添加乳酸菌和纖維素酶對(duì)王草青貯品質(zhì)和瘤胃降解率的影響

李 茂，字學(xué)娟，呂仁龍，胡海超，唐 軍，周漢林*

（1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南儋州 571737；2.海南大學(xué)林學(xué)院，海南儋州 571737）

熱研4號(hào)王草（Pennisetum purpureum×P.americanumcv.Reyan No.4）是我國(guó)主要熱帶牧草品種之一，莖葉柔嫩多汁、適口性好、飼用價(jià)值高、生物量大，是南方熱帶地區(qū)草食畜牧業(yè)發(fā)展的重要生產(chǎn)資料，王草的大面積推廣利用可有效緩解南方熱區(qū)優(yōu)質(zhì)飼草短缺的難題[1-2]。南方熱區(qū)雨熱同期、高溫高濕，干草調(diào)制困難，通過青貯貯藏多余王草，對(duì)均衡家畜全年飼料供應(yīng)具有重要意義[3]。此外，青貯可以改變飼草纖維結(jié)構(gòu)，提高消化率，促進(jìn)生產(chǎn)性能[4-8]。但青貯發(fā)酵進(jìn)程啟動(dòng)需要一定數(shù)量的乳酸菌，植物本身附著的乳酸菌較少，直接青貯則品質(zhì)欠佳，通過添加外源乳酸菌可促進(jìn)青貯發(fā)酵，改善青貯品質(zhì)[4,5,9-11]。熱帶牧草通常含有較多結(jié)構(gòu)性多糖，纖維含量高，直接青貯難以調(diào)制優(yōu)質(zhì)青貯飼料，添加纖維素酶則能提高青貯發(fā)酵品質(zhì)[6]。青貯過程添加纖維水解酶可增加可溶性碳水化合物含量、改善青貯品質(zhì)，對(duì)纖維成分含量高的低質(zhì)粗飼料（如秸稈、禾本科牧草）青貯效果更好[4-7]。此外，糖類、山梨酸等化學(xué)添加劑以及乳酸菌、綠汁發(fā)酵液等生物添加劑等均能改善青貯品質(zhì)[3,6-7,12-14]，但是關(guān)于添加乳酸菌與纖維素酶對(duì)王草青貯品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分以及瘤胃降解率的影響報(bào)道較少。因此，本試驗(yàn)旨在研究添加乳酸菌、纖維素酶以及二者混合添加對(duì)王草青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)及其瘤胃降解率的影響，為王草的加工調(diào)制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 熱研4 號(hào)王草作為本試驗(yàn)的青貯原料，化學(xué)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)，均為實(shí)測(cè)值）為干物質(zhì)（DM）21.54%、粗蛋白質(zhì)（CP）8.29%、中性洗滌纖維（NDF）63.57%、酸性洗滌纖維（ADF）44.61%、飼料相對(duì)值（RFV）79.24。乳酸菌分別為植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum，LP）、鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus Rham nosus，LR），活菌數(shù)≥1×1010CFU/g，由日本國(guó)際農(nóng)林水產(chǎn)研究中心蔡義民研究員惠贈(zèng)；纖維素酶（Cellulase，CE），酶活力≥15 000 U/g，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)。

1.2 青貯調(diào)制及樣品制備 刈割株高約180 cm的營(yíng)養(yǎng)期王草，用鍘草機(jī)切短為約2 cm 備用。設(shè)6 個(gè)處理，對(duì)照組（CK）直接青貯，試驗(yàn)組分別添加植物乳桿菌（LP 組）、鼠李糖乳桿菌（LR 組）、纖維素酶（CE 組）、LP+CE混合添加（LP+CE 組）、LR+CE 混合添加（LR+CE 組）共6 組，每組3 個(gè)重復(fù)。2 種乳酸菌添加量均為5mg/kg，即1.0×105CFU/g（鮮重），纖維素酶為20 mg/kg（鮮重），原料和添加劑混勻裝入青貯袋中，抽真空后室溫保存。30 d 開封后取出10 g 草樣，放入錐形瓶中，再加入90 mL 去離子水，置于4℃冰箱中保存24 h，用雙層濾紙過濾于50 mL 離心管中，最后將濾液存放在4℃冰箱中，用于檢測(cè)pH 和乳酸、有機(jī)酸。剩余的草樣放在65℃烘箱中烘干48 h 后粉碎保存。

1.3 青貯飼料指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定 取出烘干的草樣，稱重DM 含量，分析CP、NDF 和ADF[15]。RFV 是由美國(guó)牧草草地理事會(huì)飼草分析小組委員會(huì)提出粗飼料質(zhì)量評(píng)定指數(shù)，計(jì)算公式參照文獻(xiàn)[16]。

1.3.2 青貯品質(zhì)分析 前期處理的濾液取出靜置30 min，用雷磁PHS-3C 精密pH 計(jì)測(cè)pH，乳酸等有機(jī)酸含量用高效液相色譜儀（島津LC-20A）進(jìn)行分析，分析條件參考文獻(xiàn)[3,9]。

