玉米秸秆与罗汉果渣共青贮：一种工农业废弃物高值化利用与青贮改良的可持续策略

《Journal of Agriculture and Food Research》：Co-ensiling maize straw with monk fruit extract residue: A sustainable strategy for agro-industrial waste valorization and silage improvement

　　

将罗汉果（Siraitia grosvenorii）提取残渣转化为高附加值产品是相关农工业可持续发展的方向。一种有前景的处理方式是将罗汉果渣与青贮饲料共贮，用作反刍动物和家禽饲料。本研究探究了罗汉果渣与玉米秸秆共青贮的发酵特性。青贮60天后，研究人员发现罗汉果渣提高了玉米秸秆青贮的粗蛋白（CP）含量，同时有效降低了中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量。在不添加乳酸菌（LAB）接种剂、添加5%和10%罗汉果渣的青贮中，粗蛋白含量分别提高13.0%和17.8%，而酸性洗涤纤维含量分别降低46.6%和47.8%，中性洗涤纤维含量分别降低4.8%和7.9%。此外，罗汉果渣显著提高了乳酸和醋酸浓度，有助于降低pH值。与相应的未接种处理相比，添加LAB接种剂进一步优化了发酵环境，使含5%和10%罗汉果渣青贮的醋酸浓度升高（分别为17.1 vs. 12.3和16.1 vs. 12.4?g·kg?1DM；P?<?0.05），同时减少了丙酸生成（分别为0.41 vs. 0.64和0.48 vs. 1.45?g·kg?1DM；P?<?0.05）。此外，青贮过程促进了结合酚向游离酚的转化，导致总酚含量和抗氧化能力显著升高。微生物群落分析显示，5%罗汉果渣与LAB接种剂协同提高了有益微生物的相对丰度，抑制了有害菌，并增强了与碳水化合物代谢和能量转化相关的核心发酵功能。综上所述，作物秸秆与罗汉果渣共青贮，是一种对该尚未被充分开发的草药副产物进行高值化利用的有前景策略。

论文解读：玉米秸秆与罗汉果渣共青贮研究

研究背景与意义

近年来，随着传统中药（TCM）产业扩张及全球对天然药物与功能性食品需求增长，药用植物加工产生海量草本残渣（Herbal residues）。罗汉果（Siraitia grosvenorii）加工中约80%原料成为提取残渣，传统焚烧、填埋易致二次污染，堆肥周期长、经济性低。罗汉果渣富含有机物、残存mogrosides（罗汉果甜苷）、多糖与黄酮，具备饲料化与生物转化潜力，但单独青贮时纤维致密、氮源偏低，发酵品质与适口性受限。与此同时，玉米秸秆等作物秸秆碳源丰富但蛋白（CP）与可溶性糖（WSC）偏低。将罗汉果渣与秸秆共青贮（Co-ensiling），可优化碳氮比（C/N）、底物质地与微生态，有望实现农业工业废弃物高值化利用与青贮品质协同提升。该研究由Jingjing Yang等完成，发表于《Journal of Agriculture and Food Research》。

主要技术方法概览

研究人员以广西桂林晚抽雄期玉米秸秆为基料，按鲜重比混合5%、10%罗汉果渣（以等量玉米秸秆粉为对照），设不接种与接种植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum，1×10⁵cfu·g^?1FM）两组，真空密封袋28℃青贮60天，每处理3重复。青贮后检测：化学组分（干物质DM、粗蛋白CP、中性洗涤纤维NDF、酸性洗涤纤维ADF、水溶性碳水化合物WSC）、发酵参数（pH、氨态氮NH₃-N、乳酸LA、乙酸AA、丙酸PA、丁酸BA）、活性物质（总酚TP、总黄酮TF）与抗氧化力（DPPH、ABTS、FRAP）；微生物计数采用平板涂布（MRS、VRB、Rose Bengal）；细菌群落通过16S rRNA V3–V4区Illumina测序、OTU聚类、α/β多样性及PICRUSt2功能预测分析；数据以SAS 9.3做双因素方差与Duncan多重比较（P≤0.05）。

研究结果

3.1 共青贮前罗汉果渣与玉米秸秆的基础组成

罗汉果渣干物质（597 g·kg^?1FM）、粗蛋白（86 g·kg^?1DM）、WSC（87 g·kg^?1DM）高于玉米秸秆（分别为270、54、65），ADF相当（410 vs. 424），NDF更低（411 vs. 562）；总黄酮更高（6.256 vs. 3.6 g RE·kg^?1DM），总酚与体外抗氧化略低；原始乳酸菌（LAB）与酵母、大肠菌、霉菌负荷相近（~4.3–4.7 log₁₀cfu·g^?1FM）。表明罗汉果渣具备更优的氮源与发酵底物基础。

