大豆秸和稻草對甜玉米秸稈和濕啤酒糟混合青貯的影響

關鍵詞：混合青貯;濕啤酒糟;甜玉米秸稈;發酵品質;有氧穩定性

甜玉米（Zeamaysvar.rugosa）引進我國30余年來，廣東省已成為全世界甜玉米主要的種植區域之一。甜玉米秸稈鮮嫩多汁、適口性好，是優質的反芻動物粗飼料之一[1]，但其收獲具有季節性。濕啤酒糟是以小麥（Triticumaestivum ）麩、大豆（Glycinemax）和稻谷（Oryzasativa）殼等為原料釀造啤酒時所產生的副產物，可作為家畜的優良飼料[2]，但濕啤酒糟含水量高（約80%），放置容易腐敗變質，制作干酒糟的成本較高，青貯濕啤酒糟可解決其易變質及不易運輸的問題。混合青貯是將兩種或兩種以上原料混合在一起，厭氧條件下利用乳酸菌發酵來實現長期保存的存貯方式，具有提高原料利用價值和飼草消化率等優點[3]。有研究表明將濕啤酒糟與象草（Pennisetum purpureum ）[4]、玉米（Zeamays）秸稈[5]和水稻秸稈[6]等混合青貯，可有效提高其青貯發酵品質。適宜的含水量（60%～70%）也是保證優質青貯飼料的重要條件[7-9]。由于原材料特性的差異，將混貯原料調制成適宜的混合比例或含水量有利于降低pH 值、丁酸和氨態氮（NH3-N）含量[10-11]，提高青貯飼料的有氧穩定性[12]。大豆秸含水量低，長期以來未得到有效利用，大部分用于還田或丟棄，造成資源浪費[13]。有研究表明大豆秸替代適量玉米秸稈飼喂育肥牛可有效降低飼糧成本[14]。此外，我國是世界主要的水稻產區，稻草資源豐富，稻草飼用化可有效擴大飼草來源。

因此，本文通過設置甜玉米秸稈與濕啤酒糟單貯、混貯、混貯并用稻草或大豆秸調節含水量，探究混合比例及含水量對甜玉米秸稈與濕啤酒糟混合青貯發酵品質和有氧穩定性的影響，為利用農副產物調制成為優質青貯飼料提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 青貯原料

甜玉米秸稈、大豆秸和稻草在成熟期收獲于華南農業大學增城實驗基地;濕啤酒糟來自于華南農業大學奶牛場。

1.2 試驗設計

試驗處理為：甜玉米秸稈單貯，濕啤酒糟單貯，甜玉米秸稈與濕啤酒糟按鮮物質3∶1和4∶1混合青貯，甜玉米秸稈與濕啤酒糟按鮮物質3∶1和4∶1混合并添加大豆秸或稻草調節混合原料水分含量為60%（添加大豆秸稈或稻草約70g）或70%（添加大豆秸稈或稻草約31g）青貯，共12個處理，每個處理3個重復。

1.3 青貯調制

將青貯原料切短至1～2cm，按1.2試驗設計混勻后分裝至約30cm× 20cm 的聚乙烯青貯袋中，每袋約250g，每個處理3個重復，最后用真空密封機（SINBOVacuumSealer）抽真空、密封，置于室溫貯藏90d后取樣進行相關指標分析。

1.4 分析方法

1.4.1 原材料化學特性分析 用四分法取材料20g，放入聚乙烯塑料封口袋中，加入80mL 蒸餾水，放置4℃冰箱浸泡18h后過濾，濾液用于測定原材料pH 值及緩沖能。pH 值用pH 計（PHS-3C）測定，緩沖能用鹽酸-氫氧化鈉滴定法測定[15]。另取約150g樣品于70℃恒溫烘箱中烘干至恒重后測定干物質（Drymatter，DM）含量[16]，樣品粉碎后過40目篩，用于測定水溶性碳水化合物（Water-solublecarbohydrate，WSC）和粗蛋白（Crudeprotein，CP）含量。WSC含量用蒽酮-硫酸法測定[17]。CP含量用凱氏定氮法測定。

1.4.2 發酵品質、微生物及有氧穩定性的測定

發酵品質測定：青貯90d開封后，用1.4.1中的方法制備浸提液，用于測定青貯后pH 值、有機酸（乳酸、乙酸、丙酸、丁酸）和NH3-N 含量。有機酸含量采用島津高效液相色譜儀測定，取2 mL 浸提液12000r·min-1在4℃離心3min，0.45μm 的微孔濾膜過濾后分析。

色譜條件為：

檢測器：SPD-20A。

流動相：0.1mmol·L-1高氯酸。

流速：1mL·min-1。

柱溫：40℃。

NH3-N 含量采用凱氏定氮法測定。

微生物計數：無菌操作下稱取10g樣品，加入90mL無菌生理鹽水，于200r·min-1 振蕩30min后，將其稀釋至不同濃度，用涂布法進行微生物計數。乳酸菌、好氧細菌、酵母和霉菌數量分別采用MRS瓊脂培養基、營養瓊脂培養基、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基計數。乳酸菌在厭氧條件下37℃培養2d;好氧細菌、酵母和霉菌在有氧條件下30℃培養2～3d。