1.3.3 青貯飼料Flieg 氏評(píng)分 以乳酸、乙酸及丁酸的含量占總酸之比來表示青貯品質(zhì)高低。很好：81～100 分；好：61～80 分；合格：41～60 分；失?。?～20 分[17]。

1.3.4 瘤胃降解率 根據(jù)李茂等[2]的方法測(cè)定瘤胃降解率。選用3 只體重約20 kg、裝有永久瘤胃瘺管的海南黑山羊，試驗(yàn)于2018 年4 月—2018 年7 月在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所畜牧試驗(yàn)基地進(jìn)行，預(yù)試期10 d。試驗(yàn)羊單圈飼養(yǎng)，飼喂由精料和新鮮王草組成的基礎(chǔ)日糧，每天08:00 和15:00 分2 次飼喂，自由飲水。精料組成及營(yíng)養(yǎng)成分見表1。尼龍袋大小為5 cm×10 cm，標(biāo)號(hào)并稱重。稱取樣品5 g 左右放入尼龍袋中，每個(gè)樣品3 個(gè)重復(fù)。于清晨飼喂前放入尼龍袋，分別在72 h 后從瘤胃中取出，立即用自來水沖洗尼龍袋，直至水清為止。再將尼龍袋放入65℃烘箱內(nèi)，烘干至恒重，營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定同1.3.1。

72 h 營(yíng)養(yǎng)成分降解率=[（降解前樣品營(yíng)養(yǎng)成分含量-樣品降解后營(yíng)養(yǎng)成分含量）/降解前樣品營(yíng)養(yǎng)成分含量]×100%

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 采用SAS 9.0 軟件和Excel 2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)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 王草青貯飼料發(fā)酵品質(zhì) 由表2 可知，與對(duì)照組相比，添加劑處理組的pH 顯著降低；添加劑處理組乳酸含量顯著高于對(duì)照組，其中混合添加處理組又顯著高于單獨(dú)添加組。對(duì)照組的乙酸含量高于添加劑處理組，LP+CE 組乙酸含量最低（P＜0.05）。3 個(gè)纖維素酶處理組的丙酸含量顯著高于其他3 組。與對(duì)照組相比，添加劑處理組中丁酸含量顯著降低，其中混合添加處理組未檢出丁酸。添加劑處理組中總酸含量較對(duì)照組均顯著提高，其中LR+CE 組含量最高（P＜0.05）。與對(duì)照組相比，添加劑處理組中的氨態(tài)氮含量顯著降低，混合添加處理組顯著低于單獨(dú)添加組。綜上所述，添加乳酸菌和纖維素酶處理能明顯降低王草青貯飼料的pH，減少丁酸和氨態(tài)氮含量，增加乳酸、總酸含量，提高了王草青貯品質(zhì)，混合添加效果較好。

表1 精料組成與營(yíng)養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

2.2 王草青貯飼料營(yíng)養(yǎng)成分 由表3 可見，混合添加處理組DM 含量顯著高于其他組。各處理組間CP 含量無顯著差異。與對(duì)照組相比，添加劑處理組ADF 含量顯著降低，其中CK 組ADF 含量最高（42.85%），LR+CE 組ADF 含量最低（37.41%）。添加劑處理組的NDF 含量顯著低于對(duì)照組，其中LR+CE 組顯著低于其他添加劑處理組。與對(duì)照組相比，添加劑處理組王草青貯飼料RFV顯著提高。與對(duì)照組相比，添加劑處理組一定程度上提高了DM 含量，降低了纖維成分含量，提高了RFV，提高了王草飼用價(jià)值。

2.3 王草青貯飼料Flieg 氏青貯評(píng)分 由表4 可見，對(duì)照組與纖維素酶處理組Flieg 氏青貯評(píng)分較低，但青貯品質(zhì)仍屬于等級(jí)“好”。2 個(gè)乳酸菌處理組總分相近，2 個(gè)混合添加處理組分?jǐn)?shù)相同（92 分），這4 組的等級(jí)為“很好”，說明添加乳酸菌能明顯改善王草青貯品質(zhì)，其中乳酸菌和纖維素酶混合添加青貯品質(zhì)最好。

2.4 王草青貯飼料72 h 瘤胃降解率 由表5 可見，添加劑處理組DM 瘤胃降解率顯著高于對(duì)照組，混合添加處理組顯著高于LP 和LR 組。添加劑處理組CP、ADF和NDF 瘤胃降解率顯著高于對(duì)照組，混合添加處理組顯著高于單獨(dú)添加組。LR+CE 組DM、CP、ADF 和NDF 瘤胃降解率均高于LP+CE 組（P＞0.05）。

