不同比例菠蘿皮與木薯莖葉混合青貯對(duì)發(fā)酵品質(zhì)和瘤胃消化率的影響

呂仁龍 張立冬 李 茂 周漢林 欒愛(ài)萍*

（1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南儋州571737；2.海南大學(xué)熱帶作物學(xué)院，海南儋州571700）

海南島地處我國(guó)熱帶區(qū)，植被資源非常豐富，其副產(chǎn)物（如木薯莖葉、香蕉葉、熱帶水果殘?jiān)龋┓N類繁多，產(chǎn)量大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，具有作為動(dòng)物粗飼料資源的巨大潛力[1]。盡管如此，由于島內(nèi)沒(méi)有良好的副產(chǎn)物回收機(jī)制，致使大部分副產(chǎn)物資源被直接廢棄。近年來(lái)，為了解決島內(nèi)粗飼料不足問(wèn)題，越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始尋求更好的副產(chǎn)物利用方法[2]。

木薯在海南地區(qū)被廣泛種植，其副產(chǎn)物木薯莖葉由于飼用價(jià)值高[3]，產(chǎn)量大[4]，很多研究已將其作為粗飼料補(bǔ)充到反芻動(dòng)物日糧中[5]。由于木薯莖葉中含有抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)氫氰酸，無(wú)法用其直接飼喂動(dòng)物，但通過(guò)青貯或者自然晾干，大部分氫氰酸被降解[6]。研究發(fā)現(xiàn)，如果單獨(dú)青貯木薯莖葉，其pH 值和乙酸含量較高，青貯品質(zhì)偏低[7]，這是由于其內(nèi)部糖分較低，無(wú)法促進(jìn)乳酸產(chǎn)生，為此，研究者試圖將木薯莖葉與其他高糖分作物混合進(jìn)行青貯[8]，或者在青貯木薯莖葉前補(bǔ)充一些添加劑來(lái)提升其青貯品質(zhì)[9-10]。

菠蘿皮是菠蘿加工后的副產(chǎn)物[11]，不僅含有較高的粗蛋白質(zhì)，而且含有大量的鈣、磷、鐵等礦物元素[12]。同時(shí)，菠蘿皮中糖分和纖維含量也較高，這不僅為其發(fā)酵提供了充足碳源，還可以抑制了雜菌生長(zhǎng)，從而提升發(fā)酵品質(zhì)[12]。此外，由于海南地區(qū)空氣濕度大，收割的作物難以調(diào)控水分，因此，制備高水分青貯將大大提高其生產(chǎn)效率。綜上所述，本研究目的是探究不同比例組合的菠蘿皮和木薯莖葉在高水分條件下青貯后對(duì)發(fā)酵品質(zhì)和瘤胃降解的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

菠蘿栽培于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所菠蘿圃，品種為臺(tái)農(nóng)11號(hào)（AnanascomosusL.Tainong11），收割后取皮。木薯栽培于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院木薯基地，采集莖葉部分后自然晾干至水分約80%(剩余水分)，用于制備青貯。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)定6 個(gè)不同木薯莖葉與菠蘿皮干物質(zhì)混合比例處理組，分別為100∶0（對(duì)照組）、90∶10（T1 組）、80∶20（T2 組）、70∶30（T3 組）、60∶40（T4組）、50∶50（T5組）。

1.3 青貯調(diào)制

將半干的木薯莖葉和菠蘿皮切至長(zhǎng)度約2 cm左右，按照總干物質(zhì)100 g重量稱取，充分混合后裝入一個(gè)聚乙烯材質(zhì)袋中（規(guī)格：30 cm×20 cm），再用真空包裝機(jī)（SINBO，上海）密封，保存于暗室，發(fā)酵60 d。

1.4 動(dòng)物體外培養(yǎng)試驗(yàn)

1.4.1 試驗(yàn)動(dòng)物管理

選用3只體況良好，平均體重在24.2 kg的成年海南黑山羊進(jìn)行單欄飼養(yǎng)。上午8：30 和下午16：00 各飼喂1 次（粗精比例為5∶5，粗飼料部分為新鮮王草），自由飲水和采食礦鹽。

