添加劑和青貯密度對玉米穗和玉米芯青貯發(fā)酵品質(zhì)的互作效應(yīng)分析

■羅 盈 羅攖寧 包錦澤 孫志強 吳 哲 玉 柱

（中國農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學與技術(shù)學院，北京100083）

玉米（Zea mays L.）作為重要的糧食作物和飼料作物，為人類的生存和發(fā)展及畜牧業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻。近年來，隨著我國畜牧業(yè)發(fā)展水平的提高，玉米青貯因其營養(yǎng)價值高、適口性好和易保存等優(yōu)點在反芻動物飼料供應(yīng)中占有非常重要的地位。玉米穗包括整穗玉米（籽粒、玉米棒和玉米皮）和部分的玉米穗根部，利用其制作青貯，可減少烘干、存貯等費用，還可以很好地解決我國玉米種存在的“水苞米”問題、籽粒烘干問題等；玉米芯是玉米果穗去籽脫粒后的穗軸，一般占玉米穗質(zhì)量的20%，除少部分用在造紙制漿、生物制糖等方面，其余大部分被丟棄或燒掉，是一種主要的農(nóng)林廢棄物。

在青貯飼料中添加乳酸菌有利于提高青貯乳酸含量，降低pH值和氨態(tài)氮含量，從而獲得品質(zhì)優(yōu)良的青貯飼料，王木川等研究發(fā)現(xiàn)在紫花苜蓿青貯中添加1×106CFU/g 乳酸菌對于其發(fā)酵品質(zhì)有一定的改善，賈婷婷等通過在燕麥中添加布氏乳桿菌(L. buchneri)發(fā)現(xiàn)其顯著改善燕麥青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。雙乙酸鈉是一種用于食品、飼料等領(lǐng)域的防霉保鮮劑，擁有較強的抑菌殺菌能力、分解產(chǎn)生乙酸改善飼料的適口性且價格低廉，李艷芬等研究表明添加適量的雙乙酸鈉可以顯著提高紫花苜蓿的感官品質(zhì)和發(fā)酵品質(zhì)。青貯品質(zhì)除了受添加劑的影響外，青貯密度的高低也對青貯發(fā)酵有重要的影響，合理的青貯密度有利于窖內(nèi)空氣的排出，營造一個良好的厭氧環(huán)境，對青貯發(fā)酵具有積極的影響。目前對玉米芯和玉米穗青貯的研究較少，本試驗研究添加劑和青貯密度對玉米芯和穗青貯發(fā)酵品質(zhì)的互作效應(yīng)，以期為生產(chǎn)實踐提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 原料與添加劑

本試驗于2019年內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市巴林右旗的巴林紅食品有限公司進行，玉米原料品種為米哥，乳酸菌制劑（Lactobacillus buchneri）由中國農(nóng)業(yè)大學青貯試驗室研發(fā)；雙乙酸鈉購自北京化學試劑公司。

1.2 試驗設(shè)計

將玉米在乳熟期收獲，獲得其玉米穗、玉米芯分別晾曬至干物質(zhì)為29.68%和32.46%后剪碎至2 cm左右，混勻剪碎的玉米原料，四個不同的處理組：對照組（CK）、布氏乳桿菌組（LB）、雙乙酸鈉組（SD）、布氏乳桿菌+雙乙酸鈉組（LB+SD），分別添加LB、SD、LB+SD，布氏乳酸菌按每克鮮草1×105CFU/g添加，雙乙酸鈉按0.7%濃度比例添加，LB+SD 處理組按上述添加，對照組添加等量蒸餾水，充分混勻后放入1 L青貯罐中，裝填密度為1 000 kg/m3和1 100 kg/m3；每個處理組設(shè)置三個重復(fù)，于室溫下貯藏45 d后開罐。

1.3 測定項目和方法

發(fā)酵45 d 后打開青貯罐，除去表面發(fā)霉青貯飼料，稱取20 g青貯飼料后加入180 g蒸餾水，用榨汁器攪拌1 min，用四層紗布過濾，濾液放在-20 ℃冰箱保存，用來測定pH、有機酸含量。pH 值用雷磁PHS-3C 型pH 計測定，有機酸采用SHIMADEZ-10A 型高效液相色譜分析LA、AA、PA含量和BA含量；色譜柱：Shodex Rspak Kc-811s-DVB gel Column 30 mm×8 mm；檢測器：SPD-M10AVP；流動相：3 mmol/L 高氯酸；流速：1 mL/min；柱溫50 ℃；檢測波長210 nm；進樣量5 μL。

1.4 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)用Excel整理，再用SPSS 25.0中的比較均值進行雙因素分析，用Duncan's 進行比較，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標準。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加劑和青貯密度對玉米芯青貯發(fā)酵品質(zhì)分析

表1 添加劑和青貯密度對玉米芯青貯發(fā)酵品質(zhì)的主效應(yīng)分析

以添加劑為主效應(yīng)進行分析，添加SD、SD+LB后pH 值、AA 含量顯著高于對照組（P＜0.05），本試驗中添加劑對pH 值、AA 含量有顯著影響（P＜0.05）；對LA、PA 含量沒有顯著影響(P＞0.05)。當添加劑為LB時，提高青貯密度，LA、AA、PA 含量顯著增高（P＜0.05）；本試驗的兩種青貯密度對pH值有極顯著影響（P＜0.01），對LA、AA、PA 含量沒有顯著影響(P＞0.05)；添加劑和密度的互作效應(yīng)對玉米芯青貯的pH值有極顯著影響(P＜0.01)，對LA 含量有顯著影響（P＜0.05），對AA、PA 含量沒有顯著影響(P＞0.05)；BA 在本試驗中未檢測到。

