雜交構(gòu)樹裹包青貯不同深度發(fā)酵品質(zhì)變化規(guī)律研究

張玉琳，付東青，李超程，2，黃星宇，張凡凡

（1石河子大學動物科技學院，新疆 石河子 832000；2新疆科構(gòu)生物科技有限公司，新疆 石河子 832000）

0 前言

畜牧業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位，隨著我國“糧改飼”政策的實施，建設(shè)節(jié)糧型畜牧養(yǎng)殖業(yè)逐步成為我國畜牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。隨著我國大部分地區(qū)飼料短缺問題的加重，開發(fā)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料被提上日程。雜交構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera（L.）L'Hér.ex Vent.）具有高抗、速生、豐產(chǎn)和蛋白含量高等優(yōu)點；此外，其兼具耐貧瘠、耐刈割、粗蛋白質(zhì)（CP）含量高等特點[1]。因此大力發(fā)展雜交構(gòu)樹規(guī)?；N植和科學養(yǎng)殖應(yīng)用，既能獲得優(yōu)質(zhì)蛋白飼料，解決農(nóng)牧爭地矛盾，又能有效提高畜產(chǎn)品品質(zhì)，改善生態(tài)環(huán)境，對實現(xiàn)“經(jīng)濟-社會-生態(tài)”三統(tǒng)一具有重要意義。雜交構(gòu)樹是中國科學院培育的速生豐產(chǎn)樹種，具有抗逆性突出、飼用價值高等特性[2]。構(gòu)樹葉的營養(yǎng)成分豐富，其蛋白質(zhì)、賴氨酸、蛋氨酸含量明顯高于玉米，鈣、磷和鐵等礦物質(zhì)元素含量比一般牧草高，可作為優(yōu)質(zhì)的飼料原料。其樹葉含CP超過20%，高于苜蓿草粉但低于豆粕，中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）都比豆粕高[3]。然而，構(gòu)樹葉直接作為飼料時，動物難以消化吸收其蛋白，80%以上蛋白會從糞便中排出，飼養(yǎng)效率不高[4]。此外，與普通飼料比較，發(fā)酵的構(gòu)樹葉飼料有利于豬的日增重和料肉比，而未發(fā)酵的構(gòu)樹葉則相反[5]。大量研究證實，構(gòu)樹經(jīng)過發(fā)酵處理可有效改善其營養(yǎng)價值[6-7]。目前，國內(nèi)常用的青貯方式有青貯窖、地面堆貯、裹包青貯和塑料袋青貯等，而拉伸膜裹包青貯是一種調(diào)制優(yōu)良青貯飼料的新型生產(chǎn)工藝，主要適用于甜高粱、玉米和苜蓿等草料或秸稈的青貯，具有機械化作業(yè)程度高、機動性強，綜合效益高，青貯質(zhì)量好，能應(yīng)對突發(fā)天氣變化，儲存和取飼方便，產(chǎn)品可實現(xiàn)商品化等特點[8]。有研究表明，苜蓿在拉伸膜裹包青貯后基本保持鮮草的營養(yǎng)成分，CP 損失很少，NDF 和ADF 含量與鮮草基本接近[9]。關(guān)于不同原料裹包青貯的研究報道很多，但主要集中在對裹包青貯營養(yǎng)品質(zhì)、青貯品質(zhì)、拉膜層數(shù)和微生物特征的研究[10-11]，本研究以裹包青貯不同深度作為切入點，探究雜交構(gòu)樹裹包青貯不同深度營養(yǎng)成分和品質(zhì)變化規(guī)律，為促進雜交構(gòu)樹的大規(guī)模種植和綜合利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

青貯原料：2019 年9 月采自新疆維吾爾自治區(qū)塔城地區(qū)沙灣縣人工種植的雜交構(gòu)樹。沙灣縣（85°30E，44°31′N）屬大陸性中溫帶干旱氣候，平均氣溫6.3～6.9℃，全年太陽實照時數(shù)2800～2870h，無霜期 170～190d，年降水量 140～350mm，年蒸發(fā)量1500～2000mm。待雜交構(gòu)樹長至1.5m 左右，利用青飼料收獲機進行全株收割粉碎，留茬高度為15～20cm，粉碎長度1～2cm。

1.2 青貯方法

取收割后鮮樣500g左右，于實驗室進行營養(yǎng)成分檢測，其結(jié)果如表1所列。其余用裹包機（CLAAS克拉斯）裹包青貯，雜交構(gòu)樹裹包青貯密度500kg·m-3，裹包規(guī)格：半徑50cm，高100cm，裹包膜厚度0.1mm，裹包層數(shù)8～10層，裹包完成于室外發(fā)酵60d后，開包取樣分析。按照裹包的圓柱體對角線從上到下分別于最外層（半徑50cm，高100cm）、中間層（半徑25cm，高75cm）和中心層（半徑0cm，高50cm）取樣。

