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    添加乳酸菌制劑和麩皮對去穗玉米秸稈青貯質(zhì)量的影響

    2018-04-18 07:51:13王建福雷趙民成述儒焦婷李潔吳建平
    草業(yè)學(xué)報 2018年4期
    關(guān)鍵詞:添加物麩皮損失率

    王建福,雷趙民,成述儒,焦婷,李潔,吳建平*

    (1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

    我國是世界第二大玉米(Zeamays)種植國,每年玉米秸稈產(chǎn)量超過2億t,占農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量的39%以上[1-2]。合理的開發(fā)利用玉米秸稈作為草食家畜養(yǎng)殖的優(yōu)質(zhì)粗飼料來源并提高其利用效率成為了發(fā)展節(jié)糧型畜牧業(yè)的重要研究課題。由于玉米秸稈莖稈粗硬,粗纖維含量高,而且其細(xì)胞壁中的木質(zhì)素和半纖維素以牢固的醚鍵或酯鍵相連接,尤其是在其成熟去穗后,木質(zhì)化程度增加,可溶性糖類減少,動物更加難以消化利用。青貯可以較大限度的保存原料的營養(yǎng)價值并通過保持其鮮嫩、多汁的特點(diǎn)而使原料長時間保持較好的適口性,從而調(diào)節(jié)青綠飼料的季節(jié)性盈缺,提高動物的采食量和利用率[3]。新鮮的玉米秸稈以其可溶性糖分含量高,青貯緩沖能力小、適口性較好、種植范圍廣、產(chǎn)量高等特點(diǎn),已經(jīng)成為制作青貯飼料最主要的原料。剛?cè)ニ氲挠衩捉斩捤趾可懈?,如能及時制作青貯飼料,無疑對保存和利用玉米秸稈的營養(yǎng)物質(zhì)具有重要意義。然而,去穗后的玉米秸稈干物質(zhì)含量逐漸增加,可溶性糖分降低,發(fā)酵緩沖能力增強(qiáng),青貯腐敗的風(fēng)險增加。玉米秸稈青貯時,其表面的乳酸菌數(shù)量有限,同時混有大量不良菌種,要使乳酸菌能夠在青貯的前幾天迅速大量繁殖而形成優(yōu)勢菌群,迅速降低發(fā)酵pH環(huán)境,抑制有氧發(fā)酵菌的生長,從而減少發(fā)酵過程中的營養(yǎng)物質(zhì)損失,提高發(fā)酵產(chǎn)物的品質(zhì),在青貯中添加乳酸菌制劑,已經(jīng)成為國內(nèi)外青貯的主要方法。

    乳酸菌制劑在國外的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍,有許多成熟的產(chǎn)品,這些產(chǎn)品往往具有不同的特點(diǎn),針對不同的青貯原料、青貯方法和青貯條件等,其應(yīng)用的范圍也有不同。這些青貯制劑的共同特點(diǎn)是均含有大量的同質(zhì)發(fā)酵乳酸菌,以便在青貯發(fā)酵中能補(bǔ)充原料乳酸菌的不足,使乳酸大量生成而迅速降低環(huán)境pH[4]。然而僅僅青貯成功還不能保證其被高效的利用,青貯在密封狀態(tài)和低pH環(huán)境條件下保存了大量的營養(yǎng),而在取用過程中使物料又重新暴露在空氣中,霉菌、酵母菌等有氧發(fā)酵菌又被重新激活大量生長,使得青貯后變質(zhì)和損失現(xiàn)象十分嚴(yán)重。乳酸菌制劑中的異質(zhì)發(fā)酵乳酸菌可以使青貯發(fā)酵產(chǎn)生乙酸、乙醇等物質(zhì),可以抑制有氧發(fā)酵菌的生長,從而提高青貯發(fā)酵產(chǎn)物的有氧穩(wěn)定性[5-6]。另外,為了彌補(bǔ)青貯原料中可溶性糖類的不足,增加乳酸菌發(fā)酵的底物營養(yǎng)濃度,乳酸菌制劑中往往還添加有能產(chǎn)生纖維素酶和淀粉酶等酶類的枯草芽孢桿菌等[7-8]。另有研究表明:碳酸鈣可以通過提高青貯發(fā)酵產(chǎn)物的有機(jī)酸產(chǎn)量及pH從而提高其適口性[9],有機(jī)酸(如丙酸)、氨、防霉劑等則可以直接起到抑制青貯發(fā)酵有氧腐敗菌生長的作用[10-11]。麩皮含有較高的蛋白和可溶性糖類,可以提高青貯發(fā)酵底物中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度,從而促進(jìn)發(fā)酵過程,而且其來源廣,價格低。

