不同發(fā)酵物對(duì)水稻秸稈飼料酸化和降解的比較研究

楊建華

（廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川廣安 638000）

稻谷是我國(guó)三大主糧之一，國(guó)家水稻數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)顯示，2021 年我國(guó)稻谷產(chǎn)量為21284.24萬(wàn)t，占我國(guó)糧食總產(chǎn)量的31.17%（許宇薇，2012）。有研究表明，水稻秸稈具有一定的飼用潛力，但水稻秸稈纖維含量較高，粗蛋白質(zhì)含量低，適口性差（曾輝等，2017）。王亦聞等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，使用益生菌、酶制劑等發(fā)酵物對(duì)水稻秸稈進(jìn)行發(fā)酵處理能有效提高適口性，改善營(yíng)養(yǎng)水平，提高利用率?？莶菅挎邨U菌、釀酒酵母菌及糞腸球菌應(yīng)用較為廣泛（辛迎雪，2015）。韓穎潔（2015）研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合使用益生菌和纖維素酶發(fā)酵玉米秸稈，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的含量分別降低20.15%、58.83% 和42.32%。王瑩和玉柱（2010）研究表明，與單獨(dú)使用酶制劑和益生菌制劑相比，酶菌聯(lián)合處理能進(jìn)一步降低秸稈發(fā)酵飼料pH、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量。

總之，本試驗(yàn)使用枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌、糞腸球菌、纖維素酶和木聚糖酶對(duì)水稻秸稈進(jìn)行發(fā)酵處理。分析不同酶菌組合對(duì)發(fā)酵水稻的感官評(píng)價(jià)、營(yíng)養(yǎng)成分及酸化的影響，為提高水稻秸稈利用率，非糧飼料資源的開(kāi)發(fā)和利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)所用枯草芽孢桿菌（活菌數(shù)≥1×1011CFU/g）、釀酒酵母菌（活菌數(shù)≥1×1011CFU/g）和糞腸球菌（活菌數(shù)≥1×1011CFU/g）購(gòu)置于江西某生物科技有限公司；纖維素酶（活性1×104U/g）和木聚糖酶（活性5×104U/g）購(gòu)置于山東某生物科技有限公司；水稻秸稈購(gòu)置于四川某飼料公司。

1.2 樣品制備 將益生菌菌種活化后，按照1 ∶1 ∶1 的比例接種于相應(yīng)培養(yǎng)基中。水稻秸稈曬干后粉碎至長(zhǎng)度2 ～3 cm 備用。按照益生菌：纖維素酶：木聚糖酶=1 ∶5 ∶15 的比例配置各試驗(yàn)組發(fā)酵物。其中對(duì)照組不做發(fā)酵處理、試驗(yàn)組1 為益生菌發(fā)酵組、試驗(yàn)組2 為益生菌和纖維素酶聯(lián)合發(fā)酵組、試驗(yàn)組3 為益生菌和木聚糖酶聯(lián)合發(fā)酵組、試驗(yàn)組4 為益生菌+ 纖維素酶+ 木聚糖聯(lián)合發(fā)酵組。水稻秸稈與各組發(fā)酵物充分混合后用清水將混合料含水量調(diào)整至60%，pH調(diào)整至6.5。充分混勻后裝入聚乙烯袋，密封后置于避光干燥的條件下15℃貯存10 d。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 發(fā)酵水稻秸稈營(yíng)養(yǎng)水平測(cè)定 按照劉戰(zhàn)霞等（2023）的方法測(cè)定各樣本中粗纖維（CF）、粗蛋白質(zhì)（CP）、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量；參考《飼料中氨基酸的測(cè)定》（GB/T 18246-2019）測(cè)定各樣本中氨基酸的含量；使用氣相色譜測(cè)定各樣本中乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量；按照白長(zhǎng)勝（2022）的方法獲得發(fā)酵飼料濾液，并使用酸度計(jì)測(cè)定其pH。

1.3.2 感官評(píng)價(jià) 取各組發(fā)酵水稻秸稈飼料，由具有專業(yè)背景的8 名飼料行業(yè)從業(yè)人員從氣味、結(jié)構(gòu)、色澤方面進(jìn)行盲評(píng)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 發(fā)酵水稻秸稈飼料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2019進(jìn)行預(yù)處理，使用SAS 9.4 進(jìn)行方差分析，采用Duncan’s 法進(jìn)行多重比較，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P＜0.05 表示組間差異顯著。

2 結(jié)果分析

2.1 不同發(fā)酵物對(duì)水稻秸稈飼料營(yíng)養(yǎng)成分的影響 由表2 可知，與對(duì)照組相比，各發(fā)酵處理組中粗蛋白質(zhì)含量顯著增加（P＜0.05），其中以試驗(yàn)組4 粗蛋白質(zhì)含量最高，達(dá)14.91%（P＜0.05）；各發(fā)酵處理組中粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均顯著降低（P＜0.05），其中試驗(yàn)組4 和試驗(yàn)組2 纖維含量最低（P＜0.05）；此外，各發(fā)酵處理組感官評(píng)分均顯著高于對(duì)照組（未發(fā)酵組）（P＜0.05），試驗(yàn)組4 感官評(píng)分最高（P＜0.05）。

