不同混貯比例和添加劑對西蘭花尾菜發(fā)酵品質(zhì)的影響

任永霞, 楊關(guān)根, 任孟雨, 李一冉, 張思奇, 蘇雨亭, 商愛民, 張佳音, 郭郁頻

(河北北方學(xué)院動物科技學(xué)院, 河北 張家口 075000)

近年來西蘭花(Brassicaoleracea)在張家口壩上地區(qū)大面積種植,每年達十萬余畝,在每年夏秋季節(jié)的收獲、加工、儲存、裝卸、運輸過程中,約占西蘭花產(chǎn)量30%以上的約4萬噸西蘭花尾菜被廢棄[1],不但造成資源浪費,還會對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成嚴(yán)重污染。研究表明,西蘭花尾菜營養(yǎng)價值較高,特別是蛋白質(zhì)含量豐富,是一種具有開發(fā)價值的飼料資源[2]。但因其含水量高,不宜加工貯存和運輸,而且生產(chǎn)季節(jié)性明顯,也難以青飼利用,生產(chǎn)者往往將其丟棄在田野路邊,成為當(dāng)?shù)赝寥篮偷叵滤闹匾廴驹础Ｒ虼?針對西蘭花尾菜資源特點,開發(fā)簡便易行的飼料化加工利用方法成為當(dāng)前亟待解決的生產(chǎn)問題。

已有研究表明,利用當(dāng)?shù)氐慕斩捹Y源與白菜(B.rapa)、甘藍(B.oleracea)等尾菜資源進行混貯是尾菜資源飼料化利用的一種可行方法[3-5],張家口壩上地區(qū)不僅是西蘭花的重要生產(chǎn)基地,也是我國重要的莜麥生產(chǎn)基地,收獲莜麥的同時,也產(chǎn)生了大量莜麥秸稈。莜麥秸稈含水量低,降解速度慢,大部分秸稈被焚燒或掩埋,會引起空氣污染、溫室氣體排放等環(huán)境污染問題。西蘭花尾菜雖含有豐富的植物蛋白和水溶性糖,但由于水分含量太高,直接單獨青貯容易發(fā)生丁酸發(fā)酵,不易成功;莜麥秸稈含水量低、CP含量低,但WSC含量較高,可補充發(fā)酵底物,促進乳酸菌增殖。將西蘭花尾菜與莜麥秸稈進行混合青貯,可以達到尾菜高蛋白、高水分和秸稈低蛋白、低水分含量的互補,達到秸稈高纖維含量和尾菜低纖維含量的互補。既能保存飼料的營養(yǎng)價值,又可提升尾菜資源的利用率,變廢為寶,同時也可以促進當(dāng)?shù)剌溄斩捹Y源的飼料化利用,對解決當(dāng)?shù)匚膊宋廴編淼沫h(huán)境壓力具有積極意義。

在西蘭花尾菜的加工技術(shù)研究方面,王堅、蔡觀容等[6-7]做了一些有益探索,研究表明,添加糖蜜,或與米粉、米糠等混貯,顯著提升了西蘭花尾菜資源的青貯發(fā)酵品質(zhì),但目前,針對莜麥秸稈,并結(jié)合混貯比例及添加劑對西蘭花尾菜青貯品質(zhì)的研究鮮見報道。本文以壩上地區(qū)的莜麥秸稈資源作為吸收劑與西蘭花尾菜進行混合青貯,研究不同混貯比例及不同添加劑對青貯品質(zhì)的影響,以期為科學(xué)開發(fā)壩上地區(qū)尾菜資源,促進當(dāng)?shù)胤浅Ｒ?guī)飼料資源的科學(xué)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2021年9月中旬,以張家口市沽源縣蔬菜種植基地(41°57′N,115 °41′E,海拔1 500 m)西蘭花尾菜廢棄物及周邊養(yǎng)殖場存儲的前一年完熟期收獲籽實后的莜麥秸稈為原料,尾菜切碎成3 cm×3 cm、莜麥秸稈切碎至2～3 cm。原料營養(yǎng)成分見表1。

表1 原料營養(yǎng)成分

1.2 添加劑

乳酸菌添加劑為復(fù)合乳酸菌劑,主要成分有植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum),布氏乳桿菌(L.buchneri),植物乳桿菌活菌數(shù)1.6×1010CFU·g-1,布氏乳桿菌活菌數(shù)≥4.0×109,購自內(nèi)蒙古青貯傳奇科技有限公司;丙酸(丙酸>87%),購自紹曼石家莊分公司。使用方法、添加劑均按照產(chǎn)品說明進行。

