乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯品質(zhì)的影響

翁玉楠 韋慶旭 張建鵬 邊會(huì)龍 張康柱 李 聰 羅 軍 王 平*

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，楊凌 712100；2.陜西省隴縣畜牧工作站，隴縣 721200；3.陜西省畜牧產(chǎn)業(yè)試驗(yàn)示范中心，涇陽 713702)

飼用油菜具有季節(jié)性強(qiáng)、流通成本高、不易于保存等特點(diǎn)，開發(fā)利用不足限制了其在養(yǎng)殖業(yè)中的廣泛應(yīng)用。開發(fā)一種保存效果好、適用于流通的飼用油菜利用方式，對(duì)擴(kuò)大飼料資源具有重要意義。飼用油菜生物量大、適口性好，粗蛋白質(zhì)(CP)含量可達(dá)15%[干物質(zhì)(DM)基礎(chǔ)]以上，粗纖維含量較低，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較高的地方性飼料資源[1]。青貯可減少天氣變化等季節(jié)性因素造成的養(yǎng)分損失，能較大程度地保存飼料中養(yǎng)分，是飼草料開發(fā)利用的重要方式。但是，高水分含量是農(nóng)作物青貯時(shí)的不利因素之一[2]。而且，飼用油菜具有高CP含量、高緩沖能值、低碳水化合物含量的特點(diǎn)，不適合單獨(dú)青貯利用[3]。已有研究顯示，通過向CP含量高的飼料原料中加入碳水化合物含量高的飼料原料可改善其青貯品質(zhì)[4]。趙娜等[5]研究表明，飼用油菜與易降解的非結(jié)構(gòu)碳水化合物，如玉米粉、玉米淀粉等混合青貯能夠收獲較高品質(zhì)的青貯飼料。此外，陰法庭等[1]研究表明，當(dāng)飼用油菜與玉米秸稈以7∶3的比例進(jìn)行混合青貯時(shí)，能夠明顯改善飼用油菜青貯的感官品質(zhì)和乳酸含量。近年來的研究表明，在調(diào)制青貯飼料的過程中通過添加乳酸菌制劑能夠迅速增加乳酸菌數(shù)量，降低pH，達(dá)到降低養(yǎng)分損失的效果。已有研究顯示，向玉米青貯[6]、苜蓿青貯[7]、構(gòu)樹與稻草混合青貯[8]中添加乳酸菌制劑后明顯減少了青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)損失，改善了發(fā)酵品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性。但是，由于菌株差異、飼料原料來源和質(zhì)量等因素的影響[9]，使得添加乳酸菌制劑的實(shí)際效果并不完全一致。目前，飼用油菜混合青貯中添加乳酸菌制劑的研究尚不多見。因此，本試驗(yàn)旨在評(píng)價(jià)青貯中添加乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜和全株玉米或玉米秸稈混合青貯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、發(fā)酵品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性的影響，為乳酸菌制劑在飼用油菜混合青貯中的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

青貯原料為陜西省隴縣種植的盛花期的飼用油菜、乳熟期收割的全株玉米和收獲籽實(shí)后的玉米秸稈。玉米留茬高度10～15 cm，切短長(zhǎng)度2～3 cm。其中，飼用油菜的水分含量為84%，全株玉米的水分含量為65%，玉米秸稈的水分含量為54%。乳酸菌制劑為商品化制劑，其中，植物乳桿菌數(shù)量≥1.6×1010CFU/g，布氏乳桿菌數(shù)量≥4.0×109CFU/g。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與青貯方法

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)組，每組3個(gè)重復(fù)。4個(gè)組分別為飼用油菜+全株玉米混合青貯組(CR組)、飼用油菜+全株玉米+乳酸菌制劑混合青貯組(CR+LAB組)、飼用油菜+玉米秸稈混合青貯組(SR組)、飼用油菜+玉米秸稈+乳酸菌制劑混合青貯組(SR+LAB組)。飼用油菜與全株玉米的混合比例為5∶5(DM基礎(chǔ))，飼用油菜與玉米秸稈的混合比例為7∶3(DM基礎(chǔ))。CR+LAB組和SR+LAB組中乳酸菌制劑添加量為5 g/t(溶于2 kg蒸餾水中)，CR組和SR組添加等量的蒸餾水。取1 kg混合好的原料，切短為2～3 cm，裝入聚乙烯袋(24 cm×40 cm)中抽真空后密封，室溫(平均25 ℃)貯藏60 d后開封取樣。

1.3 樣品采集與測(cè)定指標(biāo)

分別于青貯前和青貯的第60天采集青貯飼料樣品，用于分析青貯飼料樣品的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、發(fā)酵品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性。

