飼料稻新材料的特性及添加物對其青貯品質的影響

陳明霞，劉秦華，張建國

（華南農業大學農學院，廣東 廣州510642）

隨著我國畜牧業，特別是現代奶牛業的快速發展，優質粗飼料的短缺日益增大。水稻（Oryzasativa）是世界上主要的糧食作物之一，近年，隨著各國生活水平的提高，肉、奶等動物產品消費量增加，糧食消費量不斷減少，一些以水稻為主要糧食作物種植的國家和地區出現大米過剩，影響了稻米的順暢生產和流通。因此，為有效利用低質水田，充分發揮水稻的優勢，種植飼料稻已成為新的利用方向。全株飼料稻因籽實和莖葉同時利用具有較高的生物產量和營養品質，含水量適宜，是優質粗飼料的有益來源。種植飼料稻，在需要水田轉種、低質水田種植食用稻品質不佳或荒廢濕地再利用等地區，作為轉種或再植作物優勢明顯，不僅可以保住水田面積，還能生產較為優質的飼料，帶來較高的經濟和生態效益［1］。

在國內外的研究中，飼料稻的利用主要以青貯為主。日本對飼料稻青貯的研究比較早，發現它的含水量比較適宜，但由于可溶性糖和乳酸菌較少，自然發酵不佳［2］，通過切短、壓碎、添加物處理等能有效提高其發酵品質［3－6］。我國對于飼料稻青貯的研究很少，范傳廣等［7］將2個乳酸菌添加到6個食用稻品種中，發現乳酸菌的添加對其全株青貯的pH值、NH3－N和有機酸含量無顯著影響，水稻品種不同發酵品質存在差異。吳曉杰和韓魯佳［8］研究了乳酸菌制劑對早秈稻青貯飼料品質的影響，發現添加乳酸菌制劑可使青貯飼料品質得到明顯改善。由于水稻的莖是中空的，在青貯的過程中不易排凈空氣，促進了酵母的生長，在溫暖的季節則易霉菌生長，相對一般的飼草青貯會丟失更多的干物質［9］。因此，如何提高飼料稻的青貯效果有待于進一步研究。

菠蘿皮是菠蘿罐頭生產時的下腳料（約占原果的60%）。長期以來，菠蘿皮被認為是農產品廢棄物而丟棄或填埋，導致環境污染。研究發現，菠蘿皮的可溶性碳水化合物含量較高，但國內對菠蘿皮的深加工及應用較少［10］。將菠蘿皮作為飼草青貯添加物是一個嘗試。本試驗研究了飼料專用稻新材料（栽培稻與普通野生稻雜交選育）的特性，及乳酸菌、蔗糖、菠蘿皮的添加對青貯發酵品質和有氧穩定性的影響，為飼料稻的青貯加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

全株飼料專用稻是我校通過栽培稻與普通野生稻雜交選育的新品系，于2009年4月23日在華南農業大學實驗農場種植，2009年7月13日黃熟期全株收割、使用。菠蘿皮是從水果市場收集的新丟棄物，切成小塊備用。

1.2 試驗設計

青貯試驗按照富含糖添加物和乳酸菌兩因素三水平設計，形成以下9個處理：CK（無添加物）、G（2%葡萄糖）、B（10%菠蘿皮）、LS（鼠李糖乳桿菌）、LP（植物乳桿菌）、GLS（G＋LS）、BLS（B＋LS）、GLP（G＋LP）和BLP（B＋LP），每個處理3個重復。

1.3 測定方法

1.3.1 青貯材料的調制 水稻切短1～2cm，混合均勻，留0.5kg用于鮮樣分析，剩余材料分別進行以上處理，每個處理3袋，每袋約200g。乳酸菌的添加量為105cfu／g FM（鮮重），處理后的材料裝入30cm×20cm的聚乙烯青貯袋，用真空密封機（SINBO Vacuum Sealer，Hong Tai Home Electrical Appliance Co.Ltd.）抽氣、密封，置于室溫貯藏100d。

