馬冉冉, 袁 潔, 張文潔, 許能祥*, 顧洪如*
(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所, 江蘇 南京 210014; 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種養(yǎng)結(jié)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210014;3. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所, 江蘇 南京 210014)
西蘭花(BrassicaoleraceaL. var.italicPlanch)的莖葉廢棄物含有豐富的植物蛋白和可溶性糖,飼用價(jià)值高[1]。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),我國(guó)西蘭花種植總面積約10萬(wàn)hm2,大約只有15%的尾菜用作飼料以及其他相對(duì)科學(xué)化的利用[2-3]。尾菜因含水量高,長(zhǎng)時(shí)間堆放極易腐爛,給環(huán)境造成巨大壓力;直接還田傳播病蟲(chóng)害,影響下茬作物,給農(nóng)戶造成嚴(yán)重?fù)p失[4]。目前,尾萊厭氧發(fā)酵后用作青貯飼料,是尾菜資源化利用的重要方式,也是緩解草食性動(dòng)物飼養(yǎng)中粗飼料短缺的有效手段,國(guó)內(nèi)外都有此方面的研究。
Marino等[5]進(jìn)行了多種尾菜的營(yíng)養(yǎng)成分分析,得出西蘭花尾菜可作為飼料飼喂家畜。Trinidad de Evan等[6]研究得出西蘭花尾菜青貯料可替代奶牛日糧中24%的常規(guī)精料(小麥、豆粕和麥麩),可顯著降低奶牛精料的原料成本。何元翔[7]等將花椰菜尾菜萎焉處理后青貯,得到了感官評(píng)分為1級(jí)(優(yōu)良)、發(fā)酵弗氏評(píng)分為良好的青貯飼料。錢仲倉(cāng)等[8]將西蘭花莖葉晾曬,含水量控制在75%以內(nèi)青貯,結(jié)果表明尾菜青貯料可較好地提供土豬生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng),節(jié)省了飼料成本。飼喂家畜時(shí),若飼料中硝酸鹽或亞硝酸鹽超標(biāo),不僅對(duì)反芻動(dòng)物的受胎率、健康狀況等有影響,也會(huì)對(duì)奶制品、肉制品產(chǎn)生不良影響[9]。在實(shí)際生產(chǎn)中,人們大多重視青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì),卻忽略了其硝酸鹽和亞硝酸鹽等有害成分,而關(guān)于尾菜青貯料質(zhì)量安全相關(guān)的文章也鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)西蘭花尾菜在自然堆放過(guò)程中飼用品質(zhì)變化、青貯后的發(fā)酵品質(zhì)以及硝酸鹽和亞硝酸鹽含量等開(kāi)展研究,明確西蘭花尾菜適宜調(diào)制青貯飼料的時(shí)間界限,為提高蔬菜產(chǎn)區(qū)尾菜飼料化的利用水平提供一定依據(jù)。
2020年11月5日,西蘭花尾菜(品種為‘炎秀’)取自江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)科所,在自然通風(fēng)條件下分別堆放0 d(T0),1 d(T1),2 d(T2)和3 d(T3)。將堆放處理后的尾菜切短至1~2 cm的小段,每個(gè)青貯袋裝填300 g左右。按照尾菜堆放天數(shù)的不同,即有4個(gè)處理,每個(gè)處理12袋,共48袋,在室溫下貯藏,分別于30 d,60 d,90 d后隨機(jī)開(kāi)袋取樣。測(cè)定其飼用品質(zhì)、發(fā)酵品質(zhì)、微生物數(shù)量以及硝酸鹽和亞硝酸鹽含量。
將青貯料充分混勻后,取10 g青貯樣品置于封口袋中,加入90 mL,0.91%無(wú)菌生理鹽水,用于乳酸菌、好氧細(xì)菌和真菌(霉菌和酵母菌)計(jì)數(shù)。同時(shí)稱取20 g青貯樣品于封口帶中,加入180 g去離子水,攪拌均勻后置于15℃搖床上,120 rpm搖1 h得到浸提液測(cè)定pH,將浸提液置于-20℃冷凍冰箱中保存用于測(cè)定氨態(tài)氮(Ammonia nitrogen,AN)含量、乳酸(Lactic acid,LA)含量、乙酸(Acetic acid,AA)含量、丙酸(Propionic acid,PA)含量和丁酸(Butyric acid,BA)含量等。每次稱取100 g左右原料和青貯料,于65℃烘箱中烘72 h以上至恒重,測(cè)定并計(jì)算干物質(zhì)(Dry matter,DM)含量。并將烘干的樣品用1HP桌上型高速粉碎機(jī)(型號(hào)為RT-34,購(gòu)于泓荃機(jī)械公司)粉碎,過(guò)1 mm篩后放入聚乙烯自封袋中密封保存,用于青貯料飼用品質(zhì)的測(cè)定。
