添加劑對不同地區(qū)玉米青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

花 梅，孫啟忠，王紅梅

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院研究生院，北京100081； 2.中國農(nóng)業(yè)科學院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特010010)

近年來，隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，玉米(Zeamays)青貯飼料早已成為草食家畜，特別是奶牛飼養(yǎng)的常備飼料和肉牛育肥的強化飼料[1]。玉米青貯飼料最適合作為反芻動物的粗飼料，加工方法簡單、容易貯存且適口性好。但在某些地區(qū)，光照、溫度和水分等氣候因子和土壤因素影響著青貯玉米的干物質(zhì)含量、蛋白質(zhì)及可溶性糖等營養(yǎng)成分，從而影響了玉米青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)、適口性及其營養(yǎng)物質(zhì)的消化率[2-3]。本研究以5個地區(qū)種植的中北410為試驗材料，探討添加劑對不同地區(qū)玉米青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響，并對青貯前后的化學成分進行分析，以期為不同地區(qū)玉米青貯飼料的合理利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1青貯原料概況 2010年9月采自黑龍江省綏化市(126°41′ E，45°45′ N)、河北省衡水市(115°28′ E，37°32′ N)、內(nèi)蒙古呼和浩特市(111°41′ E，40°48′ N)、赤峰市林西縣(117°38′ E，43°14′ N)和寧夏銀川市(106°16′ E，38°20′ N)等地區(qū)的試驗場地，種植品種為中北410，取樣時間為青貯玉米的蠟熟期。HB表示綏化市，CF表示林西縣，H表示呼和浩特市，HS表示衡水市，YC表示銀川市，Z表示中北410青貯玉米品種。

1.2青貯添加劑處理 試驗采用的乳酸菌添加劑為鼠李糖乳桿菌(Lacrobacillusrhamnosus)凍干粉SNOW LACT-L(Snow Brand Seed Co.,Ltd，Sapporo，Japan)。纖維素酶制劑為Acremonium cellulose粉劑(Meiji Seika Kaisha Ltd，Tokyo，Japan)。

1.3試驗設(shè)計 試驗分別設(shè)對照組(CK)、乳酸菌處理組(SL)和纖維素酶處理組(AC)3個處理，每處理3個重復(fù)。乳酸菌添加劑和纖維素酶添加劑的添加量分別為0.000 5%和0.001 5%。

1.4玉米青貯飼料的調(diào)制 將蠟熟期的整株青貯玉米鍘短至1.5～2.0 cm，混勻后裝入專用的青貯聚乙烯袋，每個樣品3次重復(fù)，每袋重為300 g，真空包裝，在室溫條件下貯藏45 d后開袋，進行微生物及青貯發(fā)酵品質(zhì)、營養(yǎng)成分的測定。另備500 g的原料在室內(nèi)條件下陰干。

1.5微生物菌落的計數(shù) 在無菌操作臺上開封所取樣品，剪碎后混勻，稱取5 g放入裝有45 mL無菌水的三角瓶里，于180 r·min-1搖床中震蕩30 min，依次按10-3、10-4、10-5的倍數(shù)稀釋，然后取20 μL稀釋液滴加在MRS、PDA、BLB和NA培養(yǎng)基上滴加，并在對應(yīng)的平板上分別均勻涂布，在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中厭氧培養(yǎng)48 h后備用測定[4-5]。

1.6玉米青貯飼料的化學成分測定 試驗前備好180 mL去離子水，打開青貯袋，稱取20 g青貯玉米濕樣倒入去離子水中，放入4 ℃冰箱24 h后，浸提液用四層紗布、濾紙過濾到燒杯里，用雷磁pHS-3C測定浸提液的pH值。采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定氨態(tài)氮含量[6]；采用滴定法測定青貯原料的緩沖能；采用烘箱干燥法測定干物質(zhì)(DM)；采用凱氏定氮法測定粗蛋白質(zhì)(CP)含量[7-8]；采用范式洗滌纖維法測定中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量[9]；采用蒽酮-硫酸比色法測定可溶性碳水化合物(WSC)含量[10]。青貯飼料中的乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量使用SHIMADZE-10A型高效液相色譜儀檢測[11-12]。采用費氏Flieg評分法評價青貯飼料品質(zhì)[13]。

