青貯菌劑對甜高粱秸稈與酒糟青貯品質(zhì)的影響

岳 麗，葉 凱，再吐尼古麗·庫爾班，王 卉，山其米克， 涂振東

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物質(zhì)能源研究所，烏魯木齊 830091)

青貯菌劑對甜高粱秸稈與酒糟青貯品質(zhì)的影響

岳 麗，葉 凱，再吐尼古麗·庫爾班，王 卉，山其米克， 涂振東

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物質(zhì)能源研究所，烏魯木齊 830091)

目的研究青貯菌劑對甜高粱秸稈與酒糟品質(zhì)的影響，為甜高粱酒糟飼料化利用提供理論依據(jù)。方法以甜高粱秸稈和酒糟為青貯原料，通過感官得分、理化指標(biāo)變化評價甜高粱青貯的品質(zhì)，研究青貯菌劑對甜高粱秸稈青貯過程中pH值、粗纖維、總酸、總糖、干物質(zhì)等成分的影響。結(jié)果甜高粱酒糟的青貯品質(zhì)略低于秸稈，等級為Ⅱ級尚好，具有作為青貯原料的潛力；添加菌劑組甜高粱秸稈的總糖和還原糖含量分別比對照組顯著提高，粗纖維比對照組降低了21.4%，青貯菌劑可以提高總酸含量、降低青貯pH值。結(jié)論青貯菌劑可以提高甜高粱秸稈和酒糟的發(fā)酵品質(zhì)、改善營養(yǎng)品質(zhì)，延長秸稈和酒糟的貯存時間。

甜高粱；酒糟；青貯菌劑；品質(zhì)

0 引 言

【研究意義】甜高粱(sweetsorghum)是粒用高粱的一個變種[1]，具有高光效、抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠、生物學(xué)產(chǎn)量高等優(yōu)良特性，是集能源、飼料、糖料、糧食于一體的作物[2-3]。甜高粱莖葉富含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)[4]，生物學(xué)產(chǎn)量可達(dá)到6～8 t/667 hm2，比青貯玉米高出1.5 t左右[5]，是優(yōu)質(zhì)的飼草資源。酒糟是甜高粱秸稈固態(tài)發(fā)酵燃料乙醇后的副產(chǎn)物[6]，其產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于乙醇。酒糟中含有部分蛋白質(zhì)、有機(jī)酸和礦質(zhì)元素等，但是酒糟的水分含量高，若不及時處理，就會腐敗變質(zhì)，不僅浪費了寶貴的資源，還會嚴(yán)重污染周圍環(huán)境。青貯不僅可以減少養(yǎng)分損失，而且能保持青綠飼料營養(yǎng)成分，適口性好，消化率高}，是延長高水分飼料貯存時間的有效方法?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】渠暉等[8]認(rèn)為甜高粱青貯發(fā)酵在飼用品質(zhì)上，干物質(zhì)產(chǎn)量、粗蛋白質(zhì)和可消化干物質(zhì)產(chǎn)量比玉米優(yōu)勢明顯，用作青貯作物有較大的潛力。李俊[9]從產(chǎn)奶量和成本效益方面對青貯甜高粱與青貯玉米秸稈飼喂奶牛進(jìn)行了對比試驗，結(jié)果表明，青貯甜高粱飼喂奶牛產(chǎn)奶量高于飼喂青貯玉米秸稈，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。邵麗瑋[10]對甜高粱的飼用價值及在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)為甜高粱是一種大有發(fā)展前途的飼草作物，是實現(xiàn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一?！颈狙芯壳腥朦c】目前關(guān)于甜高粱青貯的研究集中在飼用價值[11-12]、青貯品質(zhì)[13-14]及發(fā)酵過程微生物種群變化[15]，而關(guān)于甜高粱酒糟青貯的研究還鮮見報道。研究青貯菌劑對甜高粱秸稈與酒糟品質(zhì)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過青貯發(fā)酵試驗，研究甜高粱秸稈青貯發(fā)酵動態(tài)變化和酒糟青貯的發(fā)酵品質(zhì)，以期為甜高粱酒糟和秸稈青貯飼料的有效利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