1.3 試驗設(shè)計及制作

試驗采用雙因素設(shè)計。西蘭花尾菜+莜麥秸稈分別按質(zhì)量比2.5∶1(混貯含水量60%)、3∶1(混貯含水量65%)、5∶1(混貯含水量70%)比例混合,每個混貯比例再做添加劑處理,分別為對照(不加添加劑,CK)、添加0.005 g·kg-1乳酸菌(L)、添加0.005 g·kg-1乳酸菌+0.25 g·kg-1丙酸(LP)。將尾菜和秸稈按照設(shè)計比例混合后噴灑添加劑,對照噴灑等量的蒸餾水,其后再均勻混合,混勻后裝填在聚乙烯真空包裝袋中,每個真空袋裝填1.5 kg并進行真空密封處理,每個處理組各3個重復(fù)。貯藏60 d后開袋取樣進行檢測分析。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1營養(yǎng)指標(biāo)測定 干物質(zhì)(Dry matter,DM)含量采用烘干法測定[8];粗蛋白質(zhì)(Crude protein,CP)含量采用凱氏定氮法測定[9];酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber,ADF)和中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber,NDF)含量按照Van Soest的方法進行測定[10];淀粉(Starch)、水溶性碳水化合物(Water soluble carbohydrates,WSC)含量采用高氯酸水解-蒽酮-硫酸比色法測定[11]。

1.4.2發(fā)酵指標(biāo)測定 乳酸(Lactic acid,LA)、乙酸(Acetic acid,AA)、丁酸(Butyric acid,BA)含量按照許慶方的方法進行測定[12];pH值用pH計(PHS-3C精密pH計)測定;氨態(tài)氮(NH3-N)含量用苯酚-次氯酸鈉比色法測定[13]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel整理,用SPSS 20. 0進行單因素和雙因素方差分析,并用鄧肯氏(Duncan's)法進行多重比較,以P<0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 混貯比例及添加劑對西蘭花尾菜混貯營養(yǎng)品質(zhì)和發(fā)酵品質(zhì)的影響

方差分析結(jié)果表明(表2),混貯比例對DM,CP,ADF,NDF有極顯著影響(P<0.001),對AA有顯著性影響(P<0.05),對淀粉,WSC,LA,BA,pH值、氨態(tài)氮/總氮無顯著影響;添加劑對DM,CP,ADF,NDF,WSC,LA,AA有極顯著影響(P<0.001),對淀粉、BA、pH值、氨態(tài)氮/總氮無顯著影響;混貯比例和添加劑的交互作用對淀粉、BA含量有顯著影響(P<0.05),對其他指標(biāo)均無顯著影響。

表2 混貯比例及添加劑對西蘭花尾菜混貯的影響

2.2 混貯比例和添加劑對西蘭花尾菜混貯營養(yǎng)品質(zhì)的影響

西蘭花尾菜與莜麥秸稈混貯對營養(yǎng)成分的影響見表3、表4、表5。

表3 混貯比例和添加劑對混貯營養(yǎng)成分的影響

表4 不同混貯比例處理對營養(yǎng)成分的影響

表5 不同添加劑處理對營養(yǎng)成分的影響

在每個混貯比例下,CK,L,LP三個添加劑組的DM含量在逐漸增加;隨著混貯比例升高,相同添加劑處理的DM含量逐漸下降(表3)。三個混貯比例下的DM含量,2.5∶1>3∶1>5∶1,三者間差異顯著(P<0.05)(表4);三個添加劑處理中,LP組的DM含量均值最高,為31.93%,其次是L組,且均顯著高于CK組(P<0.05),LP組與L組間差異不顯著(表5)。

每個混貯比例下,CK,L,LP三個添加劑組的CP含量基本呈下降趨勢;隨尾菜在混貯中的比例升高,各添加劑組CP含量逐漸上升(表3)。三個混貯比例的CP含量,5∶1>3∶1>2.5∶1,分別為14.30%,12.50%,10.80%,三者之間差異顯著(P<0.05)(表4)。三個添加劑組,CK組的CP含量均值最高,為13.58%,L組最低,為11.87%,CK組顯著高于L組、LP組(P<0.05),L組與LP組間差異不顯著(表5)。

每個混貯比例下,三個添加劑組的ADF,NDF含量都先升后降,各添加劑組的ADF,NDF隨著混貯比例的升高而下降(表3)。三個混貯比例的ADF,NDF含量隨尾菜占比增加而降低,且差異達顯著水平(P<0.05)(表4);L添加劑組的ADF,NDF最高,分別為38.10%,53.78%,顯著高于CK和LP組(P<0.05),而CK與LP組間差異未達顯著水平(表5)。

