“香蕉莖葉青貯飼料加工技術(shù)研究”項(xiàng)目通過成果鑒定

2014年5月18日，廣西科技廳組織專家在南寧對(duì)廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、廣西廣聯(lián)飼料有限公司、江西中德食品工程研究中心共同完成的 “香蕉莖葉青貯飼料加工技術(shù)研究”課題進(jìn)行科技成果鑒定。鑒定委員會(huì)聽取了匯報(bào)，審閱了相關(guān)材料，經(jīng)質(zhì)詢和討論，形成了如下鑒定意見：

1. 課題提供的資料齊全，數(shù)據(jù)可信，符合鑒定要求。

2. 課題分離、篩選獲得乳酸菌株2株、泡盛曲霉菌株1株、產(chǎn)朊假絲酵母菌1株，并開發(fā)出一種適合香蕉莖葉青貯發(fā)酵的由植物乳酸桿菌菌株、產(chǎn)朊假絲酵母、耐高溫胞外單寧酶組成的混合微生物凍干菌劑。

3. 課題鑒定出的植物乳桿菌1株被中國(guó)微生物菌種保藏中心保存，產(chǎn)單寧酶的泡盛曲霉菌株1株已在NCBI（美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心）獲得新菌種序列。

4. 課題應(yīng)用研發(fā)的混合微生物凍干菌劑進(jìn)行香蕉莖葉青貯飼料的發(fā)酵，粗蛋白由9.22%提高到10.9%、纖維素由15.1%降低到12.6%、單寧由7.27%降低到5.87%。

5. 課題建立香蕉莖葉青貯飼料生產(chǎn)線1條，試制青貯飼料180 t。

6. 課題申請(qǐng)發(fā)明專利2件，編制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，發(fā)表論文6篇。

7. 課題在植物乳桿菌和泡盛曲霉菌株的分離、篩選、鑒定等方面具有較大的創(chuàng)新性。

綜上所述，鑒定委員會(huì)認(rèn)為該成果居國(guó)內(nèi)同類技術(shù)研究領(lǐng)先水平，同意通過鑒定。

1 立項(xiàng)背景和意義

廣西有著豐富的香蕉資源。廣西土地面積寬、勞動(dòng)力資源豐富、氣候適合香蕉生長(zhǎng)。在國(guó)家和廣西自治區(qū)政府高度重視之下，香蕉因其投資少、效益高、收益快等特點(diǎn)發(fā)展迅速。2009年廣西香蕉種植總面積約為70 666 hm2，總產(chǎn)量達(dá)到210萬t，約占世界香蕉產(chǎn)量的2.2%，占國(guó)內(nèi)產(chǎn)量的21.8%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率約18%，種植面積和產(chǎn)量在國(guó)內(nèi)居第二位，僅次于廣東。香蕉產(chǎn)業(yè)已成為廣西繼蔗糖產(chǎn)業(yè)后的農(nóng)業(yè)新支柱，與糧食、糖蔗、木薯、桑蠶、柑橘、葡萄、油茶、羅非魚、奶水牛一起被列為廣西10大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。

香蕉的莖葉是香蕉生產(chǎn)的主要副產(chǎn)品。廣西年產(chǎn)香蕉210萬t，莖葉桿等副產(chǎn)物量高達(dá)245-315萬t。長(zhǎng)期以來這些莖葉、果軸等產(chǎn)物往往被作為廢棄物處理，不僅污染環(huán)境，也造成了很大的浪費(fèi)。研究發(fā)現(xiàn)，香蕉果軸中含有大量的纖維素和半纖維素，香蕉莖葉中含有蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如香蕉莖葉干物質(zhì)中含有23.7%的粗纖維，6.4%的粗蛋白，0.8%的粗脂肪和56%的無氮浸出物。與其他農(nóng)作物秸稈相比，其無氮浸出物含量豐富，粗纖維含量低，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和能量高，可作為優(yōu)質(zhì)的飼料資源。如將香蕉莖稈加工成青貯飼料，僅廣西就可年產(chǎn)青貯飼料60萬t。

我國(guó)的國(guó)情決定了國(guó)內(nèi)糧食供應(yīng)主要立足于自給，而人口的增加和基本耕地面積的相對(duì)減少給國(guó)家糧食安全帶來了隱患。因此如能以香蕉莖葉等副產(chǎn)物為原料，開發(fā)成優(yōu)質(zhì)的青貯飼料，發(fā)展“節(jié)糧型”畜牧業(yè)，可節(jié)省大量糧食，大大緩解“人畜爭(zhēng)糧”和“豬牛爭(zhēng)料”的矛盾，對(duì)我國(guó)糧食安全有重要意義。

