不同微生物菌劑對青貯玉米秸稈發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)成分的影響

靳會珍,趙月萍,陳愛華

(1.河北省滄州市畜牧技術(shù)推廣站,河北滄州 061001;2.河北北方學院動物科技學院,河北張家口 075000;3.黃驊市畜牧局,河北黃驊 061100)

青貯過程中，谷物秸稈由于缺氧和代謝產(chǎn)物的積累，產(chǎn)生的大量乳酸可降低pH，從而抑制微生物生長。但當青貯過程暴露在空氣中，某些微生物代謝活躍，產(chǎn)生大量熱量，消化谷物養(yǎng)分，從而使青貯后谷物的品質(zhì)下降（許慶放等，2005）。許多養(yǎng)殖場利用青貯飼料飼喂反芻動物，但由于青貯過程中受到不同程度的好氧降解或青貯飼料包裝受損，均會導致青貯飼料品質(zhì)降低，從而影響動物的采食量（陳浩林和張錦華，2015）。因此，改善青貯飼料的好氧降解穩(wěn)定性具有重要的意義。關于改善青貯飼料好氧穩(wěn)定性的方法早有研究。Kung等（1998）發(fā)現(xiàn)，加入含丙酸的防霉劑可以提高好氧降解的穩(wěn)定性，同時還發(fā)現(xiàn)在青貯過程中加入有益微生物后得到的秸稈飼料可以提高動物的采食量。然而，對于同型發(fā)酵的乳酸菌屬（如植物乳桿菌）接觸空氣后產(chǎn)生的乙酸量（具有抗真菌作用）降低，導致使其發(fā)酵不穩(wěn)定（劉子瑜，2013；Kung等，1998；Rust等，1989）。與同型乳酸菌發(fā)酵相比，異型發(fā)酵乳酸菌（如布氏乳桿菌）導致營養(yǎng)成分損耗較大，其發(fā)酵效率較低，但可產(chǎn)生大量乙酸，對真菌的抑制作用遠大于乳酸。因此，本研究的目的是評估玉米秸稈接種異型或同型乳酸菌后的青貯效果（青貯品質(zhì)和營養(yǎng)成分含量），為谷物青貯飼料的發(fā)酵和有氧穩(wěn)定性研究方面提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 布氏乳酸桿菌、植物乳桿菌購自無錫拜弗德生物科技有限公司。

1.2 原料處理與分組 玉米秸稈切碎（1 cm），對照組不添加菌劑，處理1組用1×104cfu/g布氏乳桿菌處理，處理2組用1×105cfu/g布氏乳桿菌處理，處理3組用1×104cfu/g植物乳桿菌處理，處理4組用1×105cfu/g植物乳桿菌處理。每組4個重復，每個重復玉米秸稈初始重量為（500±22.33）kg。玉米秸稈接種后各組分別取樣500 g，在冰上放置2 h，參考Ranjit和Kung（2000）研究方法測定玉米秸稈干物質(zhì)、pH、乳酸菌、酵母菌、霉菌、揮發(fā)性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）和碳水化合物的含量。

1.3 青貯與指標測定 玉米秸稈接種菌劑發(fā)酵90 d后，取樣500 g測定干物質(zhì)、pH、乳酸菌、酵母菌、霉菌、揮發(fā)性脂肪酸和碳水化合物的含量，測定方法同1.2。玉米秸稈中乳酸（總?cè)樗岷?、L型和D型乳酸）、氨基氮、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的測定參考Woolford（1975）的研究方法。青貯效率采用Flieg’s評分方法，該方法基于測定的玉米秸稈中乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量作為標準（Woolford，1975）。

每組按照重復?。?50±12.33）kg青貯玉米秸稈裝入筒倉中，置于室溫（22℃）。分別在第0.5、1、1.5、2、3 天采樣，測定玉米秸稈的化學變化。各組將重復采集的樣品混合在一起。每一個抽樣，計算干物質(zhì)（DM）損失。各組青貯玉米在空氣中暴露后，干物質(zhì)、pH和水溶性碳水化合物含量的測定參考Ranjit和Kung（2000）研究方法進行有氧酵解。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 試驗數(shù)據(jù)通過Excel（2013）處理后，用SPSS（19.0）進行單因素方差分析，采用Tukey進行差異性比較，結(jié)果以（P＜0.05）作為差異顯著性判斷的標準。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微生物菌劑對新鮮青貯玉米秸稈化學成分和微生物含量的影響 由表1可知，用不同菌劑處理后，青貯玉米秸稈中干物質(zhì)含量達31%。各處理組pH值顯著高于對照組（P＜0.05）。各處理組間乳酸菌、霉菌數(shù)量及丙酸、丁酸和碳水化合物含量無顯著差異（P＞0.05）。對照組青貯玉米秸稈中酵母菌含量分別比處理2組和處理4組高20.5%，11.9%（P＜ 0.05）。

