含水率及發(fā)酵時間對新鮮稻草發(fā)酵全混合日糧發(fā)酵品質(zhì)的影響

馬曉宇，李 斌，林英庭*

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，山東青島 266109；2.山東省飼料質(zhì)量檢驗所，山東濟(jì)南 250000）

水稻是世界最主要的糧食作物之一，水稻收獲后會產(chǎn)生大量稻草，我國水稻種植面積大，目前除少部分地區(qū)將稻草粉碎以有機(jī)肥料的形式還田外，絕大部分稻草均被廢棄或就地焚燒，帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。稻草能提供豐富的粗纖維、鈣、磷及某些微量元素，再加上稻草是非競爭性飼糧資源，因此作為飼糧有重要的潛在價值[1]。然而，稻草含有較高的木質(zhì)素、粗纖維及不溶性硅，加上高硅化的細(xì)胞壁，用作反芻動物飼糧時，營養(yǎng)價值低，適口性差，瘤胃微生物降解利用率低，導(dǎo)致消化率較低。研究表明，低蛋白高纖維的低質(zhì)稻草類粗飼糧可經(jīng)過一系列加工處理形成新的產(chǎn)品來改善其自身的營養(yǎng)成分[2]。生產(chǎn)上，將稻草制成發(fā)酵全混合日糧（FTMR）能夠改善飼糧的適口性，增加動物的采食量、提升生產(chǎn)性能，且能長期貯存[3]。本試驗旨在探討含水率及發(fā)酵時間對稻草FTMR 發(fā)酵品質(zhì)及養(yǎng)分含量的影響，旨在確定稻草FTMR 的最佳發(fā)酵時間及理想含水率，為FTMR 生產(chǎn)及青飼糧有效保存提供理論基礎(chǔ)，擴(kuò)大禾本科作物飼糧資源的利用與開發(fā)。

1 材料與方法

1.1 FTMR 制備 試驗選用收獲水稻后的新鮮稻草為主要原料，粉碎長度為4～5 cm，按《飼料水分的測定方法》（GB/T 6435-2006）測定水分含量，在保持精粗飼糧比約為3:7（干物質(zhì)基礎(chǔ)）的前提下，混合干花生秧、精料等成分，配制成含水率為35%的TMR，飼糧組成及營養(yǎng)成分見表1。再通過添加水分調(diào)整TMR 水分含量分別為40%、45%、50% 和55%，將5 種含水率的TMR 快速裝入1 000 mL 的塑料圓瓶內(nèi)，壓實后帶回實驗室置陰涼暗處制備FTMR。每種含水率FTMR 各制備30 瓶，每瓶約0.8 kg。

表1 含水率 35%飼糧組成及營養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

1.2 樣品采集 在裝罐后的第0、10、20、30、40、50、60、70 天，每種含水率FTMR 隨機(jī)抽取3 瓶，進(jìn)行感官評定、發(fā)酵指標(biāo)測定，剩余部分測定初水分后，粉碎過篩，制成風(fēng)干樣本，測定常規(guī)營養(yǎng)成分含量和霉菌毒素含量。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 感官評價 以青貯飼料的品質(zhì)鑒定方法為參考[4]，觀察不同發(fā)酵時間FTMR 的氣味、色澤、精料附著性、質(zhì)地結(jié)構(gòu)和發(fā)霉情況等感官指標(biāo)，初步評判FTMR 的品質(zhì)。

1.3.2 常規(guī)營養(yǎng)成分 參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》[5]測定水分、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、粗灰分（Ash）、粗蛋白質(zhì)（CP）含量。

1.3.3 發(fā)酵指標(biāo) 取剪成小段的FTMR 10 g 于小燒杯中，加入90 mL 蒸餾水，冷藏浸泡48 h，每6 h 做1 次攪拌，過濾，濾液用來測定pH、乳酸以及揮發(fā)性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）。

pH 采用便攜式pH 計測定[6]。揮發(fā)性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）采用Agilent6890N 氣相色譜儀測定。進(jìn)量1 μL；毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm），流量1.5 mL/min；載氣：N2；柱壓：11.8 psi（6 894.757 Pa）；柱溫：起始溫度150℃，保持1 min，以6℃/min 升到220℃，保持15 min；進(jìn)樣口：分流模式，分流比：5:1。乳酸參照文獻(xiàn)[7]進(jìn)行測定。取1.5 mL 濾液，加入1.5 mL 0.01 mol/L 硫酸水溶液酸解，超聲提取30 min（超聲頻率為320 kHz，溫度為30℃），取濾液離心（11 180×g，15 min），0.22 μm 濾膜過濾后，取1.0 mL濾液測定。