3 討 論

3.1 不同處理對(duì)王草青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響 pH 是衡量青貯發(fā)酵品質(zhì)的重要指標(biāo)，當(dāng)pH 低于4.2 時(shí)，可有效抑制雜菌，保存營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本研究中，王草直接青貯pH 為4.88，發(fā)酵品質(zhì)較差，添加乳酸菌處理后pH顯著降低。本試驗(yàn)結(jié)果與劉秦華等[12]報(bào)道結(jié)果相近，略高于綠汁發(fā)酵液處理王草的pH[18]，說明乳酸菌的來源和種類會(huì)影響青貯效果。添加纖維素酶處理顯著降低王草pH，略高于馬清河等[19]報(bào)道的纖維素酶處理王草的pH，可能與纖維素酶活力以及原料特性差異有關(guān)。pH 并非評(píng)判青貯飼料的唯一指標(biāo)，發(fā)酵品質(zhì)還應(yīng)綜合考慮乳酸、揮發(fā)性脂肪酸和氨態(tài)氮等多種因素。一般來說，優(yōu)質(zhì)青貯飼料應(yīng)具備的條件是pH 較低、乳酸含量高，較少的乙酸和丙酸，極少量丁酸，氨態(tài)氮含量較低。本研究中王草直接青貯品質(zhì)較差，而添加乳酸菌和纖維素酶處理后青貯乳酸含量高，降低了乙酸、丙酸、丁酸和氨態(tài)氮含量，明顯提高了青貯發(fā)酵品質(zhì)。與玉米秸稈青貯中添加乳酸菌改善青貯發(fā)酵品質(zhì)的結(jié)果一致[20]。飼草直接青貯的不利因素就是乳酸菌含量較少，青貯開始階段乳酸菌發(fā)酵緩慢，腐爛菌等有害微生物活躍。添加乳酸菌能增加青貯初期乳酸菌數(shù)量，促進(jìn)乳酸產(chǎn)生，降低pH，抑制不良菌群活動(dòng)，改善青貯飼料品質(zhì)。添加纖維素酶是分解植物細(xì)胞壁，增加能被乳酸菌利用的發(fā)酵底物，促進(jìn)乳酸菌繁殖，產(chǎn)生更多乳酸，促進(jìn)了乳酸發(fā)酵。但并非添加乳酸菌都能改善青貯品質(zhì)。任海偉等[21]報(bào)道，約有40%的乳酸菌不能降低pH、提高乳酸含量，這可能是青貯原料養(yǎng)分不足、貯存溫度以及乳酸菌種類和接種量等多方面的因素差異所致。因此，有必要針對(duì)特定的青貯原料和乳酸菌進(jìn)行青貯驗(yàn)證，提出適宜的青貯調(diào)制方法。

表2 王草青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)

表3 王草青貯飼料營(yíng)養(yǎng)成分含量（DM 基礎(chǔ)） %

表4 王草青貯飼料Flieg 氏青貯評(píng)分

表5 王草青貯飼料72 h 瘤胃降解率 %

3.2 不同處理對(duì)王草青貯飼料營(yíng)養(yǎng)成分的影響 本研究中，添加乳酸菌、纖維素酶的不同處理組CP 含量均高于對(duì)照組，與前期的研究結(jié)果吻合，即王草添加綠汁發(fā)酵液和纖維素酶青貯后，CP 含量提高，纖維成分含量降低[3]。添加乳酸菌能一定程度上減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失。CP 含量的高低是決定飼草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的重要標(biāo)準(zhǔn)，CP 含量越高，牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越好。添加乳酸菌青貯皇竹草可減少蛋白質(zhì)的損失，有效保存營(yíng)養(yǎng)成分[22]。纖維是影響家畜對(duì)飼草的消化率的重要因素，纖維含量越高，家畜消化飼料的程度越低，反之，則越容易被消化。本研究中，添加乳酸菌和纖維素酶處理組，ADF和NDF 含量顯著低于對(duì)照組，RFV 明顯提高。這一現(xiàn)象與羊草、柱花草和象草的研究結(jié)果沒有明顯差異[4,8,23]，是乳酸菌及其產(chǎn)生的多種酶以及添加的纖維素酶對(duì)纖維結(jié)構(gòu)破壞的綜合結(jié)果。因此，添加乳酸菌和纖維素酶是對(duì)高纖維含量原料的有效青貯處理方式。

3.3 不同處理對(duì)王草青貯飼料瘤胃降解率的影響 本研究中，添加乳酸菌、纖維素酶處理均能提高王草營(yíng)養(yǎng)成分瘤胃降解率。微生物發(fā)酵可以改變飼草原料細(xì)胞壁的微觀結(jié)構(gòu)，破解纖維素之間的碳鏈?zhǔn)估w維結(jié)構(gòu)疏松，有利于瘤胃微生物附著并產(chǎn)生消化酶，促進(jìn)纖維成分快速降解，同時(shí)也有利于被木質(zhì)化成分包被的營(yíng)養(yǎng)成分釋放，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的瘤胃降解率。柱花草、玉米秸稈、水稻秸稈通過微生物青貯發(fā)酵均能顯著提高瘤胃降解率[8,24-25]。上述研究說明，青貯是提高粗飼料瘤胃降解率的有效方法，可以在秸稈、纖維含量較高的牧草中推廣應(yīng)用。

4 結(jié) 論

王草青貯時(shí)添加乳酸菌和纖維素酶能改善青貯品質(zhì)，降低纖維成分含量，提高RFV；提高主要營(yíng)養(yǎng)成分72 h 瘤胃降解率。植物乳桿菌（5 mg/kg）與纖維素酶（20mg/kg）混合添加效果最好。