菌酶協同發酵對奶牛發酵全價混合日糧營養成分、發酵品質、體外消化率的影響

摘要： 為研究菌酶協同發酵對奶牛發酵全價混合日糧的營養成分、發酵品質、體外消化率的影響，設置5個處理，分別為空白對照（CK）、添加2×105 CFU/g乳酸菌處理（J）、添加2×105 CFU/g乳酸菌+0.025%纖維素酶處理（JX1）、添加2×105 CFU/g乳酸菌+0.050%纖維素酶處理（JX2）、添加2×105 CFU/g乳酸菌+0.100%纖維素酶處理（JX3）。所有處理均進行厭氧發酵，在發酵3 d、7 d、15 d、30 d檢測發酵品質，發酵30 d檢測營養成分含量、酸溶蛋白含量、體外消化率。結果表明，JX3處理發酵全價混合日糧中的中性洗滌纖維含量顯著低于對照（P＜0.05）。JX3處理發酵全價混合日糧的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、纖維素、半纖維素的含量最低，酸溶蛋白、粗蛋白、乳酸含量最高。JX3處理發酵全價混合日糧的體外干物質消化率和體外中性洗滌纖維消化率最高，分別為84.00%和21.61%。綜上所述，2×105 CFU/g乳酸菌+0.100%纖維素酶協同發酵的全價混合日糧營養成分、發酵品質、體外消化率最優。

關鍵詞： 發酵全價混合日糧；菌酶協同發酵；發酵品質；營養品質；體外消化率

中圖分類號： S816.6"" 文獻標識碼： A"" 文章編號： 1000-4440（2024）06-1038-07

Effects of cooperative fermentation by bacteria and enzymes on nutrient composition， fermentation quality and in vitro digestibility of fermented total mixed rations in dairy cows

LIU Beiyi1， ZHAO Ranran1， TIAN Jipeng1， HUAN Hailin1， CHENG Yunhui1， XU Nengxiang1， ZHANG Wenjie1， HAN Bingfeng2， DING Chenglong1

（1.Institute of Animal Science， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop and Animal Integrated Farming， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing 210014， China；2.Ruiliang Feed" （Xuzhou） Co.， Ltd.， Xuzhou 221600， China）

Abstract： In order to study the effects of cooperative fermentation by bacteria and enzymes on nutrient composition， fermentation quality and in vitro digestibility of fermented total mixed rations in dairy cows， five treatments were set up， which were blank control （CK）， adding 2×105 CFU/g lactobacillus treatment （J）， adding 2×105 CFU/g lactobacillus + 0.025% cellulase treatment （JX1）， adding 2×105CFU/g lactobacillus + 0.050% cellulase treatment （JX2）， adding 2×105CFU/g lactobacillus + 0.100% cellulase treatment（JX3）. All treatments were subjected to anaerobic fermentation. The fermentation quality was detected at 3 d， 7 d， 15 d and 30 d of fermentation， and the nutrient content， acid-soluble protein content and in vitro digestibility were detected at 30 d. The results showed that the content of neutral detergent fiber in fermented total mixed rations in JX3 was significantly lower than that in the control （P＜0.05）. The contents of neutral detergent fiber， acid detergent fiber， cellulose and hemicellulose of fermented total mixed rations in JX3 were the lowest， while the contents of acid soluble protein， crude protein and lactic acid were the highest. The in vitro dry matter digestibility and in vitro neutral detergent fiber digestibility of fermented total mixed rations in JX3 were the highest， which were 84.00% and 21.61%， respectively. In conclusion， the optimal nutritional composition， fermentation quality and in vitro digestibility of fermented total mixed rations were obtained by adding 2×105CFU/g lactobacillus + 0.100% cellulase.

