香蕉是一种高产速生的单子叶草本植物，含有丰富的蛋白质、维生素、微量元素和多种活性成分，具有较高的营养价值、药用价值和食用价值，在我国广东、广西、云南、海南等热带、亚热带地区被广泛栽培，目前已成为我国南方的大宗水果，其与苹果、葡萄、柑橘并称为世界四大水果[1-2]。
香蕉在采收后会产生大量的茎叶和假茎等副产物，由于残留物分布广、体积大、收集困难，只有少部分被当作肥料和燃料利用，造成了极大的资源浪费[3]。加之南方雨热条件良好而新鲜香蕉茎叶和假茎的水分含量较高、营养成分丰富，极易为细菌生长提供有利条件，如果不及时加以利用，会造成腐败变质进而污染环境[4]。香蕉茎叶和假茎用作饲料时可以直接青饲或烘干饲喂，但在青饲时不易保鲜和贮存，饲喂周期短。而干燥处理缺乏相关机械设备且能耗大，所需成本太高。将香蕉副产物青贮化, 是现有保存饲料营养价值最好的方法之一，既可解决资源浪费又可改善饲料的适口性。目前，有关香蕉茎叶作为反刍动物粗饲料加工利用的研究还鲜见报道，由于香蕉茎叶水分含量高，制作普通青贮难度大，探讨通过添加添加剂制作特殊青贮具有重要现实意义。本研究旨在探讨不同酸化剂类型与玉米粉混合对高水分香蕉茎叶和假茎青贮品质的影响，并筛选出适宜的酸化剂与玉米粉组合方案，为后期调制香蕉茎叶和假茎青贮提供理论和技术支撑。
1 材料与方法 1.1 试验材料香蕉茎叶和假茎均采自广西省武鸣县，玉米粉购自当地市场。青贮所用酸化剂如下：甲酸(formic acid，FA)，分析纯，纯度为98%；乙酸(ethylic acid，EA)，分析纯，纯度≥99.5%；丙酸钙(calcium propionate，CP)，分析纯，纯度≥98%。
1.2 试验方法 1.2.1 试验设计本试验分别以香蕉茎叶和假茎为制作原料，将试验分为2个大组，即香蕉茎叶组和香蕉假茎组。2种青贮原料的青贮试验均采用单因素设计，每种青贮原料均设5个组，每组3个重复。试验设计见表 1。
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表 1 试验设计 Table 1 Experimental design |
取9月份刈割后的香蕉茎叶和假茎自然状态下放置48 h后带回实验室，使用青贮袋进行青贮。将香蕉茎叶和假茎分别切短至2~3 cm，其中香蕉茎叶以茎:叶=7:3的比例混合。按照试验设计分别在香蕉茎叶和假茎中依次加入玉米粉和不同酸化剂，充分混匀，装入青贮袋中，用美吉斯真空机抽真空并封口编号。所有组均在扬州大学草食动物营养代谢与调控研究室进行室内贮藏，45 d后开封取样，整个贮藏期间，室内温度变化范围为13~24 ℃，平均温度为18.5 ℃。
1.3 检测指标与方法试验于45 d后开启青贮袋，将发酵后的青贮样取出混匀，在扬州大学草食动物营养代谢与调控研究室进行各指标测定。
1.3.1 感官评定感官评定参照德国农业协会(Deutche Landwirtschafts Geseutschaft，DLG)青贮质量感官评分标准对气味、质地和色泽3个方面进行等级评定[5]。气味分4个等级，2~14分；质地分4个等级，0~4分；色泽分3个等级，0~2分。然后以3项评分标准进行评定：1级(优良)，16~20分；2级(尚好)，10~15分；3级(中等)，5~9分；4级(腐败)，0~4分。
1.3.2 常规营养成分分析分别取青贮原料200 g和发酵后的待测样品150 g，在65 ℃烘箱中烘48 h，冷却至恒重，测定干物质(DM)含量，剩余烘干样用微型植物样粉碎机粉碎过1 mm筛后置于自封袋中备测。按照张丽英[6]的《饲料分析及饲料质量检测技术》(第3版)测定样品中总氮(TN)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和粗灰分(Ash)的含量。参照Owens等[7]的蒽酮-硫酸比色法测定可溶性碳水化合物(WSC)的含量。参照Makkar等[8]的福林酚试剂法测定总酚(TP)和总单宁(TT)含量。非单宁酚(NTP)含量为TP含量与TT含量之差。参照Porter等[9]的盐酸-丁醇法测定缩合单宁(CT)的含量。
