葉 杭,張文昌,張國軼,陳國富,莊益芬*
(1.福建農(nóng)林大學動物科學學院,福建福州350002;2.北京飛機維修工程有限公司發(fā)動機部,北京100621)
香蕉是我國第四大水果,主要在廣東、廣西、福建、海南、云南和貴州等地種植。在香蕉生產(chǎn)的同時,會產(chǎn)生近乎香蕉等量的香蕉莖葉副產(chǎn)品。長期以來,香蕉莖葉都未能得到合理利用,并且成為環(huán)境污染源??梢?,合理開發(fā)利用香蕉莖葉,能獲得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。香蕉莖葉營養(yǎng)豐富、能值較高、鈣磷比平衡,作為飼料資源有著巨大的開發(fā)價值和應用潛力。但是,新鮮香蕉莖葉中單寧含量較高,直接飼喂動物適口性差。青貯法是作為飼料利用香蕉莖葉的最佳方式。因為青貯不僅可以改善飼料的適口性、提高消化率,還能顯著降低香蕉莖葉的單寧含量[1]。新鮮狀態(tài)下的香蕉莖含水率極高,單獨青貯不易成功。將原料風干一定時間或與風干物料混合可降低水分[2];科學選用添加劑可以改善青貯品質(zhì)[3]。玉米面粉干物質(zhì)含量高、且含有大量淀粉,在香蕉莖中加入玉米面粉調(diào)制混合青貯,既能調(diào)整原料的含水率、又能為青貯乳酸發(fā)酵提供底物[4]。目前,利用生物性添加劑提高青貯品質(zhì)的研究已經(jīng)成為一種趨勢。綠汁發(fā)酵液不僅可以改善豆科牧草青貯品質(zhì)[5-6],而且對改善高水分牧草[5]和菌糠[7]直接鮮貯的效果也很好。纖維素酶能破壞植物細胞壁結(jié)構(gòu),并能將部分結(jié)構(gòu)性多糖降解成單糖,為乳酸菌的生長提供碳源[8],從而改善青貯品質(zhì)。迄今,關(guān)于香蕉莖葉青貯的研究有些報道[9-11],而用綠汁發(fā)酵液和纖維素酶調(diào)制香蕉莖青貯的研究尚未見報道。本試驗為利用香蕉莖生產(chǎn)高品質(zhì)青貯,分別調(diào)制了香蕉莖青貯和香蕉莖玉米面粉混合青貯,并探討纖維素酶添加水平及其與綠汁發(fā)酵液單獨添加和同時添加對香蕉莖玉米面粉混合青貯品質(zhì)的影響。
青貯原料為香蕉莖和玉米面粉。香蕉莖取自福建農(nóng)林大學校園內(nèi)香蕉樹,于2013年1月18日人工刈割,利用日光曬制成預干的原料;玉米面粉由福建光華百斯特生態(tài)農(nóng)牧發(fā)展有限公司提供。
青貯添加劑有綠汁發(fā)酵液(FGJ)和纖維素酶(CEL)。FGJ是參照大島光昭等[12]的方法用新鮮甘蔗梢制成的;CEL 由廣東溢多利公司提供,純度98%、酶活2×104U/g。
按香蕉莖與玉米面粉質(zhì)量比為9∶1調(diào)制混合青貯,并設(shè)1個FGJ組、3個CEL組、3個MIX(FGJ+CEL)組和1個CON(對照)組,添加劑的添加水平按原料質(zhì)量計分別為: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);同時,調(diào)制香蕉莖青貯(BSS)。每個處理設(shè)3次重復。
青貯調(diào)制于2013年1月20日進行。將香蕉莖切短成約1~2cm 長、混合均勻,CON 組稱取400g香蕉莖,其他處理均稱取360g香蕉莖、并加入40g玉米面粉,分別裝入貼有標簽的塑料袋內(nèi),分別加入設(shè)計的添加劑和蒸餾水共計10mL?;彀杈鶆蚝蟠笾路譃?等份,分別裝入貼有標簽的真空袋內(nèi),用真空泵抽氣、用塑料封口機封口,稱重。常溫條件下貯存60d開封,供分析測定。