    裝填時間過長是影響我國玉米秸稈青貯質(zhì)量的主要因素之一,由于我國傳統(tǒng)的耕作地塊小,大型青貯機(jī)械應(yīng)用十分有限,農(nóng)區(qū)養(yǎng)殖場制作青貯主要靠收購后加工貯存,導(dǎo)致青貯窖裝填速度慢,有氧發(fā)酵產(chǎn)熱明顯,容易造成營養(yǎng)成分和能量的大量損失[12-13],最終影響發(fā)酵產(chǎn)物的品質(zhì)和青貯制作的效率及效益。

    乳酸菌制劑Sila-Max同時含有同質(zhì)發(fā)酵乳酸菌和異質(zhì)發(fā)酵乳酸菌以及能產(chǎn)生分解酶類的枯草芽孢桿菌等;Sila-Mix除了含有Sila-Max所含有的菌類之外還含有碳酸鈣。以去穂玉米秸稈為研究對象,評估在2種裝填時間條件下,2種乳酸菌制劑及麩皮的添加對其青貯質(zhì)量的影響,為提高去穗玉米秸稈青貯制作生產(chǎn)水平提供參考依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 材料

    蠟熟期收割的去穂玉米秸稈(豫玉22號,定西市臨洮縣八里鋪鎮(zhèn)種植),留茬高度10~15 cm;青貯添加劑Sila-Max(美國Ralco Nutrition提供,乳酸菌≥1×1011cfu·g-1,添加量:2.5 g·t-1,有效乳酸菌2.5×105cfu·g-1發(fā)酵底物);青貯添加劑Sila-Mix(美國Ralco Nutrition提供,總鈣含量25%~29.5%,乳酸菌≥1.8×106cfu·g-1,添加量:1.0 kg·t-1,有效乳酸菌1.8×103cfu·g-1發(fā)酵底物);麩皮(由臨洮華加牧業(yè)有限公司提供,制作去穂玉米青貯時按底物濕重的1%添加);青貯發(fā)酵桶由20 L圓形旋蓋式聚乙烯塑料桶改造而成,桶蓋加裝單向排氣閥裝置(Kartell,cod:418,意大利),物料粉碎并與添加物混合均勻后裝填入桶,密封桶蓋;秸稈粉碎機(jī)為9Z-9A型青貯鍘草對輥揉搓型,洛陽四達(dá)農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn);每個試驗組準(zhǔn)備100 kg粉碎玉米秸稈,準(zhǔn)確稱取1 g Sila-Max溶解于400 mL純水中,分別均勻噴灑在4組物料上,準(zhǔn)確稱取200 g Sila-Mix和4 kg麩皮,分別與4組物料均勻混合,使每組添加水分相同;相關(guān)實驗室檢測設(shè)備由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院實驗室提供。

    1.2 試驗設(shè)計

    試驗設(shè)計如表1所示。試驗共有Sila-Max,Sila-Mix,1%麩皮和1%麩皮+Sila-Max四個添加類型,未添加組僅添加等量純水,每種添加類型設(shè)置1和3次兩種裝填形式,共計8個處理組,2個未添加組,每組4個重復(fù)。1 次裝填為秸稈切短(1.0~1.5 cm)按設(shè)計劑量均勻噴灑添加物后立即裝填壓實后密封發(fā)酵桶,3 次裝填為每天將粉碎秸稈與添加物均勻混合后裝填壓實1/3發(fā)酵桶,3 d后裝滿壓實密封,裝填密度控制在550 kg·m-3左右。室溫發(fā)酵45 d,開蓋后去掉最上層5 cm和最底層5 cm,均勻混合后,按梁瑜等[14]的幾何采樣法取樣處理并檢測。

    1.3 測定方法

    按張麗英[15]的方法測定青貯飼料的干物質(zhì)(dry matter,DM),粗脂肪(ether extract,EE),粗蛋白

    表1 試驗設(shè)計Table 1 The design of experiment

    (crude protein,CP),粗灰分(Ash),鈣和磷含量;采用Van Soest等[16]的方法測定酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)和中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)含量;水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)含量測定采用蒽酮比色法;液相色譜法測定青貯中的乳酸和乙酸含量(Waters ACQUITY UPLC,色譜柱BEH C18 1.0 mm×50 mm, 1.7 μm,流動相為水和0.3%磷酸甲醇,流速為0.1 mL·min-1,檢測波長210 nm,進(jìn)樣量5 μL);苯酚-次氯酸鈉比色法測定NH3-N含量,計算氨態(tài)氮與總氮的比例;48 h體外干物質(zhì)消化率采用兩步法[17];按照青貯料青貯前后重量和干物質(zhì)含量計算干物質(zhì)損失率,干物質(zhì)損失率=(原料重×原料DM%-青貯重×青貯DM%)×100%/原料重×原料DM%。

