添加混合酶制劑對全株玉米青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

張 適 ，吳 瓊，尤 歡，常 杰，胡宗福，王思珍，張 穎，牛化欣*

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古通遼 028000；2.通遼市家畜繁育指導(dǎo)站，內(nèi)蒙古通遼 028000）

添加優(yōu)良的酶制劑改善發(fā)酵底物水平，是保證青貯發(fā)酵底物中營養(yǎng)充足的一種有效方法[1]。有研究發(fā)現(xiàn)，纖維素酶可以水解結(jié)構(gòu)性碳水化合物，促進(jìn)纖維降解，提高青貯飼料品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值[2]。葉杭等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)水分青貯中添加木聚糖酶提高了可溶性碳水化合物（WSC）含量和干物質(zhì)（DM）回收率；在低水分青貯中，隨著木聚糖酶含量的升高，pH 下降，DM 回收率有升高趨勢。果膠酶可破壞植物細(xì)胞壁中的果膠，使細(xì)胞內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)更加完全地釋放出來，而且與纖維素酶、半纖維素酶、木質(zhì)素酶等協(xié)同作用對細(xì)胞壁破壞效果更好[4-5]。在飼料中添加α-半乳糖苷酶制劑，可以有效降解半乳糖苷等抗?fàn)I養(yǎng)因子，改善動物脹氣癥狀和胃腸道紊亂等不良反應(yīng)，增強(qiáng)免疫力，提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率[6]。在植物飼料中添加β-甘露聚糖酶一方面可以有效降解木聚糖和甘露聚糖等半纖維素，另一方面也起到消除抗?fàn)I養(yǎng)因子的作用，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡，促進(jìn)畜禽生長，減少養(yǎng)殖污染[7-8]。添加β-葡聚糖酶可有效降解秸稈中的葡聚糖，使秸稈質(zhì)地柔軟，適口性和采食量得到改善，有效提高畜禽生長速度和飼料轉(zhuǎn)化效率[9-10]。目前青貯中添加纖維素酶等單酶的研究較多，對混合酶的研究較少。因此，本試驗(yàn)旨在研究混合酶制劑對全株玉米青貯的感官、發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)成分的影響，為篩選全株玉米青貯添加劑提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 青貯原料 青貯原料為內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市豐田鎮(zhèn)青貯試驗(yàn)田的蠟熟期刈割的全株玉米。

1.1.2 酶飼料添加劑 纖維素酶（酶活力24 000 U/g）、木聚糖酶（酶活力40 000 U/g）、果膠酶（酶活力10 000 U/g）、α-半乳糖苷酶（酶活力2 000 U/g）、β-甘露聚糖酶（酶活力78 533 U/g）和β-葡聚糖酶（酶活力50 000 U/g）購自北京挑戰(zhàn)農(nóng)業(yè)科技有限公司。將上述酶制劑按照1:1的比例混合設(shè)置成纖維素酶+木聚糖酶（XWMJ）、β-葡聚糖酶+纖維素酶（PJXW）、β-葡聚糖酶+果膠酶（PJGL）、β-葡聚糖酶+β-甘露聚糖酶（PJGL）、β-葡聚糖酶+木聚糖酶（PJMJ）和木聚糖酶+α-半乳糖苷酶（MJBR）6 種混合酶制劑。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 分組及青貯飼料制作 本試驗(yàn)共設(shè)7 個(gè)組，其中1 個(gè)對照組（CK），6 個(gè)處理組分別為XWMJ 組、PJXW 組、PJGJ 組、PJGL 組、PJMJ 組和MJBR 組。

將刈割后的全株玉米切短至1～2 cm，經(jīng)過6 h 萎蔫脫水（含水量為66.5%）處理之后，將不同混合酶制劑添加（每千克青貯原料中添加5 g 酶制劑）到各處理組中，對照組僅添加與處理組相同質(zhì)量的蒸餾水。在容器中攪拌均勻，放入聚乙烯袋（36 cm×25 cm）真空包裝。