乳酸菌、細菌、酵母菌和霉菌數(shù)量分別采用MRS(deMan-Rogosa-Sharpe)瓊脂培養(yǎng)基、營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基(nutrient agar)、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(potato dextrose aga)計數(shù)[13]。乳酸菌用厭氧箱,30 ℃培養(yǎng)2d;細菌、酵母菌、霉菌在有氧條件下30 ℃培養(yǎng)2~4d。
原料與青貯的風干樣本是在65℃下干燥48h、回潮、粉碎制成的。取具代表性青貯樣品20g裝入有刻度的100mL 的廣口錐形瓶中,加入蒸餾水定容至100mL,放置4℃冰箱中,18h后用濾紙過濾,制備青貯浸提液。
采用常規(guī)法[14]測定干物質(zhì)(DM)和粗蛋白質(zhì)(CP)含量,中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)用Van Soest等[15]的方法測定,半纖維素(HC)=NDF-ADF??扇苄蕴妓衔铮╓SC)用比色法[15]測定,用pH 計測定浸提液的pH;用島津LC-20AT 型高效液相色譜(色譜柱:Shodex Rspak KC-811S-DVB gel Column 300×8 mm,檢測器:SPD-M10AVp,流動相: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-次氯酸鈉比色法[17]測定青貯浸提液的氨態(tài)氮(AN)。DM 用百分比表示,WSC、NDF、ADF、HC 和CP 以DM 基礎(chǔ)的百分比表示,LA、AA、PA 和BA 用新鮮(FM)基礎(chǔ)的百分比表示,AN 換算為占原料總氮(TN)的百分比。
準確稱取每個處理裝填時裝入原料重和開封時回收青貯重,通過如下計算方法得出:
DMR/% =[(開封時回收青貯重× 青貯DM%)/(裝填時裝入原料重×原料DM%)]×100;
GLR/%=[(裝填時裝入原料重-開封時回收青貯重)/(裝填時裝入原料重×原料DM%)]×100。
原始數(shù)據(jù)經(jīng)Excel2003處理后,采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進行方差分析和多重比較,結(jié)果用平均值±標準差表示。
從表1 可見,香蕉莖的WSC、NDF 含量高,DM、CP含量低。在香蕉莖中加入玉米面粉后,DM極顯著增加(P<0.01),CP 顯著升高(P<0.05),WSC變化不大。表明在香蕉莖中加入玉米面粉后含水率更趨于適宜范圍。香蕉莖的微生物組成用每克鮮樣中的微生物數(shù)量的對數(shù)值統(tǒng)計。其中乳酸菌的數(shù)值為5.28,細菌的數(shù)值為7.00,酵母菌的數(shù)值為3.94,霉菌的數(shù)值小于2.70。因此,乳酸菌數(shù)未占優(yōu)勢。
綜上所述,采用棋盤格角點標定的方法對圖像像素率進行求解,然后對SV與Harris兩種算法進行結(jié)合,可以識別出像平面實際坐標,為以后的識別奠定良好基礎(chǔ)。在不同的圖像處理算法當中,采用分段線性函數(shù)進行轉(zhuǎn)換可以很好地保留細節(jié),采用改進以后的平滑濾波能起到最佳的效果,并且在多種邊緣檢測算法當中,以Sobel的吻合度為最高。
青貯的發(fā)酵品質(zhì)和化學成分見表2。所有處理中WSC 的殘留量都很高、PA 和BA 的生成量很少、LA 與AA 的比值都在3以上、pH 4.23~4.34。
