王草菠蘿皮混合青貯發(fā)酵品質(zhì)研究

2014-08-11 19:35:42王堅(jiān)李雪楓周漢林等

熱帶農(nóng)業(yè)工程 2014年2期

王堅(jiān)+李雪楓+周漢林等

摘要研究了王草菠蘿皮不同比例混合青貯發(fā)酵品質(zhì)。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為王草單獨(dú)青貯（CK）、90 %王草+10 %菠蘿皮（KP1）、80 %王草+20 %菠蘿皮（KP2）、70 %王草+30 %菠蘿（KP3）、60 %王草+40 %菠蘿皮（KP4）。青貯后第1、3、5、7、14、30天開窖取樣，測(cè)定青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)。結(jié)果表明：與對(duì)照相比，王草與菠蘿皮混合青貯顯著提高了乳酸含量，顯著降低了pH值和氨態(tài)氮/總氮；各混合處理組均未檢測(cè)到丁酸，pH值、乙酸、丙酸、揮發(fā)性脂肪酸和氨態(tài)氮/總氮無顯著差異。從發(fā)酵品質(zhì)和菠蘿皮利用角度出發(fā)，40 %菠蘿皮和王草混合青貯是可行的。

關(guān)鍵詞王草；菠蘿皮；混合青貯；發(fā)酵品質(zhì)

中圖分類號(hào) S543+.9

Abstract The fermentation quality of mixed silages of Pennisetum purpureum × P. americanum and pineapple peel was studied. The experimental treatments were as follows： CK （100% Pennisetum purpureum × P. americanum），90% Pennisetum purpureum ×P. americanum +10% pineapple peel （KP1），80% Pennisetum purpureum × P. americanum +20% pineapple peel （KP2），70% Pennisetum purpureum × P. americanum + 30% pineapple peel （KP3），60% Pennisetum purpureum × P. americanum + 40% pineapple peel （KP4）（on the basis of fresh weight）. The silos were open on 1，3，5，7，14 and 30 days after ensiling and the fermentation quality was measured. The results showed that the mixed silages significantly increase lactic acid and decreased pH value and AN/TN as compared with control. There was no butyric acid contents in mixed silages over the ensiling period and pH value，acetic acid，propionic acid，volatile fatty acids and AN/TN were no significant differences. In conclusion from the present study，that mixing 60% Pennisetum purpureum and 40% pineapple peel are recommended for fermentation quality utilization efficacy.

Key words Pennisetum purpureum × P. americanum ； pineapple peel ； mixed ensilage ； fermentation quality

王草（Pennisetum purpureum×P.americanum）為象草和雜交狼尾草的雜交育成種，具有產(chǎn)量高、適口性好、營養(yǎng)價(jià)值高等特點(diǎn)，是熱帶、亞熱帶地區(qū)廣泛種植的優(yōu)良禾本科牧草之一[1]。雨季，王草生長迅速、產(chǎn)量高，動(dòng)物利用過剩，但在旱季，其生長緩慢，導(dǎo)致飼草供應(yīng)不足。這種飼草全年供應(yīng)不平衡的矛盾，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)生產(chǎn)。調(diào)制青貯飼料是提高熱帶地區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)的另一種方法，因?yàn)樗陲暡萑狈r(shí)可作為補(bǔ)充料[2]。但事實(shí)上，由于熱帶牧草含有較低的水溶性碳水化合物，往往限制了其制作成優(yōu)良青貯飼料[3-4]。含可溶性發(fā)酵碳水化合物少的原料與富含糖的原料混合青貯，則可以調(diào)制成優(yōu)良的青貯飼料[5]。關(guān)于王草青貯調(diào)制，一些研究者分別通過添加有機(jī)酸、葡萄糖、乳酸菌和纖維素酶等來研究其發(fā)酵品質(zhì)[6-9]。菠蘿皮是菠蘿罐頭生產(chǎn)的副產(chǎn)品，長期以來被認(rèn)為是農(nóng)產(chǎn)品廢棄物而大量丟棄或填埋，導(dǎo)致環(huán)境污染。有研究表明，添加菠蘿皮可提高或改善青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)[10-11]。目前，有關(guān)菠蘿皮與王草混合青貯研究報(bào)道資料較少，本試驗(yàn)研究了菠蘿皮和王草混合青貯發(fā)酵品質(zhì)，為王草的青貯加工和菠蘿皮的利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 青貯原料

