飼料稻新材料的特性及添加物對其青貯品質(zhì)的影響

陳明霞，劉秦華，張建國

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東 廣州510642）

隨著我國畜牧業(yè)，特別是現(xiàn)代奶牛業(yè)的快速發(fā)展，優(yōu)質(zhì)粗飼料的短缺日益增大。水稻（Oryzasativa）是世界上主要的糧食作物之一，近年，隨著各國生活水平的提高，肉、奶等動物產(chǎn)品消費量增加，糧食消費量不斷減少，一些以水稻為主要糧食作物種植的國家和地區(qū)出現(xiàn)大米過剩，影響了稻米的順暢生產(chǎn)和流通。因此，為有效利用低質(zhì)水田，充分發(fā)揮水稻的優(yōu)勢，種植飼料稻已成為新的利用方向。全株飼料稻因籽實和莖葉同時利用具有較高的生物產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)，含水量適宜，是優(yōu)質(zhì)粗飼料的有益來源。種植飼料稻，在需要水田轉(zhuǎn)種、低質(zhì)水田種植食用稻品質(zhì)不佳或荒廢濕地再利用等地區(qū)，作為轉(zhuǎn)種或再植作物優(yōu)勢明顯，不僅可以保住水田面積，還能生產(chǎn)較為優(yōu)質(zhì)的飼料，帶來較高的經(jīng)濟和生態(tài)效益［1］。

在國內(nèi)外的研究中，飼料稻的利用主要以青貯為主。日本對飼料稻青貯的研究比較早，發(fā)現(xiàn)它的含水量比較適宜，但由于可溶性糖和乳酸菌較少，自然發(fā)酵不佳［2］，通過切短、壓碎、添加物處理等能有效提高其發(fā)酵品質(zhì)［3－6］。我國對于飼料稻青貯的研究很少，范傳廣等［7］將2個乳酸菌添加到6個食用稻品種中，發(fā)現(xiàn)乳酸菌的添加對其全株青貯的pH值、NH3－N和有機酸含量無顯著影響，水稻品種不同發(fā)酵品質(zhì)存在差異。吳曉杰和韓魯佳［8］研究了乳酸菌制劑對早秈稻青貯飼料品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)添加乳酸菌制劑可使青貯飼料品質(zhì)得到明顯改善。由于水稻的莖是中空的，在青貯的過程中不易排凈空氣，促進了酵母的生長，在溫暖的季節(jié)則易霉菌生長，相對一般的飼草青貯會丟失更多的干物質(zhì)［9］。因此，如何提高飼料稻的青貯效果有待于進一步研究。

菠蘿皮是菠蘿罐頭生產(chǎn)時的下腳料（約占原果的60%）。長期以來，菠蘿皮被認(rèn)為是農(nóng)產(chǎn)品廢棄物而丟棄或填埋，導(dǎo)致環(huán)境污染。研究發(fā)現(xiàn)，菠蘿皮的可溶性碳水化合物含量較高，但國內(nèi)對菠蘿皮的深加工及應(yīng)用較少［10］。將菠蘿皮作為飼草青貯添加物是一個嘗試。本試驗研究了飼料專用稻新材料（栽培稻與普通野生稻雜交選育）的特性，及乳酸菌、蔗糖、菠蘿皮的添加對青貯發(fā)酵品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性的影響，為飼料稻的青貯加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

全株飼料專用稻是我校通過栽培稻與普通野生稻雜交選育的新品系，于2009年4月23日在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗農(nóng)場種植，2009年7月13日黃熟期全株收割、使用。菠蘿皮是從水果市場收集的新丟棄物，切成小塊備用。

1.2 試驗設(shè)計

青貯試驗按照富含糖添加物和乳酸菌兩因素三水平設(shè)計，形成以下9個處理：CK（無添加物）、G（2%葡萄糖）、B（10%菠蘿皮）、LS（鼠李糖乳桿菌）、LP（植物乳桿菌）、GLS（G＋LS）、BLS（B＋LS）、GLP（G＋LP）和BLP（B＋LP），每個處理3個重復(fù)。

1.3 測定方法

1.3.1 青貯材料的調(diào)制 水稻切短1～2cm，混合均勻，留0.5kg用于鮮樣分析，剩余材料分別進行以上處理，每個處理3袋，每袋約200g。乳酸菌的添加量為105cfu／g FM（鮮重），處理后的材料裝入30cm×20cm的聚乙烯青貯袋，用真空密封機（SINBO Vacuum Sealer，Hong Tai Home Electrical Appliance Co.Ltd.）抽氣、密封，置于室溫貯藏100d。

