不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯品質(zhì)的影響

寇江濤， 程 鈺， 張海波， 郭冬生， 雷佳星， 孟佳琪， 劉 鑫， 李 樂(lè)

(宜春學(xué)院生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院 江西省作物生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江西 宜春， 336000)

我國(guó)水稻(OryzasativaL.)產(chǎn)量位居世界第一，稻秸資源極其豐富。由于水稻秸稈的可溶性碳水化合物和粗蛋白等可消化養(yǎng)分含量低，結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量高且消化率低，降低了其作為粗飼料的利用價(jià)值[1]。白酒糟是釀酒行業(yè)主要的副產(chǎn)物，其產(chǎn)量高，含有豐富的粗蛋白、粗脂肪及可溶性碳水化合物，同時(shí)其粗纖維含量也較高，導(dǎo)致直接飼喂的利用率較低[2]。

青貯具有改善飼料的適口性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、延長(zhǎng)飼料保存時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。但由于水稻秸稈表面所附有的乳酸菌數(shù)目較少，可溶性碳水化合物含量低，導(dǎo)致其單獨(dú)青貯不易制成優(yōu)質(zhì)的青貯飼料[3]。Xian等[4]研究表明，在稻草青貯中添加酒糟，能夠顯著降低青貯稻草的pH和中性洗滌纖維含量，顯著提高干物質(zhì)、可溶性碳水化合物和粗蛋白含量。但水稻秸稈和白酒糟的共同點(diǎn)在于二者均有較高的粗纖維含量，在一定程度降低了草食動(dòng)物對(duì)其的消化利用率。已有研究表明，添加木聚糖酶、纖維素酶和青黃貯酶均能改善水稻秸稈青貯的感官品質(zhì)，提高水稻秸稈青貯的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、養(yǎng)分消化率，進(jìn)而提高飼喂價(jià)值，并且以青黃貯酶的添加效果最優(yōu)[5]。此外，纖維素酶和木聚糖酶等酶制劑常用于改善粗飼料的青貯品質(zhì)，在棉花(Gossypiumspp)秸稈、玉米(ZeamaysL.)秸稈等不易青貯的原料上也取得了良好的添加效果[6-7]。

目前，有關(guān)酶制劑添加對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯的效果研究還未見報(bào)道。本試驗(yàn)以水稻秸稈和白酒糟混合青貯為原料，通過(guò)添加纖維素酶和木聚糖酶，研究酶制劑對(duì)其青貯品質(zhì)的影響，旨在為水稻秸稈和白酒糟混合青貯的高效利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

水稻秸稈(完熟前期收獲)來(lái)自宜春學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)基地，白酒糟由江西省慶盛農(nóng)牧有限公司提供，二者的主要營(yíng)養(yǎng)成分含量見表1。酶制劑購(gòu)于寧夏何氏璧生物技術(shù)有限公司，纖維素酶(Cellulase)和木聚糖酶(Xylanase)的酶活均大于5×104U·mL-1。

表1 青貯原料特性

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以水稻秸稈和白酒糟(m∶m=1∶1)混合青貯為原料，設(shè)置3個(gè)處理，6次重復(fù)，分別為CK(對(duì)照)、CEL處理(纖維素酶處理，添加量250 U·g-1)和XYL處理(木聚糖酶處理，添加量250 U·g-1)。將水稻秸稈和白酒糟分開晾曬至含水量均為60%左右，之后將水稻秸稈切碎至1～2 cm，與白酒糟等質(zhì)量混合均勻。分別將3.25 mL纖維素酶和木聚糖酶用29.25 mL蒸餾水稀釋后，均勻噴灑在0.65 kg水稻秸稈和白酒糟混合原料中，即為CEL處理和XYL處理，CK噴灑32.50 mL蒸餾水，保證各個(gè)處理混合原料的裝罐前的含水量為65%左右，之后將各個(gè)處理的混合原料填裝至1 L的青貯罐中，填裝密度為650 kg·m-3，密封保存，在室溫下發(fā)酵120 d后取樣測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1感官評(píng)定 參照王杰等[8]國(guó)內(nèi)青貯飼料的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，從質(zhì)地、色澤、氣味、pH和水分5個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分，其中pH參照寇江濤等[5]方法測(cè)定。