甜高粱品種：新高粱3號，種植于新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院瑪納斯試驗站。

酒糟來源：新高粱3號整株固態(tài)發(fā)酵、蒸餾乙醇后所得的殘渣。

青貯制作：利用青貯收割機(jī)將秸稈收獲并粉碎為1～2 cm的碎渣(平均含水量為66%)。人工填入窖池，邊裝填邊踩實，裝滿直至原料高出池邊50 cm，然后用塑料布密封，用棉被壓實，保證不漏氣，經(jīng)過40 d左右發(fā)酵后開窖飼喂。

1.2 方 法

1.2.1 青貯試驗

試驗共5個處理，分別為秸稈、秸稈中添加0.01%青貯菌劑(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所)、酒糟、酒糟中添加0.15%釀酒酵母、酒糟中添加0.01%青貯菌劑，菌劑每克活菌數(shù)≥100億。

1.2.2 測定指標(biāo)

開窖后先進(jìn)行感官評定，然后測定樣品中的干物質(zhì)、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌木質(zhì)素、粗灰分等含量。

1.2.2.1感官評定

采用德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(DLG)感官評分標(biāo)準(zhǔn)及等級進(jìn)行評定。根據(jù)氣味、質(zhì)地、色澤3項進(jìn)行評分[16]。

1.2.2.2實驗室評定

總酸：酸堿中和法測定；

pH測定：利用pHS-3C酸度計測定；

蛋白質(zhì)：參照GB/T 6432-94飼料中粗蛋白的測定；

水分：參照GB5009.3-2016食品中水分的測定；

總糖、還原糖：參照GB5009.7-2016食品中還原糖的測定；

粗纖維：參照GB/T 6434-2006飼料中粗纖維的含量測定；

粗灰分：參照GB/T 6438-2007飼料中粗灰分的測定；

中性洗滌纖維：參照GB/T 20806-2006飼料中中性洗滌纖維的測定；

酸性洗滌木質(zhì)素：參照GB/T 20805-2006飼料中酸性洗滌木質(zhì)素的測定；

1.3 數(shù)據(jù)處理

運用SPSS19.0 進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Duncan’s進(jìn)行多重比較，差異顯著水平以P<0.05表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯菌劑對秸稈和酒糟青貯品質(zhì)的影響

2.1.1 青貯發(fā)酵品質(zhì)的測定

研究表明，秸稈+青貯菌劑組青貯的發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)于秸稈直接青貯。添加青貯菌劑組甜高粱莖葉結(jié)構(gòu)保持良好，感官得分更高；pH值顯著(P<0.05)低于對照組，總酸含量顯著(P<0.05)高于對照組。

酒糟+釀酒酵母組與酒糟+青貯菌劑組感官得分高于對照組酒糟。添加青貯菌劑或釀酒酵母可顯著降低酒糟pH值(P<0.05)，加入釀酒酵母組青貯pH值最低為3.88，其次是加青貯菌劑組；添加釀酒酵母、青貯菌劑組總酸含量分別為1.10和0.76 g/100 g，顯著高于酒糟直接青貯0.04 g/100 g(P<0.05)。

青貯菌劑對甜高粱秸稈和酒糟的青貯發(fā)酵品質(zhì)具有積極影響，能夠有效提高總酸含量、降低青貯pH值?？傮w而言，秸稈的青貯品質(zhì)優(yōu)于酒糟，這可能與青貯前品質(zhì)有關(guān)，酒糟在固態(tài)發(fā)酵后顏色變?yōu)槟G色，芳香味變?nèi)酰焚|(zhì)低于原料秸稈。青貯酒糟的品質(zhì)略低于秸稈，等級為Ⅱ級尚好，仍然具有一定的飼用價值，具有作為青貯原料的潛力。表1

