添加糖蜜和植物乳桿菌對谷草黃貯發(fā)酵品質的影響

王 超，張永虎，楊飛雁，娜 娜，孫 林，溫 蕊，劉重芷，薛艷林

（1.內蒙古自治區(qū)農牧業(yè)科學院，內蒙古 呼和浩特 010031；2.內蒙古青貯微生物資源開發(fā)與利用工程研究中心，內蒙古 呼和浩特 010031；3.內蒙古雙奇藥業(yè)股份有限公司，內蒙古 呼和浩特 010010；4.內蒙古大學生命科學學院，內蒙古 呼和浩特 010030）

內蒙古荒漠草原地區(qū)年降水量200 mm 左右，65%以上的降水量集中在6—9 月， 普通作物、牧草不易獲得豐產(chǎn)，而谷子適應性強，葉子面積小，蒸騰系數(shù)小，耐旱、耐貧瘠、耐酸、耐堿，耐旱性更為突出。 谷子生育期較短，為130 d 左右，生長季節(jié)正好與降水季節(jié)吻合，使其成為較穩(wěn)產(chǎn)的作物，在干旱年份增產(chǎn)優(yōu)勢更加突出，是內蒙古荒漠草原地區(qū)的主要作物。 內蒙古地區(qū)是我國種植谷子面積較大的地區(qū)，歷年種植面積在20 萬hm2左右［1］。谷草即收獲谷穗后的秸稈，是牛、馬等牲畜優(yōu)質的飼料原料［2］。 谷子是糧飼兼用作物，糧草比為1∶1～1∶3［3］。 谷草中粗蛋白含量為5%左右，高于其他禾本科牧草，其飼料價值接近豆科牧草，是我國北方喂養(yǎng)馬、牛及羊等草食動物不可缺少的優(yōu)質飼草［4］。李藝等［5］研究顯示，用20%的谷草替代玉米秸稈黃貯飼喂西門塔爾雜交牛， 可以改善肉牛屠宰性能與肉品質，取得好的經(jīng)濟效益。 薄玉琨等［6］研究顯示，育肥期陽原驢日糧中添加全株飼用谷子青貯能夠增加肉驢的采食量，提高育肥期日增重，增強肉驢機體抗氧化能力。

谷草直接作為飼料利用時水分含量高， 容易發(fā)霉變質， 不僅營養(yǎng)價值下降， 而且影響家畜健康，因此，在飼料化利用過程中，加工調制成干草或黃貯。在牧草加工成干草的過程中，營養(yǎng)成分損失達到30%以上，而且隨著貯存時間的延長，營養(yǎng)成分含量、 適口性直線下降， 影響谷草飼料化利用。而采用青貯或黃貯處理谷草，可以有效保存營養(yǎng)成分，提升適口性，可以長期保存且減少寄生蟲病害的發(fā)生［7］。 青貯或黃貯的調制過程中，要利用一些添加劑，提升發(fā)酵品質。 薛艷林等［8］研究表明，添加乳酸菌制劑混合青貯沙蒿與玉米秸稈，可改善飼料的發(fā)酵品質。 丁武蓉等［9］研究表明，添加3%的糖蜜可有效提高二色胡枝子青貯飼料的青貯品質。關于青貯發(fā)酵劑在谷草黃貯中的作用，還沒有專門的研究， 該試驗選用促進青貯發(fā)酵的糖蜜和植物乳桿菌處理谷草， 探討對谷草黃貯發(fā)酵的影響，為谷草黃貯提供技術依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗儀器

蜜糖、植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum，L.plantarum，活菌數(shù)1011CFU/g）由內蒙古雙奇藥業(yè)股份有限公司提供， 谷草由內蒙古自治區(qū)農牧業(yè)科學院院內試驗地提供。

主要儀器設備：恒溫干燥烘箱（上海一恒科學儀器有限公司）；SQP 分析天平（Sartorius）；多功能食物攪拌機；粉碎機；美吉斯真空封口機；ANKOM A200 纖維分析儀；FOSS 公司全自動凱式定氮儀；pH 計（PB-10Sartorius）；高效液相色譜儀（日本島津）等。

1.2 試驗方法

1.2.1 糖蜜乳酸菌混合液的制備10 g 糖蜜 （添加比例為1.0%）和0.02 g 植物乳桿菌用10 mL 蒸餾水溶解，充分混合后，室溫條件下放置2 h 備用。