1.3.2營(yíng)養(yǎng)成分及養(yǎng)分消化率測(cè)定 青貯罐開封后，立即取樣置于恒溫干燥箱，65℃烘干至恒重，然后將混合青貯樣品粉碎，并過(guò)20目標(biāo)準(zhǔn)篩，裝入10號(hào)自封袋，用來(lái)測(cè)定營(yíng)養(yǎng)成分及養(yǎng)分消化率。

混合青貯樣品營(yíng)養(yǎng)成分參照張麗英[9]的方法測(cè)定，其中干物質(zhì)(Dry matter，DM)含量采用烘箱干燥法測(cè)定，粗蛋白(Crude protein，CP)含量采用凱氏定氮法測(cè)定，粗灰分(Crude ash，CA)含量采用灼燒干重法測(cè)定，粗脂肪(Crude fat，EE)含量采用索氏浸提法測(cè)定，磷(Phosphorus，P)含量采用鉬黃比色法測(cè)定，鉀(Potassium，K)、鈣(Calcium，Ca)和鎂(Magnesium，Mg)含量采用原子吸收光譜法測(cè)定。中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)和木質(zhì)素(Lignin)含量采用濾袋技術(shù)(Filter bag technology，F(xiàn)BT)測(cè)定[10]，纖維素(Cellulose，Cel)= ADF-木質(zhì)素，半纖維素(Hemicellulose，HC)= NDF-ADF，非纖維性碳水化合物(Non fibrous carbohydrates，NFC)含量采用比色法測(cè)定[11]。

利用DaisyPIIPIncubator體外人工瘤胃培養(yǎng)箱(Daisy II型，美國(guó))模擬發(fā)酵，采用兩階段離體消化法測(cè)定[12]，并根據(jù)夏洪澤等方法[13]計(jì)算混合青貯樣品養(yǎng)分消化率，其中緩沖液參照Menke和Steingass[14]的方法進(jìn)行配制。中性洗滌纖維可消化率(NDF digestibility，dNDF)和干物質(zhì)消化率(Dry matter digestibility in vitro，IVTDMD)基于DM含量進(jìn)行計(jì)算(% DM)，體外中性洗滌纖維消化率(NDF digestibility in vitro，NDFD)基于NDF含量進(jìn)行計(jì)算(% NDF)。

1.3.3飼用價(jià)值計(jì)算 飼用價(jià)值計(jì)算根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算[15]：

干物質(zhì)采食量(Dry matter intake，DMI)= 120/NDF；

可消化干物質(zhì)(Digestible dry matter，DDM)= 82.9-(0.779×ADF)；

總可消化養(yǎng)分(Total digestible nutrient，TDN)= 82.38-(0.7515×ADF)；

相對(duì)飼喂價(jià)值(Relative feeding value，RFV)= DMI×DDM/1.29；

相對(duì)牧草質(zhì)量(Relative forage quality，RFQ)= DMI×TDN/1.23。

1.4 數(shù)據(jù)分析

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的百分?jǐn)?shù)(%)作反正弦轉(zhuǎn)換之后，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件作單因素方差分析，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P<0.05表示各處理間存在顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯感官評(píng)定的影響

由表2可知，CEL處理的色澤評(píng)分、氣味評(píng)分和質(zhì)地評(píng)分與CK差異不顯著，水分評(píng)分和pH評(píng)分顯著高于CK(P<0.05)，pH顯著低于CK(P<0.05)；XYL處理的質(zhì)地評(píng)分顯著高于CK(P<0.05)，氣味評(píng)分顯著低于CK(P<0.05)，色澤評(píng)分、水分評(píng)分、pH和pH評(píng)分與CK差異不顯著。根據(jù)綜合評(píng)分，CEL處理的感官評(píng)定等級(jí)為良好，CK和XYL處理的感官評(píng)定等級(jí)為一般。

