不同添加劑對水葫蘆發(fā)酵品質(zhì)的影響

李桂娟,韓宇軒,佘祿明,高 海

(1.松原職業(yè)技術學院,吉林松原 138001；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學院,吉林長春 130033；3.吉林財經(jīng)大學,吉林長春 130033)

反芻動物生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中占有重要地位。由于缺乏充足的飼料原料，特別是在旱季，利用作物廢棄物和水葫蘆等纖維性原料來提高反芻動物產(chǎn)量的可能性變得更加有意義。水葫蘆由于生長迅速，已成為全球熱帶和亞熱帶地區(qū)主要的漂浮水草，同時無性繁殖能力使這種水生植物能迅速占據(jù)所有可用空間。水葫蘆因其在動物飼料、凈水、肥料、沼氣生產(chǎn)等方面的潛在優(yōu)勢，近年來備受關注。Sophal（2010）研究了水葫蘆作為反芻動物的飼料來源。同時Manh等（2002）也評估了添加劑對水葫蘆青貯飼料品質(zhì)的影響，其研究發(fā)現(xiàn)，青貯時應避免水分流失，因為水分流失說明水溶性營養(yǎng)物質(zhì)的損失，在非常潮濕的作物中可能達到10%。為了減少水分流失，McDonald等（2011）建議將飼料作物枯萎以達到干物質(zhì)含量為260～300 g/kg，同時萎蔫可以減少有害微生物的生長，促進有益發(fā)酵，增加動物采食量。甘蔗糖蜜因其高含量的水溶性碳水化合物而被廣泛用于青貯飼料的制作，這種添加劑可以降低青貯飼料中的pH和氨含量（McDonald等，2011）。此外，米糠是碾米業(yè)的主要副產(chǎn)品之一，可以用作青貯飼料中的吸收劑。因此，本研究旨在探討糖蜜、米糠及發(fā)酵蔬菜汁對水葫蘆發(fā)酵品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗原料與設計 將水葫蘆萎蔫7 h至干物質(zhì)含量為240～250 g/kg后進行以下處理：T1組發(fā)酵原料僅含水葫蘆，T2組T1+40 g/kg糖蜜，T3組水葫蘆+10 mL菌劑，T4組T2+T3，T5組T1+150 g/kg米糠，T6組T3+T5，T7組T2+T5，T8組T2+T3+T5。添加添加劑后不同處理的青貯原料混合在一起，取800 g原料儲存在1500 mL的聚乙烯罐中。將白菜（去除黃色和腐爛的葉子）作為發(fā)酵蔬菜汁原料，徹底清洗并曬干約2 h。蔬菜首先在沸水中焯水2 min，使酶活性最小化。焯水后將其瀝干，浸泡在無菌冷水中。發(fā)酵一周后，在1 kg蔬菜中加入1 L冷卻的無菌水和5 g鹽，然后榨汁、過濾。每個處理都準備3個發(fā)酵桶，總共有24個，儲存在室內(nèi)，溫度為27～31℃，相對濕度為65%～75%。

1.2 樣品分析 在青貯前收集混合的所有樣品進行pH、干物質(zhì)和化學成分分析。儲存期間的重量損失是通過稱重筒倉確定的。分別在青貯后0、3、7、14 d記錄倉的重量，之后每隔1周記錄1次，直到開箱取樣，在取樣前將表面發(fā)現(xiàn)的發(fā)霉青貯飼料棄掉。青貯結束后，取樣測定化學成分、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙醇、氨氮和pH。

1.3 統(tǒng)計分析 每個分析的數(shù)據(jù)包括2（糖蜜水平）×2（米糠水平）×2（接種水平）×3（重復）。采用SAS軟件多因素方差對數(shù)據(jù)進行分析，采用Tukey法進行多重比較，同時研究各因素之間的交互效應，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 原料成分組成 由表1可知，米糠和糖蜜的干物質(zhì)含量分別為920 g/kg和814 g/kg，而枯萎的水葫蘆在青貯前的干物質(zhì)含量為244 g/kg，水溶性碳水化合物初始含量為4.3 g/kg。發(fā)酵液和枯萎水葫蘆中乳酸菌濃度分別為2.1×107CFU/mL和1.2×107CFU/mL。

表1 水葫蘆、米糠和糖蜜養(yǎng)分組成 g/kg

2.2 不同處理對水葫蘆青貯后營養(yǎng)成分的影響試驗過程中，每個發(fā)酵倉均未出現(xiàn)液體滲出。肉眼觀察發(fā)現(xiàn)，T1和T5組發(fā)酵倉頂部出現(xiàn)霉變，但T7組中幾乎未見任何霉菌生長，CAM青貯飼料中幾乎沒有霉菌生長，其他組有少許霉菌生長。水葫蘆青貯56 d后，青貯物顏色由青黃色變?yōu)樽攸S色。由表2可知，青貯料添加米糠使青貯水葫蘆干物質(zhì)含量從242 g/kg顯著提高至301 g/kg，再次添加糖蜜后，青貯水葫蘆干物質(zhì)含量進一步顯著提高至334 g/kg（P＜0.05）。各處理組對青貯水葫蘆干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗灰分中性洗滌纖維和水溶性碳水化合物含量的影響均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。青貯料中添加米糠和糖蜜均使水溶性碳水化合物提高5 g/kg（P＜0.05），而添加米糠顯著降低了青貯水葫蘆的粗蛋白質(zhì)和中性洗滌纖維含量（P＜0.05）。