1.3.1 青貯飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的測(cè)定

將采集到的青貯飼料樣品于65 ℃烘干48 h，過1 mm粉碎篩，于室溫保存待測(cè)。采用GB/T 6435—2006的方法測(cè)定水分含量，計(jì)算DM含量；CP含量采用凱氏定氮法(GB/T 6432—1994)進(jìn)行測(cè)定；粗脂肪(EE)含量采用索氏浸提法(GB/T 6433—2006)進(jìn)行測(cè)定；采用GB/T 20806—2006的方法測(cè)定中性洗滌纖維(NDF)含量；采用NY/T 1459—2007的方法測(cè)定酸性洗滌纖維(ADF)含量。

1.3.2 青貯飼料pH和有機(jī)酸含量的測(cè)定

取25 g青貯飼料樣品與225 mL磷酸鹽緩沖液混合勻質(zhì)1 min，過濾浸出液后立即用便攜式pH計(jì)(FE 20，Mettler Toledo公司，瑞士)測(cè)定pH。參考曹雨莉等[10]的方法使用高效液相色譜儀(Agilent 1260，安捷倫科技有限公司，美國(guó))測(cè)定浸出液中乳酸含量。參考和立文[11]的方法使用氣相色譜儀(Agilent 7890A，安捷倫科技有限公司，美國(guó))測(cè)定浸出液中乙酸、丙酸和丁酸含量。

1.3.3 青貯飼料有氧穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)

青貯飼料有氧穩(wěn)定性定義為使青貯飼料溫度升高2 ℃所需要的時(shí)間[12]。于青貯第60天打開飼料包裝，將700 g青貯飼料樣品放入泡沫容器中，用滅菌后的2層紗布覆蓋表面，防止水分散失和污染。將數(shù)顯溫度計(jì)(TP-101，霍尼韋爾國(guó)際公司，美國(guó))插入青貯飼料樣品的幾何中心，于室溫下每隔2 h記錄1次溫度。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan氏法多重比較檢驗(yàn)進(jìn)行組間差異顯著性分析，數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，P<0.05代表差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

由表1可見，在青貯前，各組之間DM含量無顯著差異(P>0.05)。含全株玉米的CR組和CR+LAB組的CP含量顯著高于含玉米秸稈的SR組和SR+LAB組(P<0.05)，而含全株玉米的CR組和CR+LAB組的NDF和ADF含量則顯著低于含玉米秸稈的SR組和SR+LAB組(P<0.05)。青貯60 d后，添加乳酸菌制劑的CR+LAB組和SR+LAB組的DM含量顯著高于未添加乳酸菌制劑的CR組和SR組(P<0.05)，提示添加乳酸菌制劑能夠減少青貯飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失；CR+LAB組的CP含量顯著高于其他3組(P<0.05)，SR組的CP含量顯著低于其他3組(P<0.05)；含玉米秸稈的SR組和SR+LAB組的NDF和ADF含量顯著高于含全株玉米的CR組和CR+LAB組(P<0.05)。

表1 乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響(DM基礎(chǔ))

2.2 乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)的影響

由表2可見，各組之間pH無顯著差異(P>0.05)，在3.70～4.25。含全株玉米的CR組和CR+LAB組的乳酸和丙酸含量顯著高于含玉米秸稈的SR組和SR+LAB組(P<0.05)。各組之間乙酸含量無顯著差異(P>0.05)。此外，各組中均未檢測(cè)到丁酸。以上結(jié)果提示，青貯中添加乳酸菌制劑未改變各混合青貯飼料的有機(jī)酸含量，青貯原料是影響青貯飼料中有機(jī)酸含量的主要因素。

表2 乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)的影響(DM基礎(chǔ))

2.3 乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的有氧穩(wěn)定性的影響

由表3可見，未添加乳酸菌制劑的CR組和SR組的有氧穩(wěn)定性顯著低于添加乳酸菌制劑的CR+LAB組和SR+LAB組(P<0.05)。以上結(jié)果提示，不添加乳酸菌更容易使飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈的青貯飼料變質(zhì)，特別是飼用油菜與全株玉米混合青貯。

表3 乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的有氧穩(wěn)定性的影響

3 討 論

3.1 乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

飼用油菜中CP含量高，可達(dá)15%左右[1]，可用于緩解動(dòng)物飼料原料中CP含量不足的狀況，是近年來新開發(fā)利用的一種重要飼草資源。已有研究顯示，用飼用油菜制作成全混合日糧飼喂湖羊可顯著降低飼養(yǎng)成本，可達(dá)到與傳統(tǒng)全株玉米青貯相近的效果，對(duì)湖羊的屠宰性能和肉品質(zhì)無不利影響[12-13]。青貯飼料是反芻家畜的主要粗飼料。在規(guī)模化養(yǎng)殖模式下，青貯是解決牧草季節(jié)性供應(yīng)不均、飼草產(chǎn)品加工工藝落后等問題的一種有效貯存青綠飼料的方式[9]。但是，新鮮的飼用油菜水分含量高達(dá)80%以上，且水溶性碳水化合物含量相對(duì)不足，直接青貯較難成功，而且會(huì)影響青貯品質(zhì)。近年來的研究顯示，混合青貯和添加乳酸菌制劑可改善飼料原料水分含量高、碳水化合物含量不足對(duì)青貯帶來的限制，有望成為改進(jìn)飼用油菜青貯質(zhì)量的有效措施[14-15]。