    1.4 統(tǒng)計分析

    本試驗為雙因素(裝填次數(shù)×添加物)試驗設(shè)計,采用SAS 8.2軟件進(jìn)行雙因素方差分析和多重比較。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 青貯前去穗玉米秸稈的化學(xué)組成

    青貯前去穂玉米秸稈的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表2??梢姡噘A原料的DM和WSC含量可以滿足青貯的要求。

    表2 青貯前去穗玉米秸稈營養(yǎng)組成Table 2 Chemical composition of pre-ensiled corn stover (%,DM)

    2.2 不同添加物及裝填時間對去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵參數(shù)的影響

    不同添加物及裝填時間的去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)參數(shù)如表3所示。乳酸含量:除HC3外,3次裝填各處理組乳酸含量數(shù)值上均低于1次裝填各組;1次裝填組間比較,HFMax1組顯著高于HC1組(P<0.05);3次裝填組間比較,差異不顯著(P>0.05);全處理間比較,HMax3組乳酸含量顯著低于HFMax1組與HMax1組(P<0.05)。乙酸含量:3次裝填各組乙酸含量顯著高于1次裝填各組(P<0.05);1次裝填組間比較,添加Sila-Mix組乙酸含量顯著高于麩皮組和Sila-Max+麩皮混合添加組(P<0.05);3次裝填組間比較,除HMix3外,HC3組乙酸含量顯著低于其他各組(P<0.05)。氨氮含量:除HC3顯著高于HC1和HMix1組外(P<0.05),其他各組間差異不顯著(P>0.05)。氨氮/總氮:1次裝填、3次裝填或添加其他添加劑等物均不影響青貯中氨氮與總氮比(P>0.05)。pH值:除HFMax3組pH值顯著高于HFMax1與HC3組外(P<0.05),其他各組間差異不顯著(P>0.05)。

    表3 去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)Table 3 The fermentation quality of post-ensiled corn stover silage

    注:同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05);LT,裝填時間;I,添加物;LT×I裝填時間與添加物互作,下同。

    Note: Different lowercase letters within the same column show significant difference (P<0.05); LT, Loading time; I, Inoculants; LT×I, Interaction among loading time and inoculants, the same below.

    2.3 不同添加物及裝填時間對去穗玉米秸稈青貯營養(yǎng)參數(shù)的影響

    不同添加物及裝填時間的去穗玉米秸稈青貯的營養(yǎng)物質(zhì)參數(shù)如表4所示。CP:3次裝填各組CP含量均顯著高于1次裝填各組(P<0.05);1次裝填組間比較,添加麩皮組CP含量顯著低于未添加組和添加Sila-Mix組(P<0.05);3次裝填組間比較,添加麩皮組和Sila-Max+麩皮混合添加組CP含量顯著高于添加Sila-Mix組(P<0.05)。EE:3次裝填添加麩皮組和Sila-Max+麩皮混合添加組EE含量顯著低于1次裝填組(P<0.05);1次裝填組間比較,Sila-Max+麩皮混合添加組EE含量顯著高于未添加組和Sila-Mix添加組(P<0.05);3次裝填組間比較,未添加組EE含量顯著高于各處理組(P<0.05)。WSC:3次裝填各處理組WSC含量均顯著低于1次裝填各組(P<0.05);1次裝填和3次裝填組間比較均無顯著差異(P>0.05)。NDF:1次裝填、3 次裝填或添加其他添加劑等物均不影響青貯中NDF含量(P>0.05)。ADF:除HF3和HFMax3外,3次裝填各處理組ADF含量均顯著高于1次裝填各組(P<0.05),1次裝填和3次裝填組間ADF含量均無顯著差異(P>0.05)。木質(zhì)素:3次裝填各組木質(zhì)素含量顯著高于1次裝填各組(P<0.05);1次裝填組間木質(zhì)素含量無顯著差異(P>0.05);3次裝填添加Sila-Max組和Sila-Max+麩皮混合添加組木質(zhì)素含量顯著高于未添加組(P<0.05)。鈣:除HMix3外,3次裝填各處理組鈣含量均顯著高于1次裝填各組(P<0.05);1次裝填組間比較,Sila-Max+麩皮混合添加組鈣含量顯著高于除麩皮添加組之外的其他各組(P<0.05);3次裝填組間鈣含量無顯著差異(P>0.05)。磷:3次裝填添加麩皮組和Sila-Max+麩皮混合添加組磷含量顯著高于1次裝填組(P<0.05);1次裝填組間比較,添加麩皮組和Sila-Max+麩皮混合添加組磷含量顯著高于未添加組(P<0.05);3次裝填組間磷含量無顯著差異(P>0.05)。