利用平板培養(yǎng)進(jìn)行微生物計(jì)數(shù)[10];水溶性碳水化合物(Water-soluble carbohydrate,WSC)、淀粉含量的測(cè)定采用高氯酸水解-蒽酮-硫酸比色法[11];中性洗滌纖維(Neutral-detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(Acid-detergentfiber,ADF)利用Van-Soest法[12]進(jìn)行測(cè)定;使用安捷倫1260型高效液相色譜儀測(cè)定分析有機(jī)酸含量[13];干物質(zhì)體外消化率(In itro dry matter digestibility,IVDMD)的測(cè)定采用胃蛋白酶-纖維素酶2步法[14];粗蛋白(Crude protein,CP)含量的測(cè)定采用凱氏定氮法[15];NH3-N含量用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定[16]。用水楊酸法[17]測(cè)定硝酸鹽含量;用鹽酸-萘乙二胺法[18]測(cè)定亞硝酸鹽含量。
青貯飼料的感官評(píng)定可根據(jù)德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)(DLG)編訂的青貯質(zhì)量感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[19]來(lái)評(píng)定。將飼料分成一級(jí)優(yōu)良(20~16分)、二級(jí)尚好(15~10分)、三級(jí)中等(9~5分)和四級(jí)腐敗(4~0分)。并用Kaiser評(píng)價(jià)體系[20](表1)和V-Score評(píng)分體系[21](表2)對(duì)尾菜青貯料進(jìn)行發(fā)酵品質(zhì)評(píng)分。
表1 Kaiser評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
表2 V-Score評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
采用Excel 2019和SPSS statistics 23進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析,采用鄧肯氏(Duncan)方法進(jìn)行多重比較。
隨著青貯時(shí)間的延長(zhǎng),T0,T1,T2處理的尾菜青貯料的顏色由深綠色變?yōu)闇\綠色,莖葉結(jié)構(gòu)保存完好,無(wú)明顯丁酸臭味;T3處理青貯90 d后,青貯料明顯變?yōu)辄S褐色且具有酸臭味。根據(jù)德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)青貯質(zhì)量感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各組的青貯料進(jìn)行感官評(píng)分,T0,T1,T2組為2級(jí)尚好,T3為4級(jí)腐敗,見(jiàn)表3。
表3 不同處理青貯飼料感官評(píng)定
西蘭花尾菜在堆放過(guò)程中,其飼用品質(zhì)變化見(jiàn)表4。隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),尾菜DM含量呈增加趨勢(shì),差異顯著(P<0.05);尾菜非結(jié)構(gòu)碳水化合物含量(NSC)隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng)持續(xù)下降,由10.17%降至3.57%,降幅高達(dá)65%,差異顯著(P<0.05)。CP含量有所降低,但各處理間差異不顯著(P>0.05);與T0組相比,其他處理的NDF與ADF含量均有所升高,且NDF變化幅度更大。WSC與淀粉的動(dòng)態(tài)變化具體見(jiàn)圖1,隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),尾菜WSC含量呈“降-升-降”變化趨勢(shì)。T3與T0相比,WSC含量下降極顯著,由最初的5.05%降至1.12%,下降幅度多達(dá)77.82%;淀粉含量顯著下降(P<0.05),由最初的5.12%下降了52.15%,達(dá)到最低值2.45%。
表4 西蘭花尾菜堆放過(guò)程中的飼用品質(zhì)性狀
圖1 不同堆放時(shí)間下尾菜WSC與淀粉含量的變化
