糖蜜和植物乳桿菌對啤酒花枝葉青貯品質、微生物數量及瘤胃降解率的影響

鮮歐洋 李肖 陳永成 王挺 王旭哲 張凡凡 馬春暉

doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.03.022

摘? 要：【目的】研究糖蜜和植物乳桿菌對啤酒花枝葉青貯品質、微生物數量及瘤胃降解率的影響。

【方法】以啤酒花枝葉為原料，研究添加糖蜜與植物乳桿菌對啤酒花枝葉青貯發酵特征及綿羊瘤胃降解率的影響，設置處理無添加劑處理（CK）、5%糖蜜（Molasses，M0處理）、5%糖蜜+105 CFU/g FM植物乳桿菌的組合（Molasses and Lactobacillus plantarum，M1）3個處理。均在室溫（19～23℃）下貯藏90 d后評價感官質量，測定分析青貯品質、微生物數量和瘤胃降解率。

【結果】（1）M0、M1處理的感官質量評價優于對照處理，M1處理的DM顯著高于CK和M0處理（P＜0.05），M1處理的CP顯著高于CK處理（P＜0.05），M0、M1處理的WSC顯著高于CK處理（P＜0.05）。M1處理的NDF顯著低于CK和M0處理（P＜0.05），M0、M1處理的ADF顯著低于CK處理（P＜0.05），M1處理的LA顯著高于CK、M0處理（P＜0.05），M1處理的AA顯著高于CK處理（P＜0.05），M0、M1處理的pH、NH3-N/TN均顯著低于CK處理（P＜0.05）；（2）M1處理的乳酸菌顯著高于CK、M0處理（P＜0.05），M0、M1處理的酵母菌顯著低于CK處理（P＜0.05）；（3）瘤胃降解12 h時，各處理之間DMD差異不顯著，M0、M1處理的OMD、ADFD、NDFD顯著高于CK處理（P＜0.05）；瘤胃降解24 h時，M1處理的DMD顯著高于CK處理，M0、M1處理的OMD、ADFD、NDFD顯著高于CK處理（P＜0.05）；瘤胃降解48 h時，M1處理的DMD、ADFD顯著高于CK、M0處理（P＜0.05），M0、M1處理的OMD、DNFD顯著高于CK處理（P＜0.05）。

【結論】糖蜜和植物乳桿菌在啤酒花枝葉青貯發酵中起到了良好的協同作用，有效地改善了青貯品質，抑制了啤酒花枝葉青貯過程中有害微生物的生長，促進了瘤胃微生物的活動。

關鍵詞：啤酒花枝葉；植物乳桿菌；青貯；發酵品質；瘤胃降解率

中圖分類號：S182??? 文獻標志碼：A??? 文章編號：1001-4330（2024）03-0719-08

收稿日期（Received）：

2023-07-23

基金項目：

農業農村部：國家現代農業產業技術體系項目（CARS）；新疆維吾爾自治區優質飼草產業技術體系項目（2022XJSC-Z-02）;新疆維吾爾自治區創新環境（人才、基地）建設專項（2021D14008）；昌吉州適度規模化肉牛育肥的技術集成與示范推廣項目（2021Z02）