青貯飼料作為草食家畜飼料，對(duì)充分利用農(nóng)作物資源，促進(jìn)畜牧業(yè)的科學(xué)發(fā)展，擴(kuò)大飼料資源、降低飼料成本，循環(huán)發(fā)展農(nóng)牧業(yè)，減少環(huán)境污染，提高農(nóng)民增收等一系列國(guó)計(jì)民生都有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。隨著中國(guó)畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程加快，傳統(tǒng)青貯飼料的方式和數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代畜牧業(yè)的需求。因此，突破傳統(tǒng)模式，利用香蕉莖葉等副產(chǎn)物開發(fā)新的青貯飼料生產(chǎn)工藝，有助于打破我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展制約瓶頸，促進(jìn)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

本項(xiàng)目以香蕉莖葉等副產(chǎn)物為研究對(duì)象，開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的香蕉莖葉青貯飼料。項(xiàng)目符合國(guó)家農(nóng)業(yè)部制訂的《全國(guó)農(nóng)村及農(nóng)業(yè)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃》中提出的“在優(yōu)勢(shì)開發(fā)區(qū)域，大力發(fā)展糧食、經(jīng)濟(jì)作物、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品及其副產(chǎn)品的精深加工與循環(huán)利用，提高產(chǎn)品科技含量和附加值”，以及《中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十一五規(guī)劃綱要》中提出“提高農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新和轉(zhuǎn)化能力，加快農(nóng)作物和畜禽水產(chǎn)良種繁育、飼料飼養(yǎng)、疫病防治、資源節(jié)約、污染治理等技術(shù)的研發(fā)和推廣”，和《廣西壯族自治區(qū)中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》“畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖專項(xiàng)”中提出的“研究開發(fā)粗飼料資源高效利用技術(shù)”。項(xiàng)目符合國(guó)家發(fā)展“節(jié)糧型”畜牧業(yè)和對(duì)農(nóng)產(chǎn)品副產(chǎn)品進(jìn)行精深加工的政策，也是對(duì)自治區(qū)政府相關(guān)規(guī)劃的貫徹實(shí)施。項(xiàng)目對(duì)提升廣西地區(qū)香蕉副產(chǎn)品資源加工利用水平，充分利用香蕉資源，節(jié)約糧食資源，減少環(huán)境污染，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)廣大農(nóng)戶增收，提高農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，解決廣西地區(qū)“三農(nóng)”問題有重要意義。

2 應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理

2.1 應(yīng)用領(lǐng)域

項(xiàng)目以香蕉莖葉等副產(chǎn)物為研究對(duì)象，開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的香蕉莖葉青貯飼料，緊抓住國(guó)家農(nóng)業(yè)部提出的“在優(yōu)勢(shì)開發(fā)區(qū)域，大力發(fā)展糧食、經(jīng)濟(jì)作物、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品及其副產(chǎn)品的精深加工與循環(huán)利用，提高產(chǎn)品科技含量和附加值”文件精神，圍繞廣西區(qū)特色水果副產(chǎn)物的精深加工與循環(huán)利用領(lǐng)域，開展香蕉莖葉青貯飼料的相關(guān)加工技術(shù)研究，開發(fā)低值高效的替代飼料產(chǎn)品，既有效地利用了廣西區(qū)特色水果副產(chǎn)物資源，又符合國(guó)家發(fā)展“節(jié)糧型”畜牧業(yè)和對(duì)農(nóng)產(chǎn)品副產(chǎn)品進(jìn)行精深加工的政策，又對(duì)提升廣西地區(qū)香蕉副產(chǎn)品資源加工利用水平，充分利用香蕉資源，節(jié)約糧食資源，減少環(huán)境污染，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)廣大農(nóng)戶增收，提高農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，解決廣西地區(qū)“三農(nóng)”問題有重要意義。

2.2 技術(shù)原理

香蕉生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生大量的莖葉、果軸，其富含蛋白質(zhì)、纖維素和維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，是一種優(yōu)質(zhì)的青貯飼料原料。目前廣西區(qū)內(nèi)飼料缺口巨大，低價(jià)高質(zhì)量的飼料替代品成為養(yǎng)殖業(yè)追求的目標(biāo)，如以香蕉莖葉青貯飼料替代30%-50%反芻動(dòng)物青鮮飼料，即可為農(nóng)戶節(jié)約大量養(yǎng)殖成本。項(xiàng)目利用香蕉莖葉、果軸為原料，利用微生物純培養(yǎng)技術(shù)與分子生物學(xué)技術(shù)結(jié)合，分離、篩選出性能優(yōu)良的高產(chǎn)乳酸的乳酸菌和高產(chǎn)蛋白的酵母菌菌株，并將其應(yīng)用在香蕉莖葉青貯飼料生產(chǎn)的固態(tài)復(fù)合發(fā)酵研究中，提高其乳酸和蛋白含量，并結(jié)合單寧酶除去香蕉莖葉中的單寧，開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的香蕉莖葉青貯飼料?？沙浞掷孟憬顿Y源，提高廣西地區(qū)香蕉產(chǎn)業(yè)加工利用水平。