2.2.1 香蕉莖與玉米面粉混合青貯的效果 對照組pH 和AN/TN 極顯著低于BSS組(P<0.01),而干物質(zhì)極顯著高于BSS組(P<0.01),乙酸、丙酸和丁酸均顯著高于BSS組(P<0.05)。
2.2.2 綠汁發(fā)酵液對香蕉莖玉米面粉混合青貯品質(zhì)的影響 綠汁發(fā)酵液(FGJ)組的LA、AA 顯著低于對照組(P<0.05),DM和DMR、WSC極顯著高于對照組(P<0.01),AN/TN 極顯著低于對照組(P<0.01)。
表1 原料的化學成分(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Chemical composition of material(dry matter basis)
表2 青貯的發(fā)酵品質(zhì)和化學成分Table 2 Fermentation quality and chemical composition of silages
2.2.3 纖維素酶對香蕉莖玉米面粉混合青貯品質(zhì)的影響 3個纖維素酶組的半纖維素均極顯著高于對照組(P<0.01);CEL1 組的干物質(zhì)顯著高于CON 組(P<0.05),ADF 顯著低于對照組(P<0.05);CEL2組的丁酸顯著低于對照組(P<0.05),DMR和WSC均顯著高于對照組(P<0.05),ADF極顯著低于對照組(P<0.01);CEL3組的pH 顯著高于對照組(P<0.05),丁酸極顯著低于對照組(P<0.01),干物質(zhì)顯著高于對照組(P<0.05),DMR和WSC均極顯著高于對照組(P<0.01),ADF 極顯著低于對照組(P<0.01)。
CEL2組的乳酸和丁酸顯著低于CEL1組(P<0.05),DMR 顯著高于CEL1組(P<0.05);CEL3組的乳酸、乙酸、丙酸顯著低于CEL1 組(P<0.05)、丁酸極顯著低于CEL1組(P<0.01),DMR極顯著高于CEL1組(P<0.01)。CEL3的pH 顯著高于CEL2組(P<0.05)。
CEL1組的乳酸和乙酸極顯著高于FGJ組(P<0.01),丁酸顯著高于FGJ組(P<0.05),DMR 極顯著低于FGJ組(P<0.01);CEL2 組的DMR 和ADF顯著低于FGJ組(P<0.05),半纖維素顯著高于FGJ組(P<0.05);CEL3組的pH 和HC顯著高于FGJ組(P<0.05),BA 和ADF顯著低于FGJ組(P<0.05)。
2.2.4 綠汁發(fā)酵液和纖維素酶復合對香蕉莖玉米面粉混合青貯品質(zhì)的影響 3 個MIX 組的酸性洗滌纖維均極顯著低于對照組(P<0.01),DMR 和HC均極顯著高于對照組(P<0.01);MIX1的pH極顯著高于對照組(P<0.01),DM 和WSC 均極顯著高于對照組(P<0.01);MIX2組的乳酸和乙酸、丙酸顯著低于對照組(P<0.05),BA 極顯著低于對照組(P<0.01),DM 和WSC顯著高于對照組(P<0.05);MIX3 組的丁酸極顯著低于對照組(P<0.01),DM 和WSC顯著高于對照組(P<0.05)。
MIX2組的乳酸、乙酸顯著低于MIX1組(P<0.05),丁酸極顯著低于MIX1組(P<0.01);MIX3組的pH 和丁酸極顯著低于MIX1組(P<0.01)。
MIX1 的乳酸、乙酸顯著高于FGJ 組(P<0.05),ADF 顯著低于FGJ組(P<0.05);MIX2的ADF顯著低于FGJ組(P<0.05);MIX3的丁酸和ADF均極顯著低于FGJ組(P<0.01),HC 顯著高于FGJ組(P<0.05)。
MIX1組的干物質(zhì)回收率極顯著高于CEL1組(P<0.01);MIX2 組的干物質(zhì)回收率極顯著高于CEL2組(P<0.01);MIX3 組的pH 顯著低于CEL3組(P<0.05)。