1.7數(shù)據(jù)分析 利用SAS 8.0軟件程序?qū)?shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用Excel軟件處理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1玉米青貯原料的化學成分分析 玉米青貯原料的DM、WSC、CP、NDF、ADF含量和BC平均值分別達到24.96%、13.91%、10.01%、62.18%、36.98%和175.54 mE·kg-1。其中綏化地區(qū)玉米青貯飼料的DM含量最高， NDF、ADF的含量最低，緩沖能值為162.41 mE·kg-1，但是綏化地區(qū)的WSC含量低，為10.11%。銀川地區(qū)的NDF和ADF含量最高，分別達到66.09%和40.14%，但CP含量很低，為7.43%(表1)。

表1 不同地區(qū)玉米青貯原料的化學成分Table 1 Chemical composition of the corn silage raw materials from different regions

2.2不同地區(qū)玉米青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì) 除銀川和衡水地區(qū)外，各添加劑處理組玉米青貯飼料的pH值均低于對照組，pH值均低于4.00。各處理組的乳酸含量高于乙酸、丙酸和丁酸含量。與對照組相比，除綏化地區(qū)外，兩種添加劑處理組的乳酸含量均高于對照組，乳酸菌處理組中，綏化、銀川地區(qū)玉米青貯飼料的乙酸含量低于對照組。纖維素酶處理組中，銀川地區(qū)玉米青貯飼料的乙酸含量低于對照組。銀川地區(qū)每個處理組的丙酸含量分別為0.36%、0.12%與0.01%，乳酸菌處理組衡水地區(qū)丙酸含量為0.12%，其余地區(qū)各處理組未檢測出丙酸含量。各添加劑處理組的丁酸含量低于其他有機酸含量。除衡水地區(qū)外，其余地區(qū)纖維素酶處理組的NH3-N/TN顯著低于對照組(P<0.05)，除銀川地區(qū)外，各地區(qū)乳酸菌處理組NH3-N/TN與對照組之間沒有顯著差異(P>0.05)(表2)。

根據(jù)費氏Flieg評分法和各種有機酸含量及青貯品質(zhì)進行評分(表3)。每個地區(qū)玉米青貯飼料的有機酸含量得分較高，尤其加入飼料添加劑后評分水平明顯提高，林西地區(qū)評分最高，而銀川地區(qū)的對照組出現(xiàn)了差評。

2.3不同地區(qū)玉米青貯飼料的化學成分 經(jīng)兩種添加劑處理后，與對照組相比，綏化、衡水及銀川地區(qū)玉米青貯飼料DM含量有所降低，含量在15.75%～30.36%，而呼和浩特、林西地區(qū)的乳酸菌添加劑組的DM含量顯著高于對照組(P<0.05)。所有地區(qū)的兩種添加劑處理組之間均存在顯著差異(P<0.05)(表4)。

表2 玉米青貯料的發(fā)酵品質(zhì)Table 2 Fermentation quality of corn stover silage %

表3 玉米青貯料的Flieg 評分Table 3 Flieg evaluation of corn stover silage

與對照組相比，乳酸菌處理降低了銀川、衡水和林西地區(qū)玉米青貯飼料的NDF、ADF含量。纖維素酶處理組中，除了林西地區(qū)玉米青貯飼料NDF含量外，其余地區(qū)玉米青貯飼料的NDF含量都有所下降，其中呼和浩特地區(qū)的NDF含量下降最多，降低了13.80%，綏化、呼和浩特和銀川地區(qū)玉米青貯飼料的NDF、ADF含量均與對照組存在顯著差異(P<0.05)(表4)。

乳酸菌處理組中，不同地區(qū)玉米青貯飼料WSC含量顯著低于對照組(P<0.05)，其中林西地區(qū)玉米青貯飼料WSC含量最低，比對照組降低了2.15%。纖維素酶處理后，林西、呼和浩特和衡水地區(qū)的玉米青貯飼料WSC含量顯著高于對照組(P<0.05)，不同地區(qū)的兩種添加劑處理組之間WSC含量顯著差異(P<0.05)。除了林西地區(qū)的乳酸菌處理組外，其余地區(qū)兩種添加劑處理組的CP含量均顯著低于對照組(P<0.05)，并且處理組之間存在顯著差異(P<0.05)(表4)。

