添加單寧酸對木薯葉青貯品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性的影響

李 茂，字學(xué)娟，刁其玉，胡海超，唐 軍，周漢林

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所 / 海南省院士工作站，海南 儋州 571737；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料生物技術(shù)重點實驗室，北京 100081；3.西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100；4.海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院，海南 儋州 571737）

木薯(Manihot esculenta)是我國南方熱帶地區(qū)重要的淀粉和生物能源作物[1]。木薯葉是木薯生產(chǎn)的副產(chǎn)物，年產(chǎn)量約300萬 t[2]。中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶飼料作物與特色畜牧產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新團隊前期研究發(fā)現(xiàn)木薯葉飼用價值很高，可作為草食畜禽的優(yōu)質(zhì)粗飼料開發(fā)利用[3-6]。由于木薯葉富含生氰糖苷，實際生產(chǎn)中利用較少，大量研究表明，通過青貯可以降解飼草中的氫氰酸[7-9]。通過青貯木薯葉既能脫毒生氰糖苷又能滿足飼草均衡供應(yīng)，因此進(jìn)行木薯葉青貯技術(shù)研究十分必要。有研究表明，木薯葉含水量大、蛋白質(zhì)含量高且碳水化合物含量較低，這些特性導(dǎo)致其直接青貯品質(zhì)較低，因此有必要使用合適的青貯添加劑提高青貯發(fā)酵品質(zhì)[10]。單寧酸能夠與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，抑制微生物的蛋白酶水解活性，降低蛋白質(zhì)分解，還能夠抑制微生物的氧化磷酸化，影響微生物代謝，具有殺菌作用[11-13]。青貯時添加單寧酸能降低pH，改善青貯品質(zhì)，被應(yīng)用于苜蓿(Medicago sativa)、象草(Pennisetum purpureum)、黑麥草(Lolium perenne)等青貯調(diào)制[11-14]。單寧酸在木薯葉青貯中的應(yīng)用還鮮有報道，其作用效果尚不明確。本研究探討添加不同水平的單寧酸對木薯葉青貯飼料青貯發(fā)酵品質(zhì)、有氧穩(wěn)定性以及化學(xué)成分的影響，旨在為木薯葉飼料化利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為華南7號木薯幼嫩莖葉，營養(yǎng)成分含量為干物質(zhì)16.11%，粗蛋白質(zhì)17.33%，粗脂肪9.07%，酸性洗滌纖維36.59%，中性洗滌纖維45.83%。試驗地點位于海南省儋州市的中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所畜牧實驗基地。單寧酸由國藥集團生產(chǎn)，為分析純試劑。

1.2 試驗設(shè)計

對照組(CK)為直接青貯；參考文獻(xiàn)[11-12]中單寧添加水平并結(jié)合木薯葉飼料特性，設(shè)置單寧酸添加水平為0.5%、1%、2% (原料鮮重) 3個處理，分別記為TA1、TA2、TA3，每個處理3個重復(fù)。

1.3 試驗方法

1.3.1 青貯飼料的調(diào)制

木薯葉收獲后用鍘草機切短至2 cm，稱取約200 g裝入專用青貯袋中，加入相應(yīng)比例的單寧酸混勻，用真空包裝機抽氣密封，室溫(約25 ℃)下保存30 d后開袋，進(jìn)行取樣分析。

1.3.2 樣品分析

木薯葉青貯前和開袋后分別取樣，在65 ℃下烘干48 h，粉碎制樣待測。營養(yǎng)成分分析：干物質(zhì)(dry matter,DM)采用烘干法測定，粗蛋白 (crude protein,CP)采用凱氏定氮法測定，中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)采用濾袋法，具體參考張麗英[15]的方法。飼料相對值(relative feed value,RFV)計算方法參照文獻(xiàn)[16]，公式：RFV = (DMI × DDM) / 1.29，其中DMI = 120 / NDF，DDM = 88.9 - 0.779ADF。青貯品質(zhì)分析：取青貯飼料20 g，加入80 mL去離子水，在4 ℃下浸提24 h，經(jīng)雙層紗布和濾紙過濾，pH用雷磁PHS-3C型pH計測定。乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量用島津LC-20A型液相色譜儀測定，測定條件參考張磊[11]的方法，青貯飼料評分參照劉建新[17]的方法，有氧穩(wěn)定性測定參照劉秦華[18]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SAS9.0軟件包和Excel軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計分析，處理間采用鄧肯氏(Duncan)多重比較檢驗，用SAS程序?qū)螌幩崴脚c青貯發(fā)酵指標(biāo)、營養(yǎng)成分進(jìn)行線性、二次、三次相關(guān)分析，顯著水平為P＜ 0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 木薯葉青貯飼料品質(zhì)

