產有機酸芽孢桿菌對玉米秸稈青貯品質及有氧穩定性的影響

郭曉軍++郭威++周賢++楊繼業+朱寶成

摘要：為了考察產有機酸芽孢桿菌R42-16對玉米秸稈青貯品質及有氧穩定性的影響，試驗設對照組和3個不同菌濃度（高、中、低）的R42-16添加組，青貯30 d后，測定青貯秸稈的pH值、有機酸及常規物質含量，并連續15 d室溫暴露放置，測定溫度和pH值。結果表明，與不加菌劑組相比，菌濃度中、高水平的R42-16添加組乳酸、乙酸含量顯著提高（P<0.05），丁酸含量顯著降低（P<0.05）。添加R42-16菌劑不能顯著影響干物質、粗蛋白、粗纖維、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌木質素的含量，但顯著降低氨態氮/總氮值（P<0.05）。在整個有氧暴露過程中，對照組在11 d時開始出現“二次發酵”，而試驗組始終處于穩定狀態。綜合考慮，添加R42-16菌劑能夠改善青貯玉米秸稈發酵品質，提高其有氧穩定性。

關鍵詞：有機酸；芽孢桿菌；玉米秸稈；青貯；有氧穩定性

中圖分類號： S816.5+3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）08-0163-03

草食性家畜養殖規模的擴大，使得對青綠飼料的需求逐年增加。為響應國家“發展秸稈畜牧業”“糧改飼”的號召，各養殖場努力推進農作物秸稈的飼料化利用，同時對青貯飼料的質量要求也越來越高。常規青貯是依靠青綠飼料自身附著的乳酸菌起作用而達到保存其營養特性的目的[1]。但在實際的青貯過程中，由于所用原料種類和新鮮度不同，青貯表面附著的乳酸菌很少或者根本就沒有乳酸菌附著，導致青貯經常發生敗壞、變質現象。為了促進青貯發酵，提高青貯飼料發酵品質與穩定性，往往加入一些不同類型的青貯添加劑。其中，產酸芽孢桿菌作為一種新型微生物青貯添加劑[2]，具有生產容易、價格低廉、倉儲期長等特點，能夠保證青貯秸稈快速而良好地發酵。筆者所在課題組篩選到1株解淀粉芽孢桿菌 R42-16，具有較強的產有機酸能力，尤其是乙酸和乳酸[3]。本試驗旨在探討菌株R42-16對去穗玉米秸稈青貯品質及有氧穩定性的影響，為新型青貯劑的開發奠定理論基礎。

1材料與方法

1.1試驗材料

去穗青玉米秸稈，購自河北省保定市清苑區。

解淀粉芽孢桿菌R42-16菌株發酵液，20億CFU/mL，由河北眾邦生物技術有限公司生產。

1.2試驗方法

1.2.1玉米秸稈青貯取同一塊玉米地剛收割的去穗青玉米秸稈經揉絲粉碎后，加入不同菌濃度的R42-16發酵液，然后用液壓打包機打包，每包50 kg，每個試驗組3包，密封發酵30 d。分組如下：CK，不添加任何菌劑；WZL，添加R42-16菌劑，有效活菌數為8億CFU/kg；WZM，添加R42-16菌劑，有效活菌數為10億CFU/kg；WZH，添加R42-16菌劑，有效活菌數為12億CFU/kg。

1.2.2青貯玉米秸稈的感官評價按德國農業協會（DLG）青貯質量感官評分標準[4]，對各試驗組的感官指標進行評價。

1.2.3青貯玉米秸稈的pH值及有機酸、干物質等營養成分含量的測定水分含量的測定參照GB/T 6435—2014《飼料中水分的測定》；pH值的測定參照劉禎等的pH計方法[5]；氨態氮含量測定參照鄭喜春的滴定法[6]；有機酸、干物質（DM）、粗蛋白（CP）、粗纖維（CF）、酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌木質素（ADL）含量委托農業部飼料效價與安全監督檢驗測試中心測定。

1.2.4青貯玉米秸稈有氧穩定性測試取發酵30 d的青貯玉米秸稈4.0 kg裝入白色塑料自封袋中，不封口，室溫下暴露于空氣中，連續測定其溫度和pH值的變化。

2結果與分析

2.1青貯玉米秸稈的感官評價

發酵30 d后，各試驗組玉米秸稈均呈黃綠色，未發現霉變，無丁酸臭味，有芳香味，松軟不黏手，緊壓后濕潤但不形成水滴，符合發酵秸稈感官評定的優級標準。

2.2青貯玉米秸稈的pH值、有機酸含量、氨態氮含量/總氮含量測定

pH值是衡量青貯玉米秸稈品質的重要指標，能夠反映青貯飼料發酵的整體效果[7]，一般要求小于4.2。由表1可以看出，與CK相比，WZL、WZM、WZH組的pH值顯著降低，均小于4.0，且隨著添加菌濃度的增加，各組的pH值變化顯著（P<005），證明添加菌株R42-16發酵產生的有機酸發揮了作用。

乳酸、乙酸、丁酸含量是評價青貯品質的重要指標[8]。從圖1至圖5可以看出，與CK相比，WZL組中各有機酸含量差異均不顯著（P>0.05）；WZM組和WZH組的乳酸、乙酸含量顯著提高（P<0.05），乳酸含量分別提高24.38%、25.00%，乙酸含量分別提高292.87%、338.52%；丁酸的含量顯著降低（P<0.05），分別降低47.34%、53.36%。再次證明菌株R42-16發酵過程中可以產生大量的乳酸和乙酸。

氨態氮含量/總氮含量從蛋白質降解角度評價青貯發酵品質[8]。從圖6可知，WZM組和WZH組秸稈中氨態氮含量/總氮含量比CK分別顯著降低10.62%、14.74%（P<0.05）。說明菌株R42-16發酵過程中產生大量的乳酸和乙酸，抑制了其他腐敗菌的生長，降低了粗蛋白的損失。

