酶制劑和乳酸菌對秸稈微貯飼料質(zhì)量及瘤胃降解率的影響

曾 輝 ，邱玉朗 ，李 林 ，陳 群 *

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，吉林長春 136100；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林公主嶺 130118）

由于草原退化、土地資源緊缺和人畜爭糧等問題越來越嚴(yán)重，節(jié)糧型畜牧業(yè)將是我國畜牧業(yè)發(fā)展的必然趨勢，合理利用秸稈資源，提高秸稈的飼用價值，是解決我國飼料不足及促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展的重要途徑[1]。玉米秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組成，粗纖維含量高達(dá)35%～50%，營養(yǎng)價值低，質(zhì)地粗硬，粗蛋白質(zhì)（CP）品質(zhì)差、含量低，影響家畜的采食量和消化率，對秸稈進(jìn)行微貯是解決上述問題的重要手段。

秸稈微貯是在適宜的厭氧環(huán)境下，向秸稈中接種單一菌種或多種菌種的菌劑或混合菌制劑與酶制劑，通過有益微生物的繁殖與發(fā)酵以及有益微生物和酶的共同作用，使有益微生物在秸桿發(fā)酵過程中處于優(yōu)勢地位，而有害雜菌受到抑制，使質(zhì)地粗硬的黃干秸稈變成柔軟多汁、濕潤膨松、酸香適口的優(yōu)質(zhì)牛羊粗飼料[2]。添加乳酸菌可以提高秸稈微貯的乳酸菌，添加酶制劑可以更有效地分解玉米秸稈細(xì)胞壁特殊的纖維素-半纖維素-木質(zhì)素結(jié)構(gòu)，更有效地將細(xì)胞內(nèi)容物釋放出來，提高對秸稈纖維的降解能力，增加可溶性糖含量，為乳酸菌等生長提供充足的營養(yǎng)底物，進(jìn)而提高秸稈飼料的營養(yǎng)價值。本研究旨在分析單一酶制劑及混合使用酶制劑與乳酸菌對微貯玉米秸稈的品質(zhì)和瘤胃降解率的影響，為提高秸稈飼料的營養(yǎng)價值與利用率提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 微貯原料 玉米秸稈為種植于吉林省公主嶺市（吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧科學(xué)分院）的完熟期玉米收獲籽實后自然晾干的干黃玉米秸稈，含水量約33%，粉碎秸稈長度為2～3 cm備用，玉米秸稈營養(yǎng)成分見表1。

表1 玉米秸稈營養(yǎng)成分含量（干物質(zhì)基礎(chǔ)） %

1.2 乳酸菌和酶制劑 乳酸菌購自河南樂貝豐生物科技有限公司，活菌數(shù)≥1×1010CFU/g；酶制劑為纖維素酶（≥15萬U/g）、β-葡聚糖酶（≥5萬U/g）、木聚糖酶（≥20萬U/g）、果膠酶（≥3萬U/g），粉末狀，袋裝，購自山東蘇柯漢生物工程股份有限公司，常溫貯存。

1.3 試驗設(shè)計 采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計試驗，設(shè)置對照組、纖維素酶組、復(fù)合酶組、乳酸菌+復(fù)合酶組4個處理組，每組3個重復(fù)。對照組添加5%的硫酸氨，纖維素酶組添加5 g纖維素酶和5%的硫酸氨，復(fù)合酶組分別添加0.15 g纖維素酶、0.15 gβ-葡聚糖酶、0.1 g木聚糖酶、0.1 g果膠酶、5%硫酸氨，乳酸菌+復(fù)合酶組分別添加0.5 g乳酸菌、5%硫酸氨和復(fù)合酶。將各處理組所需用量的微貯劑分別溶于40 mL蒸餾水中，充分?jǐn)噭?。菌制劑組加入少許葡萄糖，室溫下放置2 h用于菌種復(fù)活。將所需的水和溶解的微貯劑混勻，噴灑在秸稈上，一層一層噴灑，一邊噴灑一邊用手拌勻，直到水分調(diào)節(jié)至70%，對照組添加等體積水，保證不能出現(xiàn)無效夾干層，標(biāo)準(zhǔn)為手抓成團(tuán)而指縫不漏水，攪拌均勻[3]。每組均勻噴灑至1 kg含水60%原料中，等分成3份，裝入聚乙烯袋（20 cm×30 cm）中，每袋約330 g，然后用真空包裝機(jī)（型號WP300）抽真空封口，室溫發(fā)酵30 d后開封取樣，于-20 保存，待檢測。