2.1.2 青貯營養(yǎng)品質(zhì)的測定

甜高粱秸稈和酒糟青貯后干物質(zhì)含量在16.82%～31.84%，其中秸稈的干物質(zhì)含量最高為31.84%，酒糟+青貯菌劑的干物質(zhì)含量最低為16.82%，各組之間差異顯著(P<0.05)?；曳趾吭?.62%～6.65%，其中酒糟+青貯菌劑組最高為6.65%，秸稈最低為5.62%，各組之間差異顯著(P<0.05)。粗纖維含量在24.76%～27.8%，與秸稈相比，添加青貯菌劑組秸稈粗纖維含量降低了6.47%；與酒糟相比，添加青貯菌劑組酒糟粗纖維含量降低了10.9%；添加青貯菌劑青貯后秸稈和酒糟中總糖含量均高于未添加菌劑組，這說明青貯菌劑可以減少糖分的損失。

甜高粱秸稈和酒糟青貯后粗蛋白含量在 5.41%～8.97%，其中酒糟+釀酒酵母組最高為8.97%，酒糟+青貯菌劑組與其無顯著性差異(P>0.05)，顯著高于秸稈青貯的5.41%(P<0.05)。酒糟中蛋白含量均高于秸稈中蛋白含量，這是由于酒糟中含有豐富的酵母菌體蛋白。青貯發(fā)酵前原料中秸稈和酒糟粗蛋白含量分別為6.05%、8.89%，青貯后分別降低了10.6%、5.39%，加入青貯菌劑組分別降低了6.1%、2.1%，這表明加入青貯菌劑可以減少蛋白質(zhì)損失，更好的保存營養(yǎng)物質(zhì)。表2

表1 不同處理甜高粱青貯發(fā)酵品質(zhì)
Table 1 fermentation quality of sweet sorghum silage

處理TreatmentpH總酸(%)Totalacid氣味Odor色澤Color質(zhì)地Texture感官得分Sensory等級Grade秸稈Straw380±001d113±002b芳香味(14)與原料相似(2)莖葉結(jié)構(gòu)保持良好(3)17Ⅰ級優(yōu)等秸稈+青貯菌劑Straw+silageinoculantsbacteria368±001e134±003a芳香味(14)與原料相似(2)莖葉結(jié)構(gòu)保持良好(4)18Ⅰ級優(yōu)等酒糟Distiller＇sgrains550±002a004±002d芳香味弱(10)略有變色(1)葉子結(jié)構(gòu)保持較差(1)12Ⅱ級尚好酒糟+釀酒酵母Distiller＇sgrains+Saccharomycescerevisiae388±002c110±002b芳香味弱(10)略有變色(1)葉子結(jié)構(gòu)保持較差(2)13Ⅱ級尚好酒糟+青貯菌劑Distiller＇sgrains+silageinoculantsbacteria404±002b076±003c芳香味弱(10)略有變色(1)葉子結(jié)構(gòu)保持較差(2)13Ⅱ級尚好

注：同列數(shù)據(jù)標(biāo)小寫字母相同者表示差異不顯著(P>0.05)，下同

Note: Data in each column with different indicate significant difference at 5% level. The same as below

表2 不同處理甜高粱青貯營養(yǎng)品質(zhì)
Table 2 nutritional quality of sweet sorghum silage

青貯處理Silagetreatment蛋白質(zhì)Protein(%)干物質(zhì)含量Drymatter(%)灰分Ash(g/100gDM)總糖Totalsugar(%)粗纖維Crudefiber(%)酸性木質(zhì)素Acidlignin中性洗滌纖維Neutraldetergentfiber秸稈Straw541±013c3184±089a562±005e328±005b2766±015a2794±030d6663±091d秸稈+青貯菌劑Straw+silageinoculantsbacteria568±018c1968±056c642±008b400±003a2587±023b3196±026c6132±088e酒糟Distiller＇sgrains841±01b1839±049c598±01d225±002d278±018a358±025a7632±065a酒糟+釀酒酵母Distiller＇sgrains+Saccharomycescerevisiae897±012a2213±064b63±005c260±006c2554±018b3188±034c7430±078b酒糟+青貯菌劑Distiller＇sgrains+silageinoculantsbacteria870±014ab1682±052d665±012a287±01c2476±028c3478±028b6920±085c