1.3.2 材料營養成分及微生物分析 干物質（DM）含量采用70℃干燥法測定，粗蛋白含量采用凱氏定氮法測定（定氮儀KDN－103F，上海纖檢儀器有限公司），粗纖維、中性洗滌纖維含量采用濾袋法測定［11］，粗脂肪含量采用殘余法測定（SLF－06，杭州托普儀器有限公司），粗灰分含量采用灼燒法測定［11］。可溶性碳水化合物（water soluble－carbohydrates，WSC）含量采用蒽酮－硫酸法測定［12］，氨態氮（NH3－N）含量用凱氏定氮儀直接蒸餾測定，緩沖能采用鹽酸、氫氧化鈉滴定法測定［13］，乳酸菌、細菌、酵母菌和霉菌數量分別采用 MRS（de－Man Rogosa Sharpe）瓊脂培養基、營養瓊脂培養基（nutrient ager，廣東環凱微生物有限公司）、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基（potato－dextrose agar，廣東環凱微生物有限公司）計數［14］。乳酸菌用厭氧箱（YQXⅡ型，上海新苗醫療器械制造有限公司），37℃培養2～3d；細菌、酵母菌、霉菌用生化培養箱，30℃培養2～4d。

1.3.3 發酵品質分析 青貯袋開封后，取20g混勻的青貯料放入聚乙烯塑料封口袋中，加入80mL蒸餾水，在4℃下浸泡18h后過濾，用pH計（PHS－3B，上海鵬順科學儀器有限公司）測定浸提液pH值［15］。有機酸含量采用島津LC－20AT型高效液相色譜儀測定［16］，色譜條件：色譜柱（KC－811）流動相為3mmol／L的 HClO4液，流速1mL／min，柱溫60℃，檢測波長210nm。

1.3.4 有氧穩定性分析 青貯袋開封后，無菌操作混勻材料，然后取出一部分進行發酵品質分析，剩下的材料不封口放置于30℃的培養箱內，用自動溫度記錄器（Thermo Recorder TR－TIU，日本）測定其溫度變化。有氧放置5d后，取袋中已混勻樣品20g，測定pH值。溫度和pH值上升幅度越小，有氧穩定性則越好，反之則較差。

1.4 統計方法

采用Excel和SPSS 10軟件對試驗數據進行統計分析。其中，乳酸菌與含糖物質的添加使用雙因素方差分析。有氧穩定性測定的數據采用Excel處理。

2 結果與分析

2.1 材料特性

乳酸菌的數量和可溶性碳水化合物（WSC）含量是影響青貯飼料發酵品質的2個重要因素，其中之一不足都會限制乳酸發酵［17］。一般情況下，青貯原料乳酸菌超過105cfu／g FM［17］，WSC含量超過25～35g／kg［18］，才能獲得優質青貯料。本研究所用飼料稻的乳酸菌少于105cfu／g FM，緩沖能較低，干物質 WSC含量為6.08%DM（表1）。該材料中WSC的含量比一般水稻明顯偏高［8，19］，基本達到一般優質青貯飼料WSC含量要求的下限（鮮物中25.1g／kg）。水稻硅質多，較堅硬，莖中空，空氣的排除和 WSC的外滲可能不及其他牧草容易，WSC含量和乳酸菌數量可能仍是限制其青貯成功的主要因素。近年來，生產者多使用糖作為青貯材料的添加劑［20］，這樣可以提高青貯品質，但成本比較高，經濟效益差。菠蘿皮是一種安全、無污染、無公害的廢棄物，它的WSC含量較高（31.62%DM）（表1），若將其添加于水稻中混合青貯，不僅可以解決水稻WSC含量低、難以青貯的問題，同時可使菠蘿皮得到有效利用，提高經濟效益。

2.2 添加物對青貯發酵品質的影響

一般情況下，青貯成功的關鍵在于促進乳酸菌的大量繁殖，然而，材料上附著的乳酸菌數遠低于好氣性微生物（好氣細菌和真菌等）。在厭氧條件下，當材料水分、緩沖能、可溶性碳水化合物含量適宜時，附著的乳酸菌大量繁殖，材料pH值迅速降低，有害菌（大腸桿菌、梭菌、芽孢桿菌、酵母菌、霉菌等）則受到抑制，因此，pH值是判別青貯品質好壞的指標之一［18］。本試驗中，對照的pH最高，超過4.5，但也比用一般食用稻青貯的pH要低［7，8］，這可能是因為所用的新飼料稻的 WSC含量較高所致。LS組的pH與對照差異不顯著（P＞0.05），說明添加LS不能降低飼料稻青貯的pH值。pH值一般在4.2以下為佳［18］，GLP和BLP處理的pH 值與此值相近（分別為4.18和4.17），其他處理的pH值都在4.2以上。B和BLS的pH值顯著低于G和GLS（P＜0.05），說明添加菠蘿皮比葡萄糖更易降低飼料稻青貯的pH值。