    表4 去穗玉米秸稈青貯營養(yǎng)參數(shù)Table 4 The nutrient component of post-ensiled corn stover silage (%,DM)

    2.4 不同添加物及裝填時間對去穗玉米秸稈青貯DM含量、干物質(zhì)損失率及48 h體外干物質(zhì)消化率的影響

    不同添加物及裝填時間的去穗玉米秸稈青貯DM含量、干物質(zhì)損失率及48 h體外干物質(zhì)消化率如表5所示。DM含量:除麩皮添加組外,3次裝填各組DM含量均顯著低于1次裝填組(P<0.05);1次裝填組間比較,添加Sila-Max組和Sila-Max+麩皮混合添加組DM含量顯著高于未添加組(P<0.05);3次裝填組間比較,Sila-Max+麩皮混合添加組DM含量顯著高于未添加組(P<0.05)。 干物質(zhì)損失率: 除麩皮添加組外, 3次裝填各組干物質(zhì)損失率均顯著高于1次裝填組(P<0.05);1次裝填組間比較,添加Sila-Max組和Sila-Max+麩皮混合添加組干物質(zhì)損失率顯著低于未添加組(P<0.05);3次裝填組間比較,Sila-Max+麩皮混合添加組干物質(zhì)損失率顯著低于未添加組(P<0.05)。48 h體外干物質(zhì)消化率:1次裝填、3 次裝填或添加其他添加劑等物均不影響青貯48 h體外干物質(zhì)消化率(P>0.05)。

    3 討論

    3.1 不同裝填時間對玉米秸稈青貯的影響

    表5 去穗玉米秸稈青貯干物質(zhì)含量、干物質(zhì)損失率及48 h體外干物質(zhì)消化率 Table 5 Dry matter content, dry matter loss and 48 h in vitro dry matter digestibility of post-ensiled corn stover silage (%)

    3.2 添加Sila-Max、Sila-Mix及麩皮對去穗玉米秸稈青貯的影響

    Sila-Max和Sila-Mix是美國瑞科動物營養(yǎng)公司生產(chǎn)的兩種青貯飼料乳酸菌類添加劑,其中,Sila-Max含有不同類型的乳酸菌及能產(chǎn)生淀粉酶和纖維素酶的菌類,Sila-Mix除了含有以上菌類外,還添加有25.0%~29.5%的CaCO3。根據(jù)本研究的結(jié)果,單獨(dú)添加Sila-Max對1次裝填的去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)均無顯著影響,但可以顯著提高發(fā)酵產(chǎn)物的干物質(zhì)含量,降低干物質(zhì)損失率,由于其可以提高3次裝填發(fā)酵產(chǎn)物的乙酸含量,可能對提高其有氧穩(wěn)定性有作用[22]。Sila-Mix對1次和3次裝填去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)均無顯著影響,但有提高乳酸含量和pH并減少干物質(zhì)損失的趨勢,可能由于其含有的CaCO3提高了pH緩沖能力的原因[23]。麩皮在1次裝填中對發(fā)酵產(chǎn)物的發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)等均無顯著影響,但會提高3次裝填發(fā)酵的乙酸產(chǎn)量,降低其粗脂肪含量,可能是延遲裝填過程中麩皮所含有的可溶性糖類和蛋白促進(jìn)了有氧腐敗菌的生長[24]。Sila-Max和麩皮的混合添加組可以顯著增加1次裝填去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵產(chǎn)物的乳酸和EE含量,提高其發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì),也可以提高3次裝填發(fā)酵產(chǎn)物的乙酸含量和pH,可能對提高其有氧穩(wěn)定性有作用,同時,其還可以顯著(P<0.05)提高1次和3次裝填發(fā)酵產(chǎn)物的DM含量,減少發(fā)酵的干物質(zhì)損失率??梢?,去穗玉米秸稈青貯過程中要保持較高的干物質(zhì)保存率,縮短裝填時間才是最為有效的方法,另外,添加乳酸菌制劑并同時保證發(fā)酵底物中可溶性糖類的充足對降低青貯損失和提高產(chǎn)物品質(zhì)是有利的[25-26]。