有氧穩定性測定：青貯料開封取樣后，用干凈的濕紗布覆蓋袋口防止青貯飼料水分蒸發，在開封后第3d和第7d測定青貯料的pH 值、有機酸含量和微生物數量（好氧細菌和酵母）。

1.5 數據分析

微生物計數的數量轉換為lgcfu·g-1 FM。青貯前原材料的化學特性和微生物數量采用Excel2003和SPSS10軟件進行方差分析，青貯后發酵品質及有氧穩定性用雙因素方差分析和Duncan法進行多重比較，Plt;0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 青貯前原材料的化學特性和微生物數量

甜玉米秸稈和濕啤酒糟的DM 含量低于30%，大豆秸和稻草的DM 含量約為88%;甜玉米秸稈的WSC含量高達16.73% DM，而大豆秸、稻草和濕啤酒糟的WSC含量均低于4% DM;大豆秸及稻草的CP含量較低，而濕啤酒糟的CP 含量接近34%DM，顯著高于其他原料（Plt;0.05）;甜玉米秸稈附著酵母數量最多，濕啤酒糟中霉菌數量最少（表1）。

2.2 青貯飼料發酵品質

青貯90d后，濕啤酒糟單貯的pH 值顯著高于其他處理（Plt;0.05），C3W1，C4W1的pH 值顯著低于單貯（Plt;0.05）。混合青貯的乳酸含量（約為4% DM）均顯著高于甜玉米秸稈（約為3% DM）及濕啤酒糟單貯（0.46% DM）（Plt;0.05），C3W1的乙酸含量顯著高于C4W1，添加稻草或大豆秸均顯著（C4W1-R70除外）增加C4W1的乙酸含量，各處理均未檢測出丙酸和丁酸。

濕啤酒糟單貯NH3-N含量（3.76% TN）顯著高于其他處理（Plt;0.05），C3W1，C4W1的NH3-N含量顯著低于濕啤酒糟單貯（P lt;0.05），其中C3W1的NH3-N含量顯著高于C4W1（Plt;0.05）;添加稻草混貯的NH3-N 含量（約為0.9% TN）顯著低于其他處理（Plt;0.05），添加稻草調控含水量的兩個不同比例的NH3-N 含量差異不顯著。C3W1的好氧細菌數量顯著低于C4W1，但添加稻草或大豆秸調控水分后，C3W1好氧細菌數量顯著升高（Plt;0.05），濕啤酒糟單貯及C3W1-S60，C3W1-S70均未檢測到酵母（表2），各處理均未檢測到霉菌。

2.3 青貯飼料的有氧穩定性

2.3.1 有氧暴露期間pH 值和有機酸含量變化由表3可知，有氧暴露3d后，濕啤酒糟單貯的pH值上升至5.24，未檢測到乳酸，C3W1的乳酸含量下降，C4W1，C3W1-S60和添加大豆秸的C4W1的乳酸含量均上升。

有氧暴露7d后，甜玉米秸稈單貯及C3W1，C4W1的pH 值顯著上升，乳酸含量顯著下降（Plt;0.05），添加稻草及大豆秸處理的pH 值仍保持在4.25 以下。其中，添加大豆秸的C3W1-S60 和C3W1-S70的pH 值變化幅度較小，乳酸及乙酸含量顯著高于其他處理（Plt;0.05），C3W1-S60的乳酸含量增加，C3W1-S70的乳酸含量變化甚微，C3W1-S60和C3W1-S70的乙酸含量增加。

2.3.2 有氧暴露期間微生物數量變化 由圖1及圖2可知，有氧暴露期間，甜玉米秸稈單貯的酵母數量顯著高于其他處理（Plt;0.05）;有氧暴露7d后，甜玉米秸稈單貯的好氧細菌數量顯著高于其他處理（Plt;0.05），濕啤酒糟單貯的好氧細菌數量顯著低于其他處理（Plt;0.05）。C3W1-S60和C3W1-S70在有氧暴露下好氧細菌及酵母的數量增長緩慢，有氧暴露7d后的C3W1-S60處理仍未檢出酵母，添加大豆秸處理的酵母數量顯著低于其他處理（Plt;0.05）。有氧暴露3d后，C4W1和添加稻草的C3W1處理的好氧細菌和酵母數量顯著增加，有氧暴露7d后C3W1好氧細菌和酵母的數量顯著上升（Plt;0.05）。

