添加酶制劑和乳酸菌對(duì)水稻秸稈青貯質(zhì)量的影響

陳凌華，楊志堅(jiān)，程祖鋅

（1.福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院，福建福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)研究所，福建福州 350002）

眾所周知，我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，稻秸資源豐富，但由于稻秸沒有被有效開發(fā)，導(dǎo)致大部分被焚燒處理，這不僅污染了環(huán)境，而且造成稻秸資源的浪費(fèi)。細(xì)胞壁占稻秸成分的80%以上，但細(xì)胞壁中存在特殊結(jié)構(gòu)（纖維素層次結(jié)構(gòu)和凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)）限制了秸稈在動(dòng)物體內(nèi)的消化利用，同時(shí)，由于稻秸質(zhì)地堅(jiān)硬粗糙、粗蛋白質(zhì)含量低、半纖維素和纖維素被木質(zhì)素包裹，使稻秸適口性差、難以被最大限度的利用（張立霞等，2014；張文杰等，2011）。對(duì)稻秸進(jìn)行有效的加工處理（物理處理方法、化學(xué)處理方法、生物處理方法），提高其在動(dòng)物體內(nèi)的消化吸收率，勢(shì)必緩解我國(guó)畜牧業(yè)糧食不足、保證其可持續(xù)發(fā)展。

與其他處理法相比，生物處理法由于對(duì)環(huán)境污染小、易于操作、節(jié)約資源，已成為我們研究的熱點(diǎn)，其主要是通過微生物和酶的降解能力來破壞細(xì)胞壁中纖維素的空間結(jié)構(gòu)，從而提高秸稈的利用率。乳酸菌和纖維素酶在提高秸稈青貯品質(zhì)上越來越受到人們關(guān)注，本試驗(yàn)通過在新鮮稻秸中添加酶制劑和乳酸菌制劑，研究其對(duì)稻秸青貯品質(zhì)的影響，為稻秸在畜牧業(yè)中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 乳酸菌制劑粉，乳酸菌數(shù)量為1.0×1010cfu/g，購(gòu)買于日本雪印公司，冰箱冷藏保存；酶制劑粉末，纖維素酶活力≥1×104U/g，木聚糖酶活力≥1.2×105U/g，購(gòu)買于芬蘭Finnfeed飼料公司，常溫保存；青貯原料稻秸收獲時(shí)間為蠟熟前期完熟后期。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)分為對(duì)照組DON（不添加任何添加劑，加去離子水）、乳酸菌處理組Ⅰ、酶制劑處理組Ⅱ、酶制劑+乳酸菌共同處理組Ⅲ；每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共12組。

1.3 青貯方法 將新鮮的稻秸切短至4～5 cm長(zhǎng)，在使用乳酸菌粉劑和酶粉劑之前，先將乳酸菌粉劑和酶粉劑溶于去離子水中，然后噴灑于稻秸，Ⅰ組添加乳酸菌粉劑0.02 g/kg，Ⅱ組添加酶粉劑1g/kg，Ⅲ組添加0.02 g/kg乳酸菌粉劑和1 g/kg酶粉劑，然后將處理后的稻秸分裝入聚乙烯袋子中，分裝量為5 kg，壓實(shí)，抽真空封口，常溫下保存發(fā)酵45 d。青貯完畢后，取試驗(yàn)樣品于-20℃貯藏待檢。

1.4 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

1.4.1 發(fā)酵質(zhì)量的評(píng)定 從氣味、色澤、質(zhì)地等方面對(duì)青貯稻秸進(jìn)行感官鑒定，以感官評(píng)分的方式進(jìn)行比較，參照德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)（DLG）青貯品質(zhì)感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（張子儀，2000；Hristov和Sandev，1998）。

1.4.2 發(fā)酵品質(zhì)和化學(xué)成分的分析 青貯稻秸的pH采用pH計(jì)測(cè)定；NH3-N含量采用苯酚-次氯酸鈉方法測(cè)定；揮發(fā)性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）利用氣相色譜法（GC-2010氣相色譜儀）測(cè)定（王玉榮，2017）；乳酸利用高效液相色譜法（安捷倫-1200）測(cè)定（盧定強(qiáng)等，2007）；青貯的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分[碳水化合物（WSC）、干物質(zhì)（DM）、粗蛋白質(zhì)（CP）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、灰分（Ash）等]參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》的方法進(jìn)行（張麗英，2007）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過WPS統(tǒng)計(jì)后，運(yùn)用SPSS17.0進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻秸化學(xué)營(yíng)養(yǎng)成分 由表1測(cè)得的干物質(zhì)含量和水溶性碳水化合物可知，稻秸滿足青貯所具備的條件，但由于稻秸的生長(zhǎng)特性，其乳酸菌含量低于青貯乳酸菌含量的標(biāo)準(zhǔn)（105cfu/g），所以，在進(jìn)行稻秸青貯時(shí)，需要提高稻秸中乳酸菌的含量，保證青貯發(fā)酵品質(zhì)。

