劉大群 陳文烜 華 穎

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所，浙江省果蔬保鮮與加工技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310021)

青貯是保存飼料作物及牧草采后營養(yǎng)成分的一種常用方法，其基本原理是利用好氣性微生物和植物細(xì)胞本身的呼吸作用使青貯窖內(nèi)盡快形成厭氧環(huán)境，然后乳酸菌在厭氧條件下將飼料中的可溶性糖發(fā)酵成以乳酸為主的有機(jī)酸，形成酸性厭氧環(huán)境從而抑制有害微生物的生長使飼料的營養(yǎng)成分得以保持［1］。

竹筍加工過程中會產(chǎn)生大量的廢棄物，主要為筍殼。據(jù)統(tǒng)計(jì)，筍肉與筍殼(含筍蒲頭、下腳料)的比例約為 5.5∶4.5，僅新鮮筍殼年產(chǎn)量就達(dá)1 570萬t，產(chǎn)量巨大。鮮筍殼營養(yǎng)豐富，與鮮筍的營養(yǎng)成分基本相同，主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，并富含19種微量元素和15種游離氨基酸，還含植物甾醇、多糖、黃酮類、酚等多種生物活性物質(zhì)［2］。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，筍殼中粗蛋白質(zhì)(CP)含量高于玉米秸稈、小麥秸、稻秸等秸稈飼料，稍低于小麥麩，粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)、粗灰分(ash)、鈣(Ca)、磷(P)含量與玉米秸稈等常見粗飼料相近［3］。經(jīng)過蒸煮后的筍殼含水量高，在高溫高濕環(huán)境中極易腐敗變質(zhì)，不處理會污染環(huán)境，且其具有堅(jiān)硬的外殼，特別是筍蔸比例高的筍殼，也無法直接飼喂動物。對筍殼進(jìn)行青貯發(fā)酵，近年來成了研究者們感興趣的研究課題。王力生等［4］通過添加不同種類的青貯劑研究其對筍殼青貯品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值的影響。也有研究者通過添加麥麩、稻稈的同時(shí)添加氨水、尿素、碳酸氫銨進(jìn)行氨化青貯［5］，為筍殼飼料的開發(fā)做了一些嘗試。本研究參考賈燕芳等［6］的方法并加以改進(jìn)，以10%的麥麩為發(fā)酵介質(zhì)，為便于青貯發(fā)酵過程中同型發(fā)酵和異型發(fā)酵同時(shí)進(jìn)行，以干酪乳桿菌(Lactobacillus casei，Lc)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum，Lp)為發(fā)酵菌株，分析不同乳酸菌配比和乳酸菌混合液接種量以及對竹筍廢棄物干物質(zhì)(DM)損失的影響，研究不同處理方式對竹筍廢棄筍殼青貯效果的影響，以期確定竹筍廢棄物青貯的條件，為有效利用筍殼開發(fā)青貯飼料提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)原料

筍殼:新鮮竹筍經(jīng)蒸煮加工后剩下的副產(chǎn)物(筍殼、筍頭)，由杭州富陽千禧筍廠提供，其主要營養(yǎng)成分如下(g/kg，DM 基礎(chǔ)):DM 134.6、粗灰分 49.2、CP 33.4、可溶性碳水化合物(WSC)34.1、NDF 748.0、酸性洗滌纖維(ADF)384.1、粗纖維(CF)60.3、EE 2.7、磷 0.3、鈣 0.3。麥麩:浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所提供。

1.1.2 試驗(yàn)菌株

干酪乳桿菌、植物乳桿菌各1株，引自中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)。

1.1.3 主要儀器

氣相色譜儀:GC－14A，日本島津(Shimadza)公司;手持式色差儀:CR－400，日本柯尼卡美能達(dá)公司;數(shù)顯電熱培養(yǎng)箱:HPX－9162－MBE，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司;UDK－127型高效凱式定氮儀:嘉盛(香港)科技有限公司;真空封口機(jī):DZQ－400/500，溫州市兄弟包裝食品機(jī)械有限公司;TM－3000型掃描電鏡:日本日立(HITACH)公司;冷凍干燥:FD－1C－5，北京博醫(yī)康儀器有限公司;超低溫冰箱:MDF－192，日本三洋電機(jī)株式會社。藥品均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 青貯用乳酸菌混合液的篩選