Key words： fermented total mixed rations；cooperative fermentation by bacteria and enzymes；fermentation quality；nutrient quality；in vitro digestibility

微生物發酵飼料具有飼料利用率高、適口性好等優點[1]，可以為瘤胃微生物提供營養底物，促進瘤胃微生物的生長和繁殖，提高瘤胃發酵水平以及飼料營養成分的體外消化水平[2]，促使機體激活免疫細胞，提高畜禽的免疫能力[3]。飼用酶制劑能夠提高青貯飼料的發酵品質及水溶性碳水化合物的含量，顯著降低酸性以及中性洗滌纖維的含量[4]，且能提高飼料利用率，從而改善動物生產性能[5-6]。

反芻動物酶制劑（纖維素酶、半纖維素酶、酯酶）的作用主要是降解植物細胞壁[7-8]。菌酶協同發酵即益生菌和酶共同發酵飼料，可以提高發酵效率，提升發酵產品的品質，充分發揮酶和益生菌的互補作用，是一種較為先進的生產工藝[9]。菌酶協同發酵能顯著提高飼料中大分子物質的降解率，同時產生有機酸及大量有益的代謝產物[10]。例如，纖維素酶分解秸稈內的纖維素得到單糖等小分子營養物質，為酵母菌產生菌體蛋白提供營養支持，提高酵母菌產酶量，顯著提高飼料品質[11]?，F階段，菌酶協同發酵飼料多用于飼養單胃動物以及水產動物方面[12-14]，對奶牛發酵全價混合日糧（TMR）菌酶協同工藝的研究較少。本研究擬利用乳酸菌和纖維素酶同時發酵奶牛全價混合日糧，研究菌酶協同發酵對發酵飼料營養品質、體外消化率和發酵品質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

根據奶牛圍產前期營養需要（表1），配制圍產前期奶牛日糧。精飼料包含壓片玉米、玉米粉、豆粕、棉籽粕、碳酸鈣、預混料（表2）。每1 kg預混料含維生素A 8.0×105 IU、維生素D 1.8×105 IU、維生素E 7 000.0 mg、生物素45.0 mg、β-胡蘿卜素300.0 mg、銅600.0 mg、鐵1 000.0 mg、鋅2 200.0 mg、錳1 800.0 mg、鈷20.0 mg、硒30.0 mg、碘39.0 mg、鎂4.5 g、鈣7.2 g、磷2.9 g。粗飼料包括青貯玉米、燕麥干草、小麥秸稈，均鍘碎成2～3 cm的小段。奶牛發酵全價混合日糧（TMR）由豆渣、糖蜜、精飼料與粗飼料混合、發酵制成，發酵過程中，水分控制在50%（表3）。

1.2 試驗設計

在表3的全價混合日糧（TMR）的基礎上，設置5個處理，分別為空白對照（CK）、添加2×105 CFU/g乳酸菌處理（J）、添加2×105 CFU/g乳酸菌+0.025%纖維素酶處理（JX1）、添加2×105 CFU/g乳酸菌+0.050%纖維素酶處理（JX2）、添加2×105 CFU/g乳酸菌+0.100%纖維素酶處理（JX3）。所有處理的全價混合日糧均進行厭氧發酵。乳酸菌為江蘇省農業科學院提供的復合菌劑，包括干酪乳桿菌等多種菌類[15]。纖維素酶由廣東溢多利生物科技股份有限公司提供，酶活性為10 000 U/g。

1.3 發酵全價混合日糧制作與品質分析

1.3.1 發酵全價混合日糧的制作 用鍘刀把燕麥干草、小麥秸稈和青貯玉米鍘碎成2～3 cm的小段，按照表3的配方將粗飼料和精飼料、糖蜜、豆渣混合，裝入呼吸袋中，壓實并抽成真空狀態，每袋重600 g。室溫下遮光，分別進行3 d、7 d、15 d、30 d發酵處理。

1.3.2 營養成分和品質分析 pH：稱取20 g發酵全價混合日糧，倒入180 ml蒸餾水，于4 ℃放置24 h，4層紗布過濾后用pHS-3C型數顯酸度計測定發酵全價混合日糧的pH。