在青貯的第30,60和90 d分別開(kāi)袋,西蘭花尾菜青貯后的飼用品質(zhì)見(jiàn)表5。同一青貯時(shí)期內(nèi),隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),各處理的IVDMD,DM和CP含量下降顯著(P<0.05)。隨著青貯時(shí)間延長(zhǎng),尾菜青貯料的飼用品質(zhì)下降,具體表現(xiàn)為IVDMD,CP和DM含量下降(P<0.05);ADF含量顯著增加(P<0.05)。此外,0~90 d,T3處理的NDF含量增加;T2的NDF含量在0~60 d下降,在60~90 d增加(P<0.01)。
表5 不同堆放時(shí)長(zhǎng)的西蘭花尾菜青貯料的飼用品質(zhì)
各處理青貯前后WSC和淀粉含量變化動(dòng)態(tài)見(jiàn)圖2。尾菜青貯后,與原料相比,各個(gè)處理的WSC含量下降顯著(P<0.05,下同);在青貯30~60 d,WSC含量下降顯著;青貯60~90 d,WSC含量略微升高。在同一青貯時(shí)期,各處理間進(jìn)行比較時(shí),T0的WSC含量最高,T3的最低,即隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),WSC含量顯著降低。關(guān)于淀粉含量的變化,尾菜青貯后,與原料相比,各處理青貯的前30 d,淀粉含量下降顯著;30~90 d期間,總體也呈降低趨勢(shì),且T0的淀粉含量在青貯前后都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他處理。在同一青貯時(shí)期,各處理間進(jìn)行比較時(shí),T0的淀粉含量最高,T3的最低。
圖2 各處理青貯前后WSC和淀粉含量變化動(dòng)態(tài)
在青貯第30,60,90 d開(kāi)袋后,青貯料的發(fā)酵品質(zhì)見(jiàn)表6。青貯30~90 d,T0和T1的pH呈先下降后上升的趨勢(shì);T2和T3的pH呈先上升后下降的趨勢(shì);此外,T3處理青貯料在整個(gè)青貯期間其pH都大于6。青貯30~90 d,T0和T1處理組的LA含量是呈上升趨勢(shì)的;而T2和T3呈下降趨勢(shì)。在同一青貯時(shí)期內(nèi),隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),LA含量呈先升高后降低的趨勢(shì),且各個(gè)處理間差異極顯著(P<0.01),T3的AA含量高于其他處理。青貯30~90 d,T0,T1,T2的NH4+-N/TN含量先升高后降低,T3的NH4+-N/TN含量持續(xù)增加;在同一青貯時(shí)期內(nèi),T1的NH4+-N/TN最低,T3的NH4+-N/TN最高,即隨著尾菜堆放時(shí)間的延長(zhǎng),NH4+-N/TN含量呈增高趨勢(shì),且各個(gè)處理間差異極顯著(P<0.01)。
表6 不同堆放時(shí)長(zhǎng)的西蘭花尾菜青貯料的發(fā)酵品質(zhì)
由表7可知,本試驗(yàn)中V-Score和Kaiser的評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致,即隨著青貯時(shí)間的延長(zhǎng),各處理發(fā)酵品質(zhì)得分減小。在同一青貯時(shí)期內(nèi),T0組的發(fā)酵品質(zhì)得分最高,T3組最低,可判定其腐敗。由此可得出,隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),尾菜發(fā)酵品質(zhì)下降。
表7 不同處理青貯料發(fā)酵品質(zhì)評(píng)分
由圖3可看出,青貯30~90 d,各個(gè)處理的乳酸菌數(shù)量顯著下降,青貯30 d時(shí),T2處理具有最高的乳酸菌數(shù)量,為8.13 lgcfu·g-1FW,青貯60 d時(shí),T2乳酸菌數(shù)量最低,為7.56 lgcfu·g-1FW。
圖3 不同堆放時(shí)間對(duì)尾菜青貯料微生物動(dòng)態(tài)變化的影響
青貯30~90 d,T0處理的好氧細(xì)菌數(shù)量明顯下降,T1,T2處理在30~60 d呈緩慢下降趨勢(shì),60~90 d,數(shù)量回升。較其他處理而言,T3青貯料在整個(gè)過(guò)程中細(xì)菌數(shù)量均最高。在同一青貯時(shí)期內(nèi),30~60 d,隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),青貯料中細(xì)菌數(shù)量呈先減少后增加的趨勢(shì),青貯90 d,隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),青貯料中細(xì)菌數(shù)量呈增加的趨勢(shì),T0具有最少的細(xì)菌數(shù)量,為3.15 lgcfu·g-1FW。