2.4不同處理對玉米青貯飼料微生物數(shù)量的影響 自然條件下飼草表面上附著大量微生物，青貯發(fā)酵及加入添加劑后青貯飼料上的微生物數(shù)量會有所變化。本研究中，乳酸菌和纖維素酶添加劑處理組的乳酸菌數(shù)量低于對照組，平均降低1.76×106cfu·g-1(表5)。與對照組相比，乳酸菌添加劑處理組中，除衡水地區(qū)外其余地區(qū)的玉米青貯飼料上的好氧細菌數(shù)量有所降低。纖維素酶處理組降低了所有地區(qū)玉米青貯飼料的好氧細菌數(shù)量，其中降低最多的地區(qū)為呼和浩特。除林西、銀川地區(qū)的纖維素酶處理組外，其余地區(qū)的兩種添加劑處理組玉米青貯飼料的酵母菌數(shù)量都顯著下降(P<0.05)。

3 討論

3.1乳酸菌添加劑對不同地區(qū)玉米青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響 蔡義民等[14]和傅彤[15]的研究表明，青貯玉米通過乳酸菌添加劑處理后能夠顯著降低青貯料的pH值，并提高乳酸含量，改善了青貯玉米的發(fā)酵品質(zhì)。本研究中，所有乳酸菌處理組pH值、丁酸含量均低于對照組，乳酸含量顯著提高(P<0.05)。其中，呼和浩特地區(qū)玉米青貯飼料的乳酸含量較高，形成低pH值、低乙酸和低氨態(tài)氮值的飼料，說明玉米原料可溶性碳水化合物含量較高，發(fā)酵底物充足，并且原料表面上附著的乳酸菌數(shù)量達到了發(fā)酵的要求。因此，添加劑處理組比對照組的發(fā)酵品質(zhì)好，其中綏化和林西地區(qū)玉米青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)評分最高。乳酸菌添加劑處理組中銀川、衡水、林西地區(qū)玉米青貯飼料NDF、ADF含量低于對照組。不同地區(qū)WSC含量均顯著低于對照組(P<0.05)，其中林西地區(qū)WSC含量最低，比對照組降低38.35%。除了林西地區(qū)外，其余地區(qū)玉米青貯飼料的CP含量均顯著低于對照組(P<0.05)。

表4 玉米青貯料的化學成分Table 4 Chemical compositions of corn silage %

表5 玉米青貯料發(fā)酵中微生物的含量Table 5 Microbial content of corn silage fermentation lg cfu·g-1

3.2纖維素酶添加劑對不同地區(qū)玉米青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響 玉柱等[16]和李靜等[17]在白三葉草(Trifdiumrepens)中添加纖維素酶后，青貯飼料的乳酸含量增多，pH值和氨態(tài)氮含量下降。在本研究中，添加纖維素酶的處理使不同地區(qū)玉米青貯飼料的pH值、氨態(tài)氮與總氮質(zhì)量比有所降低，說明纖維素酶的處理，增加了乳酸發(fā)酵底物數(shù)量，促進了乳酸發(fā)酵過程，并且加快了發(fā)酵的進程。其中，綏化、銀川地區(qū)的氨態(tài)氮與總氮質(zhì)量比降低最明顯。有機酸含量是評價青貯品質(zhì)好壞的重要指標之一，乳酸含量高、丁酸含量低，有益于青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)[18]。本研究中，與對照組相比，每個地區(qū)的玉米青貯飼料的乳酸含量較高、丁酸含量較少，可能是由于添加劑抑制了不良微生物的繁殖，增加了乳酸菌的數(shù)量，使總酸含量中乳酸含量增加，并且降低了乙酸、丁酸含量，改善了發(fā)酵品質(zhì)。加入纖維素酶后NDF、ADF的含量顯著低于對照組(P<0.05)，并降低了玉米青貯飼料的DM含量，與席興軍[19]的結(jié)果相似。呼和浩特地區(qū)玉米青貯飼料的NDF、ADF含量下降最多。綏化、林西、呼和浩特、衡水地區(qū)和銀川地區(qū)的玉米青貯飼料WSC含量顯著高于對照組(P<0.05)。