發酵30 d后，青貯玉米秸稈中各物質含量見圖7。與CK相比，添加菌株R42-16的3個試驗組的DM、CF、ADF、NDF、ADL含量有所降低，但差異不顯著（P>0.05），說明菌株R42-16產纖維素酶能力較低。

2.3青貯玉米秸稈的有氧穩定性

2.3.1青貯玉米秸稈開窖后的料溫變化取發酵30 d的青貯玉米秸稈裝袋暴露于空氣中，在試驗進行的前9 d，各組的料溫均接近于室溫，并且3個試驗組之間的溫度差也較小。暴露后9 d時，CK的物料溫度開始上升，而此時各試驗組的溫度仍與室溫相近。暴露后13 d時，CK的物料溫度較室溫高 3.09 ℃，而各試驗組的物料溫度僅高于室溫1.1 ℃左右（圖8）。一般認為當青貯秸稈高于環境溫度3 ℃時就開始發生“二次發酵”[9]，說明添加R42-16菌劑延遲了“二次發酵”的時間。

2.3.2青貯玉米秸稈開窖后的pH值變化由圖9可知，開窖后的前 7 d，各組的物料pH值彼此之間相差不大（P>005），直到開窖后7 d，CK的pH值開始上升，開窖后11 d時，pH值已達到5.59。有報道顯示，當青貯物料pH值達到5.0時，則說明已發生“二次發酵”[4]。WZL、WZM、WZH組的pH值在開窖后14 d時測定分別為4.23、4.03、4.03，仍處于比較穩定的狀態，表明添加R42-16菌劑能夠提高青貯玉米秸稈的有氧穩定性，且物料pH值隨著R42-16菌劑添加量的增加而降低。

3結論與討論

為了獲得優質的青貯飼料，各國專家學者都在積極研究

各類復合的微生物青貯接種劑。相對于普遍添加的乳酸菌類，芽孢桿菌具有其自身獨特的優勢，它不僅繁殖旺盛，具有較強的抗逆性，在飼料制作、貯存、運輸過程中能夠保持穩定和較高的活性[10]，且生產容易、成本低廉。研究發現，芽孢桿菌還能夠產生多種消化酶，其中包括淀粉酶、纖維素酶等，在這些酶的作用下，飼料中復雜的碳水化合物被降解，有助于動物的消化吸收。因此，研究新型芽孢桿菌青貯制劑具有廣泛的應用價值。

本試驗所用菌株R42-16具有較強的產乳酸、乙酸能力，在對其青貯效果進行研究后發現，試驗中乳酸含量最高為20 g/kg，與劉圏煒等在青貯飼料中添加復合乳酸菌制劑后，最高的乳酸含量15.6 g/kg[11]相比，提高了28.21%，乙酸含量最高為2.69 g/kg，與劉圏煒等的研究結果[16]相差不大，但與CK相比，WZM組和WZH組分別提高了292.87%、338.52%。在氨態氮方面，本試驗中WZH組氨態氮與總氮的比值較對照組下降14.74%，比興麗等在青貯飼料中添加乳酸菌和纖維素酶后，氨態氮/總氮值較對照組下降18.75%的結果[12]略低，但與張新慧等在玉米青貯中添加乙酸鈉鹽降低氨態氮含量/總氮含量值的結果[14]相似。這與韓麗英等報道在青貯過程中添加乳酸菌或復合的乳酸菌制劑能夠提高乳酸和乙酸的含量，并且使丁酸含量及氨態氮含量/總氮含量降低的結果[13-14]也是一致的。

目前對青貯玉米秸稈的發酵品質主要是以乳酸、乙酸、丁酸含量以及氨態氮含量占總氮含量的比值來評價[15]。乳酸和乙酸能夠迅速降低秸稈的pH值，有效地防止霉菌和酵母菌等好氣性有害微生物對青貯秸稈的有氧腐敗[16-17]。Kung等認為，乙酸可能是抑制好氣性變質的主要物質，同時乙酸是一種發酵抑制劑，能夠參與動物體的能量代謝過程，是反芻動物在合成脂肪過程中一種主要的前體物質，不僅能夠提高乳脂率，而且對動物沒有毒害作用[18]。Schmidt等研究表明，在青貯料中添加乙酸后能夠有效地降低pH值，抑制好氣性微生物在青貯飼料中的繁殖，防止青貯飼料腐敗變質[19]。氨態氮主要是由原料中的蛋白質和含氮化合物經一些腐敗微生物的分解產生，氨態氮的含量越高，則青貯飼料品質越差，營養價值也就越低。

在青貯中添加R42-16后，不僅能夠提高乳酸、乙酸含量，降低氨態氮含量/總氮含量，還延遲了“二次發酵”時間，提高了其有氧穩定性。因此，R42-16作為一種青貯劑菌種，不僅滿足了一般青貯接種劑的要求，而且因其自身為芽孢桿菌的優勢，所以能夠更好地應用到青貯玉米秸稈中。然而，由于該菌產纖維素酶能力較低，所以將該菌與具有產纖維素酶能力的菌株復合在一起使用，大大提高了秸稈的發酵效果，這也是本研究應繼續努力的方向。

總之，解淀粉芽孢桿菌R42-16在發酵玉米秸稈后，乳酸、乙酸含量顯著提高，丁酸含量顯著降低，同時氨態氮含量/總氮含量值也有所降低，延遲了“二次發酵”時間，改善了秸稈的發酵品質，提高了其有氧穩定性，為新型芽孢桿菌秸稈青貯菌劑的復配菌種之一，具有廣闊的應用前景。

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