由表3可知,混貯比例為2.5∶1時,CK組的淀粉含量高于L組和LP組;混貯比例為3∶1,5∶1時,則是LP和L組高于CK組。從表4、表5可知,混貯比例和添加劑處理各組的淀粉含量雖有差異,但并未達顯著水平。

當(dāng)混貯比例為2.5∶1,5∶1時,WSC含量由高到低依次為LP,L,CK;3∶1混貯比例下,則表現(xiàn)為LP>CK>L(表3)。不同混貯比例處理下的WSC含量分別為8.68%,8.28%,8.23%,隨尾菜占比的升高而降低,但差異未達顯著水平(表4);由表5可知,LP添加劑處理的WSC含量高達11.02%,顯著高于CK組的6.63%和L組6.55%(P<0.05)。

2.3 不同混貯處理對發(fā)酵品質(zhì)的影響

不同混貯處理對pH和有機酸、AN/TN含量的影響詳見表6、表7、表8。

表6 混貯比例和添加劑對混貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

表7 不同混貯比例處理對發(fā)酵品質(zhì)的影響

表8 不同添加劑處理對發(fā)酵品質(zhì)的影響

由表6可知,同一混貯比例下,使用添加劑處理的L和LP組的LA含量低于CK組;隨尾菜比例提高,LA含量呈上升趨勢。CK組、L組的LA含量(7.27%,6.85%)顯著高于LP組(5.86%)(P<0.05),CK組與L組間差異不顯著(表8)。在不同混貯比例處理組中,5∶1時LA含量均值最高,為6.92%,各組之間差異不顯著(表7)。同一混貯比例下,L組AA含量最高,LP組含量最低,隨尾菜占比升高,AA含量也在升高。由表7和表8結(jié)果可知,三個添加劑處理對AA含量產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05),而不同的混貯比例處理,5∶1時的AA含量顯著高于其他混貯比例處理(P<0.05),2.5∶1與3∶1混貯比例間無顯著差異。混貯比例、添加劑對BA含量的影響無顯著性差異。添加劑組的BA含量由低到高依次為CK組、L組、LP組;三個混貯比例處理中以5∶1處理組的BA含量最低。由表6,表8可知,混貯比例、添加劑對pH值均無顯著影響。所有處理的pH值均低于優(yōu)質(zhì)青貯飼料pH值<4.2的要求。各處理對AN/TN無顯著影響,所有處理的AN/TN含量在1.96%～4.93%之間,AN/TN含量均達到優(yōu)良青貯推薦值(優(yōu)良青貯AN/TN含量推薦值<10%)。

3 討論

3.1 不同混合青貯的營養(yǎng)成分

本試驗通過調(diào)節(jié)西蘭花尾菜與莜麥秸稈的混合比例控制含水量。青貯過程中,青貯原料適宜的含水量、添加青貯添加劑是影響青貯發(fā)酵品質(zhì)的關(guān)鍵要素[14-15]。青貯過程會消耗貯料養(yǎng)分,導(dǎo)致DM部分被消耗降解,干物質(zhì)含量過低引起梭菌發(fā)酵,導(dǎo)致青貯失敗[16-17]。李海萍等[18-19]發(fā)現(xiàn),在青貯中添加乳酸菌可以提高DM含量,本試驗結(jié)果表明,不同混貯比例進行混貯,兩個添加劑組的DM含量顯著高于CK組,與前人研究結(jié)果一致,且復(fù)合乳酸菌+丙酸添加劑組提高DM效果優(yōu)于復(fù)合乳酸菌添加劑組。

CP,NDF,ADF是評價青貯飼料營養(yǎng)的主要指標(biāo),CP含量相對越多,NDF,ADF含量相對越少,青貯營養(yǎng)品質(zhì)越好[20-21]。孫志強等[22]在玉米青貯中發(fā)現(xiàn)添加復(fù)合乳酸菌后全株玉米青貯飼料的CP含量降低,本研究中,隨著尾菜添加比例的增加,CP含量逐漸上升,在混貯比例相同時,CK組、復(fù)合乳酸菌、復(fù)合乳酸菌+丙酸三個添加劑組CP含量呈下降趨勢,與孫志強等的研究結(jié)果一致,而與戚如鑫等[23]在水稻秸稈和白菜尾菜混貯中添加植物乳桿菌和纖維素酶,有利于提升CP含量結(jié)果不同,這可能是由于所用添加劑不同,乳酸菌菌種不同而導(dǎo)致。本研究中,混貯料的ADF,NDF含量隨著混貯比例升高逐漸下降,與莜麥秸稈占比減少有關(guān);三個添加劑組中,L組的ADF,NDF含量顯著高于對照組,與任海偉等[24]研究結(jié)果一致,但與蔡觀容等[7]研究結(jié)果不同。