1.3.4 霉菌毒素 稱取粉樣5 g 于50 mL 離心管中，加入提取液（乙腈:水=84:16，v/v）25 mL，渦旋混勻2 min，于搖床中提取1 h 后用定量濾紙過濾，濾液經(jīng)過0.22 μm濾膜過濾，取1.0 mL 濾液測定。采用Agilent 1290 Infinity/6460 UHPLC/MS/MS 液質(zhì)聯(lián)用儀測定玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素以及黃曲霉毒素B1含量，進(jìn)樣量20 μL；柱溫33℃，流速0.2 mL/min；流動相A 為乙腈，流動相B 為1%甲酸醋酸銨溶液；梯度洗脫程序：0 min 20% A，2 min 50% A，6 min 100% A，8 min 100% A，8 min 20% A，10 min 20% A。電噴霧離子源（ESI），正負(fù)離子掃描模式[8]。

1.4 統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進(jìn)行整理，用SPSS 17.0 中的一般線性模型（GLM）分別對含水率、發(fā)酵時間及二者互作效應(yīng)進(jìn)行方差分析，并用Duncan′s法進(jìn)行多重比較，以P＜0.05 和P＜0.01 分別表示差異顯著和極顯著。

2 結(jié)果

2.1 含水率及發(fā)酵時間對稻草FTMR 的感官評定的影響剛配制好的TMR 帶有稻草芳香味無酸味，隨著發(fā)酵時間的延長，逐漸出現(xiàn)酸香味，酸味隨著發(fā)酵時間的延長和含水率的增加愈加明顯；剛配制好的TMR 質(zhì)地濕潤均勻，呈不同程度的鮮黃綠色，隨著發(fā)酵時間的延長，顏色逐漸由黃綠色變?yōu)辄S褐色，含水率越高顏色越深；35%組發(fā)酵至70 d 時，在莖葉結(jié)構(gòu)上較其余發(fā)酵組稍硬，精料在粗料的附著上較其余發(fā)酵組也較差；除50%、55%組在發(fā)酵后期瓶口出現(xiàn)不同程度的白霉外，其余組在整個發(fā)酵期均無霉變（表2 和圖1）。

2.2 含水率及發(fā)酵時間對稻草FTMR 常規(guī)營養(yǎng)成分的影響 由圖2 可見，發(fā)酵時間可顯著影響飼糧中水分、NDF、ADF、Ash 含量，各指標(biāo)含量均隨發(fā)酵時間的延長先上升后保持穩(wěn)定，其中發(fā)酵50 d 后水分含量趨于穩(wěn)定，發(fā)酵20 d 后NDF 含量趨于穩(wěn)定，發(fā)酵30 d 后ADF 含量趨于穩(wěn)定，發(fā)酵40 d 后Ash 含量趨于穩(wěn)定。由表3 可知，含水率對飼糧ADF、Ash 含量影響差異不顯著，但顯著影響飼糧中干物質(zhì)回收率（DMR）、NDF 含量，極顯著影響飼糧中水分含量，其中35%發(fā)酵組NDF 含量顯著高于55%發(fā)酵組。發(fā)酵時間和含水率均對CP 含量影響不顯著，其中隨著發(fā)酵時間增加，CP 含量有增加的趨勢，第70 天比第0 天提高了5.4%。在常規(guī)營養(yǎng)成分測定的試驗中，發(fā)酵時間和含水率之間無互作效應(yīng)（P＞0.05）。