常規(guī)青貯是利用原料上附著的乳酸菌對原料的可溶性碳水化合物進行厭氧發(fā)酵,產(chǎn)生乳酸,降低青貯的pH,抑制所有微生物的活動,從而使原料的營養(yǎng)得以保存[18]。從可溶性碳水化合物含量來看,試驗用香蕉莖適合作青貯原料??墒牵讼憬肚o經(jīng)過1d多時間的晾曬含水率仍高達78.97%,如果繼續(xù)晾曬至適宜含水率水平(65%~75%),可能需時過長、營養(yǎng)損失過多。與風干的谷物、糠麩等混合青貯也許是最佳選擇。本試驗按香蕉莖與玉米面粉質(zhì)量比為9:1混合后,含水率降至71.27%,達到適宜范圍。一般牧草上附著的乳酸菌數(shù)都不足[19],不能滿足青貯良好發(fā)酵的需要。試驗用香蕉莖的微生物組成中乳酸菌數(shù)未占優(yōu)勢。為此,利用添加劑促進乳酸發(fā)酵,以提高青貯品質(zhì),是目前最常用的方法。
在常規(guī)水分青貯品質(zhì)的評定中pH 是重要指標,優(yōu)良青貯飼料pH 值在4.2 以下[20],試驗中所有處理的pH 在4.23~4.34,與優(yōu)良青貯的pH 接近。此外,WSC的殘留量高和PA 及BA 的生成量少,都能說明青貯不良發(fā)酵少,發(fā)酵底物的轉(zhuǎn)化效率高;LA 與AA 的比值都在3以上,說明同型的乳酸發(fā)酵優(yōu)勢比較大。這些也都證明香蕉莖或香蕉莖+玉米面粉是適宜調(diào)整青貯的原料。
3.2.1 香蕉莖與玉米面粉混合青貯的效果 李靜等[21]添加玉米面粉使甜菜渣青貯的pH 降低和干物質(zhì)增加。郇樹乾等[22]在銀合歡青貯中分別添加5%、10%和15%的玉米面粉均降低了青貯的pH。本試驗在香蕉莖中加入玉米面粉調(diào)制香蕉莖玉米面粉混合青貯的主要目的是調(diào)整原料的含水率和提高WSC含量,以確保或促進青貯的乳酸發(fā)酵。但香蕉莖的WSC 含量稍高于玉米面粉,在香蕉莖中加入玉米面粉后WSC 含量未能提高。盡管如此,較香蕉莖單貯,香蕉莖玉米面粉混合青貯的DM 增加,pH 和AN/TN 下降,證明香蕉莖玉米面粉混合青貯的效果優(yōu)于香蕉莖單獨青貯。這可能是由于玉米面粉吸收水分后稍有黏度而粘附于香蕉莖的表面,既減少了原料的空隙,又有利于青貯裝填時空氣的排除。此外,由于化學組成的改變,對青貯發(fā)酵也會產(chǎn)生一定的影響。
3.2.2 添加劑對香蕉莖玉米面粉混合青貯品質(zhì)的影響 在青貯中添加綠汁發(fā)酵液是為了提供乳酸菌,確保青貯發(fā)酵初期乳酸菌在所有微生物中占據(jù)優(yōu)勢地位,以促進青貯的乳酸發(fā)酵,加速pH 下降,從而實現(xiàn)高品質(zhì)青貯。Bureenok等[23]在乳汁草青貯中添加綠汁發(fā)酵液,能顯著提高青貯的LA 含量和減少BA 含量。Shao等[24]在意大利黑麥草青貯中添加綠汁發(fā)酵液降低了青貯料的pH 和AN/TN,提高了DM 和LA 含量。許慶方等[25]的研究表明綠汁發(fā)酵液可以改善長期貯藏苜蓿青貯的發(fā)酵品質(zhì)。本試驗在混合青貯中添加FGJ,能提高DMR、增加DM 和WSC含量、減少BA 含量。這與上述結(jié)果[23-24]一致。不一致的是減少了LA 和AA含量,青貯的pH 并未降低??赡苁翘砑覨GJ后增加了乳酸菌數(shù)目,使乳酸發(fā)酵的啟動和青貯發(fā)酵過程的結(jié)束提前。這一點可從WSC 殘留量增加和DMR 升高給予證實。