表1 青貯前雜交構(gòu)樹營養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）Table 1 Nutrients of Broussonetia papyrifera（L.）L'Hér.ex Vent.before silage（dry matter basis）

1.3 測定項目及其方法

1.3.1 營養(yǎng)成分測定

鮮樣及青貯營養(yǎng)成分主要測定干物質(zhì)（DM）、CP、可溶性碳水化合物（WSC）、NDF、ADF、粗脂肪（EE）和粗灰分（Ash），均采用國標法[12]：DM 含量采用105℃烘干法；CP 含量采用凱氏定氮法（Kjeltec 8400 FOSS 全自動凱氏定氮儀，美國福斯）；WSC 采用蒽酮比色法（722 可見分光光度計，上海精科）；NDF和ADF含量采用范氏纖維測定法（纖維袋）；EE含量采用索氏提取法（玻璃索氏提取器）；Ash 含量采用550℃灼燒法（XL-3000型高效節(jié)能智能一體馬弗爐，上海合恒）。

1.3.2 感官評定

依照農(nóng)業(yè)部頒發(fā)《青貯飼料質(zhì)量評定標準（試行）》對雜交構(gòu)樹裹包青貯進行感觀評定[13]，劃分優(yōu)等、良好、一般和劣質(zhì)四個級別。

1.3.3 發(fā)酵品質(zhì)測定

pH 值及氨態(tài)氮（NH3-N）的測定：取20g 青貯鮮樣，浸入提前備好的180mL去離子水中，入4℃冰箱浸提24h 后用雷磁PHS-3C 精密pH 計測定浸提液pH 值[14]。利用注射器把浸提液濾液吸入5mL 離心管中，NH3-N 測定備用；用密粒超強微孔濾膜將浸提液過濾到5mL 離心管中，測定有機酸及備用。NH3-N采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定[15]。

有機酸含量的測定：乳酸（LA）含量用液相色譜法（Agilent1260 高效液相色譜儀HPLC，美國安捷倫）[16]，色譜條件為：色譜柱Agilent ZORBAX SB-C18（5μm，4.6mm×250mm）；流動相0.01mol·L-1磷酸氫二鈉，用1mol·L-1的磷酸調(diào)至pH=2.70，臨用前用超聲波脫氣；流速1.0mL·min-1；進樣2μL；紫外檢測器波長214nm。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS20.0 統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，平均值間差異顯著性用Duncan氏法進行多重比較，以P＜0.05 作為差異顯著性判斷標準。采用隸屬函數(shù)評價法評選出最佳處理[17]，具體公式為：

式中 X 為樣品各指標測定值，Ux（＋）為各指標呈正相關(guān)隸屬函數(shù)值，Ux（－）為各指標呈負相關(guān)隸屬函數(shù)值。Xij為某樣品某指標測定值；Ximax為某樣品某指標最大測定值；Ximin為某樣品某指標最小測定值。

2 結(jié)果與分析

2.1 全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度感官評價

構(gòu)樹裹包青貯最外層、中間層和中心層分別為黃綠色、黃綠色和青綠色；不同層均為乳酸氣味，中心層乳酸味較其他層濃郁。整體評價中間層和中心層為優(yōu)等，最外層良好，結(jié)果如表2所列。

表2 全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度感官評價Table 2 Sensory evaluation of Broussonetia papyrifera（L.）L'Hér.ex Vent.Silage

2.2 全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度化學成分含量比較

如表3 所列可知，全株構(gòu)樹青貯不同深度的DM、WSC，隨深度的增加其含量逐漸下降，DM 含量在不同深度間差異顯著（P＜0.05），WSC含量中心層顯著低于最外層和中間層（P＜0.05）。CP含量中心層顯著高于最外層和中間層（P＜0.05）。NDF 和ADF隨深度的增加其含量沒有明顯的變化規(guī)律，且不同深度間差異不顯著（P＞0.05）。EE隨深度增加呈上升趨勢，但上升幅度小，且不同深度間差異不顯著（P＞0.05）。

表3 全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度營養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）%Table 3 Nutrient composition of whole Broussonetia papyrifera（L.）L' Hér. ex Vent. silage at different depth（dry mat?ter basis）

2.3 全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度品質(zhì)比較

如表4 所列可知，不同深度pH 呈下降趨勢，且最外層顯著高于中間層和中心層（P=0.02）；LA含量隨深度的增加，呈現(xiàn)上升趨勢，且最外層含量顯著低于中間層和中心層（P=0.02）；NH3-N 含量隨深度增加而下降，但不同深度間差異不顯著（P＞0.05）；氨態(tài)氮/總氮（NH3-N/TN）從數(shù)值看呈現(xiàn)下降趨勢，且中心層顯著低于最外層和中間層（P＜0.05）。