青貯飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括DM、CP、NDF、ADF含量[16]。大多數(shù)研究顯示，青貯中添加乳酸菌制劑可提高青貯飼料的CP含量，不影響青貯后的DM、NDF和ADF含量。研究發(fā)現(xiàn)，在羊草青貯過程中添加乳酸菌制劑不影響青貯羊草的DM、NDF、ADF含量，但可使青貯羊草的CP含量提高14.6%[17]。此外，在王草青貯[18]和柑橘肉與小麥殼混合青貯[15]時(shí)添加乳酸菌制劑也分別獲得類似的效果。與以上研究結(jié)果一致，在本試驗(yàn)中，青貯60 d后，飼用油菜混合青貯中添加乳酸菌制劑，可使飼用油菜與全株玉米混合青貯和飼用油菜與玉米秸稈混合青貯的CP含量分別提高22.0%和21.4%。混合青貯飼料中添加乳酸菌制劑提高飼料CP含量的主要原因是由于乳酸菌等微生物的增殖，增加了其中的菌體蛋白含量，以及添加乳酸菌制劑后減少了蛋白質(zhì)的損失。而且，青貯60 d后，添加乳酸菌制劑的CR+LAB組和SR+LAB組的DM含量損失分別低于對(duì)應(yīng)的未添加乳酸菌制劑的CR組和SR組。這可能是添加乳酸菌制劑后能夠在較短的時(shí)間內(nèi)加速乳酸菌的增殖，降低pH，減少了養(yǎng)分的損失。但需要注意的是，未添加乳酸菌制劑的CR組的DM含量低于SR組。這一結(jié)果提示，在不添加乳酸菌制劑的情況下，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較高的CR組比營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)低的SR組的養(yǎng)分損失更大。由此推測(cè)，與低質(zhì)飼料青貯相比，優(yōu)質(zhì)飼料青貯過程添加乳酸菌制劑能夠更有效地減少養(yǎng)分損失。在本研究中，添加乳酸菌制劑未能降低青貯飼料NDF和ADF含量的結(jié)果提示，單一使用乳酸菌制劑不能提高青貯飼料的NDF和ADF利用率。但已有研究報(bào)道，同時(shí)添加乳酸菌和纖維素酶可以在提高苜蓿青貯[19]、王草青貯[18]和玉米秸稈青貯[20]中CP含量的同時(shí)，降低NDF和ADF含量。在飼用油菜混合青貯開發(fā)利用的后續(xù)研究中，我們將開展與纖維素酶菌酶互作的相關(guān)研究，以進(jìn)一步改善飼用油菜混合青貯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