有機酸含量：用高效液相色譜儀分析測定有機酸（乳酸、乙酸）含量。

干物質含量：將每袋全價混合日糧分成2份，分別用報紙包好，105 ℃殺青2 h，之后在75 ℃的烘箱之中持續烘干48 h，測定干物質的含量。將全價混合日糧粉碎，并用1 mm孔徑的網篩篩選后，使用自封袋密封存儲，進行常規營養指標檢測。

粗蛋白含量：粗蛋白含量用全自動凱氏定氮儀（KjeltecTM2300）測定。

中性洗滌纖維（NDF）含量、酸性洗滌纖維（ADF）含量、木質素含量：均采用ANKOM-A2000i型全自動濾袋技術測定，并計算纖維素、半纖維素含量[16]，均以干物質計。

體外消化率：體外干物質消化率通過兩級消化法（體外蛋白酶-纖維素酶）進行檢測 [17]，測定消化之后的試樣殘渣中性洗滌纖維含量，再計算得到體外中性洗滌纖維消化率。

酸溶蛋白含量：用錐形瓶稱取1.5 g樣品，倒入50 ml 15%三氯乙酸溶液，搖床轉速180 r/min， 30 min。搖晃后過濾，取10 ml濾液用凱氏定氮法測定。

1.4 數據分析

利用Excel2019、SPSS26軟件統計分析試驗數據，采用Tukey法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 菌酶協同發酵對發酵全價混合日糧營養成分的影響

如表4所示，發酵30 d，J處理發酵全價混合日糧中的中性洗滌纖維含量與對照相比無顯著差異（Pgt;0.05），JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的中性洗滌纖維含量均顯著低于對照（P＜0.05）。其中JX3處理顯著低于對照、J、JX1、JX2處理（P＜0.05），與對照相比，JX3處理發酵全價混合日糧中的中性洗滌纖維含量顯著降低3.60個百分點。發酵30 d，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的酸性洗滌纖維含量均顯著低于對照（P＜0.05）。其中，JX3處理發酵全價混合日糧中的酸性洗滌纖維含量與J、JX1、JX2處理相比無顯著差異（Pgt;0.05），與對照相比，JX3處理發酵全價混合日糧中的酸性洗滌纖維含量顯著降低了1.96個百分點（P＜0.05）。發酵30 d，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的纖維素含量均顯著低于對照（P＜0.05）。與對照相比，JX3處理發酵全價混合日糧中的纖維素含量顯著降低了2.05個百分點。發酵30 d，J、JX1、JX2處理發酵全價混合日糧中的半纖維素含量與對照相比無顯著差異（Pgt;0.05），JX3處理發酵全價混合日糧中的半纖維素含量顯著低于對照和J、JX1、JX2處理（P＜0.05）。與對照相比，JX3處理發酵全價混合日糧中的半纖維素含量顯著降低1.81個百分點（P＜0.05）。對照和J、JX1、JX2、JX3處理的木質素含量均無顯著差異（Pgt;0.05）。

如表5所示，發酵30 d，J處理發酵全價混合日糧中的粗蛋白含量與對照相比無顯著差異（Pgt;0.05），JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的粗蛋白含量均顯著高于對照（P＜0.05），其中JX3處理發酵全價混合日糧中的粗蛋白含量最高，為13.82%。

2.2 菌酶協同發酵對發酵全價混合日糧發酵品質的影響

如圖1所示，在發酵7 d內，對照和各處理發酵全價混合日糧的pH值均迅速下降到4.00左右。發酵7～30 d，對照發酵全價混合日糧的pH值繼續下降。發酵7～15 d，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧的pH值均上升，發酵15～30 d，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧的pH值均下降。發酵30 d，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧的pH值均低于對照，其中JX3處理發酵全價混合日糧的pH值最低，為3.81。