    Sila-Max對提高去穗玉米秸稈1次裝填青貯發(fā)酵產(chǎn)物的乳酸含量和3次裝填發(fā)酵產(chǎn)物的乙酸含量均有良好的效果,而對于1次裝填的乙酸含量以及3次裝填乳酸含量則無明顯影響。由于乙酸對其他有氧發(fā)酵菌的生長具有良好的抑制效果,所以在去穗玉米青貯中添加Sila-Max+麩皮對提高1次裝填發(fā)酵產(chǎn)物的品質(zhì)以及3次裝填發(fā)酵產(chǎn)物的穩(wěn)定性具有一定的作用,而單獨(dú)添加Sila-Max僅在3次裝填中提高乙酸含量有效。Sila-Mix對提高1次和3次裝填的去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)均無明顯效果。麩皮有提高1次裝填去穗玉米秸稈青貯的發(fā)酵品質(zhì)的趨勢(乳酸含量增加,P>0.05),但有降低3次裝填去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)的作用(乙酸含量增加,P<0.05)。麩皮的添加同樣影響到發(fā)酵產(chǎn)物的營養(yǎng)成分含量,在1次裝填中添加麩皮使CP的含量降低,可能是由于麩皮的添加促進(jìn)了微生物的生長,利用了大量的蛋白質(zhì)。但由于裝填時間的延長,有氧發(fā)酵的增強(qiáng)而導(dǎo)致了干物質(zhì)損失率的增加(未添加組干物質(zhì)損失19.08%)和粗脂肪等營養(yǎng)成分的消耗增加,且使得粗蛋白、木質(zhì)素、鈣和磷的相對含量增加,這一結(jié)果與呂建敏等[24]報道一致。3種添加物及復(fù)合添加組均能使去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵產(chǎn)物的干物質(zhì)含量提高,干物質(zhì)損失量下降。其中,Sila-Max對1 d裝填組干物質(zhì)保存效果最好,可以使去穗玉米秸稈青貯干物質(zhì)含量增加6.41%,干物質(zhì)損失率降低84.51%,Sila-Max+麩皮混合添加組保存效果次之,麩皮單獨(dú)添加組最差,與未添加組相比差異并不顯著。3 次裝填組Sila-Max+麩皮的混合添加組對干物質(zhì)的保存效果最好,可以使去穗玉米秸稈青貯干物質(zhì)含量增加6.32%,干物質(zhì)損失率降低36.48%,麩皮單獨(dú)添加組保存效果次之,Sila-Mix組最差,但除了Sila-Max+麩皮的混合添加組外對干物質(zhì)的保存效果與未添加組相比均差異不顯著。麩皮含有較高的蛋白和可溶性糖類,其單獨(dú)添加在快速裝填且可溶性糖類含量不足的青貯中可以起到增加發(fā)酵底物和促進(jìn)微生物生長的作用,對乳酸菌發(fā)酵的快速啟動具有促進(jìn)作用[22]。本試驗中發(fā)現(xiàn),在延遲裝填中,麩皮可能也同時促進(jìn)了有氧腐敗菌的生長,而不能對青貯發(fā)酵起到明顯的有益作用。3種添加物均有降低去穗玉米秸稈青貯發(fā)酵產(chǎn)物48 h體外干物質(zhì)消化率的趨勢,可能因為3種添加物均沒有顯著降低去穗玉米秸稈的NDF和ADF含量,而使發(fā)酵產(chǎn)物保存了大量的干物質(zhì),相對增加了纖維和木質(zhì)素含量,而消化率主要和纖維含量相關(guān)[24]。

    4 結(jié)論

    延遲3 d裝填會降低去穗玉米秸稈青貯的發(fā)酵品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)及DM含量,提高干物質(zhì)損失率。

    在去穗玉米秸稈青貯中單獨(dú)添加乳酸菌制劑Sila-Max可以提高1次裝填發(fā)酵產(chǎn)物的DM含量,降低干物質(zhì)損失率,但未對3次裝填發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)生顯著有利作用。

    在去穗玉米秸稈青貯中單獨(dú)添加乳酸菌制劑Sila-Mix和麩皮對1次和3次裝填發(fā)酵產(chǎn)物均未產(chǎn)生顯著有利作用。

    在去穗玉米秸稈青貯中添加Sila-Max和麩皮的混合物對提高1次裝填發(fā)酵產(chǎn)物的營養(yǎng)品質(zhì)和發(fā)酵品質(zhì)及1次和3次裝填發(fā)酵產(chǎn)物的DM含量,降低兩種裝填方式的干物質(zhì)損失率有顯著作用。

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