不同酸化劑與玉米粉混合對香蕉莖葉和假莖青貯品質(zhì)的影響

程 宣 王洪榮 金亞倩 彭阿龍 任勝男 夏光亮

(揚州大學動物科學與技術(shù)學院，揚州 225009)

香蕉是一種高產(chǎn)速生的單子葉草本植物，含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素、微量元素和多種活性成分，具有較高的營養(yǎng)價值、藥用價值和食用價值，在我國廣東、廣西、云南、海南等熱帶、亞熱帶地區(qū)被廣泛栽培，目前已成為我國南方的大宗水果，其與蘋果、葡萄、柑橘并稱為世界四大水果[1-2]。

香蕉在采收后會產(chǎn)生大量的莖葉和假莖等副產(chǎn)物，由于殘留物分布廣、體積大、收集困難，只有少部分被當作肥料和燃料利用，造成了極大的資源浪費[3]。加之南方雨熱條件良好而新鮮香蕉莖葉和假莖的水分含量較高、營養(yǎng)成分豐富，極易為細菌生長提供有利條件，如果不及時加以利用，會造成腐敗變質(zhì)進而污染環(huán)境[4]。香蕉莖葉和假莖用作飼料時可以直接青飼或烘干飼喂，但在青飼時不易保鮮和貯存，飼喂周期短。而干燥處理缺乏相關(guān)機械設(shè)備且能耗大，所需成本太高。將香蕉副產(chǎn)物青貯化,是現(xiàn)有保存飼料營養(yǎng)價值最好的方法之一，既可解決資源浪費又可改善飼料的適口性。目前，有關(guān)香蕉莖葉作為反芻動物粗飼料加工利用的研究還鮮見報道，由于香蕉莖葉水分含量高，制作普通青貯難度大，探討通過添加添加劑制作特殊青貯具有重要現(xiàn)實意義。本研究旨在探討不同酸化劑類型與玉米粉混合對高水分香蕉莖葉和假莖青貯品質(zhì)的影響，并篩選出適宜的酸化劑與玉米粉組合方案，為后期調(diào)制香蕉莖葉和假莖青貯提供理論和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

香蕉莖葉和假莖均采自廣西省武鳴縣，玉米粉購自當?shù)厥袌?。青貯所用酸化劑如下：甲酸(formic acid，F(xiàn)A)，分析純，純度為98%；乙酸(ethylic acid，EA)，分析純，純度≥99.5%；丙酸鈣(calcium propionate，CP)，分析純，純度≥98%。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計

本試驗分別以香蕉莖葉和假莖為制作原料，將試驗分為2個大組，即香蕉莖葉組和香蕉假莖組。2種青貯原料的青貯試驗均采用單因素設(shè)計，每種青貯原料均設(shè)5個組，每組3個重復。試驗設(shè)計見表1。

表1 試驗設(shè)計Table 1 Experimental design

1.2.2 青貯飼料的調(diào)制

取9月份刈割后的香蕉莖葉和假莖自然狀態(tài)下放置48 h后帶回實驗室，使用青貯袋進行青貯。將香蕉莖葉和假莖分別切短至2～3 cm，其中香蕉莖葉以莖∶葉=7∶3的比例混合。按照試驗設(shè)計分別在香蕉莖葉和假莖中依次加入玉米粉和不同酸化劑，充分混勻，裝入青貯袋中，用美吉斯真空機抽真空并封口編號。所有組均在揚州大學草食動物營養(yǎng)代謝與調(diào)控研究室進行室內(nèi)貯藏，45 d后開封取樣，整個貯藏期間，室內(nèi)溫度變化范圍為13～24 ℃，平均溫度為18.5 ℃。

1.3 檢測指標與方法

試驗于45 d后開啟青貯袋，將發(fā)酵后的青貯樣取出混勻，在揚州大學草食動物營養(yǎng)代謝與調(diào)控研究室進行各指標測定。

1.3.1 感官評定

感官評定參照德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(Deutche Landwirtschafts Geseutschaft，DLG)青貯質(zhì)量感官評分標準對氣味、質(zhì)地和色澤3個方面進行等級評定[5]。氣味分4個等級，2～14分；質(zhì)地分4個等級，0～4分；色澤分3個等級，0～2分。然后以3項評分標準進行評定：1級(優(yōu)良)，16～20分；2級(尚好)，10～15分；3級(中等)，5～9分；4級(腐敗)，0～4分。