1.2.2 感官評定 在青貯飼料56 d 后，打開真空包裝，并通過四分法取出樣品。使用德國農(nóng)業(yè)協(xié)會的青貯感官評分方法[11]，通過氣味、狀態(tài)和顏色評估青貯飼料的發(fā)酵質(zhì)量。根據(jù)每組的單項(xiàng)評分再算出總評分，大于16 分為優(yōu)、9～16 分為良、5～9 分為中等、小于5 分為劣質(zhì)。

1.2.3 品質(zhì)評定 取20 g 青貯樣品，加入180 mL 蒸餾水，在立體式全溫震蕩培養(yǎng)箱（HZQ-F160，常州首創(chuàng)儀器設(shè)備有限公司）震蕩2 h，然后通過6 層紗布和1 層定性濾紙過濾，取過濾液用于以下指標(biāo)測定；pH 采用pH 測定儀（雷磁pHS-3C 精密pH 計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司）測定；乳酸（LA）采用對羥基聯(lián)苯比色法測定，鮮重（FM）基礎(chǔ)計(jì)算；氨態(tài)氮（NH3-N）采用苯酚－次氯酸鈉比色法測定[12]，計(jì)算氨態(tài)氮/總氮（NH3-N/TN）。

將青貯飼料在65℃烘箱中烘干至恒定重量，記為DM 含量；粗蛋白質(zhì)（CP）采用凱氏KDN-B 定氮儀（上海新嘉電子有限公司）測定；中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）采用范氏纖維測定法測定；WSC 采用蒽酮-硫酸比色法測定；粗脂肪（EE）采用索氏脂肪提取法測定[12]。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)采用Excel 進(jìn)行整理，數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件中的單因素方差分析進(jìn)行（One-Way ANOVA，Tukey）。P＜0.01 表示差異極顯著，P＜0.05 表示差異顯著，P＞0.05 表示差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯飼料感官評定 從表1 可以看出，PJGL 組、PJXW、PJGJ 組和PJMJ 組評分分別為20、19、19、18 分，都散發(fā)出比較重的香味，發(fā)酵品質(zhì)較高，品質(zhì)優(yōu)良。PJXW 組、PJGJ 組、PJGL 組與MJBR 組的青貯全株玉米莖葉結(jié)構(gòu)完整，無粘結(jié)成塊現(xiàn)象；而XWMJ 組、PJMJ 組和CK 組結(jié)構(gòu)有損，較差。XWMJ 組、PJGL 組、PJMJ 組和CK 組的飼料顏色最接近青貯飼料前的飼料顏色；而PJXW 組、PJGJ 組與MJBR 組的青貯全株玉米顏色呈淡黃色，較差。

表1 添加混合酶制劑對全株玉米青貯的感官評定

2.2 混合酶制劑對全株玉米青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響如表2 所示，PJGL 組的pH 顯著高于CK 組，XWMJ組、PJXW 組、PJGJ 組、PJMJ 組與MJBR 組則與CK組差異不顯著，其中PJMJ 組處理的pH 最低，為3.58；各處理組的LA 含量與CK 組無差異，其中XWMJ 組的LA 含量最高；與CK 組相比，PJXW 組和PJGJ 組的NH3-N/TN 顯著降低。與CK 組相比，XWMJ 組、PJXW 組、PJGJ 組、PJGL 組和MJBR 組顯極著提高了全株玉米青貯飼料的WSC 含量，且PJGJ 組的WSC 含量最高。

2.3 混合酶制劑對全株玉米青貯飼料營養(yǎng)成分的影響全株玉米原料的DM 含量為33.50%；CP 含量為6.34%；WSC 含量為6.38%；NDF 含量為52.01%，ADF 含量為29.95%。青貯后的營養(yǎng)成分如表3 所示，PJXW 組的DM 高于CK 組，XWMJ 組的DM 低于其他處理組（P＜0.01），其他處理組間差異不顯著；各處理組的CP 含量與CK 組無顯著差異，其中MJBR 組最高；各處理組的EE 與CK 組無顯著差異，其中PJXW 組最高；與CK 組相比，PJXW 組和PJGL 組的NDF 含量降低（P＜0.01），其他處理組增加（P＜0.01）；PJXW 組，PJGJ 組和PJGL 組的ADF 含量低于CK 組（P＜0.05）。

