香蕉茎叶青贮品质的影响。试验设计对照组、泡盛曲霉FCYN206菌组、EM菌组和EM菌+泡盛曲霉FCYN206菌组,青贮20 d,开封测定青贮品质。结果表明:与对照组比,菌株泡盛曲霉FCYN206可减少干物质损失,显著降低单宁含量 (P<0.05),但对饲料粗蛋白质含量无明显作用;EM菌能提高饲料粗蛋白质含量,但对单宁降解无效果;EM菌+泡盛曲霉FCYN206组pH为3.91,达到青贮标准,感官评价最好,且与对照组相比,单宁含量显著降低4.49%(P<0.05)。添加泡盛曲霉FCYN206对EM菌青贮香蕉茎叶中的单宁有明显降解作用,能改善青贮香蕉茎叶饲料的感官品质和风味。
泡盛曲霉FCYN206;EM菌;青贮品质;单宁
[Abstract]To effectively degrade the tannin content in banana stem and leaf silage,this experiment was conducted to investigate the effect of Aspergillus awamori FCYN206 on fermentation quality and chemical composition of banana stem and leaf silage.Three fermentation groups were designed:A.awamori FCYN206 group,EM (Effective Microorganisms,EM)strain group,EM strain+A.awamori FCYN206 group.The silage quality of them were statistically analyzed after 20 days.The results showed as follow:compared with the control group(without additive),dry matter content of silage was improved and tannin content of silage was obviously reduced after adding A.awamori FCYN206(A.awamori FCYN206 group),but it had no obvious effect on crude protein content of silage.After adding EM strain(EM strain group),crude protein content of silage was improved.However,it had no effect on the degradation of tannin.The pH value of silage was 3.91,which reached to the standard of good or best silage after adding EM strain and A.awamori FCYN206 group.Notably,tannin of silage was obviously reduced after adding them.So adding A.awamori FCYN206 could effectively degrade the tannin content in banana stem and leaf silage and improve fermentation quality of silage.
[Key words]Aspergillus awamori FCYN206;EM strain;silage quality;tannin
香蕉茎叶等副产品一直被当作废弃物,直接就地还田或焚烧,不仅浪费了大量的资源,同时对环境产生严重污染。研究表明,香蕉茎叶中含有大量的蛋白质、脂肪、纤维素和半纤维素等营养物质,可作为优良的饲料资源(陈蓉等,2000)。香蕉茎叶经过青贮后,能够提高反刍动物对其消化率,促进牛羊的生长发育,提高养殖效益(杨永智等,2012)。