2.2 秸稈青貯過程中營養(yǎng)成分變化

2.2.1 秸稈青貯過程中質(zhì)量變化

研究表明，甜高粱秸稈青貯過程中干物質(zhì)含量呈現(xiàn)降低趨勢，在青貯初期干物質(zhì)下降速率較快，隨著青貯時間的延長，下降速率逐漸趨于緩慢。未加菌劑組的干物質(zhì)含量由37.37%下降到32.04%，下降了14.3%；加青貯菌劑組干物質(zhì)含量由31.56%降低到29.98%，降低了5%。這表明加入青貯菌劑可以減少干物質(zhì)損失。

甜高粱秸稈青貯過程中固體損失率不斷增加然后趨于穩(wěn)定，整個過程中添加青貯菌劑組固體損失率大于未加菌劑組。添加菌劑組秸稈質(zhì)量損失了4.2%，而未加菌劑組質(zhì)量損失了3.67%，兩者差異顯著。添加青貯菌劑組第5 d時固體損失率可達(dá)到2.34%，比未加菌劑組0.8%高出了34%；青貯10 d后加菌劑組與未加菌劑組固體損失率逐漸接近，30 d后僅差13%；第20 d后固體質(zhì)量逐漸不變，固體損失率趨于穩(wěn)定。圖1

圖1 不同青貯時間下秸稈干物質(zhì)和固體含量變化
Fig.1 Effect of silage time on dry matter and solid content of straw

2.2.2 秸稈青貯過程中總酸變化

pH值高低是評價青貯飼料品質(zhì)的重要指標(biāo)[17]，pH≤4.0為優(yōu)等；4.1≤pH≤4.3為良好；4.4≤pH≤5.0為一般，pH≥5.0為劣等。甜高粱秸稈青貯的pH變化規(guī)律可知，甜高粱青貯的pH值低于4.0，屬于優(yōu)等飼料，在青貯過程中pH值會隨青貯時間的延長而降低。未加菌劑組青貯5 d后pH值為3.82，到15 d時pH值達(dá)到3.76，然后pH值變化逐漸緩慢；加菌劑組5 d后pH為3.76，至15 d后出現(xiàn)降低。未加菌劑組和加菌劑組于第20 d時pH值達(dá)到一致。

隨著青貯時間的延長，總酸含量呈現(xiàn)不斷增加，兩組變化規(guī)律不同。其中未加菌劑組青貯前10 d總酸變化較大，然后穩(wěn)定在1.32 g/100 g，15 d后開始增加；加入菌劑組前5 d總酸含量變化較大，第10～20 d變化不大，20 d以后變化幅度增加。圖2

圖2 不同青貯時間下秸稈pH值和總酸變化
Fig.2 Effect of silage time on pH value and total acid content

2.2.3 秸稈青貯過程中糖變化

研究表明，在整個青貯過程中加青貯菌劑組總糖、還原糖含量均高于未加菌劑組；未加菌劑組的總糖、還原糖含量下降速率顯著高于加青貯菌劑組(P<0.05)。青貯20 d后總糖含量變化速度減慢，即加菌劑組18 g/100 g、未加菌劑組8 g/100 g。未加菌劑組還原糖含量下降速率更快，加菌劑組還原糖含量在第30 d時為15.6 g/100 g，而未加菌劑組還原糖含量在30 d時達(dá)到4.60 g/100 g。青貯后添加菌劑組甜高粱秸稈的總糖為18 g/100 g、還原糖為15.6 g/100 g，比對照組提高了。圖3

圖3 不同青貯時間下秸稈糖含量變化
Fig.3 Effect of silage time on sugar content of straw

2.2.4 秸稈青貯過程中纖維素變化

在青貯過程中，粗纖維含量會出現(xiàn)降低，其中加入青貯菌劑組粗纖維含量顯著低于未加菌劑組(P<0.05)。與青貯前相比，加入菌劑組粗纖維含量下降了34%，未加菌劑組粗纖維含量降了19%，造成這一差異的原因可能是由于青貯菌劑中含有纖維素酶，促進(jìn)了纖維素的分解。青貯后添加菌劑組甜高粱秸稈的粗纖維為19.93%，比未加菌劑組降低了21.4%。圖4

圖4 不同青貯時間下秸稈粗纖維含量變化
Fig.4 Effect of ensiling time on crude fiber content of straw