2.3 含水率及發(fā)酵時間對稻草FTMR 發(fā)酵指標(biāo)及霉菌毒素含量的影響 由表4 及圖3 可知，發(fā)酵時間對飼糧pH 的影響顯著，pH 隨發(fā)酵時間的增加先下降后保持穩(wěn)定，發(fā)酵第10 天pH 迅速下降，第0 天與之后的各個時間點(diǎn)差異顯著；含水率對飼糧pH 影響顯著，50%和55% 組pH 顯著低于35%、40% 和45% 組，其中50%和55% 組的pH 差異不顯著，35%、40% 和45% 組的pH 差異也不顯著。發(fā)酵時間對乳酸含量影響顯著，發(fā)酵第10、20、30 天乳酸含量呈現(xiàn)顯著性升高，之后保持穩(wěn)定；含水率對乳酸含量影響顯著，35%、40% 和45% 發(fā)酵組乳酸含量顯著低于50%、55% 組。發(fā)酵時間和含水率均對飼糧的乙酸含量影響差異不顯著。發(fā)酵時間對飼糧的丙酸含量影響顯著，在發(fā)酵過程中，發(fā)酵第10、20、30 天丙酸含量呈現(xiàn)顯著性升高，之后保持穩(wěn)定；含水率對飼糧丙酸含量影響不顯著。此外，只在發(fā)酵的第10 天與第20 天檢測到丁酸的存在。對新鮮稻草FTMR 發(fā)酵指標(biāo)的檢測中，發(fā)酵時間和含水率之間均無互作效應(yīng)（P＞0.05）。

表2 不同含水率及發(fā)酵時間的FTMR 感官評價

經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵前后各組樣品中均未檢測到玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素以及黃曲霉毒素B1等霉菌毒素。

3 討 論

3.1 含水率及發(fā)酵時間對FTMR 感官評定的影響 常規(guī)青貯發(fā)酵，飼料顏色隨發(fā)酵時間的延長而加深，適宜的含水率有利于乳酸菌發(fā)酵，提高發(fā)酵品質(zhì)[9]。青貯發(fā)酵過程中，乳酸菌數(shù)量和可溶性碳水化合物含量是影響發(fā)酵效果的重要因素，而鮮稻草自身乳酸菌數(shù)量（＜103CFU/g）低于青貯所需標(biāo)準(zhǔn)（105CFU/g），且稻草可溶性還原糖含量（2.35%DM）也低于青貯原料最佳還原糖含量（3%～8%DM）[10]。不同于常規(guī)青貯發(fā)酵，F(xiàn)TMR 制作原理類似半干青貯，當(dāng)把飼糧含水量控制在45%～50%時，此時植物細(xì)胞滲透壓范圍為55×105～60×105Pa。在這種情況下，乳酸菌、腐敗菌、醋酸菌、酪酸菌等的生命活動接近于生理干燥，生長繁殖受到限制。此外，雖然在發(fā)酵初始酵母菌、霉菌等好氧菌能利用原料間隙存在的一部分氧氣而在植物體上大量繁殖，但在切短壓實和厭氧條件下，菌類很快停止各項活動，達(dá)到長期保存飼糧的目的。本試驗中，各含水率的FTMR 發(fā)酵組在整個發(fā)酵過程中感官品質(zhì)良好，F(xiàn)TMR 的顏色、氣味、質(zhì)地均屬正常，無霉變現(xiàn)象。

表3 含水率及發(fā)酵時間對FTMR 常規(guī)養(yǎng)分含量的影響（DM 基礎(chǔ)） %

表4 含水率及發(fā)酵時間對FTMR 發(fā)酵指標(biāo)的影響（DM 基礎(chǔ)）

3.2 含水率及發(fā)酵時間對稻草FTMR 常規(guī)養(yǎng)分含量的影響 生產(chǎn)FTMR 的最主要目的是最大限度地保持TMR的營養(yǎng)價值，并保證飼喂安全。本試驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵時間對FTMR 的DMR 影響不顯著，含水率對FTMR 的DMR 影響顯著，其中50%和55%組的DMR 顯著低于其余3 組，表明這2 個組的干物質(zhì)損失程度較大。

FTMR 的含水率在發(fā)酵前后會產(chǎn)生一定變化，隨著發(fā)酵時間的延長，各組均不同程度地出現(xiàn)了水分上升的趨勢，50% 和55% 組的水分含量顯著增多，這可能是因為發(fā)酵初期植物細(xì)胞的呼吸及發(fā)酵過程中微生物的發(fā)酵作用，可分解飼糧養(yǎng)分而產(chǎn)生一定量的二氧化碳和水，從而引起水分增加。