1.3.2 材料營養(yǎng)成分及微生物分析 干物質(zhì)（DM）含量采用70℃干燥法測定，粗蛋白含量采用凱氏定氮法測定（定氮儀KDN－103F，上海纖檢儀器有限公司），粗纖維、中性洗滌纖維含量采用濾袋法測定［11］，粗脂肪含量采用殘余法測定（SLF－06，杭州托普儀器有限公司），粗灰分含量采用灼燒法測定［11］?？扇苄蕴妓衔铮╳ater soluble－carbohydrates，WSC）含量采用蒽酮－硫酸法測定［12］，氨態(tài)氮（NH3－N）含量用凱氏定氮儀直接蒸餾測定，緩沖能采用鹽酸、氫氧化鈉滴定法測定［13］，乳酸菌、細(xì)菌、酵母菌和霉菌數(shù)量分別采用 MRS（de－Man Rogosa Sharpe）瓊脂培養(yǎng)基、營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基（nutrient ager，廣東環(huán)凱微生物有限公司）、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（potato－dextrose agar，廣東環(huán)凱微生物有限公司）計數(shù)［14］。乳酸菌用厭氧箱（YQXⅡ型，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司），37℃培養(yǎng)2～3d；細(xì)菌、酵母菌、霉菌用生化培養(yǎng)箱，30℃培養(yǎng)2～4d。

1.3.3 發(fā)酵品質(zhì)分析 青貯袋開封后，取20g混勻的青貯料放入聚乙烯塑料封口袋中，加入80mL蒸餾水，在4℃下浸泡18h后過濾，用pH計（PHS－3B，上海鵬順科學(xué)儀器有限公司）測定浸提液pH值［15］。有機酸含量采用島津LC－20AT型高效液相色譜儀測定［16］，色譜條件：色譜柱（KC－811）流動相為3mmol／L的 HClO4液，流速1mL／min，柱溫60℃，檢測波長210nm。

1.3.4 有氧穩(wěn)定性分析 青貯袋開封后，無菌操作混勻材料，然后取出一部分進行發(fā)酵品質(zhì)分析，剩下的材料不封口放置于30℃的培養(yǎng)箱內(nèi)，用自動溫度記錄器（Thermo Recorder TR－TIU，日本）測定其溫度變化。有氧放置5d后，取袋中已混勻樣品20g，測定pH值。溫度和pH值上升幅度越小，有氧穩(wěn)定性則越好，反之則較差。

1.4 統(tǒng)計方法

采用Excel和SPSS 10軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。其中，乳酸菌與含糖物質(zhì)的添加使用雙因素方差分析。有氧穩(wěn)定性測定的數(shù)據(jù)采用Excel處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 材料特性

乳酸菌的數(shù)量和可溶性碳水化合物（WSC）含量是影響青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的2個重要因素，其中之一不足都會限制乳酸發(fā)酵［17］。一般情況下，青貯原料乳酸菌超過105cfu／g FM［17］，WSC含量超過25～35g／kg［18］，才能獲得優(yōu)質(zhì)青貯料。本研究所用飼料稻的乳酸菌少于105cfu／g FM，緩沖能較低，干物質(zhì) WSC含量為6.08%DM（表1）。該材料中WSC的含量比一般水稻明顯偏高［8，19］，基本達(dá)到一般優(yōu)質(zhì)青貯飼料WSC含量要求的下限（鮮物中25.1g／kg）。水稻硅質(zhì)多，較堅硬，莖中空，空氣的排除和 WSC的外滲可能不及其他牧草容易，WSC含量和乳酸菌數(shù)量可能仍是限制其青貯成功的主要因素。近年來，生產(chǎn)者多使用糖作為青貯材料的添加劑［20］，這樣可以提高青貯品質(zhì)，但成本比較高，經(jīng)濟效益差。菠蘿皮是一種安全、無污染、無公害的廢棄物，它的WSC含量較高（31.62%DM）（表1），若將其添加于水稻中混合青貯，不僅可以解決水稻W(wǎng)SC含量低、難以青貯的問題，同時可使菠蘿皮得到有效利用，提高經(jīng)濟效益。

2.2 添加物對青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

一般情況下，青貯成功的關(guān)鍵在于促進乳酸菌的大量繁殖，然而，材料上附著的乳酸菌數(shù)遠(yuǎn)低于好氣性微生物（好氣細(xì)菌和真菌等）。在厭氧條件下，當(dāng)材料水分、緩沖能、可溶性碳水化合物含量適宜時，附著的乳酸菌大量繁殖，材料pH值迅速降低，有害菌（大腸桿菌、梭菌、芽孢桿菌、酵母菌、霉菌等）則受到抑制，因此，pH值是判別青貯品質(zhì)好壞的指標(biāo)之一［18］。本試驗中，對照的pH最高，超過4.5，但也比用一般食用稻青貯的pH要低［7，8］，這可能是因為所用的新飼料稻的 WSC含量較高所致。LS組的pH與對照差異不顯著（P＞0.05），說明添加LS不能降低飼料稻青貯的pH值。pH值一般在4.2以下為佳［18］，GLP和BLP處理的pH 值與此值相近（分別為4.18和4.17），其他處理的pH值都在4.2以上。B和BLS的pH值顯著低于G和GLS（P＜0.05），說明添加菠蘿皮比葡萄糖更易降低飼料稻青貯的pH值。