本試驗(yàn)選用王草為種植于海南大學(xué)儋州實(shí)驗(yàn)基地的熱研4號(hào)，于2011年6月9日刈割，此時(shí)為營養(yǎng)生長期。菠蘿皮從水果市場(chǎng)新鮮收集。青貯容器為實(shí)驗(yàn)室青貯罐，容積為250 mL塑料瓶。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為王草單獨(dú)青貯（對(duì)照組，CK）、90 %王草與10 %菠蘿皮混合青貯（KP1）、80 %王草與20 %菠蘿皮混合青貯（KP2）、70 %王草與30 %菠蘿皮混合青貯（KP3）、60 %王草與40 %菠蘿皮混合青貯（KP4），以上均為鮮重計(jì)。青貯后第1、3、5、7、14、30天分別打開青貯罐，取樣分析，每處理各個(gè)時(shí)間點(diǎn)設(shè)3次重復(fù)。

1.3 青貯飼料的調(diào)制

將青貯材料用鍘刀切短至約2 cm。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別稱取材料，充分混勻，然后裝填到實(shí)驗(yàn)室青貯罐中，壓實(shí)后蓋上內(nèi)外蓋，膠帶密封，室溫保存。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與分析方法

在青貯后的第1、3、5、7、14、30天分別打開青貯罐，取出青貯飼料充分混勻，從中取出35 g樣品，放入200 mL的廣口三角瓶中，加入70 mL水，置于4 ℃冰箱內(nèi)浸提24 h。然后通過2層紗布和濾紙過濾，將濾液保存于50 mL的塑料瓶置于-20 ℃冰箱中冷凍保存待測(cè)。濾液用來測(cè)定pH值、乳酸（lactic acid，LA）、氨態(tài)氮（ammonia nitrogen，AN）、揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acids，VFAs）。將剩余部分的青貯飼料收集起來烘干稱重，測(cè)定干物質(zhì)（dry matter，DM）、總氮（total nitrogen，TN）以及水溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）。其中：干物質(zhì)65 ℃烘干60 h測(cè)定；pH值用PB-21 pH計(jì)測(cè)定。乳酸采用對(duì)羥基聯(lián)苯法測(cè)定[12]；氨態(tài)氮采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定[13]；水溶性碳水化合物采用蒽酮-硫酸比色法測(cè)定[14]；采用高效液相色譜儀（LC 2 000）測(cè)定揮發(fā)性脂肪酸，包括乙酸（acetic acid，AA）、丙酸（propionic acid，PA）與丁酸（butyric acid，BA），測(cè)定條件：色譜條件為采用 COMOSIL5C18-PAD色譜柱（4.6 mm×250 mm）進(jìn)行二元梯度洗脫，流動(dòng)相A為20 mmol/L NaH2PO4（H3PO4調(diào)pH 2.65），B為甲醇；流速1 mL/min、柱溫30 ℃、檢測(cè)波長215 nm、進(jìn)樣體積20 μL，柱溫140 ℃，汽化室溫度180 ℃，氫氣檢測(cè)器溫度220 ℃。總氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定[15]。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維采用Van Soest分析法測(cè)定[16]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 15.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和Duncan多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯原料化學(xué)成分

青貯材料的化學(xué)成分見表1。

王草的干物質(zhì)含量約為菠蘿皮的2倍，粗蛋白含量兩者相近，王草的水溶性碳水化合物含量低于50 g/kg DM，菠蘿皮的水溶性碳水化合物含量約是王草的3倍，王草的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量遠(yuǎn)高于菠蘿皮的含量。