1.2.1.1 菌株的活化與培養(yǎng)

將保存于冰箱中的植物乳桿菌、干酪乳桿菌取出，待恢復(fù)至常溫后分別接種于制備完成的MRS液體培養(yǎng)基上活化1～2次，然后將活化后的菌株再次分別接種于MRS液體培養(yǎng)基中，于35℃條件下培養(yǎng)24～36 h，當(dāng)菌數(shù)密度≥109CFU/g后作為乳酸菌液備用。

1.2.1.2 筍殼原料的處理

將竹筍加工廢棄物干燥至含水量為70%～80%，然后分切至2～3 cm。

1.2.1.3 乳酸菌配比篩選

將1.2.1.1活化后的植物乳桿菌、干酪乳桿菌菌液分別以 1∶0、1∶1、1∶2、2∶1、0∶1 的配比混合，按照干燥后的竹筍廢棄物的15%添加，攪拌均勻后，用真空包裝機(jī)脫氣密封于真空聚乙烯袋中青貯，每袋2 kg，重復(fù)3次，每隔15 d取樣1次測DM含量，計(jì)算DM 損失率，共青貯90 d。

1.2.1.4 乳酸菌混合液接種量篩選

以1.2.1.3得出的最佳配比，按照干燥后的竹筍廢棄物質(zhì)量的5%、10%、15%、20%添加乳酸菌混合液，攪拌均勻后，按照1.2.1.3的方法進(jìn)行青貯。

1.2.2 添加乳酸菌混合液和麥麩的青貯

確定的最佳乳酸菌混合液配比和添加水平后，筍殼(處理同 1.2.1.2)分別添加 10% 麥麩、15%乳酸菌混合液(干酪乳桿菌∶植物乳桿菌為1∶1，菌數(shù)密度≥109CFU/g)、10%麥麩+15%乳酸菌混合液進(jìn)行青貯，以不添加麥麩和乳酸菌的筍殼單獨(dú)青貯為對照。青貯90 d后，開袋檢測。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 常規(guī)營養(yǎng)成分

按常規(guī)方法［7］測定筍殼青貯前后DM和CP含量，采用 Van Soest等［8］的方法測定 NDF 和ADF含量，按Dubois等［9］方法測定WSC含量。

1.3.2 有機(jī)酸和氨態(tài)氮(NH3-N)

按《青貯飼料質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)(試行)》［10］制取浸提液后，采用 pH計(jì)測定 pH，并采用 GB/T 6432—1994測定青貯筍殼的NH3-N/總氮(TN)。

乙酸、丙酸、丁酸、乳酸含量用氣相色譜法測定。色譜條件:氫火焰離子化檢測儀(FID);分析柱為PEG20M，彈性石英毛細(xì)管柱內(nèi)徑0.53 mm，液膜厚度0.25μm，30 m長;柱溫220℃，汽化室、檢測器溫度260℃;氮?dú)饬魉?.5 kg/cm2，氫氣流速 0.6 kg/cm2，空氣流速 0.5 kg/cm2;分流比為30 ∶1。

1.3.3 感觀評價(jià)

筍殼經(jīng)青貯后，感官性狀評價(jià)參考《青貯飼料質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)(試行)》［10］進(jìn)行，采用色差計(jì)進(jìn)行色澤測定。L*值表示明亮程度［11］(0 ～100)，數(shù)值越大表示越亮。a*正值表示紅色，正值越大紅色越深;負(fù)值表示綠色，負(fù)值越小則綠色越深。b*正值表示黃色，正值越大黃色越深;負(fù)值表示藍(lán)色，負(fù)值越小則藍(lán)色越深?！鱁值表示所測樣品與鮮筍殼之間的色差值，其公式為:

式中:L、a、b為新鮮筍殼顏色測定值，L*、a*、b*為處理后的筍殼顏色測定值。

以上每個(gè)處理方式取樣3次，每樣不同角度旋轉(zhuǎn)3次分別讀數(shù)，取9次讀數(shù)的平均值。

1.3.4 表面結(jié)構(gòu)觀察

依筍殼青貯情況，挑選顏色為黃色、有光澤、質(zhì)地松軟的青貯筍殼進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)筍殼的大小、部位等選取基本相同的，切取中央面積(0.5～1.0)cm×(0.5 ～1.0)cm、厚約1 mm 的筍殼。將筍殼放在載玻片上并放入－70℃超低溫冰箱冷凍，真空冷凍干燥24 h后將筍殼用導(dǎo)電膠黏固定在樣品臺中央，在SBC－12型離子濺射儀上噴鍍金屬膜，制成掃描電鏡樣品，然后將樣品移入掃描電鏡觀察、拍照，方法參照文獻(xiàn)［12］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 17.0和 Origin 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及作圖，數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，顯著水平為 P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 筍殼青貯用乳酸菌混合液的篩選

2.1.1 菌株配比

由表1可知，接種乳酸菌后，DM損失率隨著發(fā)酵時(shí)間的增加而增加。當(dāng)青貯15 d時(shí)，不同菌株配比對DM損失率的影響基本相當(dāng)，之后DM損失率差距開始逐漸拉大。當(dāng)植物乳桿菌∶干酪乳桿菌=1∶1時(shí)，相比于其他4種配比DM損失率增加較為平緩，青貯發(fā)酵DM損失率最小。單菌株青貯DM損失率都要高于組合復(fù)配菌株。所以試驗(yàn)選取植物乳桿菌∶干酪乳桿菌=1∶1為最佳配比。

2.1.2 乳酸菌混合液接種量

由表1可知，不同乳酸菌混合液接種量的DM損失率總體趨勢均隨著青貯時(shí)間的延長而增加。4個(gè)接種量中，接種量5%的DM損失率最大，這可能是由于接種量小，乳酸菌沒有快速的成為優(yōu)勢發(fā)酵菌，雜菌的生長利用了DM。另外，接種量5%和10%之間的差異總體要低于15%和20%之間的差異，4個(gè)處理在青貯90 d后DM損失率基本相當(dāng)。綜合考慮，選擇15%為乳酸菌混合液接種量。

表1 不同菌株配比和乳酸菌混合液接種量對筍殼青貯過程中DM損失率的影響Table 1 Effects of different proportions of bacteria and inoculation levels of LAB mixture on DM loss rate of bamboo shoots shell during silage %

2.2 添加乳酸菌混合液和麥麩對青貯筍殼常規(guī)營養(yǎng)成分含量的影響

由表2可見，經(jīng)90 d厭氧發(fā)酵，相比于對照，另外3個(gè)處理青貯筍殼中DM、WSC含量均顯著下降(P＜0.05)，而添加10%麥麩+15%乳酸菌混合液青貯以上含量最低，CP含量顯著高于對照(P＜0.05)。這說明經(jīng)過90 d的青貯發(fā)酵，添加麥麩增加營養(yǎng)成分含量的同時(shí)，隨著乳酸菌的大量繁殖，乳酸菌能夠利用較多的WSC，而導(dǎo)致了DM的損失。另外，經(jīng)過90 d青貯發(fā)酵后，相比于對照，添加10%麥麩+15%乳酸菌混合液處理也顯著降低了NDF含量(P＜0.05)，ADF 含量有降低趨勢(P＞0.05)，而單獨(dú)添加10%麥麩只顯著降低了NDF含量(P＜0.05)，ADF含量顯著增加(P＜0.05)。