作者簡介：

鮮歐洋（1996-），男，新疆烏魯木齊人，碩士研究生，研究方向為飼草加工與生產，（E-mail）709542017@qq.com

通訊作者：

張凡凡（1989-），男，新疆烏魯木齊人，副教授，博士，碩士生導師，研究方向為飼草加工與生產，（E-mail）zhangfanfan@shzu.edu.cn

馬春暉（1966-），男，新疆哈密人，教授，博士，碩士生/博士生導師，研究方向為飼草加工與生產，（E-mail）chunhuima@126.com

0? 引 言

【研究意義】啤酒花（Humulus Lupulus L.）為桑科葎草屬多年生纏繞植物，屬單性花，雌雄異株［1］，在我國主要種植于新疆和甘肅兩省（區），主要用于制作啤酒原料［2］。啤酒花枝葉是啤酒花加工副產品，研究其青貯品質、微生物數量及瘤胃降解率變化，對分析青貯發酵中的協同作用及品質改善有重要意義。乳酸菌在原料發酵過程中起著關鍵作用，乳酸菌的添加可以促進青貯發酵，對提高青貯營養品質具有現實意義。【前人研究進展】啤酒花廢棄枝葉中含有豐富的營養物質［3］，已有將啤酒花廢棄枝葉直接飼喂、堆肥發酵的相關研究，并在牛、豬、雞等家畜中應用，顯示能改善腸道內環境以及養分消化率，減少瘤胃甲烷排除［4-5］。青貯是長期保存青綠飼草料營養物質最經濟便捷的加工方式之一［6］，但是啤酒花廢棄枝葉中的α-酸和β-酸含有苦味物質且含糖量較低，加大了青貯失敗風險［7］，因此在青貯過程中，通常通過外源添加發酵底物，最大程度減少青貯的營養損失。可溶性糖是評價青貯飼料營養品質的重要指標，只有在可溶性糖含量在2.5%以上才能很好的青貯，低于2.5%往往會加大青貯失敗的風險［8］。糖蜜富含糖類物質，可在微生物生長繁殖的過程中提供豐富的碳源，在青貯發酵過程中作為前期乳酸菌快速發酵的補充［9］。【本研究切入點】植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）屬于同型發酵乳酸菌，可以調控乙醇和氨態氮含量在較低水平，進而減少消耗，有助于青綠飼料長期穩定保存［10］。啤酒花枝葉是目前尚未開發的動物飼料原料。目前有關植物乳桿菌與糖蜜接種對啤酒花廢棄枝葉青貯發酵特征及綿羊瘤胃降解率的影響研究尚未見報道。需研究糖蜜和植物乳桿菌對啤酒花枝葉青貯品質、微生物數量及瘤胃降解率的影響。【擬解決的關鍵問題】設置添加糖蜜、植物乳桿菌以及糖蜜混合添加調制啤酒花枝葉青貯飼料3個處理，分析其營養品質、發酵特征及瘤胃降解率，研究其對啤酒花廢棄枝葉青貯的影響，為調制啤酒花廢棄枝葉青貯飼料提供科學根據。

1? 材料與方法

1.1? 材 料

啤酒花（Humulus Lupulus L.）枝葉采自新疆塔城奧布森生態農場（46.58°N，83.27°E，海拔490 m），2021年9月5日采用粉碎機粉碎至2～3 cm長度；植物乳桿菌（活菌數：1×105 CFU/g，FW）由中國農業微生物菌種保藏管理中心（ACCC）提供；糖蜜（總糖含量≥50%）由中糧（昌吉）屯河糖業股份有限公司提供。選擇昌吉回族自治州瑪納斯縣紅沙灣村的3只體重（45±2） kg、體態健康并安裝永久瘤胃瘺管的哈薩克羊，采用單欄獨立飼養方式。試驗飼糧的精粗比為1∶2（DM基礎），每只羊定量飼喂200 g/d精料，苜蓿干草1 kg，全天不限制飲水，每日飼喂2次，預試期15 d，正試期7 d，術后恢復2周后開始放樣。

1.2? 方 法

1.2.1? 試驗設計

設計CK處理（無菌劑添加對照）、M0處理（添加5%糖蜜）、M1處理（5%糖蜜+105 CFU/g FM植物乳桿菌）3個處理組，每組設置3次重復。將菌劑與原料充分混勻。各處理分別稱取3 kg樣品于青貯袋，抽真空后密封，室溫保存。發酵結束后（第90 d），測定營養品質、發酵指標、微生物數量及瘤胃降解率并對樣品進行感官質量評價。

1.2.2? 測定指標

1.2.2.1? 感官質量

主要對青貯的色澤、氣味和質地3項核心指標進行感官質量評價［11］。

1.2.2.2? 營養品質

采用烘干法測定干物質（dry matter，DM）、凱氏定氮法測定粗蛋白（crude protein，CP）［12］，范式纖維洗滌法（Van Soest）測定中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）［13］，蒽酮—硫酸比色法測定可溶性碳水化合物（water soluble carbohydrates，WSC）［14］。