研究发现植物中低含量的缩合单宁可降低发酵过程蛋白的水解,避免非蛋白氮生成,提高反刍动物饲料的粗蛋白效率,但含量较高的单宁会起抗营养作用(Coblentz和 Grabber,2013;Dschaak等,2011)。尽管香蕉茎叶的干物质消化率很高,但由于其含有较多单宁,会影响家畜适口性,降低采食量,抑制瘤胃微生物酶的活性,降低蛋白质的消化率(Getachew等,2008)。因此,本试验将实验室保存的高效降解单宁菌株泡盛曲霉FCYN206(李红歌等,2012)、EM菌液按一定比例接种于香蕉茎叶,进行青贮发酵,通过测定单宁、粗蛋白质、粗灰分等成分变化,分析青贮效果,开发优质香蕉茎叶饲料。
1.1试验材料香蕉茎叶:取自广西农业科学院农产品加工研究所香蕉基地,切成1~2 cm2小块,晾晒至水分含量65%左右,以待青贮。菌种:Aspergillus awamori FCYN206、EM菌均为实验室4℃保存菌种。
1.2培养基察氏固体培养基(g/L):NaNO32.0 g,K2HPO41.0 g,KCl 0.5 g,MgSO40.5 g,FeSO40.01 g,蔗糖30.0g,琼脂20.0g,pH自然,121℃灭菌30min。
玉米浆培养基(g/L):玉米浆50 g,糖蜜20 g,pH 6.0,121℃灭菌30 min。
1.3试剂糖蜜(含糖量55%,由南宁明阳糖厂提供);玉米浆、CaCl2、钨酸钠、磷钼酸、浓HCl、无水Na2CO3,均为国产分析纯。
1.4仪器设备FA1604电子分析天平:上海精密科学仪器有限责任公司;DHG-9053型电热恒温干燥箱:上海三发科学仪器有限公司;SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵:巩义市英峪予华仪器厂;722S可见分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;HWS-250型恒温恒湿培养箱:上海森信仪器有限公司。
1.5试验方法
1.5.1菌种液制备分别将Aspergillus awamori FCYN206、EM菌接种于察氏固体培养基、玉米浆培养基上,32℃恒温培养至对数期,用无菌生理盐水梯度稀释菌悬液,血细胞计数板计数,使菌悬液为1×106cfu/mL。
1.5.2香蕉茎叶处理称取45 g香蕉茎叶于三角瓶中,添加2%糖蜜、1%玉米浆、2%CaCl2,混匀。按表1分别接入不同菌种,保鲜膜封口,放置室温发酵,每天定时摇晃三角瓶,20 d后开封、混匀,进行发酵饲料的感官评定,分别测定其发酵后pH值,干物质、单宁、灰分、粗纤维和粗蛋白质含量。
表1 各试验组香蕉茎叶的处理方法 mL
1.6感官评定标准及品质测定方法参照德国农业协会(DLG)青贮质量的感官评定标准进行感官评定(王坤龙等,2014)。pH采用pH计测定(王超等,2007);干物质(DM)采用烘箱干燥法测定(GB/T 6435-2006);灰分含量的测定参照GB/T 6438-2007中粗灰分的测定方法;参照 GB/T 6434-2006测定青贮饲料中粗纤维(CF)含量;粗蛋白质 (CP)含量的测定采用凯氏定氮法(GB/T 6432-1994);单宁含量采用Folin-Denis法测定(耿娜娜等,2013)。
1.7数据分析试验数据采用SPSS软件中的ANOVA对数据进行方差分析,并对数据进行多重比较。
2.1添加泡盛曲霉FCYN206的香蕉茎叶青贮发酵饲料的感官分析由表2可知,发酵后各组均有或弱或强的酸香味。对照组没有接种外源菌种,发酵前后香蕉茎叶颜色变化不大,且发酵后茎叶结构保持良好,但酸味较弱。从气味、色泽、质地总体情况来看,EM菌和泡盛曲霉FCYN206同时接种对香蕉茎叶发酵饲料的香味和组织结构外观等感官品质改善明显。
表2 添加泡盛曲霉FCYN206的香蕉茎叶青贮发酵饲料的感官分析
2.2添加泡盛曲霉FCYN206的香蕉茎叶青贮发酵饲料的感官评分由表3可知,EM菌+泡盛曲霉FCYN206组的感官评分最高,为16分,达到1级优良青贮标准。EM菌组次之,为14分,达到2级尚好青贮标准。
表3 添加泡盛曲霉FCYN206的香蕉茎叶青贮发酵饲料的感官评分
2.3添加泡盛曲霉FCYN206对香蕉茎叶青贮发酵饲料pH的影响pH是衡量青贮饲料品质好坏的标准之一,pH越低,青贮越容易贮藏。EM 菌+泡盛曲霉FCYN206组的pH为3.91,达到良好青贮标准 (李志春等,2013)。除EM菌+泡盛曲霉FCYN206组的pH低于对照组外,其他两组pH均稍高于对照组(图1),其原因是EM菌中多种乳酸菌喜好厌氧环境,泡盛曲霉FCYN206生长耗尽瓶内氧气,促进乳酸菌生长,乳酸积累,pH降低,因此接种泡盛曲霉FCYN206后具有较低的pH。