表2 添加乳酸菌混合液和麥麩對青貯筍殼常規(guī)營養(yǎng)成分含量的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 2 Effects of supplementations of LAB mixture and wheat bran on common nutrient composition contents of bamboo shoots shell silage(DM basis) g/kg

2.3 添加乳酸菌混合液和麥麩對青貯筍殼有機(jī)酸和NH 3-N含量的影響

由表3可知，添加10%麥麩+15%乳酸菌混合液處理pH最低，顯著低于其他處理(P＜0.05)。對照處理中NH3-N/TN顯著高于其他處理(P＜0.05)，丁酸含量也顯著高于其他處理(P＜0.05)，對照處理乳酸含量顯著低于其他處理(P＜0.05)，15%乳酸菌混合液、10%麥麩+15%乳酸菌混合液處理乳酸含量較高。這說明筍殼以乳酸菌發(fā)酵為主。

表3 添加乳酸菌混合液和麥麩對青貯筍殼有機(jī)酸和氨態(tài)氮含量的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 3 Effects of supplementations of LAB mixture and wheat bran on organic acid and NH3-N contents of bamboo shoots shell silage(DM basis)

2.4 添加乳酸菌混合液和麥麩對青貯筍殼表面結(jié)構(gòu)的影響

筍殼微生物發(fā)酵預(yù)處理后其細(xì)胞壁成分被降解，會導(dǎo)致筍殼表面的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。如圖1所示，不同處理筍殼表面結(jié)構(gòu)也不同。未經(jīng)微生物預(yù)處理的青貯筍殼(對照)的表面結(jié)構(gòu)緊密規(guī)整，結(jié)構(gòu)致密，而試驗(yàn)處理青貯筍殼厭氧發(fā)酵后筍殼表面都出現(xiàn)了鋸齒蝕痕，特別是添加10%麥麩+15%乳酸菌混合液處理的，其表面結(jié)構(gòu)已被破壞，存在很多的裂縫和孔洞。

2.5 添加乳酸菌混合液和麥麩對青貯筍殼感官評價(jià)的影響

由表4可知，各處理的青貯筍殼亮度L*值、紅度a*值和黃度b*值有較大變化。其中，添加10%麥麩+15%乳酸菌混合液處理b*值最大，顏色黃，對照處理L*值最小，所以顏色偏黑。同時(shí)對△E值的分析可看出，各處理之間有顯著差異(P＜0.05)。相比于新鮮筍殼，色澤指標(biāo)均發(fā)生了較大的變化，10%麥麩+15%乳酸菌混合液處理△E值最小。

圖1 添加乳酸菌混合液和麥麩對青貯筍殼表面結(jié)構(gòu)的影響Fig.1 Effects of supplementations of LAB mixture and wheat bran on surface structure of bamboo shoots shell silage(5 000×)

表4 添加乳酸菌混合液和麥麩對青貯筍殼感官評價(jià)的影響Table 4 Effects of supplementation of LAB mixture and wheat bran on sensory evaluation of bamboo shoots shell silage

