添加糖蜜、乳酸菌制劑對籽粒莧與稻秸混合青貯品質(zhì)的影響

穆 麟，李 順，曾寧波，陳桂華，張志飛*，葉志剛

(1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2. 湖南中莧生態(tài)科技有限公司，湖南 長沙 410016)

籽粒莧(Amaranthushypochondriacus)為莧科莧屬一年生草本植物，具有抗性強、產(chǎn)量高、生長速度快[1]、氨基酸組成平衡且優(yōu)質(zhì)[2]等特點，全株籽粒莧在我國各地作為優(yōu)質(zhì)飼草加以利用。籽粒莧含水量高，且莖稈中含有膠狀物質(zhì)，不適宜加工干草，青貯是安全有效的貯藏方式[1,3]。籽粒莧含水量高，單一青貯很難成功，劉艷芳等[4]通過晾曬控制籽粒莧含水量在65%左右，然后通過添加劑青貯，試驗發(fā)現(xiàn)添加30 g·kg-1的葡萄糖或乳酸菌可有效加快青貯進程，改善青貯品質(zhì)，未添加青貯效果相對較差；陶雅等[5]研究發(fā)現(xiàn)，籽粒莧單獨青貯品質(zhì)不佳，青貯時添加青貯玉米(Zeamays)可顯著提高總有機酸和干物質(zhì)含量，降低pH和氨態(tài)氮含量；牧人和斯日古楞[6]研究發(fā)現(xiàn)籽粒莧與玉米秸稈調(diào)制比例為6:4時，青貯料營養(yǎng)效果最佳。Rahjerdi等[7]研究認(rèn)為玉米與莧菜(Amaranthusspp.)混合青貯較單一玉米青貯可提高青貯料中粗蛋白的含量?？梢娮蚜Ｇ{混合青貯或者添加劑青貯是降低原料中含水量、調(diào)控營養(yǎng)成分的有效措施。我國稻秸資源豐富，但稻秸粗蛋白含量低，木質(zhì)素、纖維素含量較高[8]，限制其在畜牧生產(chǎn)中的有效利用。近年來有研究發(fā)現(xiàn)稻秸青貯(或黃貯)有助于改善秸稈品質(zhì)，但由于稻秸可溶性碳水化合物含量低、附生乳酸菌較少等原因，單一青貯(或黃貯)很難獲得成功[9]。

鑒于此，本研究擬通過一定比例的稻秸與新鮮收獲的全株籽粒莧混合以保證青貯原料適宜的含水量，通過添加糖蜜、乳酸菌等添加劑調(diào)控青貯品質(zhì)，研究糖蜜或乳酸菌對混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的影響，旨在為全株籽粒莧安全貯藏及稻秸飼料化高效利用提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗以湖南中莧生態(tài)科技有限公司津市試驗地栽培的籽粒莧為青貯材料，稻秸為當(dāng)年貯藏的干秸稈。添加劑為乳酸菌(購自臺灣亞芯生物科技有限公司，含有植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)及其它乳酸菌類，活菌數(shù)為1.0×1011cfu·g-1)，糖蜜(購自金黔灣有限公司)。

1.2 試驗設(shè)計

將新鮮全株籽粒莧與稻秸均粉碎至1 cm，按照3：2質(zhì)量比充分混合?；旌狭现蟹謩e噴灑糖蜜(40 g·kg-1FM，M處理組)、乳酸菌劑(2×108cfu·kg-1FM，LAB處理組)及乳酸菌劑+糖蜜(LAB+M處理組)，對照組噴灑等量水(CK組)，再次充分混合，每袋樣量為600 g，真空包裝后室溫保存。每處理分別于青貯1，3，5，7，30 d后進行開包留樣，每處理各時間點4個重復(fù)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

青貯1，3，5，7 d后分別開包，取出全部樣品混合均勻按照“四分法”稱取20 g樣品放入250 mL錐形瓶，加入180 mL去離子水浸泡30 min，用攪拌機(九陽JYL-C012型多功能攪拌機)攪拌1 min，然后通過2層紗布和定性濾紙過濾，所得液體為青貯飼料浸提液，置于-20℃冷凍，用于測定乳酸和揮發(fā)性脂肪酸。

青貯30 d后開包進行青貯感官評定；如上方法取樣，測定pH值、氨態(tài)氮、乳酸和揮發(fā)性脂肪酸。取完好的青貯料200 g進行有氧穩(wěn)定性評價，將剩余青貯料收集烘干，測定干物質(zhì)、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維以及水溶性碳水化合物。有氧穩(wěn)定性評價時，將青貯料置于12 cm×12 cm發(fā)芽盒中并蓋上濕紗布，防止交叉污染和減少水分損失；分別在青貯料有氧暴露2，4，6 d取樣測定pH值、乳酸和揮發(fā)性脂肪酸。每處理各時間點3次重復(fù)。