單寧酸處理組木薯葉青貯飼料的pH顯著低于對照組(P＜ 0.05)，其中TA2組最低，但不同單寧酸處理之間差異不顯著(P＞ 0.05)；單寧酸處理組木薯葉青貯飼料的乳酸含量高于對照組，其中TA2組最高 (P＜ 0.05)，而對照組和 TA1組、TA3組乳酸含量無顯著差異(P＞ 0.05)；TA1組乙酸含量最高(P＜ 0.05)，對照組乙酸含量最低，而對照組和TA2組，TA3組乙酸含量無顯著差異(P＞ 0.05)；丙酸含量對照組低于其他各組，但各組間無顯著差異(P＞ 0.05)；3個單寧酸處理組均未檢出丁酸；單寧酸處理組總酸含量顯著高于對照組(P＜ 0.05)，3個單寧酸處理組間無顯著差異(P＞ 0.05)(表1)。單寧酸處理與發(fā)酵品質(zhì)指標(biāo)無顯著相關(guān)關(guān)系(P＞0.05)。綜上，木薯葉添加單寧酸能提高乳酸、總酸含量，降低青貯飼料pH和丁酸含量，明顯改善木薯葉青貯發(fā)酵品質(zhì)。

表1 添加單寧酸對木薯葉青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響Table 1 Effects of tannic acids on fermentation quality of cassava foliage

2.2 木薯葉青貯飼料評分

對照組乳酸、乙酸、丁酸的Flieg氏得分和總分均顯著低于單寧酸處理組(P＜ 0.05)，總分為75.13，等級為“良”，表明對照組青貯品質(zhì)較差；3個單寧酸處理組評分總分均顯著高于對照組(P＜0.05)，總分均高于90，等級為“優(yōu)”，表明單寧酸處理能提高木薯葉青貯品質(zhì)，不同濃度間青貯評分無顯著差異(P＞ 0.05)(表2)。另外，單寧酸處理對青貯評分均無線性、二次和三次相關(guān)(P＞ 0.05)。

2.3 木薯葉青貯飼料有氧穩(wěn)定性

木薯葉青貯飼料開封后pH逐漸上升，其中3個單寧酸處理組上升緩慢，對照組上升較快(圖1)。各組有氧穩(wěn)定的時間分別是對照組72 h，TA1組144 h，TA2和TA3組216 h。單寧酸處理組的有氧穩(wěn)定性比對照組好，其中TA2組pH一直維持在較低水平，有氧穩(wěn)定性最好。

圖1 木薯葉青貯飼料的有氧穩(wěn)定性Figure 1 The aerobic stability of cassava foliage silage

表2 木薯葉青貯Flieg氏青貯評分Table 2 Flieg grades of cassava foliage silage

2.4 木薯葉青貯飼料營養(yǎng)成分

對照組DM含量最低(P＜ 0.05)，TA2組DM含量最高(P＜ 0.05)，TA1組、TA3組DM含量無顯著差異 (P＞ 0.05)；對照組 CP 含量最低 (P＜ 0.05)，TA1組CP含量最高，3個單寧酸處理組間差異不顯著(P＞ 0.05)；對照組NDF和ADF含量最高(P＜0.05)，TA2組 NDF 和 ADF 含量最低 (P＜ 0.05)；與對照組相比，3個單寧酸處理組均顯著提高青貯飼料的RFV值(P＜ 0.05)，其中對照組RFV值最低(P＜0.05)，TA2組 RFV 值最高 (P＜ 0.05)(表3)。單寧酸處理對NDF和ADF有線性相關(guān)(P＜ 0.05)，無二次和三次相關(guān) (P＞ 0.05)。