表2 添加混合酶制劑對全株玉米青貯的發(fā)酵品質(zhì)的影響

表3 添加混合酶制劑對全株玉米青貯營養(yǎng)水平的影響（DM 基礎(chǔ)） %

3 討 論

3.1 混合酶制劑對全株玉米青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響 原料中的有益微生物需要達(dá)到一定數(shù)量、充足的發(fā)酵底物、標(biāo)準(zhǔn)化青貯技術(shù)是成功制作青貯飼料的必要條件[13]。本試驗(yàn)中，發(fā)酵結(jié)束后各組玉米青貯飼料的感官評價(jià)得分都在14 分以上，表明各處理組青貯效果均良好。各組的pH 均達(dá)到了青貯臨界值（4.2）以下，發(fā)酵效果均較好[14]。本試驗(yàn)分析表明，添加酶制劑可以增加LA 產(chǎn)量，提高青貯品質(zhì)。纖維素、半纖維素和木質(zhì)素是植物細(xì)胞壁的主要成分。本試驗(yàn)所應(yīng)用的酶制劑可以更加有效地降解以上成分，增加底物中可用的營養(yǎng)物質(zhì)，使得乳酸菌快速繁殖代謝產(chǎn)生更多LA。本試驗(yàn)中各處理組NH3-N/TN 都有所降低，說明經(jīng)過混合酶制劑處理后，補(bǔ)充了發(fā)酵底物的含量，使得乳酸菌迅速成為優(yōu)勢菌群，產(chǎn)生大量LA，抑制了有害微生物的生長繁殖，減少蛋白質(zhì)、氨基酸的消耗；由于CK 組的發(fā)酵底物較少導(dǎo)致乳酸菌繁殖較慢，有害微生物生長繁殖，從而導(dǎo)致CP減少，NH3-N/TN 較高。WSC 是指構(gòu)成植物細(xì)胞壁及細(xì)胞內(nèi)容物中可溶或易溶性碳水化合物的總稱，包括大多數(shù)糖類（果聚糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、β-葡聚糖、棉子糖和水蘇糖等）及部分可溶于水的淀粉、果膠和半纖維素等[15]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各混合酶制劑處理組的WSC 含量均顯著提高，其中PJGJ 組最高。其原因是玉米秸稈細(xì)胞壁主要是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠組成，而纖維降解酶能降解玉米秸稈中不與木質(zhì)素存在化學(xué)聯(lián)結(jié)的細(xì)胞壁成分，從而增加WSC 含量，其中PJGJ 組由于有果膠酶參與水解過程降解效果更好，同時(shí)在低pH 情況下，乳酸菌的生長繁殖也受到抑制，導(dǎo)致WSC 的消耗減少，所以WSC 含量最高。