2.2 稻秸的青貯發(fā)酵品質(zhì)

表1 鮮稻秸的化學(xué)營(yíng)養(yǎng)成分（%DM）

2.2.1 感官評(píng)定 在青貯結(jié)束后，依據(jù)青貯標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同處理組的青貯稻秸進(jìn)行感官評(píng)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ⅰ組和Ⅲ組感官評(píng)定為優(yōu)良，對(duì)照組和Ⅱ組感官評(píng)定為尚好。

表2 稻秸青貯后感官評(píng)定

2.2.2 不同添加劑處理后的發(fā)酵品質(zhì)

（1）稻秸發(fā)酵后pH、氨態(tài)氮及氨態(tài)氮與總氮的比值 由表3可知，與對(duì)照組相比，各處理組的pH均減小，Ⅰ組和Ⅲ組pH與對(duì)照組相比差異顯著（P＜0.05），Ⅱ組與對(duì)照組相比差異不顯著（P＞0.05）；有害微生物分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生氨態(tài)氮，各處理組的氨態(tài)氮相比對(duì)照組均降低，Ⅰ組降低25.49%、Ⅱ組降低19.6%、Ⅲ組降低27.45%，各處理組與對(duì)照組之間差異顯著（P＜0.05），Ⅰ組和Ⅲ兩組相比差異不顯著（P＞0.05）；氨態(tài)氮與總氮比值對(duì)照組最大，各處理組均小于對(duì)照組，Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組分別降低41.42%、23.77%、47.54%，且各組之間差異顯著（P＜0.05）。

表3 稻秸青貯pH、氨態(tài)氮含量和氨態(tài)氮?與總氮質(zhì)量比

（2）稻秸發(fā)酵后有機(jī)酸含量分析 由表4可知，試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組的乳酸含量均大于對(duì)照組，Ⅰ組增加24.05%、Ⅱ組增加16.03%、Ⅲ組增加30.80%，Ⅰ組和Ⅲ組與對(duì)照組差異顯著（P＜0.05），Ⅱ組與對(duì)照組差異不顯著（P＞0.05）；乙酸含量Ⅱ組稍有增加，但差異不顯著（P＞0.05），Ⅰ組和Ⅲ組乙酸含量減小，Ⅰ組與對(duì)照組差異不顯著（P＞0.05），Ⅲ組與Ⅱ組差異顯著（P＜0.05）；丙酸含量各試驗(yàn)組均減小，但各組之間差異不顯著（P＞0.05）；丁酸含量試驗(yàn)組均減小，Ⅰ組和Ⅲ組未檢測(cè)到丁酸，Ⅱ組減少69.23%，與對(duì)照組差異顯著（P＜0.05）；總酸含量，Ⅰ組和Ⅲ組與對(duì)照組相比含量顯著增加（P＜0.05），但Ⅰ組和Ⅲ組差異不顯著（P＞0.05），Ⅱ組變化不大；乳酸與總酸比值各試驗(yàn)組均增加，Ⅰ組增加20.38%、Ⅱ組增加15.08%、Ⅲ組增加24.27%，且各組之間差異顯著（P＜0.05）；乙酸與總酸比值Ⅰ組和Ⅲ組減小，Ⅱ組稍有增加，各組之間差異不顯著（P＞0.05）；丁酸與總酸比值均減小，Ⅰ組和Ⅲ組比值為零，Ⅱ組含量小于對(duì)照組含量，差異顯著（P＜0.05）。

表4 稻秸青貯有機(jī)酸含量

表5 稻秸青貯化學(xué)成分分析（DM%）

（3）稻秸發(fā)酵后化學(xué)成分分析 由表5可知，干物質(zhì)的含量試驗(yàn)組與對(duì)照組相比不同程度的降低，Ⅱ組和對(duì)照組、Ⅰ組和Ⅲ組相比差異不顯著（P＞0.05），Ⅰ組干物質(zhì)大于Ⅲ組，但Ⅰ組和Ⅲ組與對(duì)照組相比，差異顯著（P＜0.05）；中性洗滌纖維的含量，試驗(yàn)組均低于對(duì)照組，Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組含量分別降低7.18%、2.5%、9.89%，Ⅰ組和Ⅲ組與對(duì)照組相比差異顯著（P＜0.05），Ⅱ組與對(duì)照組相比，差異不顯著（P＞0.05）；酸性洗滌纖維的含量，試驗(yàn)組均低于對(duì)照組，Ⅰ組含量最低，其次Ⅲ組、最后是Ⅱ組，Ⅰ組和Ⅲ組與對(duì)照組、Ⅱ組相比差異顯著（P＜0.05），Ⅰ組和Ⅲ組相比、Ⅱ組和對(duì)照組相比，差異不顯著（P＞0.05）；粗蛋白質(zhì)的含量，Ⅰ組和Ⅲ組升高，Ⅱ組降低，且Ⅱ組與其他各組之間差異顯著（P＜0.05），其他各組之間差異不顯著（P＞0.05）。