在青貯中添加纖維素酶是為了將原料的結(jié)構(gòu)性多糖降解成單糖,一方面可為乳酸菌的繁殖提供碳源,改善青貯品質(zhì);另一方面可減少纖維含量,提高飼料的消化性。李靜等[26]在稻草青貯中添加纖維素酶,使青貯的pH 降低,BA 和氨態(tài)氮減少,LA、CP和WSC增加。Sun等[27]在玉米秸稈中添加纖維素酶,降低了青貯料的pH,LA 和WSC 含量增加,ADF和NDF減少,并且隨著纖維素酶添加量的增加,青貯效果越好。陳鑫珠等[28]在象草玉米秸稈混合青貯中添加3個水平纖維素酶,其中2個水平纖維素酶青貯的WSC、DM、DMR 都有顯著增加。本試驗3 個水平纖維素酶組的ADF 減少、HC 增加。此外,CEL1 組和CEL3 組的DM 增加,CEL2組和CEL3組的BA 減少、WSC 增加、DMR 提高。說明添加纖維素酶顯著改善了青貯的纖維組成,降低了難消化的ADF 含量。特別是在CEL2 和CEL3水平時,不良發(fā)酵減弱,保留了更多的營養(yǎng)物質(zhì)。這與上述研究結(jié)果基本一致[26-28],也證明隨著CEL水平的升高青貯品質(zhì)進一步提高。而與FGJ組相比,CEL1組和CEL2組的DMR 下降。證實在可溶性碳水化合物含量多而乳酸菌不足的香蕉莖青貯中,綠汁發(fā)酵液的添加效果優(yōu)于纖維素酶。
在青貯中同時添加綠汁發(fā)酵液和纖維素酶,理論上既能提高青貯發(fā)酵初期乳酸菌的數(shù)目,又能增加乳酸發(fā)酵的底物,能夠獲得單獨添加綠汁發(fā)酵液和纖維素酶的相乘效果,從而提高青貯的發(fā)酵品質(zhì)和改善化學組成。莊益芬等[29-31]在水葫蘆、象草和苜蓿中同時添加綠汁發(fā)酵液和纖維素酶的青貯效果均優(yōu)于單獨添加綠汁發(fā)酵液和纖維素酶。本試驗中,3個MIX 組青貯的品質(zhì)不僅優(yōu)于CON 組和稍優(yōu)于FGJ組,而且也優(yōu)于相應水平的CEL組。
香蕉莖的WSC 含量高、CP 含量低,調(diào)整含水率后適合作青貯原料。香蕉莖玉米面粉混合青貯的效果優(yōu)于香蕉莖單獨青貯。FGJ、CEL及MIX 在香蕉莖玉米面粉混合青貯中均有顯著的添加效果,其中,MIX 稍優(yōu)于FGJ和CEL。可見,科學合理的青貯方式是充分開發(fā)利用香蕉莖資源,并應用于動物生產(chǎn)的一條良好途徑。
[1]陳 靜,潘健存,趙 鵬,等.香蕉莖葉青貯營養(yǎng)成分及單寧含量變化的實驗研究[J].飼料工業(yè),2005,26(13):19-20.
[2]王業(yè)錦.青貯飼料制作與應用[J].中國畜禽種業(yè),2012(3):111-112.
[3]包萬華,卜登攀,周凌云,等.青貯飼料添加劑應用的研究進展[J].中國畜牧獸醫(yī),2012,39(8):124-127.
[4]玉 柱,李傳友,薛有生.萎蔫和玉米粉混合處理對紫花苜蓿袋裝式青貯品質(zhì)的影響[J].中國草地學報,2009,31(3):83-87.
[5]呂宗友,趙國琦.綠汁發(fā)酵液的研究進展[J].中國牧業(yè)通訊,2009(9):7-8.
[6]張 濤,崔宗均,高麗娟,等.綠汁發(fā)酵液和乳酸菌劑MMD3在不同含水率苜蓿青貯中的添加試驗[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報,2004,9(5):32-37.
[7]莊益芬,張文昌,陳鑫珠,等.綠汁發(fā)酵液及纖維素酶對菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)的影響[J].內(nèi)蒙古民族大學學報:自然科學版,2006,21(6):653-655.
[8]楊雪霞,陳洪章,李佐虎.添加纖維素酶的青貯研究進展[J].生物技術(shù)通報,2001(1):37-41.