1.4 試驗動物及日糧 選用3頭年齡和體重相近的裝有永久性瘤胃瘺管的成年肉牛，單欄飼喂，對照組與試驗組基礎(chǔ)日糧相同，日糧營養(yǎng)水平為1.3倍維持需要，日糧粗精比為1:1，各處理組粗飼料為秸稈微貯飼料和粉碎的羊草（秸稈微貯飼料和羊草比例為1:1）。試驗前統(tǒng)一進(jìn)行驅(qū)蟲、防疫，定期進(jìn)行消毒，每天清掃牛舍1次。預(yù)試期7 d，每天08:00和17:00飼喂，先精后粗，自由飲水[4]。以對照組為例，每個瘤胃袋放入5 g烘干粉碎后的秸稈樣品，3頭瘤胃牛每頭放入3個瘤胃袋，其他3個處理組同對照組。 將樣品裝入瘤胃袋后于晨飼前同一時間點(diǎn)放入瘤胃內(nèi)，然后把尼龍繩固定在瘺管蓋上。放置72 h后快速取出對應(yīng)尼龍袋并快速用自來水沖洗，直至水澄清不混濁為止，然后將尼龍袋65烘至恒重，裝入密封袋中，待測其營養(yǎng)成分的含量。

1.5 指標(biāo)評定

1.5.1 感官評定 微貯結(jié)束后，依據(jù)《青貯飼料評定標(biāo)準(zhǔn)》（1996版）對玉米秸稈微貯飼料pH、水分、氣味、色澤和質(zhì)地等方面進(jìn)行品質(zhì)評價[3]。

1.5.2 常規(guī)營養(yǎng)成分 取適量秸稈微貯飼料樣品，于65 烘箱中烘干，室溫回潮，測其初水分。烘干后的樣品經(jīng)高速粉碎機(jī)粉碎，過1 mm篩。NDF、ADF根據(jù)Van Soest 等[5]測定；干物質(zhì)（DM）采用常規(guī)方法[6]測定；CF和CP采用張麗英[7]的方法測定；可溶性碳水化合物（WSC）利用蒽酮-硫酸比色法[8]測定。

1.5.3 發(fā)酵品質(zhì) 開啟真空袋后，準(zhǔn)確稱取微貯飼料鮮樣20 g放入250 mL三角瓶中，加入180 mL蒸餾水浸泡30 min，用旋渦混合器攪拌30 s，先后過4層粗紗布和定量濾紙，取適量浸提液用酸度計（上海霄盛pHS-25型）測定其pH[9]。剩余浸提液放入10 mL離心管中，存放于4 冰箱中備用。乳酸及揮發(fā)性脂肪酸采用離子色譜法檢測，離子色譜柱：賽默飛AS11-HC 陰離子分析柱-高容量柱，4 mm ×250 mm；柱溫：30 ；流速：1 mL/min；進(jìn)樣體積：25 μL；淋洗液：KOH自動淋洗液發(fā)生器。采用比色法測定氨態(tài)氮的含量[10]。

1.5.4 有氧穩(wěn)定性 以微貯飼料暴露于空氣中的溫度變化評價有氧穩(wěn)定性[11]。微貯發(fā)酵30 d后打開真空袋，每個處理取1 kg放入廣口瓶中，置于實驗室陰暗處，防止在陽光下暴曬，用寬松塑料袋套在廣口瓶外面，用來減少水分損失和防止細(xì)菌交叉污染，將溫度計插入到微貯料中，使用材料前需紫外滅菌[12-13]。秸稈微貯飼料暴露于空氣中，其內(nèi)部溫度高于環(huán)境溫度2 所需要的時間為有氧穩(wěn)定性[10]。每6 h記錄1次溫度變化，直到微貯料溫度高于環(huán)境溫度2 ，即有氧穩(wěn)定性的時間。

1.5.5 瘤胃降解率 測定根據(jù)陶蓮等[11]的方法測定瘤胃降解率。

1.6 統(tǒng)計分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及相關(guān)分析，所有指標(biāo)均采用單因素Duncan's方法分析，P＜0.05表示差異顯著，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié) 果