1.2.2.3? 發酵品質

采用酸度計測定pH，苯酚—次氯酸鈉比色法測定氨態氮（NH3-N）含量［15］，高效液相色譜法測定乳酸（lactic acid，LA）、乙酸（acetic acid，AA）丙酸（propionic acid，PA）、丁酸（butyric acid，BA）［16］。

1.2.2.4? 主要微生物數量

通過MRS培養基培養乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）［17］、高鹽察氏培養基培養酵母菌、麥芽糖浸粉瓊脂培養基培養霉菌、營養瓊脂培養基培養好氧細菌（aerobic bacteria，AB）（培養基均購自北京陸橋技術股份有限公司）。采用平板計數法計算微生物數量［18］。

1.2.3? 綿羊瘤胃降解率

采用瘤胃瘺管尼龍袋法測定干物質降解率（DMD）、中性洗滌纖維降解率（NDFD）、酸性洗滌纖維降解率（ADFD）和有機物降解率（OMD）。各處理樣品經烘干、粉碎處理過篩至粒徑為1.0 mm，準確稱取3 g各待測樣品放入孔徑45 μm，規格為5 cm×10 cm 的尼龍袋，于晨飼后2 h后打開瘤胃瘺管放入各試驗綿羊瘤胃內，在瘤胃降解12 h、24 h、48 h分別收集尼龍袋，反復沖洗浸泡漂洗至洗凈烘干至恒重待用。

1.3? 數據處理

試驗數據采用Excel 2019進行整理，使用SPSS 22.0軟件進行單因素方差分析（ANOVA），多重比較采用Duncan法。各指標瘤胃降解率計算方法公式如下［19］：

Dx = ［（MA - MB） / MA ］ × 100%.

式中，Dx為待測樣品某成分的瘤胃降解率（%）；

MA為待測樣品某成分含量（g）；

MB為過瘤胃殘留物中某成分含量（g）。

2? 結果與分析

2.1? 糖蜜和植物乳桿菌接種啤酒花廢棄枝葉青貯感官質量評價

研究表明，CK處理為褐綠色，M0、M1處理均為黃褐色；CK處理芳香味不明顯，有微弱丁酸味，M0、M1處理芳香味明顯，有較強乳酸氣味；CK處理有輕微結塊，略黏手，M0、M1處理莖葉結構松散，無霉變。綜合感官質量評價CK處理一般，M0、M1處理良好。表1

2.2 糖蜜和植物乳桿菌對啤酒花廢棄枝葉青貯品質和微生物數量的影響

研究表明，原料（第0 d）DM、CP、NDF、ADF、pH顯著高于發酵組（CK、M0、M1）（P＜0.05），NH3-N/TN、LA、AA顯著低于發酵組（CK、M0、M1）（P＜0.05），WSC含量顯著高于CK處理；BA未檢測出，PA差異不顯著（P＞0.05）。發酵結束后（第90 d），M1處理DM和LA含量顯著高于CK和M0處理（P＜0.05），CP和AA含量顯著高于CK處理（P＜0.05），M0、M1處理WSC含量顯著高于CK處理（P＜0.05），pH、NH3-N/TN均顯著低于CK處理（P＜0.05）。M1處理NDF含量顯著低于CK和M0處理（P＜0.05），M0、M1處理的ADF含量顯著低于CK處理（P＜0.05）。

原料（第0 d）酵母菌和好氧細菌顯著高于發酵組（CK、M0、M1）（P＜0.05），乳酸菌顯著低于發酵組（CK、M0、M1）（P＜0.05）；發酵結束后，M1處理的乳酸菌顯著高于CK、M0處理（P＜0.05），M0、M1處理的酵母菌顯著低于CK處理（P＜0.05），M0、M1的霉菌低于檢出限，3個處理間的好氧細菌差異不顯著（P＞0.05）。表2