2.2 不同微生物菌劑對青貯90 d后玉米秸稈化學成分和微生物含量的影響 由表2可知，各組間干物質(zhì)含量具有顯著差異（P＜0.05），而各組間青貯玉米秸稈pH值無顯著差異（P＞0.05）。處理2組總?cè)樗?、L-乳酸含量顯著低于對照組（P＜0.05），處理3組D-乳酸含量顯著低于對照組（P＜0.05）。處理2組青貯玉米秸稈中乙酸含量顯著高于其他各組（P＜0.05），而各組間丙酸和丁酸含量無顯著影響（P＞0.05）。與剛加入菌劑，新鮮青貯玉米秸稈相同，青貯100 d后，玉米秸稈中酵母菌含量表現(xiàn)為最高，其中處理2組青貯玉米秸稈中酵母菌含量顯著低于對照組（P＜ 0.05）。

表1 新鮮青貯玉米秸稈的化學成分和微生物含量（處理后）

表2 青貯玉米秸稈的化學成分和微生物含量（90?d）

2.3 不同微生物菌劑對青貯玉米秸稈營養(yǎng)成分的影響 由表3可知，與對照組相比，處理2組青貯玉米秸稈中乙醇和碳水化合物含量顯著低于對照組（P＜0.05），而與其他各處理組之間無顯著差異（P＞0.05）。不同微生物菌劑對青貯玉米秸稈中粗蛋白質(zhì)和氨基氮的含量影響均不顯著（P＞0.05）。處理2組青貯玉米秸稈中酸性洗滌纖維含量顯著高于處理4組（P＜0.05），而對照組青貯玉米秸稈中性洗滌纖維含量顯著高于處理4組（P＜0.05），其他各組間中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均無顯著差異（P＞0.05）。

2.4 不同微生物菌劑處理青貯玉米秸稈后放置不同時間干物質(zhì)損失含量的變化 用不同微生物菌劑處理玉米秸稈90 d后，將青貯玉米秸稈在空氣中放置0.5～3 d后，干物質(zhì)損失含量的變化見表4。各組隨著放置時間的延長，干物質(zhì)損失含量均升高，其中青貯玉米秸稈放置1 d后，處理3、4組干物質(zhì)損失含量顯著高于對照組（P＜0.05），而放置其他時間后，各組間干物質(zhì)損失含量無顯著影響（P＞0.05）。

表3 青貯玉米秸稈營養(yǎng)成分（90?d）?????????????????????????%

表4 不同時間對青貯玉米秸稈干物質(zhì)損失的影響??????????????????%

2.5 不同微生物菌劑處理青貯玉米秸稈后放置不同時間pH和水溶性碳水化合物含量的變化

用不同微生物菌劑處理玉米秸稈90 d后，將青貯玉米秸稈在空氣中放置0.5～3 d后，pH和水溶性碳水化合物含量的變化見表5。青貯玉米秸稈放置1 d后，處理2、3組pH顯著高于其他各組（P＜0.05），放置1.5 d后，對照組pH顯著高于其他各組（P＜0.05）；放置2 d后，對照組與處理2、3組間青貯玉米秸稈pH存在顯著差異，其中對照組顯著高于處理2、3組（P＜0.05）；放置3 d后，對照組和處理3組青貯玉米秸稈pH顯著高于其他各組（P＜0.05）。