2.2 王草菠蘿皮混合青貯過程中pH、干物質(zhì)和乳酸含量的變化

王草菠蘿皮混合青貯過程中pH、干物質(zhì)和乳酸含量的變化見表2。本實(shí)驗(yàn)王草菠蘿皮混合處理組干物質(zhì)含量均低于對(duì)照組，特別是KP4組，所有青貯時(shí)間的干物質(zhì)均顯著低于對(duì)照組（P<0.05）。隨青貯時(shí)間的延長，各處理組的干物質(zhì)含量無顯著變化。在整個(gè)青貯過程中，各時(shí)間點(diǎn)混合處理組的乳酸含量均顯著高于對(duì)照組。在青貯第3天，對(duì)照組乳酸含量顯著增加，隨后顯著下降（P<0.05）；青貯第1天，KP4組乳酸含量顯著高于其它處理組；青貯前1-5 d，KP1組乳酸含量增加或顯著增（P<0.05），隨后逐漸下降。KP2和KP4組乳酸含量分別在第14天和第7天略有下降外，其余均隨青貯時(shí)間延長而增加，KP3組乳酸含量在青貯前14d逐漸增加，在第14天達(dá)到最高值（62.07 g/kg DM），然后降低。與乳酸相對(duì)應(yīng)地，混合處理組的pH值均顯著低于對(duì)照組（P<0.05），對(duì)照組的pH值始終高于4.60，混合處理組的pH值從青貯第1天開始到結(jié)束均低于4.20，KP1、KP2、KP3和KP4 pH值除第1天有顯著差異外，其它青貯時(shí)間均無顯著差異；KP2組和KP4組pH值前5天稍有變動(dòng)，7 d后顯著升高，KP3組pH值第3天顯著下降，隨后一直保持穩(wěn)定。

2.3 王草菠蘿皮混合青貯過程中揮發(fā)性脂肪酸的變化

王草菠蘿皮混合青貯過程中揮發(fā)性脂肪酸的變化見表3。青貯第1天，王草菠蘿皮混合組的乙酸含量高于或顯著高于對(duì)照組，自第3天至青貯結(jié)束混合組的乙酸含量均顯著低于對(duì)照組。青貯過程中，混合青貯組除KP1組乙酸含量在第1天與KP3、KP4組有顯著差異外，其余時(shí)間點(diǎn)混合青貯組乙酸含量均無顯著差異。整個(gè)青貯過程中，對(duì)照組未檢測(cè)到丙酸含量，其它混合處理組丙酸含量均顯著高于對(duì)照組；青貯第1天各混合處理組的丙酸含量均為最大，隨青貯時(shí)間延長，各混合處理組的丙酸含量呈逐漸降低趨勢(shì)。整個(gè)青貯過程中，對(duì)照組檢測(cè)到微量丁酸，混合處理組均未檢測(cè)到丁酸。除青貯第1天 KP2、KP3組乳酸/乙酸比值略低于對(duì)照組外，其余時(shí)間點(diǎn)各混合處理組的乳酸/乙酸比值均顯著高于對(duì)照組。對(duì)照組乳酸/乙酸比值第1天最大，第3天顯著下降，隨后保持穩(wěn)定。KP1和KP4組的乳酸/乙酸比值隨青貯時(shí)間延長呈升高趨勢(shì)，但組內(nèi)無顯著差異。KP3組的乳酸/乙酸比值第3天顯著升高，之后比值雖有波動(dòng)，但差異不顯著。總揮發(fā)性脂肪酸含量的變化趨勢(shì)與乙酸含量變化相似。

2.4 王草菠蘿皮混合青貯過程中氨態(tài)氮/總氮與水溶性碳水化合物的變化

王草菠蘿皮混合青貯過程中氨態(tài)氮/總氮與水溶性碳水化合物的變化見表4。青貯5 d后，混合組的氨態(tài)氮/總氮值均顯著低于對(duì)照組（P<0.05）。第5天，對(duì)照組氨態(tài)氮/總氮值顯著升高，隨后保持穩(wěn)定到青貯結(jié)束；隨青貯時(shí)間延長，各混合組氨態(tài)氮/總氮值呈逐漸升高趨勢(shì)，KP1、KP3和KP4在第30天達(dá)到其最大值。青貯第1天，混合處理組的水溶性碳水化合物含量顯著高于對(duì)照組（P<0.05）；第3天，各處理組的水溶性碳水化合物含量差異不顯著，14 d后混合處理組的水溶性碳水化合物含量顯著低于對(duì)照組；隨著青貯的進(jìn)行，各處理組的水溶性碳水化合物含量呈逐漸下降的趨勢(shì)，混合處理組的水溶性碳水化合物含量在第3天就顯著下降，14 d后至青貯結(jié)束各處理組內(nèi)的水溶性碳水化合物含量差異不顯著。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)王草和菠蘿皮的化學(xué)成分與其它研究者報(bào)道有所差異[9，10，17]，可能是材料的生長時(shí)期和品種不同。理想的青貯材料應(yīng)含有充足的以水溶性碳水化合物形式存在的發(fā)酵底物（>100 g/kg），相對(duì)低的緩沖能（200-300 mE/kg DM）和干物質(zhì)含量在200 g/kg以上[18]。本試驗(yàn)對(duì)照組王草干物質(zhì)含量雖然在250 g/kg FW（261.91 g/kg FW）以上，但水溶性碳水化合物較低（50 g/kg DM），說明難以制作優(yōu)質(zhì)青貯飼料，這從青貯結(jié)束后較高的pH值（4.81）和氨態(tài)氮/總氮（93.76 g/kg DM）），少量的丁酸和較低的乳酸含量（13.03 g/kg DM）得以證明。好的青貯發(fā)酵應(yīng)該具有pH值≤4.2，乳酸含量3 %-13 % DM，丁酸含量<0.2 % DM，氨態(tài)氮/總氮<11 % DM[19]，王草菠蘿皮混合青貯組青貯結(jié)束后均具有較低的pH值（3.85-3.96），乳酸含量30.44-76.73 g/kg DM，少量的乙酸和丙酸，無丁酸產(chǎn)生，氨態(tài)氮/總氮均低于70 g/kg DM，說明菠蘿皮的混合提高了王草的青貯發(fā)酵品質(zhì)。