3 討論

3.1 乳酸菌混合液對青貯筍殼DM損失率的影響

DM回收率是評價(jià)青貯飼料質(zhì)量的重要指標(biāo)，在保證青貯飼料的色澤、氣味和質(zhì)地結(jié)構(gòu)良好的前提下，DM回收率越高，也就是DM損失越少，說明青貯料發(fā)酵過程中碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)的降解越少。據(jù) Whiter等［13］研究報(bào)道，在青貯過程中，對DM含量高的青貯原料，發(fā)酵菌株以液體形式添加比以固體形式添加更加有效，且液體發(fā)酵添加形式比固體發(fā)酵添加形式乳酸菌生長更快，發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸更多，pH下降的更快。本試驗(yàn)中，在接種不同乳酸菌發(fā)酵菌株以及不同接種量后，DM損失率隨著青貯發(fā)酵時(shí)間增加都有明顯的增加，且接種量5%的DM損失率最大。這可能與不同青貯發(fā)酵階段微生物活動有關(guān)。在青貯發(fā)酵后期，由于乳酸菌的大量積累，其在厭氧、微酸性環(huán)境和較低溫度的條件下生長繁殖旺盛，通過利用原料中豐富的碳水化合物作為碳源產(chǎn)生乳酸、醋酸、丁酸等酸類物質(zhì)，減少了由于雜菌發(fā)酵而引起的DM損失。另外，本試驗(yàn)中按植物乳桿菌∶干酪乳桿菌=1∶1接種時(shí)，DM損失率最小，這可能是在青貯過程中同型發(fā)酵和異型發(fā)酵同時(shí)進(jìn)行，一定程度上可以保證營養(yǎng)和提高有氧穩(wěn)定性［14］。因此，乳酸菌能否快速地成為優(yōu)勢發(fā)酵菌，從而有效地遏制不耐酸的腐敗菌生長是青貯飼料能否成功的關(guān)鍵。

3.2 乳酸菌混合液對筍殼青貯品質(zhì)的影響

經(jīng)過蒸煮后的筍殼青貯含水量高，WSC含量低，這一特點(diǎn)將不利于筍殼直接進(jìn)行青貯。而WSC是青貯飼料發(fā)酵過程中乳酸菌繁殖發(fā)酵的基質(zhì)，在原料中足夠的WSC可確保乳酸菌快速大量地形成乳酸，促使pH迅速下降，有效地抑制不良發(fā)酵，提高青貯的品質(zhì)和成功率。在青貯飼料中，pH、NH3-N/TN和有機(jī)酸含量是評定品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。一般認(rèn)為pH、NH3-N/TN和有機(jī)酸中丁酸含量越低，乳酸占總有機(jī)酸比例越高，說明青貯過程中乳酸菌發(fā)酵占優(yōu)勢，青貯料品質(zhì)就好［15］。添加高密度的乳酸菌可以保證在青貯的初期發(fā)酵所需的乳酸菌數(shù)量，增加乳酸含量，能盡快讓青貯原料進(jìn)入乳酸發(fā)酵階段，從而pH迅速下降，減少青貯飼料中NH3-N/TN，影響蛋白質(zhì)分解作用，而降低丁酸含量，提高青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)和適口性。本試驗(yàn)中，添加10%麥麩+15%乳酸菌混合液處理降低了NDF和ADF含量的同時(shí)，顯著降低了青貯飼料pH、NH3-N/TN及丙酸含量，丁酸的含量大幅下降而乳酸的含量大幅提高。這可能由于添加外源乳酸菌直接增加了乳酸菌數(shù)量，從而抑制其他雜菌的繁殖生長，減少青貯原料的蛋白質(zhì)消耗，同時(shí)加快了乳酸菌對可溶性糖類的分解利用。

3.3 乳酸菌混合液對筍殼青貯感官評價(jià)的影響

在青貯飼料調(diào)制完成后，應(yīng)當(dāng)正確地評定其營養(yǎng)價(jià)值和發(fā)酵質(zhì)量。在生產(chǎn)實(shí)踐中常常采用一些簡單而直觀的方法來判斷青貯質(zhì)量，例如pH、色澤、氣味和質(zhì)地等。品質(zhì)優(yōu)良的青貯通常具有輕微的酸味和水果香味(由于存在乳酸所致);霉變說明壓得不實(shí)，空氣進(jìn)入了青貯容器(或青貯堆)內(nèi)，引起飼料霉變;陳腐的脂肪臭味以及令人作嘔的氣味，說明產(chǎn)生了很多丁酸［16］。本試驗(yàn)中，添加10%麥麩+15%乳酸菌混合液處理與對照處理從青貯料感官性狀、色差值以及表面結(jié)構(gòu)結(jié)果來看，差異均較明顯。相比于對照處理筍殼的褐色、散發(fā)氨味、有滲濾液等感官性狀，添加10%麥麩+15%乳酸菌混合液處理具有散發(fā)酸香味、質(zhì)地松軟且保持完整、無黏手現(xiàn)象、色澤為黃色等特點(diǎn)。這一結(jié)果與《青貯飼料質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)(試行)》［10］以及《青貯詞料的合理調(diào)制與質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》［16］中青貯飼料的氣味、顏色、質(zhì)地綜合評定相吻合。