干物質(zhì)含量測定(dry matter，DM)采用烘箱干燥法測定，pH值用Spectrum公司SI400型pH計測定；乳酸含量使用高效液相色譜儀(Agilent 1260)測定(色譜柱：Acclaim TM Organic acid 150×4 mm；柱溫：30℃；流速：0.6 mL·min-1；進樣量：5 μL；檢測波長：210 nm；流動相：50 mmol·L-1NaH2PO4；pH =2.65)；乙酸、丙酸和丁酸含量使用氣相色譜儀(Agilent 7890A)測定[10](色譜柱:DB-FFAP柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；載氣：高純氮氣(99.999%)；流量0.8 mL·min-1；輔助氣：高純氫氣(99.999%)；檢測器：火焰離子化檢測儀(Flame Ionization Detector，F(xiàn)ID)；檢測器溫度：280℃；進樣口溫度：250℃；分流比：50：1；進樣量：1 μL)；水溶性碳水化合物含量(Water Soluble Carbohydrate，WSC)采用蒽酮比色法測定[11]；氨態(tài)氮含量(Ammonia Nitrogen，AN)采用苯酚、次氯酸鈉比色法測定[12]；粗蛋白(Crude Protein，CP)含量采用凱氏定氮法測定[13]；中性洗滌纖維(Neutral Detergent Fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(Acid Detergent Fiber，ADF)含量采用范氏法測定[13]；根據(jù)青貯前后的質(zhì)量及干物質(zhì)含量測定干物質(zhì)損失率(Dry Matter Loss Rate，DMLR)。按照德國農(nóng)業(yè)協(xié)會的感官評價標(biāo)準(zhǔn)進行感官評價[14]。每處理3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2016軟件初步整理后利用DPS 7.05軟件進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒莧和稻秸原料營養(yǎng)成分分析

因天氣原因籽粒莧收割時間延遲至結(jié)實期(2017年7月15日)，此時籽粒莧部分葉片受到蟲害破壞，蛋白含量較低。青貯原料營養(yǎng)成分見表1。

2.2 糖蜜、乳酸菌對籽粒莧與稻秸混合青貯感官評定的影響

由表2可知，各添加劑處理組青貯料結(jié)構(gòu)完好，色澤與原材料相近，未發(fā)生明顯變色，芳香氣味明顯，均獲得感官評價滿分，感官評價總分等級均為優(yōu)。而未添加的CK組芳香氣味不明顯，但未有臭味產(chǎn)生，總評分16分。

2.3 糖蜜、乳酸菌對籽粒莧與稻秸混合青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

混合青貯4個處理組不同發(fā)酵時間點中均未檢測到丙酸和丁酸含量，故僅對乳酸和乙酸含量加以分析。

表1 籽粒莧和稻秸原料營養(yǎng)成分Table 1 Nutritional composition of whole amaranth and rice straw

注：數(shù)據(jù)表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”。下同

Note:Data are expressed as" mean + S. D". The same as below

表2 不同處理組混合青貯飼料的感官評定Table 2 The sensory evaluation of mixed silage for different additives

由圖1可知，LAB+M處理組在發(fā)酵前7 d乳酸含量保持穩(wěn)定增長；M處理組在發(fā)酵前5 d乳酸含量保持增長，一直到30 d發(fā)酵結(jié)束，LAB+M和M組的乳酸含量均保持較高水平；CK和LAB處理在第3 d后的乳酸含量增長緩慢，發(fā)酵30 d時，CK和LAB處理組乳酸含量顯著低于LAB+M和M組(P<0.05)，對照組乳酸含量最低(表3)。

由圖2可知，發(fā)酵第1 d LAB+M處理組的乙酸含量高于其他處理組，第3～5 d，M處理組的乙酸含量增加，高于其他處理組；第7 d時，各處理組差異不大；至30 d發(fā)酵結(jié)束，CK和LAB處理組產(chǎn)生較多乙酸顯著高于M和LAB+M(P<0.05)；M和LAB+M處理組在整個發(fā)酵過程中乙酸產(chǎn)生量變化較小，總體來看各處理組的乙酸產(chǎn)生量均在2%以下，含量較低(表3)。

LAB+M和M處理組的乳酸/乙酸均在10以上，顯著高于LAB和CK處理組，LAB和CK處理組的乳酸/乙酸的比值僅分別為2.82和2.16(表3)。

青貯發(fā)酵30 d結(jié)束試驗時，所有處理組pH值均小于4.2，達到優(yōu)質(zhì)青貯要求，同時M和M+LAB處理組的pH值降至3.9以下，顯著低于LAB組和CK組(P<0.05)。LAB+M和CK處理組NH3-N/TN含量顯著高于M和LAB處理組(P<0.05)(表3)。