1.4.2 緩沖液配制

每升緩沖液各試劑成分見(jiàn)表1。將配好的溶液放入39 ℃水浴，通入CO2直至溶液透明后放到4 ℃冰箱保存等待使用。

表1 緩沖液各試劑成分

1.4.3 培養(yǎng)方法

在青貯開(kāi)封后，稱取部分樣品進(jìn)行送風(fēng)干燥48 h，測(cè)定水分后、將其粉碎用于體外培養(yǎng)。早上飼喂3 只黑山羊2 h 后，分別從其口腔部位插入導(dǎo)管，抽取他們的瘤胃液，然后將其保存在玻璃密封瓶?jī)?nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室（39 ℃水浴保溫），四層紗布過(guò)濾后，將瘤胃液等比進(jìn)行混合。將混合瘤胃液與緩沖液按照1∶2 的比例混合后（緩沖液使用前將其放入水浴中，并通入CO2以便排除溶液中的O2），放入39 ℃恒溫水浴，并持續(xù)通入CO2（5 min）。稱取約0.3 g 待培養(yǎng)樣品裝入50 ml 培養(yǎng)瓶中，再抽取30 ml培養(yǎng)液加入培養(yǎng)瓶中，并用CO2將培養(yǎng)瓶中的空氣排凈，使其保持無(wú)氧狀態(tài)，用1 個(gè)橡膠內(nèi)蓋和1 個(gè)塑料外蓋將培養(yǎng)瓶密封，放入39 ℃的水浴搖床中進(jìn)行6 h 的培養(yǎng)。

1.5 化學(xué)分析

1.5.1 營(yíng)養(yǎng)成分分析

菠蘿皮、木薯莖葉原料和各處理組青貯營(yíng)養(yǎng)成分的干物質(zhì)（DM）、粗蛋白質(zhì)（CP）、粗脂肪（EE）、粗灰分（CA）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）含量的測(cè)定參照了AOAC（1999）[13]的方法。非纖維性碳水化合物（NFC）含量的計(jì)算參照了National Research Council(NRC，2001)[14]，計(jì)算方法：

1.5.2 發(fā)酵全混合日糧（FTMR）的發(fā)酵品質(zhì)

上述制備的FTMR經(jīng)過(guò)60 d發(fā)酵后開(kāi)封，取50 g樣品，切碎后放入500 ml燒杯中，加入200 ml蒸餾水，使樣品置于液面之下，密封后放入4 ℃冰箱靜置24 h，用四層紗布將抽出液過(guò)濾，濾液用雷磁PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)定pH值。取部分過(guò)濾后的抽出液倒入離心管，用離心機(jī)離心（HERMLE, USA）（12 000 r/min），再用一個(gè)0.22 μm微孔濾膜（聚醚砜材質(zhì)）過(guò)濾至進(jìn)樣瓶。揮發(fā)性脂肪酸含量測(cè)定：采用配備HP-INNOWAX 毛細(xì)管柱（長(zhǎng)度30 m，內(nèi)徑0.25 mm，薄膜厚度0.25 μm）的氣相色譜儀（GC-7890A；Agilent Techonlogies，美國(guó)）進(jìn)行測(cè)定。分析條件如下：進(jìn)樣口溫度為220 ℃，檢測(cè)器溫度為220 ℃，恒流0.8 ml/min，柱溫初始溫度為90 ℃，然后以10 ℃/min 升溫到240 ℃。用擴(kuò)散法測(cè)定揮發(fā)性氨態(tài)氮，使用1 個(gè)康衛(wèi)皿，在中間皿內(nèi)滴入1 ml 指示劑（指示劑由溴甲酚綠和甲基紅混合配制），在外皿將1 ml 濾液與1 ml 飽和碳酸鉀溶液，接觸混合后封蓋，密閉環(huán)境揮發(fā)24 h 后，用0.01 mmol/l標(biāo)準(zhǔn)滴定鹽酸滴定（福建廈門海標(biāo)科技有限公司）。

1.5.3 干物質(zhì)消化率與蛋白質(zhì)消化率

干物質(zhì)消化率用過(guò)濾法測(cè)定[15]，用抽濾瓶與布氏漏斗，將培養(yǎng)液與殘?jiān)闉V到濾紙，將包有殘?jiān)臑V紙放入100 ℃干燥箱高溫風(fēng)干3 h 后稱重，計(jì)算干物質(zhì)消化率。測(cè)定上述濾紙和包有樣品的濾紙中粗蛋白質(zhì)含量，計(jì)算蛋白質(zhì)消化率。干物質(zhì)與蛋白質(zhì)消化率的計(jì)算方法參照呂仁龍等[2]的計(jì)算方法。