2.2 添加劑和青貯密度對玉米穗青貯發(fā)酵品質(zhì)分析

表2 添加劑和青貯密度對玉米穗青貯發(fā)酵品質(zhì)的主效應(yīng)分析

以添加劑為主效應(yīng)進行分析，添加LB后pH值顯著降低，添加SD、SD+LB后AA含量顯著增高(P＜0.05)。以密度為主效應(yīng)進行分析，隨著密度的提高，在LB、SD組中pH也隨之升高，且在SD組中AA含量顯著降低，本試驗的兩種青貯密度對pH 值、AA 含量有顯著影響（P＜0.05），對LA、PA含量沒有顯著影響(P＞0.05)。添加劑和密度的互作效應(yīng)對玉米穗青貯的pH值有極顯著影響(P＜0.01)，對LA含量有顯著影響（P＜0.05），對AA、PA含量沒有顯著影響(P＞0.05)；BA在本試驗中未檢測到。

3 討論

青貯飼料pH值是反映發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標之一，發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)良的青貯飼料pH值應(yīng)在4.2以下，本試驗玉米芯和玉米穗青貯的pH值均達到要求且都小于4.2，與苗芳等、孫志強等的試驗結(jié)果一致。丁酸是腐敗菌丁酸梭菌發(fā)酵的產(chǎn)物，丁酸梭菌發(fā)酵消耗大量蛋白質(zhì)產(chǎn)生丁酸，會影響奶牛健康；此外丁酸梭菌發(fā)酵還會產(chǎn)生有毒的氨基化合物和胺類，嚴重影響青貯的氣味，影響適口性，降低動物采食量；本試驗中未檢測到丁酸，與劉帥等、蒙洋等試驗結(jié)果一致。以上說明玉米芯和玉米穗是一種較易獲得高品質(zhì)青貯飼料的原料，主要與其高WSC含量和附生乳酸菌數(shù)量有關(guān)。

青貯飼料的添加劑按其對發(fā)酵的作用效果分為發(fā)酵促進型添加劑，主要包括乳酸菌、纖維素酶等；發(fā)酵抑制型添加劑，包括甲酸、乙酸、丙酸、雙乙酸鈉等；營養(yǎng)型添加劑，包括糖蜜、尿素、氨等。布氏乳桿菌作為異型發(fā)酵乳酸菌，不僅能夠發(fā)酵可溶性碳水化合物生成乳酸和乙酸，還可以把乳酸轉(zhuǎn)化成乙酸。Oude Elferink 等研究表明，布氏乳桿菌可以在厭氧環(huán)境中分解1.00 mol 乳酸形成0.48 mol 乙酸、0.04 mol 乙醇、0.48 mol 1，2-丙二醇和0.52 mol CO2，其中，乙酸可以有效抑制霉菌，延緩青貯開窖后發(fā)霉變質(zhì)時間。唐振華等通過在甘蔗尾青貯中添加乳酸菌，發(fā)現(xiàn)布氏乳桿菌單獨處理組乳酸含量較低，乙酸含量較高，同時提高了有氧穩(wěn)定性；但在本試驗中添加布氏乳桿菌LB對玉米穗青貯的乳酸、乙酸含量沒有顯著提升，對玉米芯青貯的乳酸、乙酸含量有顯著提升，這可能與青貯原料的種類有關(guān)。雙乙酸鈉是乙酸鈉和乙酸的復(fù)合物，在自然狀態(tài)下可釋放乙酸，而乙酸能抑制霉菌等有害微生物的生長繁殖，本試驗添加雙乙酸鈉后，乙酸含量均高于對照組，與劉振陽等、邱小燕等結(jié)果一致，這可能是由于雙乙酸鈉在青貯飼料發(fā)酵過程中釋放了乙酸，因此乙酸濃度要高于其他各組。

在調(diào)制青貯飼料的過程中，裝填密度是決定其是否成功的關(guān)鍵因素。青貯密度過高時，原料之間的間隙較小，氧氣殘存量較低，有利于發(fā)酵進程；如果密度過低，青貯原料間空隙較大，會保留較多的空氣，使得青貯飼料發(fā)酵初期好氧菌需要較長的時間利用氧氣發(fā)酵才能形成厭氧環(huán)境。在本研究中，裝填密度在1 000～1 100 kg/m3，青貯設(shè)施內(nèi)保留的空氣較少，沒有丁酸產(chǎn)生，pH值低于4.2，達到了優(yōu)質(zhì)青貯飼料的標準。

4 結(jié)論

①玉米穗和玉米芯不使用添加劑也可制作良好青貯。從發(fā)酵產(chǎn)物來看，添加雙乙酸鈉可以顯著提高乙酸含量。

②當青貯密度高于1 000 kg/m3時，能夠取得發(fā)酵品質(zhì)較好的玉米穗和玉米芯青貯飼料。