如表6所示，發酵30 d，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的酸溶蛋白含量均顯著高于對照（P＜0.05），J、JX1、JX2處理發酵全價混合日糧中的酸溶蛋白含量無顯著差異（Pgt;0.05）。其中JX3處理發酵全價混合日糧中的酸溶蛋白含量最高，為5.13%，與對照相比，JX3處理發酵全價混合日糧中的酸溶蛋白含量顯著提高了0.60個百分點（P＜0.05）。

如表7所示，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的乳酸含量均隨著發酵時間的延長而呈上升趨勢，且在相同發酵時間內乳酸含量均顯著高于對照（P＜0.05）。發酵30 d， JX3處理的乳酸含量最高，為1.82%。發酵3 d，各處理的乙酸含量顯著低于對照（P＜0.05），其中JX3處理的乙酸含量最低。在發酵7 d和30 d時，對照和J、JX1、JX2、JX3處理的乙酸含量均無顯著差異（Pgt;0.05）。在整個發酵過程中，JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的乙酸含量在發酵30 d顯著高于其他發酵天數（P＜0.05）。

2.3 菌酶協同發酵對發酵全價混合日糧體外消化率的影響

由表8可知，發酵30 d，菌酶協同處理（JX1、JX2、JX3）發酵全價混合日糧的體外干物質消化率均顯著高于對照（P＜0.05）。其中JX3處理發酵全價混合日糧的體外干物質消化率最高，為84.00%，與對照相比，體外干物質消化率提高4.14個百分點。 發酵30 d，JX2和JX3處理發酵全價混合日糧的體外中性洗滌纖維消化率顯著高于對照（P＜0.05）。其中JX3處理的體外中性洗滌纖維消化率最高，為21.61%，與對照相比，體外中性洗滌纖維消化率提高3.93個百分點。

3 討論

3.1 菌酶協同發酵對發酵全價混合日糧營養品質的影響

中性洗滌纖維含量為判斷飼料纖維含量高低的關鍵指標之一[18]，酸性洗滌纖維含量與飼料消化率顯著相關[19]。本研究結果表明，JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的中性洗滌纖維含量顯著低于對照（P＜0.05）。這表明向發酵全價混合日糧飼料中添加乳酸菌以及纖維素酶能有效降解纖維素。傅彤[20]的研究結果表明，用乳酸菌和纖維素組成的復合菌酶發酵全株玉米，中性洗滌纖維（NDF）含量和酸性洗滌纖維（ADF）含量均降低。在本研究中，與對照相比，JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的中性洗滌纖維含量分別降低1.19個百分點、1.62個百分點、3.60個百分點，酸性洗滌纖維含量分別降低1.56個百分點、1.88個百分點、1.96個百分點，纖維素含量分別降低1.45個百分點、1.84個百分點、2.05個百分點。

粗蛋白含量為評估飼料質量的關鍵指標，Chen等[21]指出，相比單菌或者單酶發酵的飼料，菌酶協同發酵的青貯飼料的粗蛋白和可溶性蛋白含量更高。本研究中，發酵30 d，JX1、JX2和JX3處理發酵全價混合日糧中的粗蛋白含量均顯著高于對照（P＜0.05），與潘潤淑等[22]的研究結果一致。由此可見，菌酶協同發酵可以顯著降低發酵全價混合日糧中粗纖維的含量，提高粗蛋白的含量。

3.2 菌酶協同發酵對發酵全價混合日糧發酵品質的影響

乳酸菌發酵生成乳酸，降低發酵飼料的酸堿度，有效抑制有害菌的生長。樊振等[23]研究結果表明，向青貯玉米中添加乳酸菌可以明顯降低飼料的pH，降低霉菌數量。該結論與本研究結果一致。本研究發現，發酵全價混合日糧在發酵7 d內pH值迅速下降，發酵3 d時，對照發酵全價混合日糧pH值顯著高于J、JX1、JX2和JX3處理，這是由于乳酸菌生成的乳酸使飼糧酸堿度降低，有利于為飼料提供了良好的儲存環境。