表4 全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度發(fā)酵品質(zhì)（干物質(zhì)基礎(chǔ)）Table 4 Fermentation quality of Broussonetia papyrifera（L.）L' Hér. ex Vent.silage（dry matter basis）with different depth

2.4 全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度各指標的綜合價值評價

由于不同深度各指標均不相同，任何單一指標去評價青貯不同深度品質(zhì)的好壞都是不全面的，將三個深度的不同指標進行隸屬函數(shù)分析，其中DM、CP、WSC、LA、EE 為正向指標；pH、NH3-N、NDF、ADF、NH3-N/TN為負向指標，平均10項指標的隸屬函數(shù)綜合評價排序，平均值越大的綜合評價值越好。由表5 所列可知，不同深度綜合價值排序為中心層（0.866）＞中間層（0.548）＞最外層（0.136）。

表5 全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度發(fā)酵品質(zhì)隸屬函數(shù)分析及綜合評價排序Table 5 Analysis of affiliation function and comprehensive evaluation of silage quality of Broussonetia papyrifera（L.）L'Hér.ex Vent.with different depth

3 討論

3.1 全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度的化學成分比較

DM 是牧草營養(yǎng)成分的基礎(chǔ)，DM 含量越高，其相對DM 采食量越高。本試驗裹包青貯開包時DM含量最外層最高，中心層最低，且不同層次之間差異顯著，主要原因可能是外界環(huán)境溫度較高，外層水分散失；其次由于水分散失，導致外層發(fā)酵體系含水量較低，發(fā)酵效果較其他層差，底物消耗較少。WSC 是青貯過程中乳酸菌等微生物的主要能源物質(zhì)。本試驗開包時WSC 在不同層含量存在差異，最外層最高，中心層最低，主要原因可能是在前期有氧發(fā)酵過程中由于外層水分的散失，乳酸菌成為優(yōu)勢菌的時間較晚，導致霉菌活動較強，蛋白分解較多，CP 和NH3-N/TN 在不同層次的含量也證明了這一點。纖維是植物細胞壁的主要組成成分，微生物很難將其分解代謝，Colombatto D 等研究添加纖維素酶對微生物發(fā)酵的影響，其結(jié)果表明纖維素酶的增加有助于NDF 的降解[18]。本試驗中，纖維物質(zhì)NDF 和ADF 在不同深度間不存在明顯的變化規(guī)律，這與高月娥等研究一致[10]。有研究者發(fā)現(xiàn)青貯過程中霉菌數(shù)量越多，EE 下降越快[19]，本試驗開包時EE 含量最外層最低，這也進一步說明由于水分散失前期發(fā)酵過程中霉菌活動較強，影響乳酸菌的發(fā)酵進程。

3.2 青貯窖中全株構(gòu)樹裹包青貯不同深度品質(zhì)的比較

pH 是青貯發(fā)酵好壞的決定性因素，pH 越低說明有機酸含量越高，發(fā)酵程度越好。NH3-N 是蛋白質(zhì)變質(zhì)的重要標志，青貯飼料中NH3-N主要是由植物蛋白酶和丁酸菌分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生，但是植物蛋白酶和丁酸菌的繁殖受pH 影響，酸性環(huán)境能抑制丁酸菌的繁殖[20-21]。本試驗在開包時pH最外層為4.6，中間層為4.2，中心層是4.1，LA 含量也出現(xiàn)相同規(guī)律，說明中心層發(fā)酵程度較外層好，這更好的說明由于水分散失前期霉菌活動影響乳酸菌發(fā)酵進程，也有可能是因為外層長時間與空氣接觸，有少量空氣通過裹包薄膜之間的縫隙進入到青貯裹包內(nèi)，主要停留在青貯外層，隨著深度的增加，空氣滲入越少，空氣的存在影響乳酸菌的繁殖，從而降低青貯發(fā)酵程度。此外，本試驗中，NH3-N 含量在不同深度間不存在明顯差異，然而NH3-N/TN 在中心層與中間層和最外層之間存在明顯差異。結(jié)合pH和乳酸含量分析，這可能是在不同層間由于空氣的存在有少量丁酸菌的滋生，中心層由于發(fā)酵程度好，pH較中間層和最外層低，有效抑制丁酸菌的繁殖，減少蛋白質(zhì)的分解；NH3-N/TN 本身揮發(fā)性強，中心層產(chǎn)生的NH3-N經(jīng)過長時間的揮發(fā)作用，導致各層次之間NH3-N含量存在差異，且最外層含量最高。

4 結(jié)論

在本試驗條件下，雜交構(gòu)樹裹包青貯中心層pH、DM、WSC、NH3-N 和NH3-N/TN 最低，CP、EE 和LA含量最高，青貯不同深度營養(yǎng)成分和發(fā)酵品質(zhì)整體評價為最外層良好，中間層和中心層優(yōu)等。