在整個(gè)青貯時(shí)期內(nèi),T3處理的真菌數(shù)量均最高。隨著青貯時(shí)間的延長(zhǎng),T1,T2,T3真菌數(shù)量呈減少趨勢(shì)。在青貯30 d,隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),酵母菌和霉菌等真菌數(shù)量呈增加的趨勢(shì);60~90 d,隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),真菌數(shù)量呈先減少后增加的趨勢(shì)。
由圖4可知,堆放時(shí)間對(duì)尾菜青貯料的硝酸鹽與亞硝酸鹽含量的顯著影響,隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),硝酸鹽含量先上升后下降;而亞硝酸鹽含量呈上升趨勢(shì);堆放1 d的青貯料的硝酸鹽含量是最高的,達(dá)到192.94 mg·kg-1;堆放3 d的青貯料的亞硝酸鹽含量是最高的,達(dá)到1.68 mg·kg-1。
圖4 尾菜青貯后硝酸鹽與亞硝酸鹽含量變化
西蘭花尾菜在堆放過(guò)程中,水分、NSC含量都呈下降趨勢(shì)。NSC主要包括WSC和淀粉,NSC含量的急劇下降與WSC和淀粉含量的減少密切相關(guān)。這是因?yàn)槲魈m花采摘時(shí)機(jī)械損傷導(dǎo)致的愈傷呼吸使總的呼吸強(qiáng)度在一段時(shí)間增強(qiáng),尤其在收割后的兩天內(nèi),可溶性糖作為植物體內(nèi)最直接的能源物質(zhì),首先被活細(xì)胞呼吸消耗掉,而淀粉也會(huì)發(fā)生水解用于補(bǔ)充細(xì)胞在饑餓代謝過(guò)程中需要的能源[22]。WSC含量“降—升—降”的變化趨勢(shì)可能是因?yàn)槲膊硕逊诺?~1 d期間,細(xì)胞饑餓代謝消耗大部分WSC,1~2 d期間WSC含量有所回升是因?yàn)榈矸郯l(fā)生水解補(bǔ)充了一部分WSC,但隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),淀粉水解補(bǔ)充的WSC遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于植物細(xì)胞代謝消耗掉的,故堆放2~3 d,WSC含量呈下降趨勢(shì)。淀粉因發(fā)生水解補(bǔ)充了被消耗的WSC而導(dǎo)致淀粉含量持續(xù)下降。
WSC可直接用作乳酸菌厭氧呼吸的能源物質(zhì),而淀粉作為非結(jié)構(gòu)性碳水化合物,其被分解成可溶性糖后也能被乳酸菌利用。雖然堆放時(shí)間延長(zhǎng)后,水分的散失導(dǎo)致DM的相對(duì)增加,卻導(dǎo)致WSC和淀粉大幅度下降,堆放時(shí)間延長(zhǎng)并不利于青貯發(fā)酵。已有研究表明,青貯原料的可溶性碳水化合物含量應(yīng)大于干質(zhì)量的2%才有利于青貯發(fā)酵[23]。本研究中T3處理的WSC含量低于干質(zhì)量的2%,不適合直接用于青貯。
NDF和ADF的主要組分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等結(jié)構(gòu)性碳水化合物,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,較難分解[22]。本試驗(yàn)中,隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng),各處理中NDF、ADF含量有所增加,是其組分所占干物質(zhì)百分含量的增加,并不是絕對(duì)質(zhì)量的增加,究其原因是NSC,CP和淀粉等的降解而導(dǎo)致NDF,ADF等百分含量的相對(duì)增加。
CP含量在西蘭花尾菜堆放過(guò)程中整體呈下降趨勢(shì),因?yàn)槲膊耸崭詈螅瑺I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由同化作用轉(zhuǎn)向分解作用,部分蛋白質(zhì)被分解成以氨基酸為主的氨化物[24],故隨堆放時(shí)間的延長(zhǎng),CP含量呈降低趨勢(shì)。
隨著尾菜青貯時(shí)間的延長(zhǎng),其飼用品質(zhì)下降,可能是由于高水分情況下,汁液外滲造成一定營(yíng)養(yǎng)損失[4],或堆放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的處理發(fā)酵初期底物不足造成pH降低緩慢,好氧細(xì)菌、梭菌等雜菌增多,好氧微生物活動(dòng)旺盛分解了一部分蛋白質(zhì)等多方面因素造成的[25]。隨著青貯時(shí)間的延長(zhǎng),T3組各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)下降的最明顯,主要是因?yàn)門3組用于發(fā)酵的WSC含量最少,腐敗細(xì)菌含量最多,這些都不利于青貯發(fā)酵。