近年來，各國研究實踐證明接種產酸能力強的乳酸菌是提高牧草發酵品質經濟有效的方法［21，22］，然而這些研究多針對溫帶牧草或作物而言。Uchida和Kitamura［23］指出接種乳酸菌到WSC含量低的熱帶牧草中對改善發酵品質的效果不明顯。含糖物質的添加對pH值、乳酸和乙酸含量及乳酸乙酸比有極顯著影響（P＜0.01），對 NH3－N 有顯著影響（P＜0.05）（表2）。乳酸菌的添加除對pH值、乳酸含量及乳酸乙酸比有極顯著影響外（P＜0.01），其余指標均無顯著影響（P＞0.05）。含糖物質與乳酸菌的交互作用對乳酸乙酸比有極顯著影響（P＜0.01），對乙酸含量有顯著影響（P＜0.05）。CK處理的乳酸含量最低，除LS處理外，所有處理的乳酸含量與CK差異顯著（P＜0.05）。相對于LS，LP更能提高青貯料中乳酸含量。GLP處理的乳酸含量最高，但與LP、BLS和BLP差異不顯著（P＞0.05）。GLP、GLS和LS處理的乙酸含量與CK差異不顯著（P＞0.05），BLP的乙酸含量最高（1.66%DM），顯著高于前四者（P＜0.05）。LS與CK處理的乳酸乙酸比差異不顯著（P＞0.05），其余處理的乳酸乙酸比都比CK高，GLP處理的乳酸乙酸比最高，為5.77。G和LS處理的NH3－N含量與CK處理差異不顯著（P＞0.05），LP處理的NH3－N含量高于CK，為11.10%TN；GLP處理的NH3－N含量最低，為5.92%TN。

表1 青貯前全株飼料稻和菠蘿皮的化學成分Table 1 Chemical composition of forage rice and pineapple residue before ensiling

表2 添加物對飼料稻青貯發酵品質的影響Table 2 Effects of additives on the fermentation quality of rice silage

以上結果表明，GLP、BLS和BLP與對照相比，所有指標都差異顯著，說明將乳酸菌與含糖類物質混合添加更有利于水稻青貯品質的提高。G與B處理對飼料稻發酵品質的改善有一定的作用，二者除pH差異顯著外，其余各指標均無顯著差異，說明10%的菠蘿皮足以替代2%的葡萄糖作為水稻青貯的添加物。LS處理的青貯效果不明顯，LP處理除去促進NH3－N的產生，其余指標與對照相比都有改善，這說明添加的LP在一定程度上提高了青貯的發酵品質。此結果與范傳廣等［7］的研究結果不一致，與吳曉杰和韓魯佳［8］的研究結果一致。這可能是因為本試驗所用飼料稻的緩沖能較低，WSC含量較高，添加的植物乳桿菌適于水稻青貯。綜上所述，GLP處理的青貯品質最好，對于飼料稻的青貯，含糖物質的添加比乳酸菌更有效，而將兩者結合，效果更加明顯。

圖1 飼料稻青貯開封后的溫度變化Fig.1 Temperature changes of rice silages after exposed to the air

圖2 飼料稻青貯開封5d后pH值變化Fig.2 The pH changes of rice silages after exposed to the air for 5days

2.3 添加物對有氧穩定性的影響

青貯容器開封后，厭氧環境立即變成有氧環境，好氣微生物開始活動。通常，青貯飼料的好氣變質主要是由酵母、霉菌等好氣微生物的活動所引起［24，25］。當青貯飼料暴露于空氣中時，酵母和霉菌會利用青貯發酵產生的乳酸及牧草中的氨基酸、蛋白質和糖類，使青貯飼料中乳酸減少，二氧化碳、水和氨逐漸增加，并不斷釋放熱量，青貯飼料的溫度和pH值逐漸上升，好氣變質不斷加劇［26，27］。本試驗所有青貯料的溫度變化未超過1℃（圖1），一般認為青貯料的溫度變化不超過2℃，說明其有氧穩定性較好［28］。所有青貯料在開封5d后pH值均有所上升（圖2），但均不顯著（P＞0.05）。綜上所述，包括對照在內的所有處理的有氧穩定性都比較好。

3 結論

在所有處理中，葡萄糖與植物乳桿菌混合添加青貯發酵品質最好，單獨添加葡萄糖或菠蘿皮比單獨添加乳酸菌效果好。各處理在有氧條件下穩定性都較好。因葡萄糖的成本比菠蘿皮高，所以使用菠蘿皮更為經濟有效。該研究利用的2個乳酸菌對水稻青貯發酵的改善效果還不夠理想，篩選適合我國的水稻專用型乳酸菌十分必要。

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