3 討論

本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新鮮青貯玉米秸稈中碳水化合物含量在15%左右，與Cai和Kumai（1994）報道一致。Mcdonald等（1991）用同型乳酸發(fā)酵玉米秸稈，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以加速玉米秸稈青貯過程，同時產(chǎn)生大量乳酸，pH快速降低。本試驗采用兩種不同型乳酸菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌對發(fā)酵后玉米秸稈的有氧酵解影響不顯著。乳酸對霉菌的抑制作用較小，使用兩種劑量的植物乳桿菌對乳酸和乙酸含量無顯著影響，同時對氨基氮濃度和碳水化合物含量也無顯著影響，并未表現(xiàn)出同型乳酸菌發(fā)酵的效果（Moran等，1996），說明不同劑量的同型乳酸桿菌（植物乳桿菌）并不能充分控制整個青貯過程中的發(fā)酵效應（Moon等，1983）。但本試驗也發(fā)現(xiàn)，雖然植物乳桿菌對青貯玉米秸稈的發(fā)酵品質(zhì)無顯著影響，但可以改善其有氧酵解過程。處理組玉米秸稈中酵母菌含量低于對照組，但這種結(jié)果并不能僅通過簡單的化學分析手段解釋，因為不同乳酸菌種可能存在大量桿菌素和抗真菌成分（Montville和Kaiser，1993；Suzuki等，1991）。

表5 時間對青貯玉米秸稈pH和水溶性碳水化合物含量的影響（風干基礎，%）

若貯存青貯玉米秸稈的筒倉不夠，但動物數(shù)量較多時，在青貯過程中不得不將青貯飼料移出筒倉。但若青貯玉米秸稈包裝不嚴，飼喂前就可能變質(zhì)。因此，青貯飼料的好氧穩(wěn)定性就決定其后續(xù)貯存質(zhì)量的好壞（Weinberg等，1993）。在青貯發(fā)酵原料中加入的微生物菌劑具有將葡萄糖和乳酸鹽轉(zhuǎn)化成乙酸和丙酸的潛力，但這類菌種在發(fā)酵過程中生長繁殖較慢，且不能承受發(fā)酵過程中pH快速降低，因此，對玉米秸稈青貯效率較低（Weinberg等，1995）。異型乳酸菌的發(fā)酵效率低于同型乳酸菌，在發(fā)酵過程產(chǎn)生的醋酸抗真菌作用高于乳酸（Moon，1983）。本研究中分別用兩種不同乳酸菌，兩種不同劑量處理玉米秸稈，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對青貯玉米秸稈揮發(fā)性脂肪酸含量無顯著影響，但高劑量會增加青貯后玉米秸稈酵母菌的含量。本試驗可以明顯聞到青貯玉米秸稈的乙酸氣味，高含量的乙酸可以持續(xù)保持其有氧酵解的穩(wěn)定性，這與Muck（1996）用布氏乳桿菌處理玉米秸稈發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生大量乙酸，青貯后有氧酵解效率及穩(wěn)定性高于未處理組的結(jié)果一致。動物采食含高濃度乙酸青貯飼料后干物質(zhì)攝入量減少，有研究報道，這種抑制采食的原因與乙酸本身的酸性性質(zhì) 有 關（Mcdonald等，1991）。Forbes等（1992）認為這種采食抑制與瘤胃滲透壓升高有關。但也有研究表明，瘤胃反芻9 mol/L醋酸鈉并未降低青貯飼料的攝入量，但含高濃度乙酸的青貯飼料感官品質(zhì)也需要進一步研究（Mbanya等，1993）。在本試驗中，由于頻繁暴露在空氣中，青貯后不同時間采集的玉米秸稈樣品有干物質(zhì)損失；同時，青貯后玉米秸稈在空氣中暴露3 d，水溶性碳水化合物含量同樣下降。

在市面上購買的青貯飼料通常都加有防霉劑丙酸及抗真菌成分（Kung等，1998）。有研究表明，在玉米秸稈發(fā)酵過程中添加防霉劑可以提高其在空氣中的穩(wěn)定性（Woolford，1984）。本研究試驗中添加的菌劑為布氏乳桿菌是一種異型乳酸菌，其發(fā)酵效率低；同時也有研究表明谷物秸稈通過布氏桿菌發(fā)酵后產(chǎn)生了組胺（Halasz等，1994），這種在發(fā)酵過程中的干物質(zhì)是否有損失及是否產(chǎn)生其他物質(zhì)還有待進一步研究。

4 結(jié)論

玉米秸稈通過布氏桿菌和植物乳桿菌處理青貯后，降低了酵母菌、霉菌及氨基氮的含量，玉米秸稈接種布氏乳桿菌可以提高其青貯后在空氣中的穩(wěn)定性。

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