2.3? 植物乳桿菌和糖蜜接種對啤酒花廢棄枝葉青貯綿羊瘤胃降解率的影響

研究表明，瘤胃降解12 h時，各處理之間DMD差異不顯著（P＞0.05），M0、M1處理的OMD、ADFD、NDFD顯著高于CK處理（P＜0.05）；瘤胃降解24 h時，M1處理的DMD顯著高于CK處理（P＜0.05），M0、M1處理的OMD、ADFD、NDFD顯著高于CK處理（P＜0.05）；瘤胃降解48 h時，M1處理的DMD、ADFD顯著高于CK、M0處理（P＜0.05），M0、M1處理的OMD、DNFD顯著高于CK處理（P＜0.05）。表3

3? 討 論

3.1? 植物乳桿菌和糖蜜對啤酒花廢棄枝葉營養品質的影響

青貯發酵中好氧細菌等有害微生物的活動，如呼吸作用會消耗青貯中DM含量［20］。試驗中，青貯發酵組（第90 d）DM含量均低于原料（第0 d），而在發酵組中，M1處理的DM顯著高于M0和CK處理，這是由于糖蜜的添加為青貯發酵提供了額外的底物，這可以促進青貯體系中產生足夠的乳酸，使pH降低，同時抑制好氧微生物活動［21］，減少了DM損失，植物乳桿菌和糖蜜聯合添加效果更加明顯。啤酒花廢棄枝葉青貯發酵組（第90 d）相比于原料（第0 d）粗蛋白質含量顯著下降，是由于參與青貯發酵的某些微生物具有降解蛋白質的作用，其中蛋白水解菌和植物酶可引起植物粗蛋白降解并伴隨著NH3-N的產生。與CK相比，有糖蜜添加的處理均能降低pH值，導致NH3-N/TN降低。而同時添加糖蜜和植物乳桿菌顯著降低了NH3-N含量，從而保持了CP含量。是在發酵底物充足的前提下，植物乳桿菌促使體系快速發酵造成的低pH環境，抑制了蛋白水解菌和植物酶的活性［22］。因此，在啤酒花廢棄枝葉青貯中添加植物乳桿菌可以最大程度上減少氮源流失。添加處理青貯的NDF和ADF含量顯著低于對照青貯，

是由于植物乳

桿菌的添加促進了微生物的增殖，糖蜜為發酵提供了底物，植物乳桿菌及其產生的多種酶對纖維結構破壞，促進了微生物的呼吸作用和纖維成分的分解［23］。WSC是青貯發酵的一個重要因素，糖蜜屬于發酵促進劑，可促進LA發酵中可溶性碳水化合物的利用。原料中的WSC僅為3.29%（干物質基礎），

低于發酵良好的青貯的最低WSC含量標準（干物質基礎的5%）［24］，在沒有任何添加劑的情況下，青貯保存營養物質的能力不佳，致使啤酒花廢棄枝葉發酵效果不理想。足夠的WSC含量可以為乳酸發酵提供更多的物質基礎，接種植物乳桿菌在發酵早期過程中將WSC轉化為乳酸，可確保青貯期間WSC的有效轉化和利用，降低pH和減少營養損失［25］。