WSC含量也是保證青貯飼料發(fā)酵成功的必要條件之一[25]。本試驗中,混貯比例對淀粉含量、WSC含量沒有顯著影響;三個添加劑組的WSC含量,LP組>CK組>L組,三個添加劑組的淀粉含量,LP組>L組>CK組,可見,LP組即復(fù)合乳酸菌+丙酸添加劑組的WSC和淀粉含量,都高于或顯著高于復(fù)合乳酸菌添加劑L組,這與任海偉[24,26]等研究結(jié)果基本一致。原因可能是復(fù)合乳酸菌+丙酸能釋放更多的水溶性碳水化合物,促進乳酸發(fā)酵,同時加入有機酸抑制了微生物對糖、淀粉的代謝利用,可以保存更多的可溶性糖。

3.2 不同混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)

青貯飼料的pH值、有機酸和NH3-N是衡量青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的重要指標(biāo)[27]。本試驗中,所有處理的pH值均低于優(yōu)良青貯飼料的pH值4.2以下的標(biāo)準(zhǔn),說明處理組均能改善青貯的酸性環(huán)境。本文中,LP組的LA含量顯著低于CK組與L組的LA含量,研究結(jié)果與宗成等[28]的研究結(jié)果類似,可能是由于添加了丙酸后在抑制腐敗菌的同時抑制了乳酸菌發(fā)酵,引起了LA含量下降;L組LA含量與CK組差異不顯著,說明在本研究中復(fù)合乳酸菌的添加沒有起到明顯的促進乳酸發(fā)酵的作用,這可能和使用的復(fù)合菌劑有關(guān),由于同型、異型乳酸菌對養(yǎng)分競爭而導(dǎo)致同型乳桿菌未能充分生長繁殖、同型乳酸發(fā)酵未能得到強化,還有待以后進一步研究。田吉鵬等[29]發(fā)現(xiàn),復(fù)合乳酸菌+丙酸鈣處理未能提高青貯飼料的乙酸含量,本試驗復(fù)合乳酸菌+丙酸添加效果與前人結(jié)果一致,LP添加劑組AA含量低于CK組;試驗中還發(fā)現(xiàn),L組AA含量高于對照,可能是由于復(fù)合乳酸菌劑在降低青貯飼料pH值的同時提高乙酸含量,從而抑制霉菌等有害微生物。

丁酸是丁酸菌代謝的產(chǎn)物,AN/TN反映腐敗微生物對青貯飼料中蛋白質(zhì)的分解程度,兩者數(shù)值越大,青貯品質(zhì)越差[30]。在本試驗中,所有處理的青貯料未檢出或只檢測到微量BA,所有處理組AN/TN含量都低于5%,都達到了優(yōu)質(zhì)青貯BA含量推薦值<1.0%DM、AN/TN含量推薦值<10%[31]的要求;LP組的AN/TN含量更低(2.24%),說明復(fù)合乳酸菌+丙酸的添加能夠降低貯料的丁酸含量,很好的抑制丁酸梭菌、霉菌等有害微生物生長,從而提高青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì),本文與李真真等[31-33]的研究結(jié)果一致。

總之,混貯能夠?qū)崿F(xiàn)青貯原料間營養(yǎng)互補,提高青貯飼料營養(yǎng)和發(fā)酵品質(zhì)[31]。青貯原料適宜的含水量是影響青貯飼料品質(zhì)的重要因素,添加青貯添加劑是影響青貯發(fā)酵品質(zhì)的關(guān)鍵要素[32-33]。

西蘭花尾菜雖含有豐富的植物蛋白和水溶性糖,但由于水分含量太高,直接單獨青貯容易發(fā)生丁酸發(fā)酵,不易成功;莜麥秸稈含水量低,可降低不良發(fā)酵。因此,將西蘭花尾菜和莜麥秸稈進行混合青貯,達到了水分和蛋白質(zhì)互補,使用添加劑進有效提升了秸稈和尾菜資源的利用率,混貯意義重大。

4 結(jié)論

西蘭花尾菜與莜麥秸稈以5∶1比例混合,含水量控制在70%,添加0.005 g·kg-1復(fù)合乳酸菌+0.25 g·kg-1丙酸進行混合青貯,更能不同程度的提高混貯料的DM,CP、淀粉、WSC含量,降低ADF,NDF,AN/TN含量,青貯效果更佳。