2.3 課題實(shí)施成效和技術(shù)亮點(diǎn)

① 針對(duì)香蕉莖葉青貯特性，篩選獲得高效菌株7株

根據(jù)香蕉莖葉高纖維素、高含水量、低蛋白及高含單寧酸的特點(diǎn)，利用微生物純培養(yǎng)技術(shù)，從植物發(fā)酵混合物中分離篩選得到菌株7株，其中高產(chǎn)乳酸的菌株4株，為乳酸球菌1株，乳酸桿菌3株；高效降解單寧酸的細(xì)菌1株，為肉毒梭狀芽孢桿菌；高效降解單寧酸的真菌菌株2株，為黑曲霉和泡盛曲霉各1株；從3株產(chǎn)朊假絲酵母菌中篩選出適用于香蕉莖葉青貯發(fā)酵的菌株1株。其中高效降解單寧酸的真菌菌株經(jīng)分子生物學(xué)方法鑒定為泡盛曲霉Aspergillus awamori，并已在NCBI申請(qǐng)新菌種序列，GenBank菌種序列號(hào)：JQ728449。

② 針對(duì)廣西氣候條件，提取高溫穩(wěn)定性胞外單寧酶

項(xiàng)目篩選獲得的高產(chǎn)單寧酶的泡盛曲霉，其所產(chǎn)胞外單寧酶耐高溫性能優(yōu)越，90℃保溫1h仍能保持88%的酶活，其熱穩(wěn)定性良優(yōu)于目前研究報(bào)道的大部分單寧酶，尤其適合應(yīng)用于廣西濕熱氣候條件下香蕉莖葉的青貯。

③ 構(gòu)建多菌種混合發(fā)酵的香蕉莖葉青貯飼料生產(chǎn)模式，開發(fā)優(yōu)質(zhì)青貯飼料產(chǎn)品

采用微生物混合發(fā)酵的方式對(duì)香蕉莖葉進(jìn)行青貯，以植物乳酸桿菌發(fā)酵降低pH并提高適口性，以產(chǎn)朊假絲酵母發(fā)酵提高粗蛋白含量，以泡盛曲霉的胞外單寧酶降低單寧含量， 經(jīng)混合發(fā)酵制得的香蕉莖葉青貯料具有良好的酸香味、顏色亮、質(zhì)地柔軟，香蕉莖葉飼料中粗纖維含量及單寧含量分別降低了21.22%和19.9%，粗蛋白含量提高了38.33%，且混合發(fā)酵方式將香蕉莖葉的青貯周期從以往的60天縮短至30天，有效地提高了香蕉莖葉青貯飼料發(fā)酵效率。

④ 研究青貯條件逐級(jí)放大的技術(shù)條件，進(jìn)行中試生產(chǎn)

首次將參數(shù)控制和函數(shù)集解應(yīng)用到香蕉莖葉青貯條件逐級(jí)放大的技術(shù)條件研究中，針對(duì)青貯等級(jí)擴(kuò)大后，發(fā)酵菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分更加嚴(yán)格的要求，及物料量大，發(fā)酵過程中容易影響菌絲正常生長(zhǎng)，造成發(fā)酵夾心等現(xiàn)象，采取逐級(jí)放大、逐步優(yōu)化的原則，確立了香蕉莖葉青貯中試生產(chǎn)最佳工藝流程。同時(shí)不同級(jí)別的放大工藝，可同時(shí)滿足農(nóng)戶簡(jiǎn)單的小批量制備和工廠產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需求，為香蕉莖葉青貯飼料的進(jìn)一步推廣奠定基礎(chǔ)。

⑤ 開發(fā)香蕉莖葉青貯的微生物復(fù)合凍干菌劑

應(yīng)用項(xiàng)目研究成果，首次開發(fā)出一種適合香蕉莖葉青貯發(fā)酵的包含植物乳酸桿菌菌株、產(chǎn)朊假絲酵母、耐高溫胞外單寧酶的混合微生物凍干菌劑，凍干菌劑在菌體活力、保質(zhì)期及發(fā)酵效果等方面遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)菌劑，且操作簡(jiǎn)單，直接以水溶解各部分培養(yǎng)基和菌劑，常溫下復(fù)活后即可用于香蕉莖葉青貯飼料制備，便于推廣，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及向農(nóng)戶推廣，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，現(xiàn)已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利（專利申請(qǐng)?zhí)枺?01210403751.9，201310584256.7）。