3.2? 植物乳桿菌和糖蜜接種對啤酒花廢棄枝葉青貯發酵品質和微生物數量的影響

青貯過程會產生復雜的細菌發酵，會導致有機酸的積累和pH的下降。pH對青貯的發酵質量起著關鍵作用［26］。在整個青貯期內，糖蜜組和糖蜜與植物乳桿菌聯合添加組的pH值均顯著低于對照處理，其中糖蜜和植物乳桿菌組合的pH降幅最大。低pH直接增加了可發酵底物的含量，促進了LA的充分生產和青貯營養物質的保存。青貯前M0、M1處理均可以顯著刺激pH的下降。然而，添加糖蜜和植物乳桿菌組合比單獨添加糖蜜表現出更低的pH值，是因為在前期青貯過程中，WSC在一定程度上被植物乳酸菌分解，反過來可能加速了乳酸菌在青貯環境中建立優勢菌群，乳酸菌占領主導地位，加速了pH的快速下降［26］。有機酸對青貯發酵品質評價具有重要參考意義。青貯pH也與青貯體系有機酸的變化有關。其中，LA通過LAB增殖生長產生促進青貯體系良性發酵的代謝產物［27］。試驗中，糖蜜和植物乳桿菌組合添加青貯LA含量顯著高于其他青貯處理，添加植物乳桿菌會加速LA的積累，從而導致啤酒花枝葉青貯pH值下降。M1處理的LA含量顯著高于其他處理，植物乳桿菌在青貯發酵體系中通過充分利用發酵基質生成LA，使青貯體系中的pH下降，形成低酸環境，抑制多種揮發性脂肪酸（如PA等）的生成，并提高AA生成量［28］。各處理均未檢測出丁酸，可能是啤酒花本身含有α-酸和β-酸具有抑菌性，對產丁酸的微生物產生了抑制作用［29］。與對照組相比，M0、M1處理LAB含量提高27.3%～39.6%，顯著減少了好氧細菌和霉菌的數量，使好氧細菌、酵母菌的活動受到抑制，是因為添加糖源供應了青貯的發酵底物以及植物乳桿菌的添加產生足夠的乳酸來降低pH值并限制其他有害細菌的生長，促進了乳酸菌繁殖生長［30］。添加劑可以減少啤酒花廢棄枝葉青貯中無益微生物數量，其中糖蜜和植物乳桿菌組合添加的效果最佳。

3.3? 植物乳桿菌和糖蜜對啤酒花廢棄枝葉青貯瘤胃降解率的影響

瘤胃降解率能夠很好地反映飼料在瘤胃中的消化利用程度，DMD可以在一定程度上反映反芻動物干物質采食量，飼料總利用率主要通過OMD來衡量［31］。研究中，復合添加植物乳桿菌和糖蜜發酵情況良好，有利于動物消化利用，因此OMD較高。各處理在青貯后，均能使DMD、OMD顯著提高，說明反芻動物對青貯后的飼料消化利用率更高。一方面啤酒花枝葉通過青貯處理后改善了啤酒花枝葉的細胞壁結構，使促進瘤胃降解的微生物釋放［32］，啤酒花枝葉經青貯處理后可以提高DM在瘤胃內的降解率，添加劑處理相較于對照處理，DM在瘤胃中的降解更為明顯。瘤胃發酵48 h，M1處理的DMD最高，是由于聯合添加植物乳桿菌和糖蜜最大程度上保存了DM含量，對刺激瘤胃蠕動，提高瘤胃降解，提高DMD有促進作用［33］。青貯體系的pH、瘤胃微生物和纖維組成是影響NDFD和ADFD的主要原因［34］。反芻動物瘤胃消化酶可以促進瘤胃內容物中纖維素的分解利用，但是機體內木質素與半纖維素緊密包圍纖維素，阻礙了消化酶與纖維素的接觸，不利用于秸稈類飼料的再次利用［35］。試驗中，瘤胃發酵48 h，M0和M1處理的NDFD和ADFD顯著高于對照處理，主要是由于糖蜜和植物乳桿菌的添加促進了青貯有益微生物的生長對纖維降解效率產生了影響［36］。添加植物乳桿菌和糖蜜的啤酒花枝葉青貯后，可以有效改善反芻動物對纖維物質的消化利用，具有更好的纖維消化率。

4? 結 論

以糖蜜添加量為5%，植物乳桿菌添加量為1×105 cfu/g，對啤酒花枝葉進行青貯，糖蜜和植物乳桿菌在啤酒花枝葉青貯發酵中起到了良好的協同作用，青貯發酵結束后（90 d），可使乳酸菌數量增加39.70%，乳酸含量提高2.2倍。有效地改善了啤酒花枝葉青貯的品質，抑制了啤酒花枝葉青貯過程中有害微生物的生長，促進了瘤胃微生物的活動，對瘤胃中的DMD、OMD、NDFD和ADFD有一定改善作用。單獨添加糖蜜和植物乳桿菌和糖蜜聯合添加能不同程度地改善啤酒花枝葉的青貯品質，其中糖蜜和植物乳桿菌聯合添加效果最佳。