1.2.2 谷草黃貯的調制選擇2 個品種谷子106號和107 號，將收獲籽實的谷草粉碎為2～3 cm 小段，2 種谷草分別稱取2 份，每份1 kg。1 份用噴壺噴灑20 mL 蒸餾水作為對照組，1 份噴灑“1.2.1”項下制備好的糖蜜乳酸菌混合液，作為試驗組。充分混合后，分別取300 g 裝入青貯專用袋抽真空密封后，每個處理3 個重復，置于10～15 ℃的室溫環(huán)境中存放90 d。

1.2.3 測定指標及方法

1.2.3.1 谷草和谷草黃貯中常規(guī)營養(yǎng)成分測定采用烘干法測定干物質（DM）含量；采用FOSS 公司全自動凱氏定氮儀測定粗蛋白質（CP）含量；采用ANKOM A200 纖維分析儀測定中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和酸性木質素（ADL）含量；采用蒽酮—硫酸法測定可溶性糖分（WSC）含量［10］。 谷草樣本重復1 次，谷草黃貯樣本重復3 次。

1.2.3.2 谷草黃貯pH 值、乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量測定開袋后充分混勻谷草黃貯， 取20 g 放于200 mL 三角瓶中，加入180 mL 蒸餾水，利用多功能食物攪拌機攪碎1 min，用雙層紗布過濾后濾液用12 號濾紙過濾， 濾液用來測定谷草黃貯的pH值、乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量。

濾液pH 值用pH 計（PB-10Sartorius）測定。用0.22 μL 的濾過膜過濾濾液，利用高效液相色譜儀（SHI-MADZE-10A， 色譜柱為：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 30 mm×8 mm， 檢測器：SPD-M10AVP， 流動相：3 mmol/L 高氯酸， 流速：0.6 mL/min； 柱溫50 ℃，檢測波長210 nm，進樣量5 μL）測定乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量［11］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0 統(tǒng)計學軟件對數(shù)據(jù)進行獨立樣本的t 檢驗，以P＜0.05 為差異顯著，文中黃貯相關數(shù)據(jù)均以“平均數(shù)±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 谷草原料干物質和營養(yǎng)含量

2 種谷草中，干物質含量比較接近，都在50.00%以上，106 號谷草與107 號谷草相比，CP、WSC 和ADL 含量較高，而NDF 和ADF 含量較低（見表1）。

表1 106 號和107 號谷草的干物質以及營養(yǎng)含量（干物質基礎） 單位：%

2.2 谷草黃貯干物質和營養(yǎng)含量

2 種谷草黃貯的DM 含量都在50.00%以上，而WSC 含量很低， 都在0.50%以下。 糖蜜和L.plantarum 添加對2 種谷草黃貯DM 含量和WSC含量沒有影響。與原料相比，106 號谷草黃貯的CP含量出現(xiàn)不同程度的下降， 添加組含量高于對照組，但差異不顯著（P>0.05）；107 號谷草添加組和對照組的CP 降解程度都較小， 無顯著差異 （P>0.05）。 106 號谷草黃貯添加組與對照組相比，NDF和ADL 含量有降低趨勢，差異不顯著（P>0.05），而ADF 含量顯著（P＜0.05）低于對照組；107 號谷草黃貯添加組和對照組的NDF、ADF 和ADL 含量都沒有顯著（P>0.05）差異（見表2）。

表2 谷草黃貯的干物質和營養(yǎng)含量（干物質基礎） 單位：%

2.3 谷草黃貯的pH 值、乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量

從發(fā)酵品質來看，106 號谷草黃貯pH 值在5.58 以下，添加組pH 值低于對照組，但差異不顯著（P>0.05），而LA、AA 含量以及LA/AA 都極顯著（P＜0.01） 高于對照組；107 號谷草黃貯添加組pH值極顯著（P＜0.01）低于對照組，且LA、AA 含量以及LA/AA 都極顯著（P＜0.01）高于對照組。2 種谷草黃貯對照組與添加組均未檢出丙酸和丁酸（見表3）。