表3 木薯葉青貯飼料營養(yǎng)成分含量Table 3 Nutrition contents of cassava foliage silage

3 討論

3.1 添加單寧酸對木薯葉青貯品質(zhì)和營養(yǎng)成分的影響

本研究中木薯葉直接青貯品質(zhì)較差，pH高于5.0，添加單寧酸青貯后飼料pH降至4.20以下，與添加單寧酸的象草(Pennisetum purpureum)、葛藤(Pueraria lobata)青貯效果一致[11,19]。有機酸是反映青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的另一重要指標(biāo)，乳酸占有機酸總量比值越大，丁酸比值越小，或者不含丁酸，青貯飼料的品質(zhì)越好[17]。本研究中單寧酸處理提高了木薯葉青貯飼料乳酸含量，呈現(xiàn)先增后降趨勢，與紫花苜蓿(Medicago sativa)、木薯葉青貯中研究結(jié)果一致[12-13]。而葛藤莖葉、豌豆(Pisum sativum)/小麥(Triticum aestivum)混合青貯中添加單寧酸處理組乳酸含量卻低于對照組，可能與原料特性和添加濃度有關(guān)[19-20]。在本研究中單寧酸處理增加了乙酸含量，苜蓿、象草和木薯青貯中均有相似結(jié)果[11-12,21]，其原因可能是發(fā)酵初期單寧酸延緩了乳酸發(fā)酵，使好氧微生物可利用底物較多，進(jìn)而增加了乙酸含量。本研究中單寧酸處理組均未檢出丁酸，與張磊[11]、Syahniar等[13]、楊冬梅等[19]的結(jié)果相似。說明單寧酸對丁酸菌等梭菌有很好的殺滅作用，抑制好氧腐敗作用顯著?？傊?，單寧酸的添加降低了木薯葉青貯pH，有利于乳酸生成，抑制丁酸產(chǎn)生，改善了青貯發(fā)酵品質(zhì)。

本研究中添加單寧酸的木薯葉青貯飼料干物質(zhì)和蛋白質(zhì)損失降低，保留了較多的營養(yǎng)成分。前人在黑麥草(Lolium perenne)、象草、葛藤和木薯葉中添加單寧酸也增加了青貯飼料的DM、CP含量，與本研究結(jié)果相類似[11,13,19,22]。青貯過程中微生物除了消耗蛋白質(zhì)外還需要消耗大量結(jié)構(gòu)性碳水化合物，青貯原料中主要是以纖維成分形式存在，隨著發(fā)酵進(jìn)行，纖維成分隨之降低。本研究中單寧酸處理降低了纖維成分含量，提高了木薯葉飼料營養(yǎng)價值，Syahniar等[13]也報道了類似的結(jié)果。而 Adesogan等[20]、Nascimento等[21]則發(fā)現(xiàn)單寧酸對纖維成分無顯著影響，這可能與添加單寧酸的種類和結(jié)構(gòu)不同，對微生物作用存在差異以及青貯原料纖維成分含量和結(jié)構(gòu)差異有關(guān)，針對不同單寧酸對不同原料青貯效果，需要進(jìn)一步研究。

3.2 添加單寧酸對木薯葉青貯飼料有氧穩(wěn)定性的影響

青貯飼料開封后，暴露在空氣中的有氧穩(wěn)定性也是評價青貯飼料好壞的重要指標(biāo)。本研究中單寧酸處理組有氧穩(wěn)定性好于對照組，隨著添加量增加，有氧穩(wěn)定性有變差的趨勢。張磊[11]、Oliveira等[23]在象草和高粱(Sorghum bicolor)青貯中也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果。這說明單寧酸抑制了腐敗微生物，如酵母菌和霉菌的生長繁殖，從而降低了對飼料營養(yǎng)物質(zhì)的消耗利用，這可能與單寧酸與蛋白質(zhì)的絡(luò)合反應(yīng)有關(guān)。另外，本研究中單寧酸處理組乙酸、丙酸含量均高于對照組，揮發(fā)性脂肪酸對好氧微生物可能也有一定的抑制作用，有利于提高青貯飼料有氧穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

木薯葉添加單寧酸青貯提高乳酸含量，降低pH值和丁酸含量，改善青貯發(fā)酵品質(zhì)，提高有氧穩(wěn)定性；還可以有效減少青貯過程干物質(zhì)和蛋白質(zhì)的損失，降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，提高木薯葉青貯飼料的飼料相對值。綜合考慮青貯發(fā)酵品質(zhì)、有氧穩(wěn)定性和營養(yǎng)成分，推薦木薯葉青貯單寧酸適宜添加濃度為1%。