2.1 不同處理對玉米秸稈微貯飼料pH及感官指標(biāo)評分的影響 由表2可知，相對于對照組，試驗組pH均降低，并且有酸甜酒香味道，感官品質(zhì)較好。除對照組秸稈微貯品質(zhì)綜合評分為良好外，試驗組均為優(yōu)等，其中乳酸菌+復(fù)合酶組的得分最高為83，對照組最低為70。

2.2 不同處理對秸稈微貯飼料營養(yǎng)成分的影響 由表3可知，4組秸稈微貯飼料的DM、CP、EE含量差異不顯著（P＞0.05）。與對照組相比，纖維素酶組、復(fù)合酶組、復(fù)合酶+乳酸菌組的WSC含量分別顯著提高0.16%、0.38%、0.42%（P＜0.05），CF含量分別顯著降低8.19%、10.27%、12.92%（P＜0.05），NDF含量分別顯著降低12.89%、17.88%、19.45%（P＜0.05），ADF含量分別顯著降低8.76%、12.49%、13.79%（P＜0.05）。綜合來看，復(fù)合酶+乳酸菌組＞復(fù)合酶組＞纖維素酶組＞對照組。

2.3 不同處理對秸稈微貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響 由表4可以看出，與對照組相比，纖維素酶組、復(fù)合酶組、復(fù)合酶+乳酸菌組的pH分別降低0.17、0.26、0.35（P＜0.05），氨態(tài)氮/總氮分別顯著降低11.58%、16.84%、22.32%（P＜0.05），乳酸含量分別顯著增加7.44%、11.56%、18.36%（P＜0.05），乙酸含量分別顯著增加1.68%、2.04%、3.21%（P＜0.05）；各試驗組丙酸和丁酸未檢出。綜合來看，復(fù)合酶+乳酸菌組＞復(fù)合酶組＞纖維素酶組＞對照組＞對照組。

表4 不同處理對秸稈微貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

2.4 不同處理對秸稈微貯飼料有氧穩(wěn)定性的影響 對照組、纖維素酶組、復(fù)合酶組、復(fù)合酶+乳酸菌組的有氧穩(wěn)定性分別為96、102、108、132 h，各試驗組的有氧穩(wěn)定時間均顯著提高（P＜0.05）。

2.5 不同秸稈微貯飼料對肉牛瘤胃72 h降解率的影響由表5可知，與對照組相比，纖維素酶組、復(fù)合酶組、復(fù)合酶+乳酸菌組的 DM瘤胃72 h降解率分別提高1.70%、2.57%、4.08%（P＜0.05），CP瘤胃72 h降解率分別顯著提高6.18%、8.64%、13.41%（P＜0.05），NDF瘤胃72 h降解率分別顯著提高2.25%、3.56%、4.51%（P＜0.05），ADF瘤胃72 h降解率分別顯著提高5.02%、8.46%、12.15%（P＜0.05）。相對于對照組、纖維素酶組和復(fù)合酶組，復(fù)合酶+乳酸菌組的DM、CP、NDF、ADF的瘤胃72 h降解率更好。

3 討 論

3.1 不同處理對玉米秸稈微貯飼料pH及感官指標(biāo)評分的影響 pH和感官指標(biāo)是評定玉米秸稈微貯飼料質(zhì)量的重要指標(biāo)[14]。通過合理、規(guī)范的微貯處理干黃秸稈，貯料pH在3.65～4.00，具有酸香味、亮黃色、蓬松完整不粘手，貯料品質(zhì)綜合評價可以達(dá)到優(yōu)。本試驗結(jié)果表明，添加酶制劑和乳酸菌微貯玉米秸稈，能夠顯著降低微貯料的pH和改善玉米秸稈質(zhì)地、氣味、色澤等感官指標(biāo)，綜合評分得到提高，與王興剛[15]、席興軍等[16]的研究結(jié)果一致。以上說明纖維素酶等酶制劑可以降解秸稈中的一部分纖維為單糖或雙糖，為微貯中添加的乳酸菌及附著在秸稈表面的菌群提供充足的營養(yǎng)底物，乳酸菌大量生長繁殖，在微貯料中形成優(yōu)勢菌群，抑制腐敗菌的活動，同時產(chǎn)生乳酸、乙酸等揮發(fā)性脂肪酸，降低微貯料的pH，使微貯料具有酸甜芳香味道。