[9]梁方方,賈存靈,鄒隆樹.不同添加劑青貯香蕉莖葉的效果[J].飼料廣角,2004(9):23-24.
[10]黃曉亮,黃銀姬.不同處理方式對青貯香蕉莖葉營養(yǎng)成分的影響[J].飼料博覽,2007(19):53-55.
[11]王 倩,周漢林,譚海生,等.不同添加劑對香蕉莖葉青貯飼料品質(zhì)的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學,2012(22):104-106.
[12]大島光昭,木村英司,橫田浩臣,等.搾汁発酵液あるいは乳酸菌の添加がアルファルファサイレージの品質(zhì)に及ぼす影響[J].日本草地學會誌,1996,42(別號):280-281.
[13]傅 彤.微生物接種劑對玉米青貯飼料發(fā)酵進程及其品質(zhì)的影響[D].北京:中國農(nóng)業(yè)科學院,2005.
[14]楊 勝.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學出版社,1993:19-33.
[15]森本宏.家畜栄養(yǎng)実験法[M].東京:養(yǎng)賢堂発行,1971:1-149.
[16]Han K J,Collins M,Vanzant E S,et al.Bale density and moisture effects on alfalfa round bale silage[J].Crop Science.2004,44(3):914-919.
[17]Broderica G A,Kang J H.Automated simultaneous determination of ammonia and amino acids in ruminal fluid and in vitro media[J].Journal of Dairy Science,1980,63(1):64-75.
[18]蔣坤錫,周小虎.青貯飼料的調(diào)制與利用[J].漢中科技,2009(5):38-39.
[19]蔡義民,大桃定洋,熊井清雄.飼料作物·牧草に付著する乳酸菌の分布とその乳酸発酵特性[J].日本草地學會誌,1994,39(4):420-428.
[20]王成章,王 恬.飼料學[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2003:122-133.
[21]李 靜,玉 柱,孫啟忠,等.添加玉米粉對甜菜渣青貯品質(zhì)的影響[J].中國飼料,2008(23):15-17.
[22]郇樹乾,王 堅.熱帶牧草銀合歡的青貯研究[J].畜牧與飼料科學,2011,32(2):25-27.
[23]Bureenok S,Suksombat W,Kawamoto Y.Effects of the fermented juice of epiphytic lactic acid bacteria(FJLB)and molasses on digestibility and rumen fermentation characteristics of ruzigrass(Brachiaria ruziziensis)silages[J].Livestock Science,2011,138:266-271.
[24]Shao T,Zhang L,Shimojo M,et al.Fermentation quality of Italian ryegrass(Lolium multiflorum Lam.)Silages treated with encapsulated-glucose,glucose,sorbic acid and pre-fermented juices[J].Asian-Australasian Journal of Animal Sciences,2007,20(11):1 699-1 704.
[25]許慶方,周 禾,玉 柱.貯藏期和添加綠汁發(fā)酵液對袋裝苜蓿青貯的影響[J].草地學報,2006,14(2):129-133.
[26]李 靜,高蘭陽,沈益新.乳酸菌和纖維素酶對稻草青貯品質(zhì)的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學學報,2008,31(4):86-90.
[27]Suna Z H,Liu S M,Tayo G O.et al.Effects of cellulase or lactic acid bacteria on silage fermentation and in vitro gas production of several morphological fractions of maize stover[J].Animal Feed Science and Technology,2009,152(3/4):219-231.
[28]陳鑫珠,張文昌,張建國,等.纖維素酶對象草玉米秸稈混合青貯品質(zhì)的影響[J].家畜生態(tài)學報,2011,32(6):46-50.
[29]莊益芬,張文昌,陳鑫珠,等.綠汁發(fā)酵液、纖維素酶及其混合物對水葫蘆青貯品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)學通報,2008,24(5):35-38.
[30]莊益芬,張文昌,張 麗.綠汁發(fā)酵液、纖維素酶及其混合物對象草青貯品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)學通報,2007,23(8):21-26.
[31]莊益芬,安宅一夫,張文昌.生物添加劑對苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響[J].中國草地學報,2009,31(1):70-74.