近年來，各國研究實踐證明接種產(chǎn)酸能力強的乳酸菌是提高牧草發(fā)酵品質(zhì)經(jīng)濟有效的方法［21，22］，然而這些研究多針對溫帶牧草或作物而言。Uchida和Kitamura［23］指出接種乳酸菌到WSC含量低的熱帶牧草中對改善發(fā)酵品質(zhì)的效果不明顯。含糖物質(zhì)的添加對pH值、乳酸和乙酸含量及乳酸乙酸比有極顯著影響（P＜0.01），對 NH3－N 有顯著影響（P＜0.05）（表2）。乳酸菌的添加除對pH值、乳酸含量及乳酸乙酸比有極顯著影響外（P＜0.01），其余指標(biāo)均無顯著影響（P＞0.05）。含糖物質(zhì)與乳酸菌的交互作用對乳酸乙酸比有極顯著影響（P＜0.01），對乙酸含量有顯著影響（P＜0.05）。CK處理的乳酸含量最低，除LS處理外，所有處理的乳酸含量與CK差異顯著（P＜0.05）。相對于LS，LP更能提高青貯料中乳酸含量。GLP處理的乳酸含量最高，但與LP、BLS和BLP差異不顯著（P＞0.05）。GLP、GLS和LS處理的乙酸含量與CK差異不顯著（P＞0.05），BLP的乙酸含量最高（1.66%DM），顯著高于前四者（P＜0.05）。LS與CK處理的乳酸乙酸比差異不顯著（P＞0.05），其余處理的乳酸乙酸比都比CK高，GLP處理的乳酸乙酸比最高，為5.77。G和LS處理的NH3－N含量與CK處理差異不顯著（P＞0.05），LP處理的NH3－N含量高于CK，為11.10%TN；GLP處理的NH3－N含量最低，為5.92%TN。

表1 青貯前全株飼料稻和菠蘿皮的化學(xué)成分Table 1 Chemical composition of forage rice and pineapple residue before ensiling

表2 添加物對飼料稻青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響Table 2 Effects of additives on the fermentation quality of rice silage

以上結(jié)果表明，GLP、BLS和BLP與對照相比，所有指標(biāo)都差異顯著，說明將乳酸菌與含糖類物質(zhì)混合添加更有利于水稻青貯品質(zhì)的提高。G與B處理對飼料稻發(fā)酵品質(zhì)的改善有一定的作用，二者除pH差異顯著外，其余各指標(biāo)均無顯著差異，說明10%的菠蘿皮足以替代2%的葡萄糖作為水稻青貯的添加物。LS處理的青貯效果不明顯，LP處理除去促進NH3－N的產(chǎn)生，其余指標(biāo)與對照相比都有改善，這說明添加的LP在一定程度上提高了青貯的發(fā)酵品質(zhì)。此結(jié)果與范傳廣等［7］的研究結(jié)果不一致，與吳曉杰和韓魯佳［8］的研究結(jié)果一致。這可能是因為本試驗所用飼料稻的緩沖能較低，WSC含量較高，添加的植物乳桿菌適于水稻青貯。綜上所述，GLP處理的青貯品質(zhì)最好，對于飼料稻的青貯，含糖物質(zhì)的添加比乳酸菌更有效，而將兩者結(jié)合，效果更加明顯。

圖1 飼料稻青貯開封后的溫度變化Fig.1 Temperature changes of rice silages after exposed to the air

圖2 飼料稻青貯開封5d后pH值變化Fig.2 The pH changes of rice silages after exposed to the air for 5days

2.3 添加物對有氧穩(wěn)定性的影響

青貯容器開封后，厭氧環(huán)境立即變成有氧環(huán)境，好氣微生物開始活動。通常，青貯飼料的好氣變質(zhì)主要是由酵母、霉菌等好氣微生物的活動所引起［24，25］。當(dāng)青貯飼料暴露于空氣中時，酵母和霉菌會利用青貯發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸及牧草中的氨基酸、蛋白質(zhì)和糖類，使青貯飼料中乳酸減少，二氧化碳、水和氨逐漸增加，并不斷釋放熱量，青貯飼料的溫度和pH值逐漸上升，好氣變質(zhì)不斷加劇［26，27］。本試驗所有青貯料的溫度變化未超過1℃（圖1），一般認(rèn)為青貯料的溫度變化不超過2℃，說明其有氧穩(wěn)定性較好［28］。所有青貯料在開封5d后pH值均有所上升（圖2），但均不顯著（P＞0.05）。綜上所述，包括對照在內(nèi)的所有處理的有氧穩(wěn)定性都比較好。

3 結(jié)論

在所有處理中，葡萄糖與植物乳桿菌混合添加青貯發(fā)酵品質(zhì)最好，單獨添加葡萄糖或菠蘿皮比單獨添加乳酸菌效果好。各處理在有氧條件下穩(wěn)定性都較好。因葡萄糖的成本比菠蘿皮高，所以使用菠蘿皮更為經(jīng)濟有效。該研究利用的2個乳酸菌對水稻青貯發(fā)酵的改善效果還不夠理想，篩選適合我國的水稻專用型乳酸菌十分必要。

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