3 討論

3.1 混合青貯的發酵品質

青貯原材料的WSC含量和附著的乳酸菌數量是影響青貯飼料發酵品質的主要因素[18]。原材料的WSC含量超過6% DM，附生乳酸菌數量超過105cfu·g-1FM 是滿足優質青貯發酵的基本需求[7]。甜玉米秸稈的WSC含量（16.73% DM）顯著高于其他副產物，且附著乳酸菌數量超過105cfu·g-1 FM，理論上，甜玉米秸稈單貯比其他混合組更有利于乳酸菌繁殖，青貯后應產生更多的乳酸[19-20]，這與本研究混合青貯顯著提高了甜玉米秸稈的乳酸含量的結果不一致，可能是與甜玉米秸稈中好氧細菌及酵母的數量較多有關，也可能是混合青貯后含水量及青貯中優勢菌群的豐度發生改變，有利于乳酸菌等青貯有益微生物的生長繁殖，抑制了其他有害微生物的生長[21-22]。本研究中，濕啤酒糟單貯發酵品質較差，青貯90d后NH3-N含量顯著高于其他處理（Plt;0.05），乳酸和乙酸含量最低，可能是因為濕啤酒糟的WSC含量低（2.26% DM），無法為乳酸菌的生長繁殖提供充足的底物，同時，濕啤酒糟可能殘余少量酒精，抑制了乳酸菌的生長[23]。試驗中各混合青貯料乳酸含量均顯著高于甜玉米秸稈或濕啤酒糟單獨青貯（Plt;0.05），Zeng等[24]研究表明與單貯相比，混合青貯更有利于青貯過程中乳酸菌的生長繁殖。

青貯飼料中NH3-N 的含量反映了青貯過程中蛋白質及氨基酸分解的程度，NH3-N 越多，表明青貯過程中蛋白質分解越多，青貯品質越差[25]。本研究中添加稻草的4組混貯處理的NH3-N 含量最低且4組差異不顯著;甜玉米秸稈與濕啤酒糟混合比例為4∶1處理的NH3-N 含量顯著低于其比例為3∶1時，添加大豆秸C4W1-S60 和C4W1-S70 的NH3-N 含量也顯著低于甜玉米秸稈單貯（P lt;0.05），表明與單貯相比，混合青貯有利于保護青貯料中蛋白質不被降解，從而有效降低青貯過程中NH3-N 的產生，這可能是因為混合青貯將含水量調節為60%或70%，不利于梭菌等青貯有害微生物的生長，從而減少青貯過程中NH3-N 的產生[26]。

3.2 混合青貯的有氧穩定性

青貯飼料開封暴露于有氧環境下，好氧細菌和酵母等有害微生物生長繁殖產熱，分解乳酸，青貯料pH 值及溫度升高，引起青貯料變質[27]。本研究中濕啤酒糟單貯在開封后微生物數量較低，可能是因為其所含供微生物繁殖的WSC 含量少，與甜玉米秸稈混合的C3W1和C4W1處理的有氧穩定性較甜玉米秸稈單貯好，但不如添加大豆秸處理效果好，一方面可能是因為C3W1和C4W1含水量較高，開封后有青貯液滲出，為好氧細菌和酵母提供了繁殖的環境[28];另一方面可能是濕啤酒糟和大豆秸中含有改善青貯料有氧穩定性的異型發酵乳酸菌，從而提高了青貯料的有氧穩定性[29]。

異型發酵乳酸菌發酵產生乙酸，能抑制酵母的增殖，是提高青貯飼料有氧穩定性的重要因素[30]。本研究中，與單貯相比，混合青貯產生較多的乳酸和乙酸，其中C3W1-S60和C3W1-S70在有氧暴露7d后，乙酸含量仍顯著高于其他處理（Plt;0.05），這可能是因為混合青貯中異型發酵乳酸菌數量較多，且混合青貯加速了異型乳酸菌發酵[31]。本研究中，除C4W1外，其余混貯處理的乙酸含量均高于甜玉米秸稈及濕啤酒糟單貯，研究結果表明甜玉米秸稈與濕啤酒糟按3∶1混合，并添加大豆秸能顯著提高青貯料中乙酸含量，其中C3W1-S70乙酸含量顯著高于C3W1-S60（Plt;0.05），這可能是副產物原料中乳酸菌的種類差異造成的，如大豆秸或稻草可能含有更多的異型發酵乳酸菌，這類異型乳酸菌可能是大豆或水稻中所特有的，也可能是秸稈收獲后某一時期所特有的[29]。

4 結論

本研究中，濕啤酒糟單貯發酵品質較差，甜玉米秸稈單貯有氧穩定性較差。與單貯相比，甜玉米秸稈與濕啤酒糟混合比例為3∶1的混合青貯顯著提高了乳酸及乙酸含量，甜玉米秸稈與濕啤酒糟混合比例為4∶1的混合青貯顯著提高了乳酸含量;添加大豆秸有效抑制了酵母菌生長，顯著提高了青貯飼料的有氧穩定性，有氧暴露7d后，pH 值變化不顯著;添加大豆秸含水量為60%顯著降低了NH3-N含量;添加稻草顯著減少了青貯飼料NH3-N 的產生。綜合考慮發酵品質和有氧穩定性，甜玉米秸稈與濕啤酒糟按3∶1的比例混合，并添加大豆秸將含水量調節為60%的處理最佳。