“香蕉莖葉青貯飼料加工技術研究”項目通過成果鑒定

2014年5月18日，廣西科技廳組織專家在南寧對廣西農業科學院農產品加工研究所、廣西廣聯飼料有限公司、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研究”課題進行科技成果鑒定。鑒定委員會聽取了匯報，審閱了相關材料，經質詢和討論，形成了如下鑒定意見：

1. 課題提供的資料齊全，數據可信，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、產朊假絲酵母菌1株，并開發出一種適合香蕉莖葉青貯發酵的由植物乳酸桿菌菌株、產朊假絲酵母、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株被中國微生物菌種保藏中心保存，產單寧酶的泡盛曲霉菌株1株已在NCBI（美國國立生物技術信息中心）獲得新菌種序列。

4. 課題應用研發的混合微生物凍干菌劑進行香蕉莖葉青貯飼料的發酵，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線1條，試制青貯飼料180 t。

6. 課題申請發明專利2件，編制企業標準2項，發表論文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新性。

綜上所述，鑒定委員會認為該成果居國內同類技術研究領先水平，同意通過鑒定。

1 立項背景和意義

廣西有著豐富的香蕉資源。廣西土地面積寬、勞動力資源豐富、氣候適合香蕉生長。在國家和廣西自治區政府高度重視之下，香蕉因其投資少、效益高、收益快等特點發展迅速。2009年廣西香蕉種植總面積約為70 666 hm2，總產量達到210萬t，約占世界香蕉產量的2.2%，占國內產量的21.8%，國內市場占有率約18%，種植面積和產量在國內居第二位，僅次于廣東。香蕉產業已成為廣西繼蔗糖產業后的農業新支柱，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大農業產業。

香蕉的莖葉是香蕉生產的主要副產品。廣西年產香蕉210萬t，莖葉桿等副產物量高達245-315萬t。長期以來這些莖葉、果軸等產物往往被作為廢棄物處理，不僅污染環境，也造成了很大的浪費。研究發現，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、脂肪、纖維素等營養物質，如香蕉莖葉干物質中含有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。與其他農作物秸稈相比，其無氮浸出物含量豐富，粗纖維含量低，營養價值和能量高，可作為優質的飼料資源。如將香蕉莖稈加工成青貯飼料，僅廣西就可年產青貯飼料60萬t。

我國的國情決定了國內糧食供應主要立足于自給，而人口的增加和基本耕地面積的相對減少給國家糧食安全帶來了隱患。因此如能以香蕉莖葉等副產物為原料，開發成優質的青貯飼料，發展“節糧型”畜牧業，可節省大量糧食，大大緩解“人畜爭糧”和“豬牛爭料”的矛盾，對我國糧食安全有重要意義。

青貯飼料作為草食家畜飼料，對充分利用農作物資源，促進畜牧業的科學發展，擴大飼料資源、降低飼料成本，循環發展農牧業，減少環境污染，提高農民增收等一系列國計民生都有著巨大的現實意義和深遠的戰略意義。隨著中國畜牧業產業化發展的進程加快，傳統青貯飼料的方式和數量已經遠遠不能滿足現代畜牧業的需求。因此，突破傳統模式，利用香蕉莖葉等副產物開發新的青貯飼料生產工藝，有助于打破我國畜牧業發展制約瓶頸，促進農業循環經濟發展。

本項目以香蕉莖葉等副產物為研究對象，開發出優質的香蕉莖葉青貯飼料。項目符合國家農業部制訂的《全國農村及農業發展第十一個五年規劃》中提出的“在優勢開發區域，大力發展糧食、經濟作物、畜產品、水產品及其副產品的精深加工與循環利用，提高產品科技含量和附加值”，以及《中國國民經濟和社會發展十一五規劃綱要》中提出“提高農業科技創新和轉化能力，加快農作物和畜禽水產良種繁育、飼料飼養、疫病防治、資源節約、污染治理等技術的研發和推廣”，和《廣西壯族自治區中長期科學和技術發展規劃綱要》“畜禽、水產養殖專項”中提出的“研究開發粗飼料資源高效利用技術”。項目符合國家發展“節糧型”畜牧業和對農產品副產品進行精深加工的政策，也是對自治區政府相關規劃的貫徹實施。項目對提升廣西地區香蕉副產品資源加工利用水平，充分利用香蕉資源，節約糧食資源，減少環境污染，延長產業鏈，對廣大農戶增收，提高農村經濟，解決廣西地區“三農”問題有重要意義。

2 應用領域和技術原理

2.1 應用領域

項目以香蕉莖葉等副產物為研究對象，開發出優質的香蕉莖葉青貯飼料，緊抓住國家農業部提出的“在優勢開發區域，大力發展糧食、經濟作物、畜產品、水產品及其副產品的精深加工與循環利用，提高產品科技含量和附加值”文件精神，圍繞廣西區特色水果副產物的精深加工與循環利用領域，開展香蕉莖葉青貯飼料的相關加工技術研究，開發低值高效的替代飼料產品，既有效地利用了廣西區特色水果副產物資源，又符合國家發展“節糧型”畜牧業和對農產品副產品進行精深加工的政策，又對提升廣西地區香蕉副產品資源加工利用水平，充分利用香蕉資源，節約糧食資源，減少環境污染，延長產業鏈，對廣大農戶增收，提高農村經濟，解決廣西地區“三農”問題有重要意義。