表2 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯感官評(píng)定的影響

2.2 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯營(yíng)養(yǎng)成分的影響

由表3可知，CEL和XYL處理的DM，EE，K和Mg含量均顯著高于CK(P<0.05)，CEL處理的CP和P含量顯著高于CK(P<0.05)，XYL處理的CP和P含量與CK差異不顯著。CEL和XYL處理的NDF，ADF，木質(zhì)素和纖維素含量均顯著低于CK(P<0.05)，且CEL處理的NDF，ADF，木質(zhì)素，纖維素和半纖維素含量均顯著低于XYL處理(P<0.05)。CEL和XYL處理的NFC，CA和Ca含量均與CK差異不顯著。

表3 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯營(yíng)養(yǎng)成分的影響

2.3 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯養(yǎng)分消化率及飼用價(jià)值的影響

由表4可知，CEL處理的IVTDMD30，IVTDMD48，dNDF30，dNDF48，NDFD30和NDFD48均顯著高于CK(P<0.05)。XYL處理的IVTDMD30，dNDF30和NDFD30均顯著高于CK(P<0.05)，dNDF48和NDFD48與CK差異不顯著，IVTDMD48顯著低于CK(P<0.05)。CEL和XYL處理的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均顯著高于CK(P<0.05)，且CEL處理的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均顯著高于XYL處理(P<0.05)。

表4 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯養(yǎng)分消化率及飼用價(jià)值的影響

3 討論

3.1 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯感官評(píng)定的影響

pH值在一定程度上能夠反映青貯飼料品質(zhì)的優(yōu)劣，一般認(rèn)為，pH值小于4.2的青貯飼料品質(zhì)較優(yōu)[8]。本試驗(yàn)中，添加纖維素酶顯著降低了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的pH值，提高了水分評(píng)分及pH評(píng)分，顯著改善了其感官品質(zhì)，提高了感官評(píng)定等級(jí)，而添加木聚糖酶對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯的感官評(píng)定無(wú)顯著的影響。由于添加纖維素酶可以降解水稻秸稈和白酒糟混合青貯中的部分纖維素，提高青貯飼料的WSC含量，為乳酸菌發(fā)酵提供充足的底物，產(chǎn)生大量乳酸，從而使pH值降低為3.98，獲得了品質(zhì)較好的水稻秸稈和白酒糟混合青貯飼料。這與萬(wàn)江春等[6]、Khota等[16]添加纖維素酶能夠顯著降低青貯飼料的pH值和改善感官品質(zhì)的研究結(jié)果一致。

3.2 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯營(yíng)養(yǎng)成分的影響

營(yíng)養(yǎng)成分含量的高低能夠反映青貯飼料的品質(zhì)，也是衡量青貯飼料品質(zhì)的最基本指標(biāo)。本試驗(yàn)中，添加纖維素酶和木聚糖酶均顯著提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的DM，EE，K和Mg含量，添加纖維素酶還提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的CP含量，同時(shí)添加纖維素酶和木聚糖酶也降低了水稻秸稈和白酒糟混合青貯NDF，ADF和木質(zhì)素含量。Hou等[17]研究表明，添加纖維素酶可提高青貯飼料的CP含量。Li等[18]研究表明，柱花草(Stylosanthesguianensis)青貯中添加纖維素酶，其DM和CP含量顯著提高，NDF含量顯著降低。Li等[19]研究表明，王草(PennisetumsineseRoxb)青貯中添加纖維素酶，其CP含量顯著提高，ADF和NDF含量顯著降低。萬(wàn)江春等[6]研究表明，棉花秸稈青貯中添加纖維素酶，其ADF和NDF含量顯著降低。以上研究結(jié)果均與本試驗(yàn)取得的結(jié)果相一致，可能是因?yàn)樘砑永w維素酶和木聚糖酶，可降解水稻秸稈和白酒糟混合青貯原料中的部分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)容物充分外流，產(chǎn)生大量的乳酸菌發(fā)酵底物，促進(jìn)乳酸菌發(fā)酵，大量產(chǎn)生乳酸使得水稻秸稈和白酒糟混合青貯的pH值快速下降，低pH值有效抑制了有害菌的生長(zhǎng)，減少青貯過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗和損失，進(jìn)而提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的DM，CP和EE含量，同時(shí)降低了木質(zhì)素、ADF和NDF含量，且添加纖維素酶的效果優(yōu)于木聚糖酶。

