菠蘿副產品和刀豆葉的青貯發酵和營養價值評估

鄧 珂，李建波，申玉林

（南陽農業職業學院，河南南陽 473003）

菠蘿主要是新鮮食用或加工制成果汁、葡萄酒和干片。將菠蘿副產物作為奶牛日糧不僅豐富了農場的飼料原料，同時還可以降低飼料成本。菠蘿果皮中含有高發酵性的糖，是良好青貯發酵模式所必需的，但青貯菠蘿副產品作為底物的主要缺點是水分高、粗蛋白質含量低、供應具有季節性（Nadzirah等，2013）。此外，在青貯飼料中添加新鮮菠蘿副產物等高水分物料可能會導致不良的發酵特性。盡管如此，在青貯前的預處理方法，如高濕度材料萎蔫經常被用來增加干物質含量，最小化梭狀芽胞桿菌的活性（Kim等，2001）。豆科植物的生物量和粗蛋白質含量分別為15～25 t/hm2和 150 ～ 250 g/kg（Akande等，2010），其可以提高菠蘿青貯飼料的粗蛋白質含量。但與其他熱帶豆科植物一樣，刀豆具有更大的緩沖能力和較低的水溶性碳水化合物，如果只進行青貯，則是很差的青貯材料。因此，本研究旨在探討新鮮或枯萎菠蘿副產物與不同水平的刀豆混合青貯，并評估其青貯后的營養價值。

1 材料與方法

1.1 試驗原料準備 采集某食品廠的菠蘿副產物，以刀豆葉和菠蘿副產物為原料制備了24份青貯飼料。菠蘿副產物分為新鮮和枯萎兩種。將刀豆葉和菠蘿副產物切成2～3 cm。將新鮮菠蘿副產物切碎后鋪在油布上，在陽光下曬干，以達到約300 g/kg干物質含量。新鮮或枯萎菠蘿副產物與0、100、200和300 g/kg刀豆葉混合后，在1 kg塑料桶中壓實以排出氧氣，并用蓋子緊緊密封。在蓋子上粘上膠帶，進一步保證密封條件。青貯容器在（25±3.6）℃的實驗室中保存30 d。

1.2 樣品采集與分析 30 d的青貯期結束時，將青貯倉稱重，然后打開并進行感官檢查。每個倉取具有代表性的樣品約400 g。在代表性的樣品中取300 g在60℃烘箱中烘72 h，之后將樣品粉碎過1 mm分析篩，用于分析常規營養成分。在剩下的樣品中用攪拌機將50 g濕青貯飼料與250mL蒸餾水混合1 min，過濾后取 200 mL濾液樣品，置于-20℃保存，樣品用于pH、揮發性脂肪酸、氨氮和乳酸分析。

1.3 體外氣體動力學及養分估計 選擇4頭作為瘤胃液供體，參考Mutimura等（2013）的研究方法評估青貯料的體外氣體動力學特征。瘤胃體外發酵養分估計值的評估方法參考Schofield等（2001）的研究結果。

1.4 統計分析 利用SAS軟件PROC GLM程序分析各組試驗數據差異性，采用多項式分析刀豆添加水平對各指標的線性和二次曲線效應，采用Ducan’s法進行多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 對原料及青貯料營養成分的影響 由表1可知，菠蘿副產物中水分和水溶性碳水化合物含量分別為836.6和131.6 g/kg。預青貯原料中水溶性碳水化合物含量、酸性洗滌纖維和粗灰分含量隨刀豆葉添加水平的升高而降低（P＜0.05），但粗蛋白質含量隨刀豆葉添加水平增加呈線性增加（P ＜ 0.05）。

表1 刀豆葉及刀豆葉與菠蘿副產物混合物青貯前的營養成分

表2 刀豆葉與新鮮或枯萎菠蘿副產物青貯30 d后營養成分g/kg

由表2可知，無論刀豆葉添加水平如何，枯萎菠蘿副產物均顯著提高了青貯飼料中干物質含量（P＜0.05），且干物質含量隨刀豆葉添加水平的升高表現為線性增加（P＜0.05）。枯萎菠蘿副產物中干物質損失水平依賴于刀豆葉添加水平，但隨刀豆葉添加水平的升高，新鮮菠蘿副產物青貯料干物質損失顯著降低（P＜0.05）。兩種類型菠蘿副產物及刀豆葉添加水平均顯著提高了粗蛋白質含量（P＜0.05），其中新鮮和枯萎菠蘿副產物粗蛋白質水平從74.2 g/kg提高到160.6 g/kg以及82.4 g/kg提高到195.8 g/kg。