图1 不同处理方式对香蕉茎叶青贮发酵饲料pH的影响
2.4不同处理方法对香蕉茎叶发酵后各营养成分的影响由表4可见,香蕉茎叶青贮自然发酵后(对照组),与发酵前相比,单宁含量降低16.04%,粗蛋白质含量提高8.05%,粗纤维含量降低了9.42% (P<0.05)。干物质和灰分分别降低12.62%、9.68% (P>0.05)。与对照组相比,添加以乳酸菌为主的EM菌后,青贮饲料的干物质、灰分、粗蛋白质含量显著提高 (P<0.05),分别提高了8.13%、2.80%、7.84%,粗纤维含量降低了18.64%,但单宁含量反而提高7.87%。在EM菌的基础上接种泡盛曲霉FCYN206后,粗纤维和单宁含量均显著降低,分别降低了21.15%、4.49%。干物质、灰分、蛋白质分别提高了3.95%、0.91%、0.31%。单独接种泡盛曲霉FCYN206后的青贮营养成分对比EM菌+泡盛曲霉组并无明显变化,但其感官评价效果不好。由此可见,在EM菌的基础上接种泡盛曲霉FCYN206后,对EM菌青贮香蕉茎叶的效果有显著改善作用,显著降低了粗纤维和单宁含量。
表4 青贮发酵后香蕉茎叶营养成分变化%
青贮时添加以乳酸菌为主的EM菌能提高青贮饲料的青贮品质。李志春等(2013)认为,青贮香蕉茎叶饲料中添加乳酸菌后,有利于有益微生物活动,易使粗纤维降解,且在此基础上添加糖蜜和米糠后,青贮效果更好,呈协同作用,可有效降解单宁含量。陈静等(2005)添加1%EB菌液+1%的糖蜜对香蕉茎叶进行青贮,单宁含量下降,而添加1%的尿素组单宁含量并无显著变化。泡盛曲霉FCYN206是一种能高产单宁酶的真菌,且青贮为固态发酵,有利于产单宁酶的真菌产生单宁酶(郑重谊等,2015)。固态发酵产的单宁酶稳定性更好,能提高对单宁的降解效率 (Renovato等,2011;Cruz-Hernández等,2006)。
本试验中没有接种外源菌种进行的自然青贮,酸味较弱,可能原因是香蕉茎叶自身所含乳酸菌较少、产酸能力较弱(徐绍成等,2010)。可见乳酸菌生长量对青贮品质起关键作用,因而接种以乳酸菌为主的EM菌可提高青贮饲料中乳酸菌含量,能在很大程度上提高青贮香蕉茎叶品质。
EM菌组的干物质含量降低最少,说明EM菌中以乳酸菌为主的厌氧优势菌,能较好地抑制好氧菌的生长,减少青贮饲料中干物质的损失。另外两组接种泡盛曲霉的样品与对照组相比,发酵后干物质和灰分含量均稍有提高,但差异不显著 (P>0.05),表明泡盛曲霉作为一种好氧微生物,生长过程也会消耗较多营养成分。
对粗纤维的降解,与对照组相比,各发酵组均有不同程度的降解效果,且接种泡盛曲霉FCYN206的两组粗纤维含量低于接种EM菌组。说明泡盛曲霉比EM菌降解粗纤维能力更强。
不同处理组发酵后粗蛋白质含量也有所不同。EM菌组粗蛋白质含量比对照组显著提高7.84%。泡盛曲霉组和EM菌+泡盛曲霉组的粗蛋白质含量较对照组差异不显著(P>0.05),说明菌株泡盛曲霉FCYN206对香蕉茎叶发酵的粗蛋白质积累并无明显作用。
接种泡盛曲霉FCYN206的两组单宁含量远低于对照组和EM菌组,说明菌株泡盛曲霉FCYN206用于降解香蕉茎叶中单宁效果良好。单独接种EM菌的单宁含量比对照组高,可能是因为EM菌中以乳酸菌为主的厌氧优势菌迅速生长产酸降低pH值,能在一定程度上抑制产单宁酶的好氧真菌的生长所致。青贮发酵过程中,泡盛曲霉FCYN206能以香蕉茎叶中的单宁作为诱导底物产生单宁酶,从而达到降解单宁的效果。但单独接种泡盛曲霉FCYN206组随着菌株的生长,出现少量白色酶斑,发酵后略带霉味和酸味,综合青贮效果不好。因此接种EM菌和泡盛曲霉FCYN206两种菌进行青贮发酵,不仅可提高青贮香蕉茎叶中乳酸菌含量和感官风味,还可有效降解香蕉茎叶中的单宁,可以提高反刍动物对蛋白质的利用率,青贮发酵综合效果最好,为开发优质香蕉茎叶青贮饲料提供理论指导。
本试验研究结果表明,添加泡盛曲霉FCYN206 对EM菌青贮香蕉茎叶中的单宁有明显降解作用,可提高青贮香蕉茎叶饲料的感官品质和风味。
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S816.6
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国家自然科学基金项目(31460434)