干物質(zhì)消化率（%）=（1-培養(yǎng)后樣品中干物質(zhì)重量/培養(yǎng)前樣品中干物質(zhì)含量）×100

粗蛋白質(zhì)消化率（%）=（1-培養(yǎng)后樣品中蛋白質(zhì)總量/培養(yǎng)前樣中品蛋白質(zhì)總量）×100

1.5.4 瘤胃發(fā)酵特性

培養(yǎng)結(jié)束后，將培養(yǎng)瓶迅速放入冰槽中快速冷卻，同時(shí)，用一個(gè)玻璃注射器插入膠皮瓶蓋中，測(cè)定氣體產(chǎn)量，另取2 ml 樣品保存于樣品管用于分析使用。培養(yǎng)液中的pH值、揮發(fā)性脂肪酸、揮發(fā)性氨態(tài)氮的分析方法同上。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS 9.2 GLM 程序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,各處理組青貯的營(yíng)養(yǎng)成分、青貯品質(zhì)和體外培養(yǎng)后各指標(biāo)（產(chǎn)氣量、瘤胃發(fā)酵、干物質(zhì)與蛋白質(zhì)消化率）采用單因素模型統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)比各處理組間的平均差異(P＜0.05)。

2 結(jié)果（見(jiàn)表2～表5）

表3 各處理組的混合青貯中的營(yíng)養(yǎng)成分(g/kg DM)

表4 各處理組的混合青貯發(fā)酵品質(zhì)

表5 體外培養(yǎng)6 h后，各處理組產(chǎn)氣、干物質(zhì)消化率、蛋白質(zhì)消化率及瘤胃發(fā)酵參數(shù)

表2 顯示了本試驗(yàn)原料的營(yíng)養(yǎng)成分組成。木薯莖葉和菠蘿皮的CP 含量分別為25.6%和4.1%，木薯莖葉中的NDF 和ADF 含量顯著高于菠蘿皮中的含量。表3 顯示了經(jīng)過(guò)60 d 發(fā)酵后各處理組營(yíng)養(yǎng)成分的變動(dòng)，即隨著菠蘿皮添加量的增加，混合青貯中的CP、NDF 和ADF 含量逐漸降低。表4 顯示，隨著菠蘿皮添加量的增加，pH值顯著降低，同時(shí)乳酸含量顯著提升，丙酸含量有逐漸升高趨勢(shì)。揮發(fā)性氨態(tài)氮/總氮菠蘿皮添加組顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）。在T3 組和T4處理組的青貯中，乙酸含量表現(xiàn)最低，有效提升了發(fā)酵品質(zhì)。表5表明了在體外培養(yǎng)6 h后的消化率和瘤胃液發(fā)酵參數(shù)，結(jié)果顯示，菠蘿皮的添加顯著提升了青貯的消化率，但T1～T5組處理之間沒(méi)有顯著差異（P＞0.05）。培養(yǎng)后，瘤胃液pH 值和乙酸在各處理組之間沒(méi)有顯著差異（P＞0.05），丙酸含量，隨著菠蘿皮添加量的增加而有升高趨勢(shì)，丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸含量在各處理組之間沒(méi)有顯著差異，菠蘿皮添加組（T1～T5 組）瘤胃液的揮發(fā)性氨態(tài)氮含量顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。

3 討論

熱帶地區(qū)粗飼料來(lái)源廣泛，各種副產(chǎn)物種類也很繁多，如何有效地整合利用這些資源成為近年來(lái)的熱點(diǎn)話題。菠蘿皮中富含多種芳香族化合物[16]，當(dāng)這些化合物被反芻動(dòng)物充分?jǐn)z入后，經(jīng)過(guò)體內(nèi)代謝會(huì)直接沉積到畜產(chǎn)品中（奶制品、肉制品），從而大大提升產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量[11]。本試驗(yàn)選用的菠蘿皮粗蛋白質(zhì)含量?jī)H為4.1%，略低于王堅(jiān)等[17]（CP：7.8%）和朱琳等[18]（CP：6.8%）的研究。研究表明了菠蘿殘?jiān)械腃P 含量與品種、土壤環(huán)境、栽培方式等多種因素存在關(guān)聯(lián)[19-20]。在海南地區(qū)，不同來(lái)源的菠蘿皮中CP和纖維含量的差異不大，因此，在飼料化的研究過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)探究其使用方法及使用量。

