發(fā)酵條件和青貯時間對黑麥草色素和植物醇含量的影響

陳秉龍

（青海省海北州草原工作站，青海海北 810299）

葉綠素、類胡蘿卜素等飼料中的光合色素對動物健康有重要作用，可以影響乳制品的質(zhì)量（Che等，2013）。飼糧中的葉黃素在奶牛體內(nèi)具有抗氧化特性，葉綠素在瘤胃中被微生物降解釋放出葉綠醇，對人體健康有益，有助于預(yù)防代謝綜合征（Roca-Saavedra等，2017）。但過量攝入葉綠醇（尤其是患有葉綠醇氧化障礙人群）會導(dǎo)致血漿葉綠醇水平升高，導(dǎo)致一種稱為Refsum病的神經(jīng)皮膚綜合征（Wanders等，2011）。一般情況下，在酸性條件下，葉綠素釋放出中心鎂離子并轉(zhuǎn)化為脫鎂葉綠素，脫鎂葉綠素在釋放出葉綠醇后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為脫鎂葉綠酸。通過另一條途徑，葉綠素酶的作用首先將葉綠素轉(zhuǎn)化為葉綠醇和葉綠素酸酯，葉綠素隨后形成脫酶葉綠酸并釋放鎂離子（Lv等，2017）。因此，在青貯飼料中，葉綠素及其衍生物的含量可能取決于青貯飼料的酸化作用和酶活性。這些結(jié)果表明，降低青貯飼料pH可能通過改變?nèi)~綠素降解速率來影響青貯飼料中光敏素的殘留程度。乳酸菌常用作青貯飼料添加劑，通過增加乳酸產(chǎn)量、降低青貯pH來提高青貯飼料品質(zhì)。但在不同青貯條件下，青貯過程中光合色素和葉綠醇的含量變化仍不清楚。因此，本研究旨在研究不同青貯時間對黑麥草光合色素含量的影響，同時研究乳酸菌對青貯黑麥草化學(xué)成分及光合色素變化的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與青貯方法 試驗(yàn)1：將用塑料袋包裝的黑麥草進(jìn)行為期5周的青貯，測定化學(xué)成分及色素含量變化。試驗(yàn)2：將不添加任何添加劑青貯的黑麥草作為對照組，處理組在青貯過程添加乳酸菌（5 mg/kg），兩組黑麥草共青貯60 d。取萎蔫的預(yù)青貯黑麥草400 g，用切割機(jī)制成2 cm的長條，裝入塑料薄膜袋中，用真空封口機(jī)封口。袋裝青貯飼料儲存在自然室溫下，無照明控制。在青貯過程中，分別在1、2、3和5周取樣3袋。打開袋子后取樣進(jìn)行pH分析。提取液保存在-30℃以便進(jìn)一步分析。

1.2 樣品測定 樣品用于測定水分、粗灰分、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、中性洗滌纖維和非纖維碳水化合物。參考Lv等（2017）的研究方法測定樣品中色素含量，采用高效液相色譜法測定乳酸及短鏈脂肪酸含量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析 采用SAS軟件GLM程序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析采用Tukey's法進(jìn)行多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同青貯時間對黑麥草發(fā)酵特性的影響由表1可知，青貯飼料的水分含量直到第5周才發(fā)生變化，即使在第一周，青貯飼料中也能檢測到乳酸、乙酸、異丁酸和丁酸，但有機(jī)酸中乙酸含量最高，從第3周到第5周呈上升趨勢。青貯第5周時，黑麥草的pH最低（P＜0.05），乳酸、乙酸和丁酸含量最高（P＜0.05）。

表1 青貯期間黑麥草發(fā)酵特性變化

2.2 不同青貯時間對黑麥草化學(xué)成分及色素含量的影響 由表2可知，黑麥草在青貯0～3周時粗蛋白質(zhì)含量無顯著差異（P＞0.05），但到第5周時，粗蛋白質(zhì)含量顯著提高（P＜0.05），粗脂肪含量在青貯0～2周時隨青貯時間的延長顯著升高（P＜ 0.05），之后無顯著增加（P＞ 0.05）。黑麥草青貯時間對中性洗滌纖維和非纖維碳水化合物含量無顯著影響（P＞0.05）。黑麥草青貯前，葉綠素a、葉綠素b及葉綠素a+b含量最高，之后隨青貯時間的延長顯著降低（P＜0.05）。但脫鎂葉綠素a在青貯前最低，之后隨青貯時間的延長顯著升高（P＜0.05）。青貯前黑麥草中未檢測到脫鎂葉綠素b和脫鎂葉綠酸，但隨著青貯時間的延長，這兩種色素顯著升高，其中在青貯第5周時達(dá)到最大值（P＜0.05）。黑麥草青貯前后對葉黃素和葉綠醇含量的影響無顯著差異（P＞0.05），同時青貯前與青貯1周后對β-胡蘿卜素含量也無顯著差異（P＞0.05），但青貯2～5周后，β-胡蘿卜素含量顯著降低（P＜0.05）。