2.2 技術原理

香蕉生產時產生大量的莖葉、果軸，其富含蛋白質、纖維素和維生素等營養成分，是一種優質的青貯飼料原料。目前廣西區內飼料缺口巨大，低價高質量的飼料替代品成為養殖業追求的目標，如以香蕉莖葉青貯飼料替代30%-50%反芻動物青鮮飼料，即可為農戶節約大量養殖成本。項目利用香蕉莖葉、果軸為原料，利用微生物純培養技術與分子生物學技術結合，分離、篩選出性能優良的高產乳酸的乳酸菌和高產蛋白的酵母菌菌株，并將其應用在香蕉莖葉青貯飼料生產的固態復合發酵研究中，提高其乳酸和蛋白含量，并結合單寧酶除去香蕉莖葉中的單寧，開發出優質的香蕉莖葉青貯飼料。可充分利用香蕉資源，提高廣西地區香蕉產業加工利用水平。

2.3 課題實施成效和技術亮點

① 針對香蕉莖葉青貯特性，篩選獲得高效菌株7株

根據香蕉莖葉高纖維素、高含水量、低蛋白及高含單寧酸的特點，利用微生物純培養技術，從植物發酵混合物中分離篩選得到菌株7株，其中高產乳酸的菌株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株產朊假絲酵母菌中篩選出適用于香蕉莖葉青貯發酵的菌株1株。其中高效降解單寧酸的真菌菌株經分子生物學方法鑒定為泡盛曲霉Aspergillus awamori，并已在NCBI申請新菌種序列，GenBank菌種序列號：JQ728449。

② 針對廣西氣候條件，提取高溫穩定性胞外單寧酶

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

③ 構建多菌種混合發酵的香蕉莖葉青貯飼料生產模式，開發優質青貯飼料產品

采用微生物混合發酵的方式對香蕉莖葉進行青貯，以植物乳酸桿菌發酵降低pH并提高適口性，以產朊假絲酵母發酵提高粗蛋白含量，以泡盛曲霉的胞外單寧酶降低單寧含量， 經混合發酵制得的香蕉莖葉青貯料具有良好的酸香味、顏色亮、質地柔軟，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酵效率。

④ 研究青貯條件逐級放大的技術條件，進行中試生產

首次將參數控制和函數集解應用到香蕉莖葉青貯條件逐級放大的技術條件研究中，針對青貯等級擴大后，發酵菌對營養物質和水分更加嚴格的要求，及物料量大，發酵過程中容易影響菌絲正常生長，造成發酵夾心等現象，采取逐級放大、逐步優化的原則，確立了香蕉莖葉青貯中試生產最佳工藝流程。同時不同級別的放大工藝，可同時滿足農戶簡單的小批量制備和工廠產業化生產的需求，為香蕉莖葉青貯飼料的進一步推廣奠定基礎。

⑤ 開發香蕉莖葉青貯的微生物復合凍干菌劑

應用項目研究成果，首次開發出一種適合香蕉莖葉青貯發酵的包含植物乳酸桿菌菌株、產朊假絲酵母、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、保質期及發酵效果等方面遠優于傳統菌劑，且操作簡單，直接以水溶解各部分培養基和菌劑，常溫下復活后即可用于香蕉莖葉青貯飼料制備，便于推廣，適合產業化生產及向農戶推廣，為國內首創，現已申請國家發明專利（專利申請號：201210403751.9，201310584256.7）。

⑥ 建立中試生產，進一步推廣和應用項目成果

項目研究成果分別在廣西廣聯飼料有限公司、江西正邦養殖有限集團、廣西咪咩波爾山羊有限公司、邕寧區新江鎮屯亮村進行成果推廣示范，開展青貯飼料對動物的養殖試驗，試驗發現采用香蕉莖葉青貯發酵飼料替代部分普通飼料，在節省大量養殖成本的基礎上，還可有效降低牲畜感病率，減少抗生素使用量，提高養殖動物肉質品質，項目實施期間共為應用單位累計增效創收941.88萬元。

4 成果的創造性、先進性

此項技術的完成標志著香蕉莖葉青貯飼料的研究進一步系統和完善，從適合香蕉莖葉青貯菌種的篩選、發酵工藝及參數的優化到青貯發酵的中試生產，項目研究涵蓋了理論基礎研究、應用基礎研究及擴大化生產試驗，在相關領域具有一定的技術領先與創造性：

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

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

（3）項目首次將多微生物固態混合發酵的方式應用到香蕉莖葉青貯飼料的生產中，研究開發了一套應用植物乳酸桿菌、產朊假絲酵母以及泡盛曲霉胞外單寧酶進行固態混合發酵的香蕉莖葉青貯技術，該技術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業化應用提供技術支撐。

（4）應用本項目開發的香蕉莖葉微生物固態混合發酵青貯技術，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酵效率，解決了普通青貯方式生產的飼料高纖維、低蛋白、高單寧的低營養品質及較差適口性的大問題。

（5）首次開發出一種適合香蕉莖葉青貯發酵的包含植物乳酸桿菌菌株、產朊假絲酵母、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、保質期及發酵效果等方面遠優于傳統菌劑，且操作簡單，便于推廣，為國內首創，已申請國家發明專利（專利申請號：201210403751.9，201310584256.7）。

（6）首次將參數控制和函數集解應用到香蕉莖葉青貯條件逐級放大的技術條件研究中，確立了香蕉莖葉青貯中試生產最佳工藝流程，通過建立2項企業標準和獲批編制的地方標準《香蕉莖葉青貯飼料技術規范》，不同級別工藝標準可同時滿足農戶家庭小量制備和工廠產業化生產的需求，不同級別工藝標準首次在區內推廣應用，共為應用單位累計增效創收941.88萬元，效益顯著。

（廣西農業科學院供稿，2014-06-24）