本試驗(yàn)王草菠蘿皮混合組的干物質(zhì)含量均低于對(duì)照組，這是由于菠蘿皮的干物質(zhì)含量低于王草，使得隨著菠蘿皮比例的增加干物質(zhì)下降。在整個(gè)青貯過程中，對(duì)照組的pH值沒有顯著下降，乳酸含量增加緩慢，表明青貯發(fā)酵被限制。可能是對(duì)照組的水溶性碳水化合物含量低，無法給乳酸菌提供充足的發(fā)酵底物產(chǎn)生乳酸降低pH值。而混合處理組由于菠蘿皮的混合，克服了王草水溶性碳水化合物的不足，為乳酸菌提供了較多的發(fā)酵底物，促進(jìn)了乳酸的生成，降低了pH值，使青貯飼料快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，從混合組碳水化合物含量的變化也印證了這一點(diǎn)，在青貯的前5 d，各混合處理組的水溶性碳水化合物含量顯著下降，7 d后基本處于穩(wěn)定。對(duì)照組乳酸/乙酸值，較穩(wěn)定的氨態(tài)氮/總氮值以及微量的丁酸表明對(duì)照組是屬于乙酸型發(fā)酵，這與Catchpoole和Henzell[19]，Kim和Uchida[20]報(bào)道熱帶牧草青貯主要是乙酸型發(fā)酵相一致，但也有研究者認(rèn)為熱帶牧草青貯發(fā)酵屬于乳酸型發(fā)酵[21-23]，Yokota等[22]認(rèn)為熱帶牧草自然青貯是乙酸型發(fā)酵還是乳酸型發(fā)酵取決于水溶性碳水化合物的含量和緩沖能。

丁酸和氨態(tài)氮/總氮是衡量青貯飼料優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，Catchpoole和Henzell[19]認(rèn)為優(yōu)質(zhì)的青貯飼料丁酸含量和氨態(tài)氮含應(yīng)低于2 g/kg DM和110 g/kg TN。盡管對(duì)照組丁酸和氨態(tài)氮/總氮均低于這標(biāo)準(zhǔn)，但有微量的丁酸產(chǎn)生，表明梭菌的活性沒有被抑制。在青貯過程中，混合處理組僅有微量的丙酸，檢測(cè)不到丁酸，這是由于乳酸迅速產(chǎn)生，pH值快速下降，抑制了梭菌和其它微生物的活性；但是混合組仍有氨態(tài)氮產(chǎn)生，可能是由于植物酶的作用分解了蛋白質(zhì)[18]，也可能是菠蘿皮內(nèi)含有降解蛋白質(zhì)的酶，分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生氨態(tài)氮[10，24]。

綜上所述，王草與菠蘿皮混合青貯顯著提高了乳酸含量，降低了pH值和氨態(tài)氮/總氮，提高了王草的發(fā)酵品質(zhì)。若從利用菠蘿皮的最大化角度和青貯的發(fā)酵品質(zhì)考慮，在王草中混合40 %的菠蘿皮是可行的。

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