圖1 添加劑對混合青貯乳酸的影響Fig.1 Effect of different additives on lactic acid of mixed silage

圖2 添加劑對混合青貯乙酸的影響Fig.2 Effect of different additives on acetic acid of mixed silage

注：同列不同小寫字母表示在P<0.05水平上差異顯著。下同

Note:Values with different lowercase letter in a column are significantly different at the 0.05 probability level. The same as below

2.4 糖蜜、乳酸菌對籽粒莧與稻秸混合青貯營養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表4可知，發(fā)酵后的混合青貯料干物質(zhì)含量在34.07%～36.80%，滿足乳酸菌繁殖適宜含水量范圍(65%±5%)?；旌锨噘A后CK組CP含量顯著低于其他3個添加劑處理組(P<0.05)，M組CP含量顯著高于LAB和LAB+M(P<0.05)。M組和LAB+M組的NDF含量沒有顯著差異(P>0.05)；但顯著低于CK和LAB(P<0.05)。M組的ADF含量最低，顯著低于CK和LAB(P<0.05)，但與LAB+M之間不存在顯著性差異(P>0.05)。M組的WSC含量最高，顯著高于其他處理組(P<0.05)；CK組DM損失率最高，LAB+M處理組損失率較低。

表4 青貯30 d不同處理組混合青貯飼料的營養(yǎng)成分Table 4 The nutritional quality of mixed silage for different additives

2.4 糖蜜、乳酸菌對籽粒莧與稻秸混合青貯有氧穩(wěn)定性的影響

表5可見，混合青貯在有氧條件下暴露2 d，CK組和LAB+CK組的pH迅速上升，達到7以上，顯著高于LAB組和CK組(P<0.05)。有氧條件下LAB組pH值上升的趨勢最為緩慢，在暴露6 d時，達到5.91。

CK組和LAB+M組的乳酸含量在有氧暴露第2 d即迅速下降到0.15%和0.27%；LAB組乳酸含量在第2 d有小幅下降，一直到第6 d，乳酸含量仍舊有2.04%；M組乳酸含量在第2 d有小幅回升，然后在第4 d迅速下降，至第6 d僅有0.37%。有氧條件下CK組和LAB+M組的乙酸含量迅速下降；M組在有氧暴露第2 d乙酸含量有小幅下降，之后迅速降低；LAB組在有氧暴露第2，4 d乙酸含量上升，到第6 d下降到0.76%。

可見，LAB處理組的有氧穩(wěn)定性最好，M組次之；LAB+M組和CK組開包后不宜長時間暴露在有氧條件。

表5 混合青貯料在有氧暴露條件pH值及乳酸、乙酸含量的變化Table 5 The changes of pH,Lactic acid and Acetic acid (%DM) of the mixed silages during aerobic exposure

3 討論

3.1 糖蜜、乳酸菌對青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

青貯原料表面活性乳酸菌和可溶性碳水化合物是青貯發(fā)酵的關(guān)鍵因子，生產(chǎn)中常通過外源添加乳酸菌或糖蜜以提高青貯發(fā)酵品質(zhì)，但糖蜜或乳酸菌在不同原料的青貯過程中發(fā)揮的作用不盡一致。郭剛等[15]在西藏地區(qū)利用燕麥秸稈(Avenasativa)和多年生黑麥草(Loliumperenne)(4∶6)進行混合青貯，研究發(fā)現(xiàn)單獨添加4%糖蜜較單獨添加乳酸菌或糖蜜+乳酸菌組合添加青貯效果更好。而肖慎華等[16]研究發(fā)現(xiàn)西藏地區(qū)用箭筈豌豆(Viciasativa)與葦狀羊茅(Festucaarundinacea)進行混合青貯時，乳酸菌+4%的糖蜜組合添加青貯效果好于單獨添加糖蜜或乳酸菌的處理。劉艷芳等[4]研究發(fā)現(xiàn)添加籽粒莧青貯過程中，添加乳酸菌+30 g·kg-1葡萄糖可使pH值和氨態(tài)氮/總氮顯著低于單獨添加乳酸菌或葡萄糖處理組及未添加對照組(P<0.05)；乳酸菌和葡萄糖共同作用可加快籽粒莧青貯發(fā)酵進程，減少營養(yǎng)物質(zhì)損失。HashemzadehCigari等[17]在紫花苜蓿(Medicagosativa)青貯研究中發(fā)現(xiàn)，同源發(fā)酵乳酸菌劑(HO)和同源發(fā)酵乳酸菌+丙酸產(chǎn)生菌復(fù)合菌劑(HOPAB)與5%糖蜜組合添加時可極顯著降低苜蓿青貯料中的氨氮含量(P<0.01)。本研究結(jié)果表明，單獨添加糖蜜或糖蜜+乳酸菌組合添加均可改善籽粒莧與稻秸混合青貯發(fā)酵品質(zhì)，糖蜜組和糖蜜+乳酸菌復(fù)合添加的混合青貯pH、乙酸含量顯著低于單獨添加乳酸菌組和未添加的對照組，而乳酸和乳酸/乙酸顯著高于單獨添加乳酸菌組和未添加的對照組，但乳酸菌組的有氧穩(wěn)定性最好，糖蜜組次之，糖蜜+乳酸菌處理組合未添加的對照組較差。值得注意的是，本研究中糖蜜處理或和糖蜜+乳酸菌復(fù)合添加處理混合青貯料中乳酸含量顯著提高，但乙酸含量顯著下降。陳鑫珠等[18]研究亦發(fā)現(xiàn)在苧麻與雜交狼尾草混合青貯中添加5%糖蜜顯著(P<0.05)降低青貯料的pH、氨態(tài)氮含量、乙酸含量和丁酸含量，顯著(P<0.05)提高青貯料的干物質(zhì)含量和乳酸含量。