表2 各組玉米秸稈微貯飼料pH及感官指標(biāo)評分

表3 不同處理對秸稈微貯飼料營養(yǎng)成分的影響（干物質(zhì)基礎(chǔ)） %

表5 不同秸稈微貯飼料對瘤胃降解率的影響 %

3.2 不同處理對秸稈微貯飼料營養(yǎng)成分的影響 本試驗結(jié)果表明，添加酶制劑、乳酸菌進(jìn)行微貯能夠增加干黃玉米秸稈DM 和CP含量；各處理組的CF、NDF、ADF含量顯著降低，WSC含量顯著增加，與王玉榮[17]的研究結(jié)果一致。說明添加乳酸菌可以提高秸稈微貯飼料中的乳酸菌，添加酶制劑可以更加有效地分解玉米秸稈細(xì)胞壁特殊的纖維素-半纖維素-木質(zhì)素結(jié)構(gòu)，將細(xì)胞內(nèi)容物釋放出來，提高對秸稈纖維素的降解能力，增加秸稈可溶性糖含量，為乳酸菌等生長提供充足的營養(yǎng)底物，進(jìn)而提高秸稈飼料的營養(yǎng)價值。

3.3 不同處理對秸稈微貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響 本試驗表明，秸稈經(jīng)過酶制劑、乳酸菌微貯后，pH和氨態(tài)氮/總氮顯著降低，乳酸和乙酸含量顯著增加，未檢出丙酸和丁酸，與李興龍[18]研究者結(jié)果一致。說明在發(fā)酵過程中乳酸菌等有益菌成為貯料中的優(yōu)勢菌群，隨著微貯時間的延長，有益菌大量生長繁殖，在貯料中形成優(yōu)勢菌群，抑制腐敗菌的活動，不斷發(fā)酵，乳酸和乙酸含量顯著提高，pH和氨態(tài)氮/總氮降低，秸稈發(fā)酵品質(zhì)得到改善。

3.4 不同處理對秸稈微貯飼料有氧穩(wěn)定性的影響 本試驗結(jié)果表明，對照組、纖維素酶組、復(fù)合酶組、復(fù)合酶+乳酸菌組的有氧穩(wěn)定性分別為96、102、108、132 h，各試驗組的有氧穩(wěn)定時間均顯著提高。說明剛剛開袋后微貯飼料pH較低，抑制酵母菌及腐敗菌的活動，隨著暴露于空氣中時間的延長，酵母菌及腐敗菌的活動增加，乳酸及乙酸等有機(jī)酸不斷分解，腐敗菌也在不斷分解蛋白質(zhì)，微貯飼料的pH上升，直到微貯飼料溫度高于環(huán)境溫度2 ，貯料徹底腐敗，與呂文龍等[19]、邱小燕等[20]的結(jié)果一致。

3.5 不同秸稈微貯飼料的瘤胃72 h降解率 有研究報道，用纖維素酶、β-葡聚糖酶等處理小麥秸稈飼喂牲畜，能夠提高秸稈纖維組分的瘤胃降解率[21]，與本試驗復(fù)合酶的研究結(jié)果一致。與對照組、纖維素酶組和復(fù)合酶組相比，復(fù)合酶+乳酸菌組的DM、CP、NDF、ADF的72 h瘤胃降解效果最佳，與王玉榮[17]的研究結(jié)果一致。秸稈微貯飼料瘤胃降解率提高的主要原因是高活性復(fù)合酶制劑能夠打破秸稈細(xì)胞壁，降解秸稈部分纖維組分，提高了纖維素的比表面積及潤脹性，降低了細(xì)胞壁對瘤胃微生物的抗性，飼料與消化酶的接觸面積得到提高，從而提高NDF和ADF的瘤胃降解率，更易被牛消化利用，提高秸稈飼料的營養(yǎng)價值。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，乳酸菌和酶制劑混合微貯干黃玉米秸稈的效果最佳。微貯秸稈顯著改善了秸稈飼料的適口性，具有酸甜酒香味道，其特殊的纖維素-半纖維素-木質(zhì)素細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)被破解，部分轉(zhuǎn)化為單糖或雙糖，秸稈纖維含量降低，提高了肉牛瘤胃對秸稈營養(yǎng)物質(zhì)的降解率，較大程度改善了玉米秸稈飼料的品質(zhì)和營養(yǎng)成分，提高了秸稈飼料的營養(yǎng)價值與利用率，對畜牧業(yè)的發(fā)展具有重要意義。