表2 不同發(fā)酵物對(duì)水稻秸稈飼料營(yíng)養(yǎng)成分的影響 %

2.2 不同發(fā)酵物對(duì)水稻秸稈飼料酸化的影響由表3 可知，與對(duì)照組相比，各發(fā)酵處理組pH 均顯著降低（P＜0.05），其中，試驗(yàn)組4 和試驗(yàn)組2的pH 最低，分別為4.83 和5.06（P＜0.05）；各發(fā)酵處理組中乳酸、乙酸、丙酸和丁酸累積顯著增加（P＜0.05），其中，試驗(yàn)組4 含量最高，乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量分別為25.46、12.67、0.53 和1.21 g/kg。

表3 不同發(fā)酵物對(duì)水稻秸稈飼料酸化的影響 g/kg

2.3 聯(lián)合應(yīng)用益生菌、纖維素酶和木聚糖對(duì)發(fā)酵水稻秸稈氨基酸含量的影響 由表2、3 可知，試驗(yàn)組4 發(fā)酵效果較好，因此，選擇試驗(yàn)組4 進(jìn)行后續(xù)氨基酸含量研究。由圖1 可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組4 中Pro、Asp、Glu、Ser、Gly 和Thr 含量顯著增加（P＜0.05）；Leu、Lys 和Arg 含量顯著降低（P＜0.05）；此外，聯(lián)合發(fā)酵處理對(duì)Val、His、Ala、Phe、IIe、Tyr、Cys 和Met 含量無(wú)顯著影響（P＞0.05）。

圖1 聯(lián)合應(yīng)用益生菌、纖維素酶和木聚糖對(duì)發(fā)酵水稻秸稈不同氨基酸變化率的影響

3 討論與結(jié)論

崔鴻亮（2021）研究發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)纖維素是植物秸稈最主要的成分。任雙豐（2011）研究表明，秸稈中特殊的纖維素復(fù)合體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致畜禽對(duì)秸稈中纖維成分的消化利用率較低。秸稈發(fā)酵能有效降解秸稈中的粗纖維，提高秸稈適口性和營(yíng)養(yǎng)水平（曾輝等，2017）。胡蓉等（2008）研究表明，經(jīng)發(fā)酵處理后的秸稈飼料pH 及纖維含量顯著降低，同時(shí)粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量顯著升高。此外，飼喂發(fā)酵秸稈飼料能顯著提高消化代謝率（陶蓮等，2016）。目前，枯草芽孢桿菌、糞腸球菌和釀酒酵母菌是應(yīng)用較為廣泛的發(fā)酵益生菌。此外，馮文曉等（2017）研究表明，飼喂由益生菌和酶制劑（纖維素酶和木質(zhì)素酶）發(fā)酵處理的水稻秸稈能提高肉用綿羊采食量，促進(jìn)肉羊生長(zhǎng)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，各發(fā)酵處理組水稻秸稈粗蛋白質(zhì)含量顯著提高，纖維含量顯著降低。其中，以益生菌+ 纖維素酶+ 木聚糖酶組效果最佳，粗蛋白質(zhì)含量提高9.12%，粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量分別降低11.55%、32.27% 和21.49%。同時(shí)，該組感官評(píng)價(jià)得分最高。

陶蓮等（2016）研究表明，使用復(fù)合型發(fā)酵劑處理秸稈飼料能顯著降低pH。劉戰(zhàn)霞等（2023）研究表明，益生菌發(fā)酵油菜秸稈中乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量顯著提高。這與本研究結(jié)果一致，本研究結(jié)果表明，益生菌+ 纖維素酶+ 木聚糖酶組乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量顯著高于其他處理組，表明酶制劑與益生菌制劑之間不存在拮抗作用（王建兵等，2001），聯(lián)合應(yīng)用益生菌、纖維素酶和木質(zhì)素酶的發(fā)酵效果明顯優(yōu)于添加單一發(fā)酵物。推測(cè)纖維素酶和木聚糖酶能有效降解秸稈中的植物性多糖，為益生菌提供發(fā)酵底物，提高發(fā)酵品質(zhì)（曾輝等，2017）。

基于以上數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)組4 進(jìn)行氨基酸含量分析，結(jié)果表明，試驗(yàn)組4 發(fā)酵處理后苦味氨基酸（賴氨酸、亮氨酸和精氨酸）含量均顯著降低，而甜味氨基酸（脯氨酸、谷氨酸和絲氨酸）含量顯著升高。這與劉戰(zhàn)霞等（2023）的研究結(jié)果基本一致，推測(cè)與糞腸球菌和枯草芽孢桿菌通過(guò)發(fā)酵作用產(chǎn)生較多甜味氨基酸有關(guān)。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，益生菌+ 纖維素酶+ 木聚糖酶聯(lián)合發(fā)酵的水稻秸稈飼料中粗蛋白質(zhì)含量最高，纖維降解最多，酸化效果最好。