不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯品質的影響

寇江濤， 程 鈺， 張海波， 郭冬生， 雷佳星， 孟佳琪， 劉 鑫， 李 樂

(宜春學院生命科學與資源環境學院 江西省作物生長發育調控重點實驗室， 江西 宜春， 336000)

我國水稻(OryzasativaL.)產量位居世界第一，稻秸資源極其豐富。由于水稻秸稈的可溶性碳水化合物和粗蛋白等可消化養分含量低，結構性碳水化合物含量高且消化率低，降低了其作為粗飼料的利用價值[1]。白酒糟是釀酒行業主要的副產物，其產量高，含有豐富的粗蛋白、粗脂肪及可溶性碳水化合物，同時其粗纖維含量也較高，導致直接飼喂的利用率較低[2]。

青貯具有改善飼料的適口性和營養價值、延長飼料保存時間等優點。但由于水稻秸稈表面所附有的乳酸菌數目較少，可溶性碳水化合物含量低，導致其單獨青貯不易制成優質的青貯飼料[3]。Xian等[4]研究表明，在稻草青貯中添加酒糟，能夠顯著降低青貯稻草的pH和中性洗滌纖維含量，顯著提高干物質、可溶性碳水化合物和粗蛋白含量。但水稻秸稈和白酒糟的共同點在于二者均有較高的粗纖維含量，在一定程度降低了草食動物對其的消化利用率。已有研究表明，添加木聚糖酶、纖維素酶和青黃貯酶均能改善水稻秸稈青貯的感官品質，提高水稻秸稈青貯的營養品質、養分消化率，進而提高飼喂價值，并且以青黃貯酶的添加效果最優[5]。此外，纖維素酶和木聚糖酶等酶制劑常用于改善粗飼料的青貯品質，在棉花(Gossypiumspp)秸稈、玉米(ZeamaysL.)秸稈等不易青貯的原料上也取得了良好的添加效果[6-7]。

目前，有關酶制劑添加對水稻秸稈和白酒糟混合青貯的效果研究還未見報道。本試驗以水稻秸稈和白酒糟混合青貯為原料，通過添加纖維素酶和木聚糖酶，研究酶制劑對其青貯品質的影響，旨在為水稻秸稈和白酒糟混合青貯的高效利用提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

水稻秸稈(完熟前期收獲)來自宜春學院現代農業教學實習基地，白酒糟由江西省慶盛農牧有限公司提供，二者的主要營養成分含量見表1。酶制劑購于寧夏何氏璧生物技術有限公司，纖維素酶(Cellulase)和木聚糖酶(Xylanase)的酶活均大于5×104U·mL-1。

表1 青貯原料特性

1.2 試驗設計

試驗以水稻秸稈和白酒糟(m∶m=1∶1)混合青貯為原料，設置3個處理，6次重復，分別為CK(對照)、CEL處理(纖維素酶處理，添加量250 U·g-1)和XYL處理(木聚糖酶處理，添加量250 U·g-1)。將水稻秸稈和白酒糟分開晾曬至含水量均為60%左右，之后將水稻秸稈切碎至1～2 cm，與白酒糟等質量混合均勻。分別將3.25 mL纖維素酶和木聚糖酶用29.25 mL蒸餾水稀釋后，均勻噴灑在0.65 kg水稻秸稈和白酒糟混合原料中，即為CEL處理和XYL處理，CK噴灑32.50 mL蒸餾水，保證各個處理混合原料的裝罐前的含水量為65%左右，之后將各個處理的混合原料填裝至1 L的青貯罐中，填裝密度為650 kg·m-3，密封保存，在室溫下發酵120 d后取樣測定相關指標。

1.3 測定方法

1.3.1感官評定 參照王杰等[8]國內青貯飼料的現場評定標準，從質地、色澤、氣味、pH和水分5個方面進行評分，其中pH參照寇江濤等[5]方法測定。

1.3.2營養成分及養分消化率測定 青貯罐開封后，立即取樣置于恒溫干燥箱，65℃烘干至恒重，然后將混合青貯樣品粉碎，并過20目標準篩，裝入10號自封袋，用來測定營養成分及養分消化率。

混合青貯樣品營養成分參照張麗英[9]的方法測定，其中干物質(Dry matter，DM)含量采用烘箱干燥法測定，粗蛋白(Crude protein，CP)含量采用凱氏定氮法測定，粗灰分(Crude ash，CA)含量采用灼燒干重法測定，粗脂肪(Crude fat，EE)含量采用索氏浸提法測定，磷(Phosphorus，P)含量采用鉬黃比色法測定，鉀(Potassium，K)、鈣(Calcium，Ca)和鎂(Magnesium，Mg)含量采用原子吸收光譜法測定。中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)和木質素(Lignin)含量采用濾袋技術(Filter bag technology，FBT)測定[10]，纖維素(Cellulose，Cel)= ADF-木質素，半纖維素(Hemicellulose，HC)= NDF-ADF，非纖維性碳水化合物(Non fibrous carbohydrates，NFC)含量采用比色法測定[11]。