1.3.3 发酵品质分析称取新鲜青贮饲料样品35 g放入带盖广口塑料瓶中，加入75 mL蒸馏水，搅拌均匀，盖紧瓶盖，置于4 ℃冰箱中，静置浸提48 h后取出，将浸提液用4层纱布及定性滤纸过滤，浸出液一部分立即测定pH[10]，另一部分保存在-20 ℃冷冻，用于氨态氮(NH3-N)和有机酸[乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)及丁酸(BA)]含量的测定。NH3-N含量测定参照Broderick[11]的苯酚-次氯酸钠比色法，有机酸含量的测定参照Kawamoto等[12]和Khan等[13]的气相色谱法。
1.4 数据分析用Excel 2013进行数据整理，用SPSS 22.0软件对数据进行单因素方差分析，并用Duncan氏法进行多重比较。
2 结果与分析 2.1 香蕉茎叶和假茎的营养成分和酚类物质含量香蕉茎叶和假茎的营养成分含量见表 2。香蕉茎叶的各营养成分含量总体高于香蕉假茎。其中香蕉茎叶的DM和WSC含量分别比香蕉假茎高出2.84%和3.59%。香蕉茎叶的TP、NTP和TT含量均高于香蕉假茎，而CT含量低于香蕉假茎。
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表 2 青贮原料的营养成分和酚类物质含量 Table 2 Nutrient component and polyphenols contents of silage materials |
由表 3可知，所有青贮饲料的色泽与青贮原料基本相似，评分较稳定；质地品质上，除CK2组青贮饲料表面有轻微的发霉现象外，其余各组茎叶结构均保持良好，未出现发霉现象；各试验组与CK1和CK2组相比均存在较浓的芳香气味。总体来看，CK2组评分等级最低，达3级水平，属于中等范畴，CK1组是2级，表现尚好，其余各组评定等级表现优良。
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表 3 青贮饲料的感官评定 Table 3 Sensory evaluation of silage |
由表 4可知，YY组的DM含量显著高于CK1组(P < 0.05)，而NDF和ADF含量显著低于CK1组(P < 0.05)。添加3种酸化剂后的YJ、YS和YB组与YY组相比，Ash含量显著降低(P < 0.05)，DM、CP、NDF和ADF含量无显著差异(P＞0.05)。3个酸化剂组相比，YJ组的TP含量显著高于YS组(P < 0.05)，NTP、TT和CT含量各组间无显著差异(P＞0.05)。
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表 4 香蕉茎叶青贮饲料的营养成分和酚类物质含量 Table 4 Nutrient component and polyphenols contents of silage for banana stems and leaves |
由表 5可知，JY组的DM含量显著高于CK2组(P < 0.05)，而Ash、NDF、ADF和CT含量显著低于CK2组(P < 0.05)。添加3种酸化剂后的JJ、JS和JB组与JY组相比，JJ组的DM、NDF、TP和CT含量均显著升高(P < 0.05)，JS组的CP、NDF、TP和CT含量均显著升高(P < 0.05)。3个酸化剂组相比，YS组的NDF含量最高，显著高于其他组(P < 0.05)。
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表 5 青贮香蕉假茎的营养成分和酚类物质含量 Table 5 Nutrient component and polyphenols contents of silage for banana pseudostems |