3 討 論

甜高粱秸稈青貯過程中干物質(zhì)含量、可溶性糖含量、總酸含量、pH值的變化規(guī)律符合王春芳[18]總結(jié)的青貯發(fā)酵過程中物質(zhì)的變化：發(fā)酵初期，植物細(xì)胞有氧呼吸消耗殘留的氧氣和原料中的碳水化合物，產(chǎn)生大量的熱、二氧化碳、氨氣等，導(dǎo)致干物質(zhì)的損失；隨著時間的延長，乳酸菌逐漸增殖成為優(yōu)勢菌群，將可溶性糖轉(zhuǎn)化成大量有機(jī)酸，促使pH值下降，然后進(jìn)入相對穩(wěn)定階段，pH變化變慢，干物質(zhì)及營養(yǎng)成分損失變慢。

添加青貯菌劑青貯甜高粱秸稈和酒糟時，青貯品質(zhì)優(yōu)于未加菌劑組，pH值顯著(P<0.05)降低，粗纖維含量顯著(P<0.05)降低，總酸含量顯著(P<0.05)提高，且加青貯菌劑可以縮短發(fā)酵時間。此結(jié)果與董妙音等[19]研究青貯發(fā)酵飼用型甜高粱的結(jié)果相一致。甜高粱秸稈中的粗纖維含量在發(fā)酵過程中有降低的趨勢，可能是由于青貯過程中有少量的粗纖維被纖維分解菌降解。

4 結(jié) 論

4.1 添加青貯菌劑的甜高粱秸稈品質(zhì)最優(yōu)，其次是秸稈直接青貯；甜高粱酒糟的青貯品質(zhì)略低于秸稈，其等級為Ⅱ級尚好，酒糟具有作為青貯原料的潛力。

4.2 添加青貯菌劑組甜高粱秸稈的干物質(zhì)含量、總糖含量、還原糖含量均高于未加菌劑組，粗纖維含量顯著低于未加菌劑組。添加青貯菌劑可以使原料中的營養(yǎng)成分更有效的保存，從整體上提高青貯飼料的青貯品質(zhì)。

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EffectsofSilageInoculantsonQualityofSweetSorghumStrawandDistiller'sGrains

YUE Li，YE Kai，Zaituniguli Kuerban，WANG Hui，Shanqimike，TU Zhen-dong

(ResearchInstituteofBioenergy,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091China)

ObjectiveThis project aims to explore the possibility of sweet sorghum distiller's grains as silage material, so as to provide theoretical basis for the utilization of sweet sorghum distiller's grains.MethodThe sweet sorghum stalks and distillers were used as silage materials, and its quality was evaluated by sensory score and physical and chemical indexes. The effects of silage inoculants bacteria on the contents of pH value, crude fiber, total acid, total sugar and dry matter in sweet sorghum straw were studied.ResultThe results showed that the silage quality of sweet sorghum distiller's grains was slightly lower than that of straw, and the grade was grade Ⅱ, which had the potential as silage. The contents of total sugar and reducing sugar in the sweet sorghum straw were significantly higher than those in the control group, the crude fiber was 21.4% lower than that of the control group. The silage inoculants bacteria could increase the total acid content and decrease the silage pH value.ConclusionSilage inoculants bacteria can improve the fermentation quality of sweet sorghum straw and distiller's grains, improve the quality of nutrition and prolong the storage time of straw and distiller's grains.

sweet sorghum; distiller's grains; silage inoculants bacteria;quality

TU Zhen-dong (1962-), male, native place: Hubei. Researcher, research field: Bioenergy. (E-mail) tzhd919@ 126.com

S514

A

1001-4330(2017)10-1856-07

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.10.011

2017-07-15

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“谷子高粱技術(shù)體系-秸稈與副產(chǎn)物綜合利用”(CARS-06-13.5-A5)

岳麗(1990-)，女，新疆人，助理研究員，碩士，研究方向為生物能源，(E-mail)Yueli4467@163.com

涂振東(1962-)，男，湖北人，研究員，研究方向為生物質(zhì)能源的開發(fā)與綜合利用，(E-mail)tzhd919@ 126.com

Supported by: Modern agricultural industry technical system "Millet sorghum technology system-comprehensive utilization of straw and by-products" (CARS-06-13.5-A5)