纖維素酶可以降低青貯飼料的pH 和NH3-N/TN，增加WSC 和LA 含量[16-17]。興麗等[18]研究發(fā)現(xiàn)，添加纖維素酶顯著降低了玉米青貯飼料中NH3-N/TN。呂建敏等[19]發(fā)現(xiàn)，加入纖維素酶可顯著降低pH、NH3-N/TN。本試驗(yàn)中含有纖維素酶的XWMJ 組和PJXW 組與CK 組相比，pH 和NH3-N/TN 含量有不同程度降低，WSC 和LA 含量均有不同程度的提高，與前人研究一致；但兩組的WSC 含量差異不明顯，說明在纖維素酶的作用下，木聚糖酶和β-葡聚糖酶2 種酶的參與對青貯過程沒有顯著影響。從XWMJ 組、PJMJ 組和MJBR組來看，在木聚糖酶存在的情況下α-半乳糖苷酶可以有效提高WSC 含量。青貯飼料添加外源α-半乳糖苷酶制劑，可以特異性地催化α-1,6 糖苷鍵的水解，并分解α-半乳糖苷以獲得低聚寡糖和單糖，使WSC 含量上升。從PJXW 組、PJGJ 組、PJGL 組和PJMJ 組來看，在β-葡聚糖酶存在的情況下纖維素酶、β-甘露聚糖酶和果膠酶都可以提高WSC 和LA 含量，其中PJGJ 組效果最好。Dehghani 等[20]發(fā)現(xiàn)，果膠酶（添加量500 mg/kg）可以提高玉米秸稈、苜蓿青貯的LA 及葡萄糖含量。果膠酶可破壞植物細(xì)胞壁中的果膠，與纖維素酶、半纖維素酶、木質(zhì)素酶等協(xié)同作用對細(xì)胞壁破壞效果更優(yōu)，使得細(xì)胞內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)更加完全的釋放出來[4]。

3.2 混合酶制劑對全株玉米青貯營養(yǎng)成分的影響 全株玉米青貯的營養(yǎng)成分是評價(jià)青貯質(zhì)量好壞的另一項(xiàng)重要指標(biāo)。有研究發(fā)現(xiàn)，添加纖維素酶可以降低DM 含量[21]。本試驗(yàn)中的XWMJ 組的結(jié)果與其類似，但PJXW 組結(jié)果相反。推測原因，一方面是木聚糖酶可以降低秸稈中的木聚糖，使秸稈質(zhì)地柔軟，表面積增加，微生物的接觸面積增加，從而改善纖維的降解效果；另一方面，β-葡聚糖酶先將纖維轉(zhuǎn)化成了纖維素酶不能分解的多糖，導(dǎo)致纖維素酶作用的底物減少。本試驗(yàn)中各試驗(yàn)組的CP 含量較CK 組有所提高，但差異并不顯著，這與試驗(yàn)組乳酸菌利用了全株玉米青貯的WSC 等營養(yǎng)成分進(jìn)行生長繁殖有關(guān)，乳酸菌的生長不僅抑制了因腐敗微生物作用引起的蛋白質(zhì)的降解，而且代謝也會產(chǎn)生菌體蛋白。本試驗(yàn)中各處理組的EE 含量沒有明顯差異，說明各處理組的乳酸菌均產(chǎn)生大量LA，抑制了有害微生物的生長繁殖。本試驗(yàn)中PJXW 組的NDF 含量最低。原因是玉米秸稈細(xì)胞壁主要是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠組成，β-葡聚糖酶與纖維素酶共同參與水解過程，導(dǎo)致WSC 含量升高，DNF 含量降低。本試驗(yàn)中，PJXW 組、PJGJ 組和PJGL 組的ADF 含量較低，其他處理組與CK 組沒有差異。原因可能是其他處理組含有木聚糖酶，木聚糖酶先將非淀粉多糖轉(zhuǎn)化成了低聚木糖，導(dǎo)致其他纖維降解酶作用的底物減少[23]。莊蘇等[22]認(rèn)為，木聚糖酶能夠降低青貯NDF 和ADF 含量。本試驗(yàn)結(jié)果與其相反，原因可能是選用的全株玉米與象草的營養(yǎng)成分相差較大。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，果膠酶、β-甘露聚糖酶和木聚糖酶都可以提高CP 含量，使ADF 含量下降，改善了營養(yǎng)品質(zhì)。

4 結(jié) 論

在本試驗(yàn)條件下，制作全株玉米青貯時(shí)添加酶制劑有助于提高發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。其中，PJXW 組、PJGJ 組和MJBR 組的發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)于其他組，PJXW 組、PJGJ 組和PJGL 組的營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)于其他組。因此，PJXW 組和PJGJ 組作為制作全株玉米青貯飼料的添加劑更為適宜。