2.3 不同處理對水葫蘆青貯后品質(zhì)的影響 由表3可知，各處理組pH、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙醇和失重方面存在總體差異（P＜0.05）。所有添加劑對終產(chǎn)物的形成和pH均有顯著影響（P＜0.05）。除糖蜜和菌劑對青貯水葫蘆氨氮含量的影響無顯著交互作用外（P＞0.05），幾乎所有的添加劑組合對發(fā)酵終產(chǎn)物和pH的影響都存在交互作用（P＜0.05）。除青貯飼料的重量損失外，米糠、糖蜜和菌劑對其他變量的影響均存在顯著交互作用（P＜0.05）。添加糖蜜和米糠顯著降低了青貯水葫蘆中的氨氮水平（P＜0.05），而添加菌劑對氨氮無顯著影響（P＞0.05）。青貯料添加的添加劑中，僅有米糠降低了水葫蘆青貯后重量損失（P＜0.05）。與其他處理相比，T3組乳酸含量（95.4 g/kg）顯著提高（P＜0.05）。各組青貯水葫蘆的丁酸含量均相對較低，其中以T7組丁酸含量最高（1.9 g/kg），T1組最低（0.3 g/kg）。各處理間氨氮含量也存在顯著差異（P＜0.05），T2組最低（8.4 g/kg），T4組最高（15.6 g/kg）。此外，在試驗的56 d內(nèi)，每隔1周測定青貯水葫蘆的pH變化（數(shù)據(jù)未列出）。在青貯7 d后，除T1和T3組外，各處理組pH均下降至約4.0，并至少在第14天保持這一水平。青貯56 d后pH上升至4.8。在青貯第7天，T1和T3組青貯水葫蘆的pH分別下降到5.0和4.5，然后在第14和56天上升到大約5.3。

表2 不同處理對水葫蘆青貯后營養(yǎng)成分的影響 g/kg

表3 不同處理對水葫蘆青貯品質(zhì)的影響

3 討論

植物由于其腐敗迅速，水分含量高，且長期的作物萎蔫已被證明會導致作物的水溶性碳水化合物含量較低，且會降低發(fā)酵乙酸和N氨氮的生成（Liu等，2011）。本研究結果顯示，T3組pH從青貯第3天開始一直到14 d都在降低。由于水溶性碳水化合物是青貯發(fā)酵的關鍵和限制因素，本研究中，枯萎水葫蘆和糖蜜的水溶性碳水化合物含量分別為4 g/kg和700 g/kg。pH隨時間變化證實，由于只有T1和T3組似乎缺乏水溶性碳水化合物，使得其很難將青貯飼料的pH降低到與其他處理相同的水平。

米糠的添加對水葫蘆青貯料水溶性碳水化合物水平的影響與糖蜜相似。Manh等（2002）發(fā)現(xiàn)，加入4.5%的糖蜜可以成功保存水葫蘆。雖然米糠中僅含有53 g/kg水溶性碳水化合物，而糖蜜中含有700 g/kg水溶性碳水化合物，即使米糠添加量是糖蜜添加量的4～5倍，其水溶性碳水化合物貢獻也僅為7 g/kg，因此，糖蜜比米糠更能促進發(fā)酵（Ngoan等，2000）。青貯飼料pH是發(fā)酵過程的標準指標，但它受干物質(zhì)含量的影響很大，意味著它只適用于干物質(zhì)含量較低的指標，在較高的干物質(zhì)含量下，青貯料在較高pH下趨于穩(wěn)定，如果pH下降不足以阻止大腸菌和梭狀芽孢桿菌的生長，它可能會再次上升（Wilkinson，2005）。但本研究的青貯飼料中不含丁酸鹽，這就排除了梭菌的致病因素。

關于給動物飼喂水葫蘆的報道數(shù)據(jù)有限。Islam等（2011）認為，限制水葫蘆作為反芻動物飼料的主要因素是水分含量過高。此外，水生植物青貯料中較高的丁酸含量可能會抑制動物干物質(zhì)攝入量。在本研究中，T7組青貯飼料中丁酸含量最高，達到1.9 g/kg，但低于Castle和Watson（1985）提出青貯料中2 g/kg丁酸的可接受限度。另一種碳水化合物來源，如糖蜜，本研究中添加量為4%，是生產(chǎn)可接受的，青貯飼料所必需的。由于水葫蘆水分含量高，導致青貯過程中可溶性物質(zhì)過度損失，因此需要添加合適的吸收劑來降低水分含量，并使水溶性碳水化合物與水分的損失最小化。

4 結論

添加糖蜜和米糠對水葫蘆青貯最終產(chǎn)物的形成和pH有明顯影響。在較大范圍內(nèi)對水葫蘆進行青貯發(fā)酵是一種可行的選擇，其可作為反芻動物粗飼料的來源。但保持發(fā)酵罐內(nèi)的厭氧狀態(tài)是保證發(fā)酵質(zhì)量的重要前提，應引起重視。