pH快速降低后有助于限制植物酶活性,減少蛋白質(zhì)降解損失,抑制產(chǎn)生高水平乙酸、丁酸的有害微生物數(shù)量[26]。因此也有用pH值來(lái)評(píng)價(jià)青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的,認(rèn)為pH值4.2以下在玉米或其他禾本科牧草的青貯中是適宜的[27]。本試驗(yàn)中青貯90 d時(shí),T0,T1的pH值(pH值分別為4.30,4.34)雖略高于優(yōu)良青貯飼料的標(biāo)準(zhǔn)(pH值為4.2),但乳酸占總酸的百分比較高,氨態(tài)氮與總氮的比值也最低,這點(diǎn)由V-Score和Kaiser評(píng)價(jià)得分中也可看出。青貯飼料的發(fā)酵評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)因不同青貯材料而異,這與劉瑞香等[28]報(bào)道的黃蒿的青貯特性以及何元翔等[7]報(bào)道的花椰菜尾菜青貯特性的研究結(jié)果一致。綜合感官性狀和發(fā)酵品質(zhì)評(píng)分,高水分的西蘭花尾菜可以進(jìn)行青貯,但堆放時(shí)間0~2 d為宜,因?yàn)槎逊艜r(shí)間越久,用于發(fā)酵的底物越少、蛋白質(zhì)被分解的越多且腐敗細(xì)菌等會(huì)增加,這些不利于乳酸發(fā)酵。
本試驗(yàn)未添加額外的乳酸菌制劑,尾菜青貯過(guò)程中用于發(fā)酵的乳酸菌皆為尾菜自身攜帶,因T3的發(fā)酵底物不充足,pH值一直處于一個(gè)比較高的狀態(tài)(pH>6),故T3的各種微生物數(shù)量相對(duì)比較高。青貯30~90 d,各個(gè)處理的乳酸菌數(shù)量呈顯著下降趨勢(shì);青貯30 d時(shí),T2乳酸菌數(shù)量充足,發(fā)酵初期DM和WSC相對(duì)充足,其率先降到了一個(gè)比較低的pH值(pH值為4.22),然而較低的pH值也會(huì)抑制乳酸菌的繁殖,故其青貯60 d時(shí)乳酸菌數(shù)量較少[29]。青貯30~90 d,T1的好氧細(xì)菌數(shù)量持續(xù)下降,是因?yàn)槠浒l(fā)酵效果較佳,pH一直處于比較低的狀態(tài)(pH值在4.0~4.4之間),對(duì)雜菌抑制作用較強(qiáng)。真菌主要包括酵母菌和霉菌,真菌數(shù)量的多少影響開(kāi)袋后的有氧穩(wěn)定性[30]。青貯30 d時(shí),堆放時(shí)間越長(zhǎng)的青貯料,含水量越低,其真菌數(shù)量越多;青貯料的乳酸菌數(shù)量越低,其真菌數(shù)量越高??梢?jiàn)尾菜青貯料真菌數(shù)量與含水量、乳酸菌數(shù)量呈負(fù)相關(guān),這點(diǎn)與牟林林等[31]和許能祥等[32]研究結(jié)果一致。
西蘭花莖葉本身含有一定量的硝酸鹽、亞硝酸鹽,收割后呼吸強(qiáng)度增加,尤其在收割后前兩天,由于機(jī)械損傷導(dǎo)致的愈傷呼吸增強(qiáng),植物體細(xì)胞內(nèi)酶活性增加,會(huì)加速亞硝酸鹽的生成。堆放時(shí)間延長(zhǎng)后,由于細(xì)菌繁殖活躍,細(xì)菌的硝基還原酶可將植物體內(nèi)的硝酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁},且隨著蔬菜腐爛程度的增加,亞硝酸鹽的含量逐步升高[33-34]。尾菜青貯后,堆放時(shí)間最久的(T3)所含有的細(xì)菌數(shù)目最多,經(jīng)細(xì)菌的硝基酶還原的硝酸鹽也就最多,故T3組的亞硝酸鹽含量最高,達(dá)到1.68 mg·kg-1。
參照于炎湖等[35]的研究以及國(guó)家飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[36],硝酸鹽的允許量(以NO3-計(jì))為≤880 mg·kg-1,亞硝酸鹽的允許量(以NaNO2計(jì))為≤10 mg·kg-1,各處理的尾菜青貯料的硝酸鹽最大值為192.94 mg·kg-1,亞硝酸鹽含量最高,達(dá)1.68 mg·kg-1,均未超標(biāo)。
西蘭花尾菜在堆放的3 d內(nèi),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),WSC和淀粉含量下降,其中堆放3 d(T3)的尾菜WSC含量?jī)H為1.12%,不適合直接青貯,可知堆放時(shí)間越長(zhǎng)越不利于青貯。隨著青貯時(shí)間的延長(zhǎng),各處理的發(fā)酵品質(zhì)得分降低,尾菜太高的含水量并不利于其青貯料長(zhǎng)期保存。為了更多的保留尾菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,改善發(fā)酵品質(zhì),應(yīng)選擇的尾菜青貯原料堆放時(shí)間為0~2 d。