由表 6可知，CK1组的乳酸含量显著低于YY组(P < 0.05)，而CK1组的pH显著高于YY组(P < 0.05)。添加3种酸化剂后的YJ、YS和YB组与YY组相比，YJ、YS和YB组均未产生丁酸，YJ和YB组pH显著降低(P < 0.05)。3个酸化剂组相比，YS组的pH显著高于其他组(P < 0.05)，YJ组的乳酸含量显著低于其他组(P < 0.05)，而YB组的丙酸含量显著高于其他组(P < 0.05)。
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表 6 香蕉茎叶青贮饲料的有机酸含量和pH Table 6 Organic acid contents and pH of silage for banana stems and leaves |
由表 7可知，CK2组的乳酸含量显著低于JY组(P < 0.05)，而CK2组的pH显著高于JY组(P < 0.05)。添加3种酸化剂后的JJ、JS和JB组与JY组相比，JJ组的乳酸含量显著降低(P < 0.05)，JS组的乙酸含量显著升高(P < 0.05)，JB组的丙酸含量显著升高(P < 0.05)，JJ和JB组的pH显著降低(P < 0.05)。3个酸化剂组相比，JJ组的乳酸含量显著低于JS和JB组(P < 0.05)，JS组的乙酸含量显著高于JJ和JB组(P < 0.05)，而JB组的丙酸含量显著高于JJ和JS组(P < 0.05)，JJ和JB组均未产生丁酸。
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表 7 香蕉假茎青贮饲料的有机酸含量和pH Table 7 Organic acid contents and pH of silage for banana pseudostems |
由图 1可知，2种青贮原料下均以未添加酸化剂和玉米粉的对照组(CK1和CK2组)的WSC含量最低，而均以添加玉米粉和甲酸的组(YJ和JJ组)的WSC含量最高；并且，香蕉茎叶组中的YS、YB和YY组以及香蕉假茎组中的JS、JB和JY组之间WSC含量均无显著差异(P＞0.05)。
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数据柱形上标无字母或相同字母表示差异不显著(P＞0.05)，不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。图 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. 图 1 香蕉茎叶和假茎青贮饲料的WSC含量 Figure 1 WSC content of silages for banana stems and leaves and banana pseudostems |
由图 2可知，2种青贮原料下均以未添加酸化剂和玉米粉的对照组(CK1和CK2组)的NH3-N与TN的比值最高，而均以添加玉米粉和甲酸的组(YJ和JJ组)的NH3-N与TN的比值最低。
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图 2 香蕉茎叶和假茎青贮饲料的NH3-N与TN的比值 Figure 2 NH3-N/TN ratio of silage for banana stems and leaves and banana pseudostems |
青贮是保存高水分作物营养成分的良好方法，而青贮想要成功，必须要有良好的发酵条件，在厌氧环境下青贮原料具有充足的含糖量及适宜的含水量是发酵成功的先决要素[14]。香蕉茎叶和假茎含水量较高，WSC含量略低，不宜直接青贮，加入适宜的玉米粉和酸化剂可大大提高青贮品质。本试验中，按照DLG青贮质量感官评分标准从气味、质地和色泽对2种青贮原料通过不同方式处理所得的青贮饲料进行评分。总体来看，2种青贮原料下均以甲酸与玉米粉混合的评分稳定，达到各组最高水平，青贮效果良好。CK2组表面有轻微的发霉现象，可能是因为香蕉假茎含水量过高，假茎中芯由细小纤维构成的管道中有残余的空气，加上表面乳酸菌附着较少，为霉菌等腐败菌创造良好了的生活环境。