3.3青貯飼料發(fā)酵前后化學成分的變化 王忠[20]研究表明，作物的生產(chǎn)實質(zhì)是以自身遺傳特性為基礎(chǔ)，通過作物與環(huán)境的相互作用，表現(xiàn)為化學成分的積累、分配及轉(zhuǎn)移等物質(zhì)生產(chǎn)過程，進而對作物的產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生影響。本研究中，玉米原料DM含量平均為21.23%。青貯飼料發(fā)酵提高了綏化、林西地區(qū)的DM含量，其中綏化地區(qū)的DM含量提高30%左右。潘金豹等[21]認為，玉米植株的含水量在60%～70%，即DM含量在30%～40%，是青貯的最佳時期。所有地區(qū)的原料WSC含量都很高，平均可達到13.91%，發(fā)酵后WSC含量下降，可能是玉米青貯飼料干物質(zhì)含量下降導(dǎo)致WSC含量隨之降低，但原料的糖含量越高，乳酸菌繁殖越快，有益于青貯飼料的發(fā)酵[22]。本研究中，原料緩沖能值低于200 mE·kg-1，并且pH值低于4.0，說明青貯原料的緩沖能力的高低直接影響青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)，緩沖能值越低，pH值下降越快[22]。青貯玉米乳酸含量高于其它有機酸含量，乳酸明顯成為主要的發(fā)酵底物，屬于同型發(fā)酵，綏化地區(qū)玉米青貯飼料的乳酸含量最高。氨態(tài)氮占總氮的含量為5.07%，綏化、衡水地區(qū)的氨態(tài)氮含量最低。在本研究中，青貯料化學成分發(fā)酵后所有品種的ADF含量都有所下降，其中綏化地區(qū)降低最顯著(P<0.05)。

3.4添加劑對玉米青貯飼料微生物的影響 青貯原料上附著的微生物種類中乳酸菌數(shù)量比其他菌數(shù)量少，經(jīng)過青貯發(fā)酵后，乳酸菌的數(shù)量增多，其他有害菌的數(shù)量緩慢減少，這與任付平[23]的研究結(jié)果一致。這說明青貯飼料中乳酸菌起主要作用，它在厭氧條件下把原料中的碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸，促進了發(fā)酵進程。乳酸菌添加劑和纖維素酶添加劑的主要作用分別是補充天然乳酸菌的不足和為乳酸的生長提供發(fā)酵底物，促進乳酸發(fā)酵，從而改善青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)[24-25]。但是本研究中，添加劑處理組降低了乳酸菌數(shù)量，可能是發(fā)酵后可溶性碳水化合物含量減少，造成乳酸菌發(fā)酵底物降低進而導(dǎo)致乳酸菌數(shù)量減少。通過乳酸菌添加劑處理后，所有地區(qū)的玉米青貯飼料中的酵母菌和霉菌的活動也隨之緩慢，數(shù)量慢慢減少。在整個發(fā)酵過程中沒有檢測到大腸桿菌。

4 結(jié)論

與對照組相比，各添加劑處理組提高了乳酸含量，降低了pH、丙酸和丁酸含量。乳酸菌處理降低了綏化、銀川地區(qū)青貯飼料的乙酸含量，纖維素酶處理只降低了銀川地區(qū)青貯飼料乙酸含量。纖維素酶處理降低每個地區(qū)玉米青貯飼料的氨態(tài)氮含量。每個地區(qū)添加劑組的青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)Flieg等級為優(yōu)。

纖維素酶處理降低了每個地區(qū)的NDF、ADF的含量，乳酸菌處理降低了5個地區(qū)地區(qū)青貯飼料的WSC含量，而纖維素酶處理提高了綏化、林西、呼和浩特、衡水地區(qū)和銀川的WSC含量。兩種添加劑處理組青貯玉米的CP含量都有所降低。

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