利用DaisyPIIPIncubator體外人工瘤胃培養箱(Daisy II型，美國)模擬發酵，采用兩階段離體消化法測定[12]，并根據夏洪澤等方法[13]計算混合青貯樣品養分消化率，其中緩沖液參照Menke和Steingass[14]的方法進行配制。中性洗滌纖維可消化率(NDF digestibility，dNDF)和干物質消化率(Dry matter digestibility in vitro，IVTDMD)基于DM含量進行計算(% DM)，體外中性洗滌纖維消化率(NDF digestibility in vitro，NDFD)基于NDF含量進行計算(% NDF)。

1.3.3飼用價值計算 飼用價值計算根據以下公式進行計算[15]：

干物質采食量(Dry matter intake，DMI)= 120/NDF；

可消化干物質(Digestible dry matter，DDM)= 82.9-(0.779×ADF)；

總可消化養分(Total digestible nutrient，TDN)= 82.38-(0.7515×ADF)；

相對飼喂價值(Relative feeding value，RFV)= DMI×DDM/1.29；

相對牧草質量(Relative forage quality，RFQ)= DMI×TDN/1.23。

1.4 數據分析

將試驗數據中的百分數(%)作反正弦轉換之后，采用SPSS 19.0統計軟件作單因素方差分析，結果用“平均值±標準差”表示，P<0.05表示各處理間存在顯著差異。

2 結果與分析

2.1 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯感官評定的影響

由表2可知，CEL處理的色澤評分、氣味評分和質地評分與CK差異不顯著，水分評分和pH評分顯著高于CK(P<0.05)，pH顯著低于CK(P<0.05)；XYL處理的質地評分顯著高于CK(P<0.05)，氣味評分顯著低于CK(P<0.05)，色澤評分、水分評分、pH和pH評分與CK差異不顯著。根據綜合評分，CEL處理的感官評定等級為良好，CK和XYL處理的感官評定等級為一般。

表2 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯感官評定的影響

2.2 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯營養成分的影響

由表3可知，CEL和XYL處理的DM，EE，K和Mg含量均顯著高于CK(P<0.05)，CEL處理的CP和P含量顯著高于CK(P<0.05)，XYL處理的CP和P含量與CK差異不顯著。CEL和XYL處理的NDF，ADF，木質素和纖維素含量均顯著低于CK(P<0.05)，且CEL處理的NDF，ADF，木質素，纖維素和半纖維素含量均顯著低于XYL處理(P<0.05)。CEL和XYL處理的NFC，CA和Ca含量均與CK差異不顯著。

表3 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯營養成分的影響

2.3 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯養分消化率及飼用價值的影響

由表4可知，CEL處理的IVTDMD30，IVTDMD48，dNDF30，dNDF48，NDFD30和NDFD48均顯著高于CK(P<0.05)。XYL處理的IVTDMD30，dNDF30和NDFD30均顯著高于CK(P<0.05)，dNDF48和NDFD48與CK差異不顯著，IVTDMD48顯著低于CK(P<0.05)。CEL和XYL處理的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均顯著高于CK(P<0.05)，且CEL處理的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均顯著高于XYL處理(P<0.05)。

表4 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯養分消化率及飼用價值的影響

3 討論

3.1 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯感官評定的影響

pH值在一定程度上能夠反映青貯飼料品質的優劣，一般認為，pH值小于4.2的青貯飼料品質較優[8]。本試驗中，添加纖維素酶顯著降低了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的pH值，提高了水分評分及pH評分，顯著改善了其感官品質，提高了感官評定等級，而添加木聚糖酶對水稻秸稈和白酒糟混合青貯的感官評定無顯著的影響。由于添加纖維素酶可以降解水稻秸稈和白酒糟混合青貯中的部分纖維素，提高青貯飼料的WSC含量，為乳酸菌發酵提供充足的底物，產生大量乳酸，從而使pH值降低為3.98，獲得了品質較好的水稻秸稈和白酒糟混合青貯飼料。這與萬江春等[6]、Khota等[16]添加纖維素酶能夠顯著降低青貯飼料的pH值和改善感官品質的研究結果一致。