表3 谷草黃貯的pH 值和發(fā)酵產(chǎn)物

3 討論

ADF 是飼料飼用價值高低的反映，ADF 含量越低，飼用價值越大［12］。 106 號谷草添加組的ADF含量顯著（P＜0.05）低于對照組，可能是青貯過程中使用糖蜜提高了發(fā)酵品質，產(chǎn)生較多的酸，促進了細胞壁的分解。陳育峰等［13］的研究中，利用甘蔗糖蜜處理甘蔗尾能顯著（P＜0.05）降低該青貯的粗纖維含量。 Baytok 等［14］研究也表明隨著甘蔗糖蜜添加比例的增加， 玉米青貯飼料中NDF 和ADF含量顯著下降。 該研究結果與以上研究結果基本一致，因此，添加糖蜜有利于提高106 號谷草的飼用價值。

2 種谷草的4 種黃貯中WSC 含量和pH 值都下降，是由于在青貯發(fā)酵過程中，WSC 被乳酸菌利用，分解成揮發(fā)性脂肪酸和乳酸等，使pH 值降低，抑制其他雜菌的繁殖，實現(xiàn)飼草料的長期保存［15］。因此， 谷草黃貯中WSC 含量和pH 值都低于谷草原料，符合青貯飼料發(fā)酵的規(guī)律。

pH 值是衡量青貯飼料發(fā)酵品質的重要指標之一。pH 值低意味著青貯質量較好，反之，青貯質量較差。 該試驗中， 添加糖蜜和L.plantarum 的106 號谷草黃貯pH 值低于對照組，但是差異不顯著（P>0.05），而107 號谷草黃貯pH 值極顯著（P＜0.01）低于對照組。 乳酸菌作為添加劑改善青貯品質在牧草青貯中已廣泛使用， 牧草青貯時添加乳酸菌可促進青貯乳酸的快速積累， 降低pH 值，抑制蛋白質分解，獲得優(yōu)質的青貯飼料［16］。可溶性糖是乳酸菌發(fā)酵的物質基礎， 充足的發(fā)酵底物確保乳酸菌大量生成乳酸， 加快青貯飼料酸化， 促使pH 值迅速下降，有效抑制不良發(fā)酵，提高青貯品質，這與于杰等［17］研究結果一致。

乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量及其組成是判斷青貯飼料發(fā)酵品質的另一項指標，乳酸、乙酸和丁酸是最重要的評定標準。 在青貯飼料發(fā)酵過程中存在同型發(fā)酵型和異型發(fā)酵型2 類乳酸菌， 同型發(fā)酵乳酸菌把原料中存在的葡萄糖、果糖、蔗糖等分解為乳酸， 而異型發(fā)酵乳酸菌把這類糖分解為乳酸、乙酸、酒精和CO2等。 同型發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質損失小， 快速生成乳酸可以促進pH 值迅速下降，有利于保存原料中的營養(yǎng)物質，并能有效抑制蛋白質降解。因此，選擇乳酸菌添加劑時要盡量考慮同型發(fā)酵乳酸菌，如L.plantarum 和Lactobacillus casei 等。 乳酸和乙酸是青貯飼料pH 值下降的主要因素， 乳酸和乙酸比例也成為判斷青貯飼料發(fā)酵好壞的標準［18］。 該試驗中糖蜜和L.plantarum添加的2 種谷草黃貯的乳酸和乙酸含量極顯著（P＜0.01）高于對照組，而且乳酸/乙酸比例均大于1， 說明L.plantarum 的添加促進了發(fā)酵過程中乳酸型發(fā)酵， 對于改善谷草黃貯發(fā)酵品質具有重要作用。 在青貯過程中，丙酸和丁酸的生成，都影響發(fā)酵品質。 丙酸主要由梭菌和丙酸桿菌生成，丙酸桿菌在青貯發(fā)酵過程中利用乳酸作為發(fā)酵底物，生成丙酸、乙酸和CO2等，造成營養(yǎng)物質損失。丁酸的生成主要是由梭菌引起，梭菌又稱為丁酸菌或酪酸菌，是一種梭狀芽孢桿菌，屬于青貯中的有害微生物。在青貯發(fā)酵過程中降解乳酸或原料中的糖生成的丁酸，還可將蛋白質降解為胺或氨，降低青貯品質和營養(yǎng)含量， 使青貯飼料產(chǎn)生難聞的惡臭氣味，影響采食量。 該研究2 種谷草的4 種黃貯中，都未檢測出丙酸和丁酸，說明106 號谷草和107 號谷草能夠加工出優(yōu)質黃貯飼料。

4 結論

谷草加工成黃貯飼料可以有效保存營養(yǎng)成分。 添加糖蜜和L.plantarum 可以降低pH 值，促進黃貯的乳酸發(fā)酵，提升發(fā)酵品質。