1.3.2 常規(guī)營養(yǎng)成分分析

分別取青貯原料200 g和發(fā)酵后的待測樣品150 g，在65 ℃烘箱中烘48 h，冷卻至恒重，測定干物質(zhì)(DM)含量，剩余烘干樣用微型植物樣粉碎機粉碎過1 mm篩后置于自封袋中備測。按照張麗英[6]的《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》(第3版)測定樣品中總氮(TN)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)和粗灰分(Ash)的含量。參照Owens等[7]的蒽酮-硫酸比色法測定可溶性碳水化合物(WSC)的含量。參照Makkar等[8]的福林酚試劑法測定總酚(TP)和總單寧(TT)含量。非單寧酚(NTP)含量為TP含量與TT含量之差。參照Porter等[9]的鹽酸-丁醇法測定縮合單寧(CT)的含量。

1.3.3 發(fā)酵品質(zhì)分析

稱取新鮮青貯飼料樣品35 g放入帶蓋廣口塑料瓶中，加入75 mL蒸餾水，攪拌均勻，蓋緊瓶蓋，置于4 ℃冰箱中，靜置浸提48 h后取出，將浸提液用4層紗布及定性濾紙過濾，浸出液一部分立即測定pH[10]，另一部分保存在-20 ℃冷凍，用于氨態(tài)氮(NH3-N)和有機酸[乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)及丁酸(BA)]含量的測定。NH3-N含量測定參照Broderick[11]的苯酚-次氯酸鈉比色法，有機酸含量的測定參照Kawamoto等[12]和Khan等[13]的氣相色譜法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2013進行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，并用Duncan氏法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉莖葉和假莖的營養(yǎng)成分和酚類物質(zhì)含量

香蕉莖葉和假莖的營養(yǎng)成分含量見表2。香蕉莖葉的各營養(yǎng)成分含量總體高于香蕉假莖。其中香蕉莖葉的DM和WSC含量分別比香蕉假莖高出2.84%和3.59%。香蕉莖葉的TP、NTP和TT含量均高于香蕉假莖，而CT含量低于香蕉假莖。

表2 青貯原料的營養(yǎng)成分和酚類物質(zhì)含量Table 2 Nutrient component and polyphenols contents of silage materials

2.2 香蕉莖葉和假莖青貯飼料的感官評定

由表3可知，所有青貯飼料的色澤與青貯原料基本相似，評分較穩(wěn)定；質(zhì)地品質(zhì)上，除CK2組青貯飼料表面有輕微的發(fā)霉現(xiàn)象外，其余各組莖葉結(jié)構(gòu)均保持良好，未出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象；各試驗組與CK1和CK2組相比均存在較濃的芳香氣味。總體來看，CK2組評分等級最低，達3級水平，屬于中等范疇，CK1組是2級，表現(xiàn)尚好，其余各組評定等級表現(xiàn)優(yōu)良。

2.3 香蕉莖葉青貯飼料的營養(yǎng)成分和酚類物質(zhì)含量

由表4可知，YY組的DM含量顯著高于CK1組(P<0.05)，而NDF和ADF含量顯著低于CK1組(P<0.05)。添加3種酸化劑后的YJ、YS和YB組與YY組相比，Ash含量顯著降低(P<0.05)，DM、CP、NDF和ADF含量無顯著差異(P>0.05)。3個酸化劑組相比，YJ組的TP含量顯著高于YS組(P<0.05)，NTP、TT和CT含量各組間無顯著差異(P>0.05)。

2.4 香蕉假莖青貯飼料的營養(yǎng)成分和酚類物質(zhì)含量

由表5可知，JY組的DM含量顯著高于CK2組(P<0.05)，而Ash、NDF、ADF和CT含量顯著低于CK2組(P<0.05)。添加3種酸化劑后的JJ、JS和JB組與JY組相比，JJ組的DM、NDF、TP和CT含量均顯著升高(P<0.05)，JS組的CP、NDF、TP和CT含量均顯著升高(P<0.05)。3個酸化劑組相比，YS組的NDF含量最高，顯著高于其他組(P<0.05)。

表3 青貯飼料的感官評定Table 3 Sensory evaluation of silage

表4 香蕉莖葉青貯飼料的營養(yǎng)成分和酚類物質(zhì)含量Table 4 Nutrient component and polyphenols contents of silage for banana stems and leaves

同行數(shù)據(jù)肩標無字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。
In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.5 香蕉莖葉青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)

由表6可知，CK1組的乳酸含量顯著低于YY組(P<0.05)，而CK1組的pH顯著高于YY組(P<0.05)。添加3種酸化劑后的YJ、YS和YB組與YY組相比，YJ、YS和YB組均未產(chǎn)生丁酸，YJ和YB組pH顯著降低(P<0.05)。3個酸化劑組相比，YS組的pH顯著高于其他組(P<0.05)，YJ組的乳酸含量顯著低于其他組(P<0.05)，而YB組的丙酸含量顯著高于其他組(P<0.05)。