3.2 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯營養成分的影響

營養成分含量的高低能夠反映青貯飼料的品質，也是衡量青貯飼料品質的最基本指標。本試驗中，添加纖維素酶和木聚糖酶均顯著提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的DM，EE，K和Mg含量，添加纖維素酶還提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的CP含量，同時添加纖維素酶和木聚糖酶也降低了水稻秸稈和白酒糟混合青貯NDF，ADF和木質素含量。Hou等[17]研究表明，添加纖維素酶可提高青貯飼料的CP含量。Li等[18]研究表明，柱花草(Stylosanthesguianensis)青貯中添加纖維素酶，其DM和CP含量顯著提高，NDF含量顯著降低。Li等[19]研究表明，王草(PennisetumsineseRoxb)青貯中添加纖維素酶，其CP含量顯著提高，ADF和NDF含量顯著降低。萬江春等[6]研究表明，棉花秸稈青貯中添加纖維素酶，其ADF和NDF含量顯著降低。以上研究結果均與本試驗取得的結果相一致，可能是因為添加纖維素酶和木聚糖酶，可降解水稻秸稈和白酒糟混合青貯原料中的部分纖維素、半纖維素和木質素，破壞細胞壁結構，使細胞內容物充分外流，產生大量的乳酸菌發酵底物，促進乳酸菌發酵，大量產生乳酸使得水稻秸稈和白酒糟混合青貯的pH值快速下降，低pH值有效抑制了有害菌的生長，減少青貯過程中營養物質的消耗和損失，進而提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的DM，CP和EE含量，同時降低了木質素、ADF和NDF含量，且添加纖維素酶的效果優于木聚糖酶。

3.3 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯養分消化率的影響

養分消化率能夠反映草食家畜對飼料中營養物質的轉化效率，養分消化率越高，粗飼料的營養品質也就越好[20]。本試驗中，添加纖維素酶顯著提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的IVTDMD30，IVTDMD48，dNDF30，dNDF48，NDFD30和NDFD48，添加木聚糖酶顯著提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的IVTDMD30，dNDF30和NDFD30。Refat等[21]研究表明，添加復合酶制劑(木聚糖酶和纖維素酶的混合物)能夠提高青貯大麥(HordeumvulgareL.)的體外消化率。Mahdi等[22]研究表明，添加纖維素酶可以提高油棕櫚(Trachycarpusfortunei(Hook.) H. Wendl.)葉青貯飼料的體外消化率。萬江春等[6]研究表明，在纖維素酶和乳酸菌的互作效應下，棉花秸稈青貯飼料的體外消化率顯著增加。以上研究結果均與本試驗結果相一致。在青貯飼料的養分消化率指標中，IVTDMD容易受粗飼料中纖維素含量和木質化的影響，它可以反映草食家畜對粗飼料消化利用的難易程度[20]。本試驗研究表明，添加纖維素酶和木聚糖酶均能提高水稻秸稈和白酒糟混合青貯的IVTDMD，可能是因為添加纖維素酶和木聚糖酶在一定程度上降解了纖維素、半纖維素和木質素等物質，從而降低了ADF和NDF含量，使得水稻秸稈和白酒糟混合青貯的養分消化率顯著提高。

3.4 不同酶制劑對水稻秸稈和白酒糟混合青貯飼用價值的影響

RFV是粗飼料中ADF和NDF的綜合反映，RFV值大于100，表明該粗飼料整體質量較好，且RFV值越大其營養價值越大；RFQ與RFV相似，但RFQ更加接近實際情況[20]。本試驗中，添加纖維素酶和木聚糖酶后，水稻秸稈和白酒糟混合青貯的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均提高。Li等[18]研究表明，柱花草青貯中添加纖維素酶，其RFV和瘤胃降解率顯著提高。張雪蕾等[23]研究表明，飼用苧麻(Boehmerianivea(L.) Gaudich.)青貯中添加纖維素酶，其DMI，DDM，TDN和RFV顯著提高，飼用價值得到有效改善。由于添加纖維素酶和木聚糖酶在一定程度上將水稻秸稈和白酒糟混合青貯原料中的纖維素和半纖維素降解為WSC，使得纖維結構中的礦物質元素等釋放出來，并提高了CP，EE和NFC含量，降低了ADF和NDF含量，提高了DM和粗纖維消化率，從而改善了水稻秸稈和白酒糟混合青貯營養品質和飼用價值。本試驗中，纖維素酶處理的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均顯著高于木聚糖酶，說明添加纖維素酶的效果優于木聚糖酶。

4 結論

添加250 U·g-1纖維素酶和250 U·g-1木聚糖酶能夠提高水稻秸稈和白酒糟混合青貯的DM，EE，K和Mg含量，降低NDF，ADF和木質素含量，提高IVTDMD30，dNDF30，NDFD30，DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ。添加250 U·g-1纖維素酶還能改善感官品質，降低結構性碳水化合物含量，提高養分消化率和飼用價值，說明纖維素酶的添加效果優于木聚糖酶。