⑥ 建立中試生產(chǎn)，進(jìn)一步推廣和應(yīng)用項(xiàng)目成果

項(xiàng)目研究成果分別在廣西廣聯(lián)飼料有限公司、江西正邦養(yǎng)殖有限集團(tuán)、廣西咪咩波爾山羊有限公司、邕寧區(qū)新江鎮(zhèn)屯亮村進(jìn)行成果推廣示范，開展青貯飼料對(duì)動(dòng)物的養(yǎng)殖試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用香蕉莖葉青貯發(fā)酵飼料替代部分普通飼料，在節(jié)省大量養(yǎng)殖成本的基礎(chǔ)上，還可有效降低牲畜感病率，減少抗生素使用量，提高養(yǎng)殖動(dòng)物肉質(zhì)品質(zhì)，項(xiàng)目實(shí)施期間共為應(yīng)用單位累計(jì)增效創(chuàng)收941.88萬元。

4 成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性

此項(xiàng)技術(shù)的完成標(biāo)志著香蕉莖葉青貯飼料的研究進(jìn)一步系統(tǒng)和完善，從適合香蕉莖葉青貯菌種的篩選、發(fā)酵工藝及參數(shù)的優(yōu)化到青貯發(fā)酵的中試生產(chǎn)，項(xiàng)目研究涵蓋了理論基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究及擴(kuò)大化生產(chǎn)試驗(yàn)，在相關(guān)領(lǐng)域具有一定的技術(shù)領(lǐng)先與創(chuàng)造性：

（1）項(xiàng)目首次獲得適合香蕉莖葉青貯的植物乳桿菌1株，已被中國(guó)微生物菌種保藏中心保存（菌種保藏號(hào)：CGMCC 8635），該菌株高產(chǎn)乳酸且耐酸性和耐高溫性能優(yōu)越，能有效提升香蕉莖葉青貯品質(zhì)。

（2）項(xiàng)目首次獲得高產(chǎn)單寧酶的泡盛曲霉菌株1株，并在NCBI申請(qǐng)新菌種序列，GenBank菌種序列號(hào)：JQ728449，該菌株其所產(chǎn)胞外單寧酶耐高溫性能優(yōu)越，高溫下能長(zhǎng)時(shí)間保持較高的酶活，尤其適合于應(yīng)用到廣西濕熱氣候條件下香蕉莖葉的青貯中。

（3）項(xiàng)目首次將多微生物固態(tài)混合發(fā)酵的方式應(yīng)用到香蕉莖葉青貯飼料的生產(chǎn)中，研究開發(fā)了一套應(yīng)用植物乳酸桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母以及泡盛曲霉胞外單寧酶進(jìn)行固態(tài)混合發(fā)酵的香蕉莖葉青貯技術(shù)，該技術(shù)能有效解決香蕉莖葉高纖維素、高含水量、低蛋白及高含單寧酸的問題，為香蕉莖葉飼料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

（4）應(yīng)用本項(xiàng)目開發(fā)的香蕉莖葉微生物固態(tài)混合發(fā)酵青貯技術(shù)，首次將香蕉莖葉的青貯周期從以往的60天縮短至30天，且香蕉莖葉飼料中粗纖維含量及單寧含量分別降低了21.22%和19.9%，粗蛋白含量提高了38.33%，有效地提高了香蕉莖葉青貯飼料發(fā)酵效率，解決了普通青貯方式生產(chǎn)的飼料高纖維、低蛋白、高單寧的低營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及較差適口性的大問題。

（5）首次開發(fā)出一種適合香蕉莖葉青貯發(fā)酵的包含植物乳酸桿菌菌株、產(chǎn)朊假絲酵母、耐高溫胞外單寧酶的混合微生物凍干菌劑，凍干菌劑在菌體活力、保質(zhì)期及發(fā)酵效果等方面遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)菌劑，且操作簡(jiǎn)單，便于推廣，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利（專利申請(qǐng)?zhí)枺?01210403751.9，201310584256.7）。

（6）首次將參數(shù)控制和函數(shù)集解應(yīng)用到香蕉莖葉青貯條件逐級(jí)放大的技術(shù)條件研究中，確立了香蕉莖葉青貯中試生產(chǎn)最佳工藝流程，通過建立2項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和獲批編制的地方標(biāo)準(zhǔn)《香蕉莖葉青貯飼料技術(shù)規(guī)范》，不同級(jí)別工藝標(biāo)準(zhǔn)可同時(shí)滿足農(nóng)戶家庭小量制備和工廠產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需求，不同級(jí)別工藝標(biāo)準(zhǔn)首次在區(qū)內(nèi)推廣應(yīng)用，共為應(yīng)用單位累計(jì)增效創(chuàng)收941.88萬元，效益顯著。

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院供稿，2014-06-24）