3.3 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯養(yǎng)分消化率的影響

養(yǎng)分消化率能夠反映草食家畜對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率，養(yǎng)分消化率越高，粗飼料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也就越好[20]。本試驗(yàn)中，添加纖維素酶顯著提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的IVTDMD30，IVTDMD48，dNDF30，dNDF48，NDFD30和NDFD48，添加木聚糖酶顯著提高了水稻秸稈和白酒糟混合青貯的IVTDMD30，dNDF30和NDFD30。Refat等[21]研究表明，添加復(fù)合酶制劑(木聚糖酶和纖維素酶的混合物)能夠提高青貯大麥(HordeumvulgareL.)的體外消化率。Mahdi等[22]研究表明，添加纖維素酶可以提高油棕櫚(Trachycarpusfortunei(Hook.) H. Wendl.)葉青貯飼料的體外消化率。萬(wàn)江春等[6]研究表明，在纖維素酶和乳酸菌的互作效應(yīng)下，棉花秸稈青貯飼料的體外消化率顯著增加。以上研究結(jié)果均與本試驗(yàn)結(jié)果相一致。在青貯飼料的養(yǎng)分消化率指標(biāo)中，IVTDMD容易受粗飼料中纖維素含量和木質(zhì)化的影響，它可以反映草食家畜對(duì)粗飼料消化利用的難易程度[20]。本試驗(yàn)研究表明，添加纖維素酶和木聚糖酶均能提高水稻秸稈和白酒糟混合青貯的IVTDMD，可能是因?yàn)樘砑永w維素酶和木聚糖酶在一定程度上降解了纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等物質(zhì)，從而降低了ADF和NDF含量，使得水稻秸稈和白酒糟混合青貯的養(yǎng)分消化率顯著提高。

3.4 不同酶制劑對(duì)水稻秸稈和白酒糟混合青貯飼用價(jià)值的影響

RFV是粗飼料中ADF和NDF的綜合反映，RFV值大于100，表明該粗飼料整體質(zhì)量較好，且RFV值越大其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越大；RFQ與RFV相似，但RFQ更加接近實(shí)際情況[20]。本試驗(yàn)中，添加纖維素酶和木聚糖酶后，水稻秸稈和白酒糟混合青貯的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均提高。Li等[18]研究表明，柱花草青貯中添加纖維素酶，其RFV和瘤胃降解率顯著提高。張雪蕾等[23]研究表明，飼用苧麻(Boehmerianivea(L.) Gaudich.)青貯中添加纖維素酶，其DMI，DDM，TDN和RFV顯著提高，飼用價(jià)值得到有效改善。由于添加纖維素酶和木聚糖酶在一定程度上將水稻秸稈和白酒糟混合青貯原料中的纖維素和半纖維素降解為WSC，使得纖維結(jié)構(gòu)中的礦物質(zhì)元素等釋放出來(lái)，并提高了CP，EE和NFC含量，降低了ADF和NDF含量，提高了DM和粗纖維消化率，從而改善了水稻秸稈和白酒糟混合青貯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和飼用價(jià)值。本試驗(yàn)中，纖維素酶處理的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均顯著高于木聚糖酶，說(shuō)明添加纖維素酶的效果優(yōu)于木聚糖酶。

4 結(jié)論

添加250 U·g-1纖維素酶和250 U·g-1木聚糖酶能夠提高水稻秸稈和白酒糟混合青貯的DM，EE，K和Mg含量，降低NDF，ADF和木質(zhì)素含量，提高IVTDMD30，dNDF30，NDFD30，DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ。添加250 U·g-1纖維素酶還能改善感官品質(zhì)，降低結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量，提高養(yǎng)分消化率和飼用價(jià)值，說(shuō)明纖維素酶的添加效果優(yōu)于木聚糖酶。