2.6 香蕉假莖青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)

由表7可知，CK2組的乳酸含量顯著低于JY組(P<0.05)，而CK2組的pH顯著高于JY組(P<0.05)。添加3種酸化劑后的JJ、JS和JB組與JY組相比，JJ組的乳酸含量顯著降低(P<0.05)，JS組的乙酸含量顯著升高(P<0.05)，JB組的丙酸含量顯著升高(P<0.05)，JJ和JB組的pH顯著降低(P<0.05)。3個酸化劑組相比，JJ組的乳酸含量顯著低于JS和JB組(P<0.05)，JS組的乙酸含量顯著高于JJ和JB組(P<0.05)，而JB組的丙酸含量顯著高于JJ和JS組(P<0.05)，JJ和JB組均未產(chǎn)生丁酸。

表5 青貯香蕉假莖的營養(yǎng)成分和酚類物質(zhì)含量Table 5 Nutrient component and polyphenols contents of silage for banana pseudostems

表6 香蕉莖葉青貯飼料的有機酸含量和pHTable 6 Organic acid contents and pH of silage for banana stems and leaves

表7 香蕉假莖青貯飼料的有機酸含量和pHTable 7 Organic acid contents and pH of silage for banana pseudostems

2.7 香蕉莖葉和假莖青貯飼料的WSC含量及NH3-N與TN的比值

由圖1可知，2種青貯原料下均以未添加酸化劑和玉米粉的對照組(CK1和CK2組)的WSC含量最低，而均以添加玉米粉和甲酸的組(YJ和JJ組)的WSC含量最高；并且，香蕉莖葉組中的YS、YB和YY組以及香蕉假莖組中的JS、JB和JY組之間WSC含量均無顯著差異(P>0.05)。

數(shù)據(jù)柱形上標無字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2同。
Value columns with no letter or the same letters mean no significant difference (P>0.05), while with different small letters mean significant difference (P<0.05). The same as Fig.2.
圖1香蕉莖葉和假莖青貯飼料的WSC含量
Fig.1 WSC content of silages for banana stems and leaves and banana pseudostems

由圖2可知，2種青貯原料下均以未添加酸化劑和玉米粉的對照組(CK1和CK2組)的NH3-N與TN的比值最高，而均以添加玉米粉和甲酸的組(YJ和JJ組)的NH3-N與TN的比值最低。

圖2 香蕉莖葉和假莖青貯飼料的NH3-N與TN的比值Fig.2 NH3-N/TN ratio of silage for banana stems and leaves and banana pseudostems

3 討 論

3.1 不同酸化劑與玉米粉混合對香蕉莖葉和假莖青貯飼料感官評定的影響

青貯是保存高水分作物營養(yǎng)成分的良好方法，而青貯想要成功，必須要有良好的發(fā)酵條件，在厭氧環(huán)境下青貯原料具有充足的含糖量及適宜的含水量是發(fā)酵成功的先決要素[14]。香蕉莖葉和假莖含水量較高，WSC含量略低，不宜直接青貯，加入適宜的玉米粉和酸化劑可大大提高青貯品質(zhì)。本試驗中，按照DLG青貯質(zhì)量感官評分標準從氣味、質(zhì)地和色澤對2種青貯原料通過不同方式處理所得的青貯飼料進行評分。總體來看，2種青貯原料下均以甲酸與玉米粉混合的評分穩(wěn)定，達到各組最高水平，青貯效果良好。CK2組表面有輕微的發(fā)霉現(xiàn)象，可能是因為香蕉假莖含水量過高，假莖中芯由細小纖維構(gòu)成的管道中有殘余的空氣，加上表面乳酸菌附著較少，為霉菌等腐敗菌創(chuàng)造良好了的生活環(huán)境。