乳酸是乳酸菌發酵的主要產物，顯著影響發酵飼料品質[23]。在本研究中，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的乳酸含量隨著發酵時間的延長呈上升趨勢，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中的乳酸含量均顯著高于對照（P＜0.05）。發酵30 d，JX3處理的乳酸含量最高，顯著高于對照和J、JX1、JX2處理（P＜0.05）。Filya等[24]研究結果表明，在飼料中接種乳酸菌能夠促使飼料發酵，明顯提升飼料中乳酸含量，與本研究結果一致。Chen等[21]指出，對比利用單一乳酸菌或者單一纖維素酶發酵飼料，菌酶協同作用的飼料pH值更低，乳酸含量更高。本研究結果表明，隨著纖維素酶添加量的提高，發酵全價混合日糧中乳酸含量提高。

酸溶蛋白為游離氨基酸合成的小分子成分，為判斷發酵飼料質量的關鍵要素之一[25-26]。發酵30 d，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧中酸溶蛋白含量均顯著高于對照（P＜0.05），其中JX3處理酸溶蛋白含量最高，達到5.13%。Chen等[21]指出，對比利用單一乳酸菌或者單一纖維素酶發酵飼料，菌酶協同發酵的飼料中可溶性蛋白含量更高，與本研究結果一致。

3.3 菌酶協同發酵對發酵全價混合日糧體外消化率的影響

體外干物質消化率和體外中性洗滌纖維消化率是衡量日糧品質的重要指標之一[27]。消化率反映了動物對飼料的利用程度[28]。在本研究中，發酵30 d，JX1、JX2、JX3處理全價混合日糧體外干物質消化率均顯著高于對照（P＜0.05）。發酵30 d，JX2、JX3處理全價混合日糧體外中性洗滌纖維消化率顯著高于對照（P＜0.05）。研究結果表明，適量乳酸菌和纖維素酶復合添加可以明顯增加發酵飼料的體外干物質消化率以及體外中性洗滌纖維消化率，與馮江鑫[29]的研究結果一致。

4 結論

本研究結論如下：（1）JX3處理發酵全價混合日糧中的中性洗滌纖維含量顯著低于對照和J、JX1、JX2處理（P＜0.05），與對照相比，JX3處理發酵全價混合日糧中的中性洗滌纖維含量、酸性洗滌纖維含量、纖維素含量、半纖維素含量分別下降3.60個百分點、1.96個百分點、2.05個百分點、1.81個百分點。JX3處理發酵全價混合日糧中的粗蛋白含量最高，達13.82%。（2）發酵7 d，對照和各處理發酵全價混合日糧的pH值均迅速下降到4.00左右，發酵3 d時，J、JX1、JX2、JX3處理發酵全價混合日糧的pH值顯著低于對照（P＜0.05）。發酵30 d，JX3處理發酵全價混合日糧的pH值最低，為3.81。JX3處理發酵全價混合日糧中的酸溶蛋白含量顯著高于對照和J處理（P＜0.05）。（3）JX3處理發酵全價混合日糧的體外干物質消化率顯著高于對照和J處理（P＜0.05），體外中性洗滌纖維消化率顯著高于對照（P＜0.05）。

綜合各項檢測結果可以得出，添加2×105 CFU/g乳酸菌+0.100%纖維素酶的發酵全價混合日糧營養成分、發酵品質、體外消化率最優。

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（責任編輯：成紓寒）

收稿日期：2023-06-08

基金項目：江蘇現代農業產業技術體系建設專項基金[JATS（2023）398];江蘇省蘇北科技專項（XZ-SZ202112）

作者簡介：劉蓓一（1984-），女，江蘇武進人，博士，副研究員，主要從事飼草加工與草食動物營養研究。（E-mail）byliu@jaas.ac.cn

通訊作者：丁成龍，（E-mail）dingcl@jaas.ac.cn