2.2 對發酵特性的影響 由表3可知，無論刀豆葉添加水平如何，枯萎較新鮮菠蘿副產物顯著提高了青貯飼料的pH（P＜0.05）。在新鮮和枯萎的青貯飼料中，pH隨刀豆葉添加水平的升高而線性增加（P＜0.05）。刀豆葉添加水平對新鮮和枯萎菠蘿副產物青貯料中水溶性碳水化物殘留量的影響顯著（P＜0.05），且枯萎菠蘿副產物中水溶性碳水化合物含量與刀豆葉添加水平呈劑量-依賴性（P＜0.05）。新鮮青貯料中氨氮含量隨刀豆葉添加量的增加呈二次曲線效應（P＜0.05）。枯萎菠蘿副產物青貯組乳酸濃度與刀豆葉添加水平呈顯著關系（P＜0.05）。乳酸和乙酸比例隨刀豆葉添加水平表現為二次曲線效應（P＜0.05）。

2.3 對氣體產生動力學和估計營養值的影響由表4可知，刀豆葉添加水平對青貯12、24和72 h氣體積累量具有顯著影響（P＜0.05）。此外，刀豆葉添加水平對產氣動力學各指標具有顯著影響（P＜0.05），而新鮮菠蘿副產物青貯料顯著提高了產氣動力學值（P＜0.05）。菠蘿副產物狀態和刀豆葉添加水平對有機物體外降解、代謝能、泌乳凈能和揮發性脂肪酸估計值的影響具有顯著交互效應（P＜0.05）。

3 討論

青貯飼料的最終pH在3.55～4.12之間，在保存完好的青貯飼料范圍內，與玉米青貯飼料的pH 相當（Kung和 Shaver，2010）。新鮮和枯萎菠蘿副產物青貯飼料pH隨刀豆添加水平的增加呈線性增加，這與Guo等（2013）的研究結果一致，可能是由于青貯混合物的緩沖能力增加歸因于豆科植物。枯萎菠蘿副產物青貯飼料的pH相對較大，這表明發酵受限，從而導致乳酸產量較低，pH越高說明青貯飼料中菠蘿副產物中乳酸含量越低，而水溶性碳水化合物含量越高，這可能是由于枯萎菠蘿副產物青貯料中含有更多的干物質（292～319 g/kg），這些干物質限制了初級厭氧發酵開始時細胞內水分的釋放。

表3 刀豆葉與新鮮或枯萎菠蘿副產物青貯后的發酵特性

表4 刀豆葉與新鮮或枯萎菠蘿副產物青貯后的氣體產生動力學和估計營養值

隨著刀豆葉添加水平的升高，菠蘿副產物青貯料中水溶性碳水化合物呈線性下降，這可能是因為豆科植物水溶性碳水化合物含量低，但緩沖能力強。此外，新鮮和枯萎菠蘿副產物青貯飼料中乳酸含量隨刀豆葉添加水平的增加呈下降趨勢，說明豆科植物的添加水平存在一定程度的局限性，超過一定的添加水平會影響乳酸菌活性。這不僅是由于青貯飼料pH持續下降時乳酸菌作用的自抑制，也可能是由于青貯飼料中存在的蛋白酶活性和抗營養因子的增加（Seglar，2003）。

在孵育時間內，刀豆葉添加水平和氣體產量之間的曲線關系是青貯料的化學成分、降解率和降解程度的一個指標。試驗所觀察到的氣體產生傾向于隨青貯料中水溶性碳水化合物含量的變化而變化，這是因為氣體產生主要是非纖維性碳水化合物發酵的結果，尤其是在24 h以內（Getachew等，2004）。因此，基于氣體產生可以假定在枯萎和新鮮菠蘿副產物青貯飼料中，在100～150 g/kg刀豆葉添加水平下可以實現青貯飼料的最佳瘤胃表觀消化率。

4 結論

菠蘿副產物和刀豆葉混合發酵可以提高青貯料的營養價值，且刀豆葉添加水平可以達到100～ 170 g/kg。