4 結(jié)論

添加15%植物乳桿菌∶干酪乳桿菌為1∶1的混合液以及10%的麥麩能改善筍殼青貯品質(zhì)，可以獲得較理想的青貯筍殼飼料，青貯筍殼呈亮黃色，散發(fā)酸香味，質(zhì)地松軟，無黏手現(xiàn)象。

［1］ 管武太，ASHBELL G，HEN Y，等.微生物添加劑對青貯高粱發(fā)酵品質(zhì)和穩(wěn)定性的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35(11):1401－1405.

［2］ 余能富，王玉.我國筍殼開發(fā)利用進(jìn)展［J］.江西林業(yè)科學(xué)，2010(4):51－53.

［3］ 趙麗萍，周振明，任麗萍，等.筍殼作為動物飼料利用研究進(jìn)展［J］.中國畜牧雜志，2013，49(13):77－80.

［4］ 王力生，齊永玲，陳芳，等.不同添加劑對筍殼青貯品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值的影響［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22(5):326－332.

［5］ 周建鐘，劉力，馮炎龍.氨化竹筍加工下腳料飼用價(jià)值研究［J］.竹子研究匯刊，2001，20(4):52－56.

［6］ 賈燕芳，石偉勇.不同添加劑對筍殼青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(2):341－343.

［7］ AOAC.Official methods of analysis of the Association of Official Analytical Chemists［S］.Washington，D.C.:AOAC，1990.

［8］ VAN SOEST P J，ROBERTSON J B，LEWIS B A.Methods for dietary fiber，neutral detergent fiber，and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition［J］.Journal of Dairy Science，1992，74:3583 －3597.

［9］ DUBOIS M，GILLES K A，HAMILTON J K，et al.Colorimetric method for determination of sugars and related substances［J］.Analytical Chemistry，1956，28(3):350－356.

［10］ 浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院.青貯飼料質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)(試行)［J］.中國飼料，1996(21):5－8.

［11］ PEI F，SHI Y，MARIGA A M，et al.Comparison of freeze-drying and freeze-drying combined with microwave vacuum drying methods on drying kinetics and rehydration characteristics of button mushroom(Agaricus bisporus)slices［J］.Food Bioprocess Technology，2014，7(6):1629－1639.

［12］ 郜海燕，楊帥，陳杭君，等.藍(lán)莓外表皮蠟質(zhì)及其對果實(shí)軟化的影響［J］.中國食品學(xué)報(bào)，2014，14(2):102－108.

［13］ WHITER A G，KUNG L，Jr.The effect of a dry or liquid application of Lactobacillus plantarum MTD1 on the fermentation of alfalfa silage［J］.Journal of Dairy Science，2001，84(10):2195－2202.

［14］ 劉海燕，于維，邱玉朗，等.秸稈青貯添加乳酸菌的研究進(jìn)展［J］.飼料廣角，2011(20):40－44.

［15］ DONG X L，MENG Q X，XIONG Y Q.A comparison of buffered propionic acid and Propionibacterium acidipropionici as additives for high oil maize stover silage［J］.Journal of Animal and Feed Sciences，2006，15(4):669－683.

［16］ 劉建新，楊振海，葉均安，等.青貯飼料的合理調(diào)制與質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)(續(xù))［J］.飼料工業(yè)，1999，20(4):3－6.