3.2 不同酸化劑和玉米粉混合對香蕉莖葉和假莖青貯飼料營養(yǎng)成分和酚類物質(zhì)含量的影響

玉米粉作為營養(yǎng)型的吸收劑，一方面可以為青貯原料提供WSC，另一方面可以調(diào)節(jié)青貯原料的含水量，從而減少微生物對其營養(yǎng)成分的消耗。本研究中，添加酸化劑和玉米粉的試驗組的DM含量均顯著高于未添加酸化劑和玉米粉的對照組，主要原因是由于對照組未添加玉米粉，而添加玉米粉的其他各組DM含量均高于13%且無顯著差異，說明玉米粉可以有效增加青貯原料的干物質(zhì)含量。王春芳[15]在香蕉莖和全株的青貯發(fā)酵動態(tài)研究中發(fā)現(xiàn)含水量高達90%多的香蕉莖和全株可通過青貯進行有效保存，本試驗的結(jié)果與此一致，表明高水分的香蕉莖葉和假莖可以進行青貯。Fransen等[16]提出，對于高水分作物青貯時，添加吸收劑可以減少汁液流失，降低養(yǎng)分損失，從而提高青貯發(fā)酵效果。WSC是乳酸菌發(fā)酵的物質(zhì)基礎(chǔ)，原料中有足夠的可溶性糖是青貯成功的保障。香蕉莖葉和假莖的甲酸組WSC含量最高，劉艷芳等[17]研究表明在籽粒莧青貯中添加甲酸可顯著提高發(fā)酵末期的WSC含量，本試驗與此結(jié)果一致，這在呂文龍[18]的研究中也被證實。NDF和ADF作為粗飼料的主要成分，對調(diào)控反芻動物飼糧精粗比、促進反芻功能、保證瘤胃健康具有重要意義[19]。香蕉莖葉組和香蕉假莖組中的各試驗組的NDF和ADF含量均較各自對照組顯著下降，表明經(jīng)過青貯后，通過微生物的發(fā)酵作用，可以降低各試驗組青貯飼料的纖維含量。

單寧對反芻動物的影響作用既有利又有弊，適宜的單寧含量不但可以提高反芻動物對蛋白質(zhì)的利用效率，還可以減少膨脹病的發(fā)生；與之相反，過高的單寧含量可降低動物的采食量，引起家畜的不良反應[20]。本試驗中測得的香蕉莖葉的TP含量較低，這與王春芳[15]的研究相似，香蕉植株的不同部位TP含量有顯著差異，其中香蕉莖與葉相比TP含量普遍偏低。

3.3 不同酸化劑和玉米粉混合對香蕉莖葉和假莖青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

青貯飼料中有機酸含量及構(gòu)成可以反映青貯發(fā)酵品質(zhì)的好壞，其中最重要的是乳酸、乙酸、丙酸和丁酸，通常認為乳酸含量越高越好[21]。本試驗中，香蕉莖葉和假莖的甲酸組的乳酸含量均屬于組內(nèi)最低，原因可能是甲酸在有機酸中酸性最強，它的添加不僅抑制了各種微生物的活動，同時也抑制了乳酸菌的生長繁殖，使得乳酸含量顯著低于其他試驗組。隨著對青貯添加劑乙酸研究的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)乙酸可以有效抑制酵母等真菌生長，對提高青貯飼料的有氧穩(wěn)定性具有重要作用[22-25]。本試驗中，香蕉莖葉組和香蕉假莖組中添加乙酸的試驗組乙酸含量均高于同組中的其他試驗組，主要原因可能是外來乙酸的添加最終導致發(fā)酵產(chǎn)物乙酸含量的增加。香蕉莖葉組和香蕉假莖組中添加丙酸鈣的試驗組的丙酸含量顯著高于其他試驗組，這是因為丙酸鈣屬于丙酸鹽，在青貯時可以解離出丙酸根，進而提高丙酸含量。各組在青貯過程中沒有產(chǎn)生或只產(chǎn)生極少量的丁酸，說明各組青貯發(fā)酵品質(zhì)表現(xiàn)良好。

青貯飼料的pH與發(fā)酵優(yōu)劣之間有著密切的關(guān)系，通常認為pH在4.2以下青貯即為成功[14]。香蕉莖葉和假莖青貯中，除CK1和CK2組的pH分別為4.27和5.29，其他組的青貯品質(zhì)均達到優(yōu)等質(zhì)量。

NH3-N與TN的比值可反映青貯飼料中蛋白質(zhì)及氨基酸分解的程度，比值越大，說明蛋白質(zhì)分解越多，意味著青貯質(zhì)量不佳[26]。保存良好的青貯飼料NH3-N與TN的比值應低于10%[27-28]。本試驗中各組青貯飼料的NH3-N與TN的比值均小于10%，說明香蕉莖葉和假莖青貯飼料保存良好。

4 結(jié) 論

① 對于高水分的香蕉莖葉和假莖，在青貯時加入玉米粉其青貯效果優(yōu)于自然青貯。

② 對于高水分的香蕉莖葉和假莖，在青貯時加入酸化劑與玉米粉其青貯效果優(yōu)于自然青貯。

③ 綜合來說，在高水分的香蕉莖葉和假莖青貯過程中以添加甲酸與玉米粉混合青貯效果最優(yōu)。