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Effects of molasses and Lactobacillus plantarum on silage quality，microbial quantity and rumen degradation rate of hop branches and leaves

XIAN Ouyang1，LI Xiao1，2，CHEN Yongcheng1，WANG Ting1，3，WANG Xuze1，ZHANG Fanfan1，MA Chunhui1

（1. College of Animal Science and Technology，Shihezi University，Shihezi Xinjiang 832000，China； 2.Animal Husbandry General Station of Yili Prefecture，Yining? Xinjiang 835000，China; 3.Weiling Trading Co.，Ltd.，Hengyang Hunan 421000，China）

Abstract：【Objective】 Effects of molasses and Lactobacillus plantarum on silage quality，microbial quantity and rumen degradation rate of hop branches and leaves.

【Methods】? In this experiment，hop branches and leaves were used as raw materials to study the effects of adding molasses and Lactobacillus plantarum on fermentation characteristics of hop branches and leaves silage and rumen degradation rate of sheep.The treatments were no additive treatment（CK treatment），5% molasses（Molasses，M0 treatment），5% molasses+105 CFU/g FM Lactobacillus plantarum combination（Molasses and Lactobacillus plantarum，M1 treatment）.After 90 days of storage at room temperature（19-23℃），the sensory quality was evaluated，the silage quality and microbial quantity were analyzed，and after that，the rumen degradation rate was determined.

【Results】 （1） The sensory quality evaluation of M0 and M1 treatments was better than that of the control treatment.The DM of M1 treatment was significantly higher than that of CK and M0 treatments（P<0.05）.The CP of M1 treatment was significantly higher than that of CK treatment（P<0.05）.The NDF of M1 treatment was significantly lower than that of CK and M0 treatments（P<0.05）.The ADF of M0 and M1 treatments was significantly lower than that of CK treatment（P<0.05）.The LA of M1 treatment was significantly higher than that of CK and M0 treatments（P<0.05）.The AA of M1 treatment was significantly higher than that of CK treatment（P<0.05）.The pH and NH3-N / TN of M0 and M1 treatments were significantly lower than those of CK treatment（P<0.05）.（2） The lactic acid bacteria of M1 treatment was significantly higher than that of CK and M0 treatment（P<0.05），and the yeast of M0 and M1 treatment was significantly lower than that of CK treatment（P<0.05）.（3） At 12 h of rumen degradation，there was no significant difference in DMD among the treatments.The OMD，ADFD and NDFD of M0 and M1 treatments were significantly higher than those of CK treatment（P<0.05）.At 24 h of rumen degradation，DMD of M1 treatment was significantly higher than that of CK treatment，OMD，ADFD and NDFD of M0 and M1 treatments were significantly higher than those of CK treatment（P<0.05）.At 48 h of rumen degradation，DMD and ADFD of M1 treatment were significantly higher than those of CK and M0 treatments（P<0.05），OMD and DNFD of M0 and M1 treatments were significantly higher than those of CK treatment（P<0.05）.

【Conclusion】? Molasses and Lactobacillus plantarum plays a good synergistic effect in the fermentation of hop branches and leaves silage，can effectively improve the quality of silage，inhibit the growth of harmful microorganisms during hop branches and leaves silage，and promote the activity of rumen microorganisms.

Key words：hop branches and leaves; Lactobacillus plantarum; silage; fermentation quality; rumen degradation rate

Fund projects：Ministry of Agriculture and Rural Affairs：China Agriculture Research System（CARS）; High-Quality Forage Industry Technology System Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region（2022XJSC-Z-02）; Innovation Environment（Talent，Base） Construction Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region（2021D14008）; Moderate Scale Beef Cattle Fattening Technology Integration and Demonstration Promotion Project Changji Prefecture（2021Z02）

Correspondence author： ZHANG Fanfan（1989-），male，from Urumqi，Xinjiang，Ph.D，associate professor，master tutor，research direction：forage production and processing，（E-mail）zhangfanfan@shzu.edu.cn

MA Chunhui（1966-），male，from Hami，Xinjiang，Ph.D，professor，doctoral supervisor，research direction：forage production and processing，（E-mail）chunhuima@126.com