3 討論

3.1 添加乳酸菌制劑和酶制劑對(duì)稻秸青貯感官品質(zhì)的影響 Ⅰ組和Ⅲ組青貯稻秸的感官色澤與青貯原料色澤相近，且不存在霉變情況，聞起來具有一定的酸香味；Ⅱ組與對(duì)照組相比，氣味、色澤、質(zhì)地稍有改善，對(duì)照組聞起來有酸霉味，Ⅱ組聞起來稍有酸味；說明添加乳酸菌可以明顯改善青貯品質(zhì)，添加酶制劑對(duì)青貯品質(zhì)改善作用不大。

3.2 添加乳酸菌制劑對(duì)稻秸青貯品質(zhì)的影響利用乳酸菌進(jìn)行青貯主要是因?yàn)樵谇噘A飼料中加入乳酸菌制劑可以提高青貯飼料中乳酸菌的數(shù)量，從而分解秸稈中糖產(chǎn)生的乳酸，使青貯環(huán)境迅速酸化，快速降低pH，較低的pH可以抑制丁酸菌、酵母菌等微生物活性，從而改善青貯飼料的品質(zhì)（Kung等，2001）。有害微生物可以將青貯飼料中的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨態(tài)氮，所以測(cè)定氨態(tài)氮可以得知，蛋白質(zhì)在青貯發(fā)酵過程中的分解程度，同時(shí)氨態(tài)氮與總氮的比值可以體現(xiàn)瘤胃中青貯飼料氮的利用率。研究表明，優(yōu)質(zhì)青貯飼料的pH一般在3.4～3.8（劉建新等，1999），本試驗(yàn)測(cè)得各組pH均在此范圍內(nèi)。氨態(tài)氮含量越高，表明發(fā)酵越不良，其與總氮的比值反應(yīng)了蛋白質(zhì)和氨基酸分解的程度，其值越大，說明發(fā)酵效果越不理想。呂文龍等（2010）將植物乳桿菌加入到飼料中發(fā)現(xiàn)，飼料中乳酸含量顯著增加，pH顯著降低，氨態(tài)氮/總氮顯著降低，提高了飼料的發(fā)酵效果，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。所以，添加乳酸菌可以抑制發(fā)酵過程中有害微生物對(duì)蛋白質(zhì)的分解，提高青貯品質(zhì)。

評(píng)定青貯發(fā)酵品質(zhì)除了pH和氨態(tài)氮外，有機(jī)酸含量也是重要因素之一。青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)可以從總酸含量及其組成來判定，品質(zhì)好的青貯飼料，乳酸含量及其占總有機(jī)酸的比值較高，這是由于乳酸菌在發(fā)酵過程中起主導(dǎo)作用。本試驗(yàn)中添加乳酸菌提高了青貯飼料中乳酸的含量，乳酸菌處理組與對(duì)照組相比差異顯著（P＜0.05），降低了乙酸和丙酸的含量。異型發(fā)酵的重要指標(biāo)是丁酸，青貯的品質(zhì)與其息息相關(guān)，本試驗(yàn)中，添加乳酸菌使丁酸的含量為0，這說明乳酸菌添加到青貯飼料中主要是同型發(fā)酵，進(jìn)而提高了青貯飼料的品質(zhì)，本試驗(yàn)的結(jié)果表明，添加乳酸菌可以抑制不良微生物的增殖，創(chuàng)造厭氧發(fā)酵環(huán)境，提高青貯品質(zhì)。