3.2 糖蜜、乳酸菌對青貯營養(yǎng)品質(zhì)的影響

各類添加劑在改善發(fā)酵品質(zhì)的同時，對營養(yǎng)品質(zhì)也有一定影響。劉艷芳等[4]研究發(fā)現(xiàn)籽粒莧青貯過程中添加乳酸菌+30 g·kg-1葡萄糖可顯著提高CP含量，降低DM損失率；馬春暉等[19]發(fā)現(xiàn)在青貯中添加乳酸菌可提高CP含量。高丹草(Sorghumbicolor×Sorghumsudanefe)青貯時添加甘蔗糖蜜和磨碎的玉米粒均不影響青貯料中粗蛋白含量，但糖蜜處理組的粗蛋白含量顯著高于磨碎玉米處理組(P<0.05)；糖蜜處理組的NDF和半纖維素含量顯著高于磨碎玉米處理組(P<0.05)[20]。陶蓮等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在紅三葉(Trifoliumpratense)青貯時NDF和ADF都具有隨著糖蜜含量的增加而降低的趨勢。李龍興等[22]研究發(fā)現(xiàn)外源添加3%的糖蜜可顯著降低去穗玉米秸稈青貯料中ADF含量(P<0.05)，但對NDF含量無顯著影響。本研究中糖蜜、乳酸菌+糖蜜及乳酸菌處理組的CP含量均顯著高于未添加組；糖蜜及乳酸菌+糖蜜處理可同時顯著降低NDF和ADF含量(P<0.05)。

3.3 籽粒莧與稻秸混合青貯可行性分析

混合青貯可擴大青貯原料來源，趨利避害，是生產(chǎn)上較為實用的技術(shù)。陰法庭等[23]研究發(fā)現(xiàn)盛花期刈割收獲的飼料油菜(Brassicanapus)與玉米秸稈以7：3的混合青貯品質(zhì)較好。陳鑫珠等[18]研究發(fā)現(xiàn)苧麻(Boehmerianivea)和雜交狼尾草(Pennisetumamericanum×P.purpureum)以5:5的混合青貯品質(zhì)較好，如外源添加糖蜜則以7：3效果較好。

水分含量過高是限制籽粒莧單獨青貯成功的重要限制因素，青綠飼草收獲季節(jié)如遇陰雨天氣，實際生產(chǎn)過程中很難通過晾曬控制含水量；籽粒莧莖干較粗，且含有膠質(zhì)狀物質(zhì)，生產(chǎn)中多采用壓扁裝置處理莖干，但晾曬至青貯適宜含水量仍需1～2 d，且增加了操作程序；如收割后采用不落地青貯法，直接粉碎與吸水性強的稻秸混合，可快速調(diào)節(jié)含水量，使其達到青貯適宜水分含量要求，同時稻秸質(zhì)地柔軟便于擠壓，可提高混合青貯壓實密度。新鮮全株籽粒莧與稻秸原料按3：2質(zhì)量比進混合青貯，可保證原料適宜乳酸菌繁殖的含水量范圍(65%±5%)，混合青貯飼料各處理pH值均小于4.2，且青貯料中未檢測到丁酸，同時NH3-N/TN均小于4%，達到優(yōu)質(zhì)青貯范圍(NH3-N/TN<10%)，說明籽粒莧與稻秸混合青貯原料配比可行，外源添加糖蜜或者乳酸菌可提高青貯品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

外源添加4%糖蜜、乳酸菌或復(fù)合添加均可有效改善新鮮全株籽粒莧與稻秸混合青貯發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，且損失率較低；乳酸菌單獨添加混合青貯有氧穩(wěn)定最好，糖蜜次之。