表2 青貯期間黑麥草化學(xué)成分及色素含量變化

2.3 乳酸菌對黑麥草發(fā)酵特性的影響 由表3可知，對照組與乳酸菌組對黑麥草發(fā)酵后乙酸、丙酸、異丁酸和丁酸含量的影響無顯著差異（P＞0.05）。但乳酸菌組pH較對照組顯著降低31.52%（P＜0.05），乳酸含量較對照組顯著提高438.89%（P＜ 0.05）。

表3 乳酸菌對黑麥草發(fā)酵特性的影響 g/kg

2.4 乳酸菌對黑麥草青貯后化學(xué)成分及色素含量的影響 由表4可知，青貯前、青貯后及加乳酸菌青貯后對黑麥草水分、粗灰分、粗蛋白質(zhì)和非纖維碳水化合物含量的影響無顯著差異（P＞0.05），但青貯后（加或不加乳酸菌）較青貯前粗脂肪含量顯著提高46.04%和40.59%（P＜0.05），中性洗滌纖維含量顯著降低6.42%和5.17%（P＜0.05）。各組對脫鎂葉綠素a、b及葉黃素和葉綠醇含量的影響無顯著差異（P＞0.05）。黑麥草青貯后的葉綠素a、葉綠素a+b和β-胡蘿卜素含量顯著降低（P＜0.05），但在青貯黑麥草中加入乳酸菌的青貯組較對照組顯著降低了脫鎂葉綠酸含量（P＜0.05），顯著提高了β-胡蘿卜素含量（P ＜ 0.05）。

表4 乳酸菌對黑麥草青貯化學(xué)成分及色素的影響

3 討論

青貯過程主要經(jīng)歷4個階段：好氧、發(fā)酵、穩(wěn)定和出料。在好氧階段后，主動厭氧發(fā)酵持續(xù)7～30 d，這取決于飼料中的水分含量。因此，在試驗(yàn)1中，我們主要關(guān)注青貯前5周，因?yàn)榍噘A成分預(yù)計(jì)會在這一時期發(fā)生劇烈變化。在主要營養(yǎng)成分中，青貯黑麥草中粗蛋白質(zhì)含量在前5周有所增加，這可能反映在非纖維碳水化合物含量數(shù)值減少上。太陽輻射、氧氣、植物酶和微生物會影響青貯中類胡蘿卜素含量（Noziere等，2006），暴露于空氣與酸添加劑會對β-胡蘿卜素在儲存過程中造成相當(dāng)大的破壞，尤其是紫花苜蓿草。盡管本研究中破壞程度不那么明顯，但β-胡蘿卜素在早期青貯階段也出現(xiàn)了緩慢減少。

在試驗(yàn)2中，青貯添加乳酸菌提高了β-胡蘿卜素含量，同時在乳酸菌青貯黑麥草中，與對照組相比pH下降，乳酸含量增加。由于牧草生長期相對較早，因此，預(yù)青貯牧草中葉黃素的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Lv等（2017）的報(bào)道值。據(jù)報(bào)道，在熱帶牧草青貯中，青貯后葉黃素含量為初始值的63%，而這個值包括萎蔫過程中的損失（Barron等，2012）。在試驗(yàn)1的青貯過程前3周，葉綠素a和葉綠素b含量下降。由于葉綠素在酸性條件下分解為脫鎂葉綠素，所以在青貯第1周脫鎂葉綠素a的增加反映了有機(jī)酸的產(chǎn)生和pH在此期間的輕微降低。

少量葉綠素b在青貯第1周內(nèi)被分解，而脫鎂葉綠素b在青貯第1周未出現(xiàn)，且青貯第2周后葉綠素b含量開始增加。Horie等（2009）報(bào)道，在葉綠素分解過程中，葉綠素b可以被酶轉(zhuǎn)化為葉綠素a。因此，在試驗(yàn)1青貯過程早期，部分葉綠素b可能轉(zhuǎn)化為葉綠素a，然后通過葉綠素a分解途徑被降解。與試驗(yàn)1相比，試驗(yàn)2使用了含水量更高的青貯飼料。在試驗(yàn)2中，對照組和乳酸菌組將水分含量保持在較高水平，導(dǎo)致在試驗(yàn)1中，與含水量較低的青貯飼料相比，在青貯5周時有機(jī)酸產(chǎn)量更高，pH更低。因此，青貯飼料含水量對葉綠素降解的影響在第5～8周可能有限。

4 結(jié)論

黑麥草在青貯后兩周內(nèi)，β-胡蘿卜素和葉綠素發(fā)生了降解，而葉黃素和葉綠醇含量在青貯過程保持不變。乳酸菌發(fā)酵黑麥草降低了pH，提高了β-胡蘿卜素含量，對葉綠醇含量無顯著影響。無論何種發(fā)酵條件，青貯黑麥草中的葉黃素和葉綠醇含量均保持較好。