乳酸菌在青貯飼料成熟初期顯著增加，抑制梭菌屬等有害微生物的增長(zhǎng)，減少腸桿菌數(shù)量，阻止青貯料養(yǎng)分分解，抑制蛋白質(zhì)水解（Godon，1992）。纖維質(zhì)量好壞最有效的標(biāo)準(zhǔn)是中性洗滌纖維，其可以作為衡量精粗比在奶牛日糧中是否合適的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中，添加乳酸菌制劑，使青貯飼料中的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維均不同程度的降低，且各組之間差異顯著（P＜0.05），這可能是由于在發(fā)酵初期，細(xì)胞呼吸和發(fā)酵過程中的酶解使得碳水化合物被分解，以此表明，青貯品質(zhì)由于添加了乳酸菌而有所提高。粗蛋白質(zhì)一直被用來衡量粗飼料的飼用價(jià)值，研究表明，蛋白質(zhì)酶的活性在低pH下會(huì)被抑制，從而減少粗蛋白質(zhì)被分解。陳雷等（2015）研究在全株玉米全混合日糧中添加乳酸菌制劑結(jié)果得出，乳酸發(fā)酵活動(dòng)可以使發(fā)酵環(huán)境酸化，抑制好氧微生物的活性和其降解利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本試驗(yàn)中，乳酸菌的添加使試驗(yàn)組蛋白質(zhì)降解減少，提高了青貯飼料的蛋白質(zhì)含量。

3.3 添加酶制劑對(duì)稻秸青貯品種的影響 將酶制劑添加到青貯原料中，酶會(huì)降解纖維素、半纖維素等產(chǎn)生單糖或者雙糖等可溶性糖，為乳酸菌的發(fā)酵提供一定底物，使乳酸菌的發(fā)酵更劇烈（Kuijk等，2015）。所以，在青貯原料中添加酶制劑，使青貯pH降低，氨態(tài)氮比值降低，有機(jī)酸乳酸含量升高。

在青貯過程中添加酶來破壞植物細(xì)胞壁，從而獲得高品質(zhì)的青貯飼料已被很多學(xué)者報(bào)道（顧擁建等，2017；門宇新，2007；席興軍等，2003）。酶可以降解青貯飼料中的纖維素，為乳酸菌的發(fā)酵提供更多的WSC，抑制梭菌發(fā)酵，但由于WSC在新鮮稻秸中的含量低，在加上稻秸生長(zhǎng)特性導(dǎo)致乳酸菌含量低，所以在青貯發(fā)酵初期，乳酸含量少，達(dá)到厭氧環(huán)境時(shí)間長(zhǎng)，酶處理過的青貯原料發(fā)酵對(duì)青貯品質(zhì)改善作用不大，本試驗(yàn)中，酶處理組NDF和ADF降低程度與乳酸菌處理組比較要小。本試驗(yàn)中，酶處理組粗蛋白質(zhì)含量低于對(duì)照組，這與陶蓮等（2016）研究結(jié)果相符合，陶蓮等（2016）研究表明，秸稈氨態(tài)氮含量的提高可能引起粗蛋白質(zhì)含量的消耗。

3.4 添加乳酸菌制劑和酶制劑對(duì)稻秸青貯品質(zhì)的影響 研究發(fā)現(xiàn)，如果單獨(dú)加酶來青貯稻秸，有機(jī)酸尤其是乳酸的含量較低，pH也達(dá)不到優(yōu)質(zhì)青貯的標(biāo)準(zhǔn)，反映出僅添加酶來青貯稻秸達(dá)不到優(yōu)良青貯飼料的標(biāo)準(zhǔn)。乳酸菌含量和反應(yīng)程度及WSC的不足導(dǎo)致單獨(dú)發(fā)酵稻秸獲得優(yōu)質(zhì)青貯飼料是不可行的（陳興等，2013）。稻秸DM含量高、青貯原料含水低、WSC含量低，這些原因決定了要獲得優(yōu)質(zhì)的稻秸青貯飼料必須在加酶的同時(shí)添加WSC含量較高的原料或者乳酸菌制劑。研究發(fā)現(xiàn)，同時(shí)在青貯原料中添加酶制劑和乳酸菌制劑存在協(xié)同作用，酶制劑的添加可以酶解秸稈的細(xì)胞壁，從而產(chǎn)生乳酸菌的發(fā)酵底物——糖類物質(zhì)，而乳酸菌的添加會(huì)增加乳酸菌含量，加強(qiáng)乳酸菌發(fā)酵強(qiáng)度。王玉榮等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，酶和乳酸菌共同添加到青貯原料稻秸中，其發(fā)酵品質(zhì)比添加單一添加劑效果好。從本試驗(yàn)結(jié)果可知，添加乳酸菌的同時(shí)添加酶制劑，水稻秸稈的青貯品質(zhì)優(yōu)于只添加單一的添加劑。

4 小結(jié)

在稻秸稈添加乳酸菌可以提高青貯品質(zhì)，添加酶制劑對(duì)青貯品質(zhì)改善較小，酶制劑和乳酸菌共同添加到稻秸青貯中可以大大提高稻秸的青貯品質(zhì)。