在整個發(fā)酵階段，各組的CP 含量會由于部分微生物的合成作用而有一定的增加，但發(fā)酵帶來的作用效果并不顯著。發(fā)酵使飼糧中的一部分CP 分解為氨基酸，實際上氮總量并未有損失，因而發(fā)酵對CP 含量影響不顯著。

ADF 是衡量飼草能量的重要指標(biāo)[10]，發(fā)酵過程中浸出液沒有損失，大量干物質(zhì)的損失、水溶性碳水化合物的減少導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)含量相對提高，這可能是引起ADF 含量升高的原因，此外Ash 含量增高的原因與此一致。

目前，NDF 是衡量纖維飼料品質(zhì)優(yōu)劣的一項重要指標(biāo)[11]。本試驗中NDF 含量隨發(fā)酵時間的增加而下降，可能是由于發(fā)酵過程產(chǎn)生的有機(jī)酸和微生物酶分解的共同作用，引起半纖維素的降解，而促使NDF 含量下降。寧婷婷[12]研究表明，不同水分含量FTMR 半纖維素含量的損失情況與含水率有關(guān)，其中FTMR 水分含量越高，其半纖維素含量降低幅度越大，故55%含水率組NDF含量低于35%組。

3.3 含水率及發(fā)酵時間對稻草FTMR 發(fā)酵指標(biāo)的影響pH 是衡量青貯是否成功的一項重要指標(biāo)，優(yōu)質(zhì)青貯飼料pH 要求在3.4～3.8[13]。本試驗中，稻草TMR 在發(fā)酵過程中，不同含水率的發(fā)酵組隨著發(fā)酵時間的延長，pH均呈先下降而后保持穩(wěn)定的趨勢，且隨著含水率的提高，pH 下降幅度逐漸增加。在整個發(fā)酵過程中pH 高于常規(guī)青貯，原因可能為FTMR是利用半干青貯原理制作的飼糧。對于半干青貯來說，飼糧含水量范圍在45%～50%時，由于細(xì)胞的高滲透壓（55×105～60×105Pa），將抑制飼糧中的各種微生物（乳酸菌、酪酸菌、醋酸菌和腐敗菌）的生長繁殖，乳酸發(fā)酵意義不大，因此FTMR 的pH 雖高于青貯要求的范圍值，飼糧仍舊可以得到良好的保存。

FTMR 隨著發(fā)酵時間的增加，各個發(fā)酵組的乳酸含量先急劇上升后緩慢上升。在發(fā)酵初期，同型發(fā)酵乳酸菌（乳酸乳球菌、戊糖片球菌、琛腸球菌等）迅速繁殖生長，產(chǎn)生大量乳酸，此后隨著發(fā)酵程度的減弱，發(fā)酵進(jìn)入穩(wěn)定期，微生物代謝活動保持穩(wěn)定。在不同含水率的影響下，高水分組具有較高的乳酸含量，說明可溶性碳水化合物損失較多，35%、40%、45%組可溶性碳水化合物損失量低于50%和55%組。

乙酸和丁酸的含量是影響飼糧發(fā)酵品質(zhì)的重要指標(biāo)，若丁酸含量高，會造成能量損失和蛋白質(zhì)分解，使得飼糧具有惡臭氣味，不僅影響飼糧品質(zhì)，而且會降低動物的采食量、引起動物疾病。郭旭生等[14]研究表明，異型發(fā)酵產(chǎn)生的乙酸利于飼糧營養(yǎng)價值的保存。本試驗中各種含水率FTMR 發(fā)酵前后乙酸含量均顯著增加，丁酸含量變化很小，只在發(fā)酵第10 天和第20 天檢出丁酸含量，說明飼糧發(fā)酵狀況良好。

正常情況下，霉菌只存在于發(fā)酵飼料的外表層。本試驗在整個發(fā)酵過程中未檢測到玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素以及黃曲霉毒素B1，說明飼糧發(fā)酵品質(zhì)良好。

4 結(jié) 論

本試驗結(jié)果表明，新鮮稻草型FTMR 發(fā)酵的適宜含水率為45%和50%，發(fā)酵時間以大于30 d 為宜。少于30 d 以及含水量過低均會使發(fā)酵不充分，含水量過高則易導(dǎo)致飼料發(fā)霉變質(zhì)。