3.2 不同酸化剂和玉米粉混合对香蕉茎叶和假茎青贮饲料营养成分和酚类物质含量的影响玉米粉作为营养型的吸收剂，一方面可以为青贮原料提供WSC，另一方面可以调节青贮原料的含水量，从而减少微生物对其营养成分的消耗。本研究中，添加酸化剂和玉米粉的试验组的DM含量均显著高于未添加酸化剂和玉米粉的对照组，主要原因是由于对照组未添加玉米粉，而添加玉米粉的其他各组DM含量均高于13%且无显著差异，说明玉米粉可以有效增加青贮原料的干物质含量。王春芳[15]在香蕉茎和全株的青贮发酵动态研究中发现含水量高达90%多的香蕉茎和全株可通过青贮进行有效保存，本试验的结果与此一致，表明高水分的香蕉茎叶和假茎可以进行青贮。Fransen等[16]提出，对于高水分作物青贮时，添加吸收剂可以减少汁液流失，降低养分损失，从而提高青贮发酵效果。WSC是乳酸菌发酵的物质基础，原料中有足够的可溶性糖是青贮成功的保障。香蕉茎叶和假茎的甲酸组WSC含量最高，刘艳芳等[17]研究表明在籽粒苋青贮中添加甲酸可显著提高发酵末期的WSC含量，本试验与此结果一致，这在吕文龙[18]的研究中也被证实。NDF和ADF作为粗饲料的主要成分，对调控反刍动物饲粮精粗比、促进反刍功能、保证瘤胃健康具有重要意义[19]。香蕉茎叶组和香蕉假茎组中的各试验组的NDF和ADF含量均较各自对照组显著下降，表明经过青贮后，通过微生物的发酵作用，可以降低各试验组青贮饲料的纤维含量。
单宁对反刍动物的影响作用既有利又有弊，适宜的单宁含量不但可以提高反刍动物对蛋白质的利用效率，还可以减少膨胀病的发生；与之相反，过高的单宁含量可降低动物的采食量，引起家畜的不良反应[20]。本试验中测得的香蕉茎叶的TP含量较低，这与王春芳[15]的研究相似，香蕉植株的不同部位TP含量有显著差异，其中香蕉茎与叶相比TP含量普遍偏低。
3.3 不同酸化剂和玉米粉混合对香蕉茎叶和假茎青贮饲料发酵品质的影响青贮饲料中有机酸含量及构成可以反映青贮发酵品质的好坏，其中最重要的是乳酸、乙酸、丙酸和丁酸，通常认为乳酸含量越高越好[21]。本试验中，香蕉茎叶和假茎的甲酸组的乳酸含量均属于组内最低，原因可能是甲酸在有机酸中酸性最强，它的添加不仅抑制了各种微生物的活动，同时也抑制了乳酸菌的生长繁殖，使得乳酸含量显著低于其他试验组。随着对青贮添加剂乙酸研究的深入，研究人员发现乙酸可以有效抑制酵母等真菌生长，对提高青贮饲料的有氧稳定性具有重要作用[22-25]。本试验中，香蕉茎叶组和香蕉假茎组中添加乙酸的试验组乙酸含量均高于同组中的其他试验组，主要原因可能是外来乙酸的添加最终导致发酵产物乙酸含量的增加。香蕉茎叶组和香蕉假茎组中添加丙酸钙的试验组的丙酸含量显著高于其他试验组，这是因为丙酸钙属于丙酸盐，在青贮时可以解离出丙酸根，进而提高丙酸含量。各组在青贮过程中没有产生或只产生极少量的丁酸，说明各组青贮发酵品质表现良好。
青贮饲料的pH与发酵优劣之间有着密切的关系，通常认为pH在4.2以下青贮即为成功[14]。香蕉茎叶和假茎青贮中，除CK1和CK2组的pH分别为4.27和5.29，其他组的青贮品质均达到优等质量。
NH3-N与TN的比值可反映青贮饲料中蛋白质及氨基酸分解的程度，比值越大，说明蛋白质分解越多，意味着青贮质量不佳[26]。保存良好的青贮饲料NH3-N与TN的比值应低于10%[27-28]。本试验中各组青贮饲料的NH3-N与TN的比值均小于10%，说明香蕉茎叶和假茎青贮饲料保存良好。
4 结论① 对于高水分的香蕉茎叶和假茎，在青贮时加入玉米粉其青贮效果优于自然青贮。
② 对于高水分的香蕉茎叶和假茎，在青贮时加入酸化剂与玉米粉其青贮效果优于自然青贮。
③ 综合来说，在高水分的香蕉茎叶和假茎青贮过程中以添加甲酸与玉米粉混合青贮效果最优。
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