3.2 共青贮的营养品质

青贮60天后，各处理WSC显著消耗。不接种下，5%S–L与10%S–L组DM略降（274.073、284.711 g·kg^?1FM），CP显著升高至120.772、126.383 g·kg^?1DM（升13.0%、17.8%），ADF骤降至222.970、216.960 g·kg^?1DM（降46.6%、47.8%），NDF降至397.084、382.851 g·kg^?1DM（降4.8%、7.9%），呈剂量依赖。接种LAB（+LAB）后，5%S+L与10%S+L的DM保留更高（298.889、300.672），CP进一步提升至138.370、140.794 g·kg^?1DM，ADF与NDF更低（215.262、209.548；204.411、245.528 g·kg^?1DM），显示LAB与罗汉果渣协同保蛋白、解纤维。

3.3 共青贮的酸碱特性

–LAB下，5%S–L与10%S–L的PA升至0.642、1.452 g·kg^?1DM，AA与LA大幅升至~12.3–12.4与57.9–58.5 g·kg^?1DM，pH降至4.02、3.90，NH₃-N升至50.416、48.430 g·kg^?1DM，丁酸未明显积累。+LAB下，PA受抑（0.410、0.478），AA进一步升高（17.104、16.075），LA略降（42.291、50.165），NH₃-N更低（44.651、47.080），pH再降（3.72、3.78），说明接种优化有机酸谱、抑制腐败产氨。

3.4 共青贮的抗氧化能力变化

青贮后，–LAB下总黄酮（TF）降至1.045、1.179 g RE·kg^?1DM（降68.9%、62.1%），而总酚（TP）升至44.613、46.194 g GAE·kg^?1DM（升35.6%、43.7%），DPPH、ABTS、FRAP同步升高。+LAB进一步强化TP（84.865、80.293）与抗氧化力（DPPH 3.706、3.513；ABTS 11.746、12.249；FRAP 2.216、2.411），但TF进一步略降。表明青贮促使结合酚释放为游离酚，LAB水解酶参与，而黄酮苷多转为苷元。

3.5 共青贮的微生物群落与潜在功能

α多样性显示，–LAB青贮后Shannon、Ace、Shannoneven降，Simpson升，菌群简化；+LAB下多样指数较高而优势度略低。PCoA显示青贮后群落左移，+LAB使分布更集中。OTU分析：–LAB共享215 OTU，10%组预处理独特OTU更多（609）；+LAB共享降至125，D-5%S/D-10%S独特OTU多于C-5%S/C-10%S。

属水平：–LAB青贮后LAB总丰度剧升成优势，Pantoea、Stenotrophomonas等有害菌下降，10%残留比5%更利LAB。+LAB下，5%残留时LAB丰度升至22.58%（vs. 17.73%），Klebsiella等更低；10%残留时LAB相对%略降（6.15% vs. 19.86%），但有害菌仍低。

共现网络：–LAB青贮后核心LAB（Weissella、Lentilactobacillus、Lactiplantibacillus）互成正相关（0.6–0.8），与Pseudomonas、Acinetobacter负相关（至–0.8）；+LAB网络以Levilactobacillus、Lenti-/Lactiplantibacillus为主，伴纤维降解菌（norank_Ruminococcaceae、norank_Oscillospiraceae），LAB与 spoilage菌负关联。

PICRUSt2功能：–LAB青贮富集阿拉伯糖外排透酶（MFS）、LacI/PurR转录调控、NBD/HSP70糖激酶、Na⁺/蜜二糖同向转运体、PTS-IIC、NAD(P)短链醇脱氢酶等碳水与能量通路，抑制pimeloyl-ACP甲酯羧酸酯酶等。+LAB下核心发酵通路预测丰度更高，但10%S+L中部分糖激酶/转运体略降，PTS-IIC未检出，反映高效发酵下碳流重分配；有害代谢通路持续受抑。

讨论与结论总结

讨论指出，罗汉果渣高DM需通过与秸秆共混与LAB接种防好氧腐败，其高WSC助快酸化为核心。共青贮通过微生物合成蛋白、厌氧激活内源纤维降解菌降ADF/NDF，LAB接种抑蛋白水解菌并协同解壁，尤其促半纤维素水解。抗氧化方面，青贮释酚、LAB酶解糖苷键提游离酚与抗氧化，黄酮总量降因苷→苷元转化。微生态上，LAB接种以快速产酸、营养封锁、抗菌代谢产物（细菌素、H₂O₂、有机酸）及有益菌协同定植抑制Klebsiella等Enterobacteriaceae；高罗汉果渣下由“量控”转向“质控”（高酚+酸微环境限制增殖）。功能预测显示糖转运与能量代谢强化，10%S+L下部分转运体下调系高效发酵重分配而非功能丧失。

结论（翻译浓缩）

综上，罗汉果渣可作为玉米秸秆青贮的有效添加剂，其与LAB接种剂联用可改善发酵品质、营养保留、抗氧化能力与微生物稳定性，为罗汉果加工副产物的高值化饲料化利用提供了可持续策略。