3.2 乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)的影響

青貯是在多種微生物參與下發(fā)酵飼料的過程。乳酸菌是一類能夠利用飼料中碳水化合物發(fā)酵產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌，在快速啟動(dòng)和控制青貯發(fā)酵過程中發(fā)揮積極作用。當(dāng)乳酸菌的數(shù)量<105CFU/g鮮重時(shí)，乳酸菌無法在微生物菌群中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，不能主導(dǎo)發(fā)酵，因此，難以獲得良好的發(fā)酵效果[21]。酵母菌、醋酸桿菌、梭菌、霉菌等在青貯過程中發(fā)揮負(fù)面作用，是造成養(yǎng)分損失的主要原因。在各種微生物的共同作用下，飼料在青貯發(fā)酵的過程中可產(chǎn)生多種有機(jī)酸，主要為乳酸、乙酸、丙酸和丁酸，有機(jī)酸組成的不同可反映青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。優(yōu)質(zhì)玉米青貯的pH<4.2，乳酸含量>60%，乙酸、丙酸、丁酸含量分別<20%、<10%、<1%[22]。但是，青貯在實(shí)際操作過程中由于受到飼料原料組成、成熟程度、加工處理方式、DM含量、CP含量、表面附著微生物的種類和數(shù)量、環(huán)境溫度和濕度等的影響[23-24]，導(dǎo)致飼喂動(dòng)物的青貯飼料質(zhì)量參差不齊。所以，使用乳酸菌制劑有助于青貯初期乳酸菌快速繁殖，確保青貯發(fā)酵過程中以乳酸菌為主導(dǎo)菌群，從而代謝產(chǎn)生足量的乳酸[11]，同時(shí)保證青貯品質(zhì)，盡可能多地保留青貯的營(yíng)養(yǎng)成分。已有研究發(fā)現(xiàn)，青貯中添加乳酸菌制劑能夠明顯提高燕麥青貯[25]、水稻秸稈青貯[26]、苜蓿青貯[19]、玉米秸稈青貯[27]中有機(jī)酸含量，特別是乳酸含量，在降低青貯pH的同時(shí)，改善青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。與大多數(shù)研究結(jié)果不同的是，在羊草青貯[17]和玉米秸稈青貯[28]中添加乳酸菌，雖然明顯增加了乳酸菌數(shù)量，但是，并未影響青貯飼料中乳酸等有機(jī)酸的含量。在本研究中，飼用油菜與全株玉米混合青貯比飼用油菜與玉米秸稈混合青貯能夠產(chǎn)生更多的乳酸，但是，乳酸菌制劑未對(duì)有機(jī)酸組成和pH產(chǎn)生明顯影響。添加乳酸菌未能引起乳酸等有機(jī)酸組成明顯改變的可能的原因在于以下3方面：1)青貯原料的不同。不同原料中可溶性碳水化合物和水分含量不同以及原料加工處理方式不同，均可能造成微生物代謝生成的產(chǎn)物不同。2)青貯添加劑組成不同。文獻(xiàn)報(bào)道中除了使用益生菌以外，還使用了化學(xué)添加劑或酶制劑，部分化學(xué)添加劑的使用可能對(duì)微生物發(fā)酵產(chǎn)生不同的影響。3)乳酸菌制劑的組成和乳酸菌菌株不同。這也是引起乳酸菌代謝產(chǎn)物不同的重要因素。此外，本研究中乙酸含量遠(yuǎn)高于常規(guī)青貯中乙酸含量，分析原因有以下2個(gè)方面：1)青貯密封前的有氧呼吸時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致過多乙酸產(chǎn)生；2)青貯原料切的過長(zhǎng)而使原料壓的不夠緊實(shí)，存儲(chǔ)容器內(nèi)殘留的空氣多，延長(zhǎng)有氧呼吸時(shí)間，造成較多的乙酸產(chǎn)生。所以，后續(xù)研究中還有待進(jìn)一步改進(jìn)青貯調(diào)制條件，例如原料處理時(shí)間、原料加工處理方法、壓實(shí)程度和青貯發(fā)酵時(shí)間等，以便提高混合青貯飼料的品質(zhì)。

3.3 乳酸菌制劑對(duì)飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的有氧穩(wěn)定性的影響

青貯飼料取用過程使青貯飼料重新暴露于空氣，引起酵母菌、霉菌和一些好氧性細(xì)菌的復(fù)蘇，并進(jìn)一步分解飼料養(yǎng)分，造成營(yíng)養(yǎng)損失，降低其飼用價(jià)值。與此同時(shí)，青貯飼料的溫度及pH升高，加速青貯飼料的腐敗變質(zhì)，在影響其適口性的同時(shí)，進(jìn)而影響草食家畜采食量和生產(chǎn)性能的下降。有氧穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)青貯飼料品質(zhì)穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，通過測(cè)定青貯飼料在空氣中暴露后其核心溫度比外界溫度高出2 ℃所需時(shí)間來衡量。所需時(shí)間越短，則青貯飼料的有氧穩(wěn)定性越差，在取用過程中就越容易變質(zhì)[25]。在本研究中發(fā)現(xiàn)，青貯中添加乳酸菌制劑可提高飼用油菜與全株玉米混合青貯的有氧穩(wěn)定性。此外，在不添加乳酸菌制劑的條件下，飼用油菜與全株玉米混合青貯較飼用油菜與玉米秸稈混合青貯更容易腐敗變質(zhì)。這與玉米青貯中添加乳酸菌制劑得到的結(jié)果[29-30]一致。以上結(jié)果提示，與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低的混合青貯相比，向營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的混合青貯中添加乳酸菌制劑有助于青貯飼料品質(zhì)的穩(wěn)定。

4 結(jié) 論

① 青貯中添加乳酸菌制劑可提高飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯中CP含量。

② 飼用油菜與全株玉米混合青貯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于飼用油菜與玉米秸稈混合青貯。

③ 雖然青貯中添加乳酸菌制劑未改變飼用油菜與全株玉米或玉米秸稈混合青貯的pH和有機(jī)酸組成，但是與飼用油菜與玉米秸稈混合青貯相比，青貯中添加乳酸菌制劑更有利于延長(zhǎng)飼用油菜與全株玉米混合青貯的有氧穩(wěn)定性，保障開窖取用后青貯飼料的品質(zhì)。