添加菠蘿皮后，各處理組的pH 值有顯著偏低趨勢(shì)，這與很多研究結(jié)果吻合[17，21]。在青貯中，pH 值在4.2 以下可以有效抑制梭菌活動(dòng)，是青貯品質(zhì)是否良好的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)[18]。本試驗(yàn)顯示，在T2、T4 組和T5 組處理下pH 值在4.2 以下。乳酸含量隨著菠蘿皮增加而顯著升高，這是由于菠蘿皮中糖分含量較高，使更多乳酸菌進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成乳酸。在青貯中，乙酸生成的主要途徑是異型乳酸發(fā)酵和異化生成[22]，而王堅(jiān)等[17]研究認(rèn)為，在菠蘿皮與其他作物混合青貯過(guò)程中，其發(fā)酵類型主要是同型乳酸發(fā)酵。丙酸含量高低不影響青貯發(fā)酵品質(zhì)，但是主要作用是促進(jìn)乳酸發(fā)酵而進(jìn)一步降低pH 值，丙酸菌發(fā)酵乳酸生成丙酸的過(guò)程中同時(shí)也產(chǎn)生乙酸和二氧化碳，可見(jiàn)，影響乙酸、丙酸含量的因素是復(fù)雜的。良好的青貯產(chǎn)品，丁酸含量應(yīng)低于2 g/kg DM[23]，本試驗(yàn)中，各處理組均低于該值。在菠蘿皮添加處理中，揮發(fā)性氨態(tài)氮/總氮顯著低于對(duì)照組，研究表明pH 值的低下會(huì)抑制蛋白質(zhì)分解[24]，高青貯品質(zhì)可以顯著降低揮發(fā)性氨態(tài)氮/總氮，因此，本試驗(yàn)中菠蘿皮處理組青貯中的揮發(fā)性氨態(tài)氮/總氮顯著低于對(duì)照組。此外，有報(bào)告指出，菠蘿皮內(nèi)的蛋白質(zhì)分解酶可以分解部分蛋白質(zhì)產(chǎn)生了氨態(tài)氮[25]，所以，菠蘿皮青貯中的氨態(tài)氮含量高于稻草青貯[26]。楊正楠等[27]的研究表明，適當(dāng)添加復(fù)合發(fā)酵菌發(fā)酵菠蘿皮更有助于提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，主要表現(xiàn)在三氯乙酸（TCA）蛋白質(zhì)和有機(jī)酸含量大幅提高，所以，菠蘿皮混合青貯工藝也有待進(jìn)一步探究。

菠蘿皮中含有較高的非蛋白氮（NPN），主要由游離態(tài)氨基酸氮、肽氮、氨態(tài)氮組成[28]，這使得在瘤胃內(nèi)降解速率偏快，不利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分利用，因此，菠蘿皮的添加比例不宜過(guò)高[18]。有報(bào)告指出，菠蘿渣青貯的干物質(zhì)消化率可達(dá)72%[29]，本試驗(yàn)結(jié)果顯示，培養(yǎng)6 h 后，各處理組的干物質(zhì)消化率在24%～27%，菠蘿皮與牧草混合飼喂可得到良好效果。培養(yǎng)后的瘤胃液揮發(fā)性脂肪酸（VFA）的各組成含量受到日糧纖維組成的影響[30]，本試驗(yàn)中，瘤胃液中僅有丙酸含量顯著受到菠蘿皮添加量影響，這也可能是由菠蘿皮內(nèi)的一些芳香族化合物成分引起的。瘤胃液中的揮發(fā)性氨態(tài)氮隨菠蘿皮添加量增加而增加，這是由菠蘿皮中可溶性蛋白含量偏高引起的。有報(bào)告表明橙渣和菠蘿渣飼喂綿羊后，隨著其添加量的增加，綿羊的糞尿中氮含量有顯著升高趨勢(shì)[31]，這也可能源于菠蘿皮日糧在瘤胃內(nèi)產(chǎn)生了較多的揮發(fā)性氨態(tài)氮的原因。

4 結(jié)論

菠蘿皮與木薯莖葉混合青貯可以有效提升青貯品質(zhì)以及干物質(zhì)消化率。本試驗(yàn)結(jié)果中，在30%和40%處理組中，青貯中的乙酸和丁酸含量最低，盡管在40%處理組中乳酸含量較高，但由于其菠蘿皮中較高的非蛋白氮（NPN），在使用過(guò)程中比例不宜過(guò)大，因此，建議在木薯莖葉青貯中菠蘿皮的最佳添加比例為30%～40%。