飼料油菜對發(fā)酵全混合日糧品質(zhì)的影響

楊 潔，馮 帆，高巧仙，王 京，辛國省*

（1.寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，寧夏飼料工程技術(shù)研究中心，西部特色生物資源保護(hù)與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750021；2.寧夏昊標(biāo)檢測服務(wù)研究院，寧夏銀川 750021）

近年來，隨著我國畜牧產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，飼草不足限制了畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，通過加大飼料資源開發(fā)、拓展飼草來源、增加飼草供給來緩解草畜矛盾已成為動物營養(yǎng)研究的重要方向。飼料油菜具有高蛋白、低纖維的特點(diǎn)，已成為一種新型的優(yōu)質(zhì)飼草。然而，由于油菜自身水分含量較高，難以直接加工調(diào)制，影響其飼料資源化利用。發(fā)酵全混合日糧（Fermented Total Mixed Ration，F(xiàn)TMR）能夠?qū)⑺趾扛摺Υ骐y度大的原料進(jìn)行有效保存，并改善其發(fā)酵品質(zhì)，已成為高水分飼料資源化利用的重要技術(shù)。FTMR生產(chǎn)的關(guān)鍵是要控制原料中的含水量，水分含量過高或過低均會影響其發(fā)酵品質(zhì)。徐曉明等將苜蓿草、青貯玉米、羊草等原料混合，加水調(diào)制成水分含量為40%、45%、50%、55%、60%的5種TMR進(jìn)行發(fā)酵，綜合感官、營養(yǎng)指標(biāo)、發(fā)酵指標(biāo)發(fā)現(xiàn)FTMR較為合適的含水率為 45%、50%和55%。王晶等將羊草、青貯玉米、秸稈與其他不同的原料混合，調(diào)制水分含量為40%、50%、60%的TMR飼料進(jìn)行裹包發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)裹包TMR較為適宜的水分含量50%。馬曉宇等研究認(rèn)為，新鮮稻草型 FTMR 的含水率以40%和45%為宜。目前主要通過額外添加水來控制的FTMR水分，對于將高含水量的原料作為水分控制因子進(jìn)行FTMR的調(diào)制的報(bào)道較少。故本研究在不額外添加水的情況下，以含水量較高的油菜作為FTMR中水分調(diào)節(jié)因子，將飼料油菜、玉米秸稈、精料補(bǔ)充料按照不同比例混合，調(diào)制成不同水分含量的FTMR，對其進(jìn)行感官評定、營養(yǎng)物質(zhì)含量和發(fā)酵指標(biāo)分析，探索油菜型FTMR的最佳含水量，為油菜飼料資源化高效利用提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn) 試驗(yàn)于2018年10月至2019年5月在寧夏大學(xué)飼料工程技術(shù)研究中心試驗(yàn)示范基地（賀蘭縣）進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì) 采用盛花期收割的油菜與收獲籽實(shí)后的玉米秸稈作為粗飼料來源。以較高含水量的油菜作為FTMR中水分調(diào)節(jié)因子，調(diào)制水分含量為40%、45%、50%、55%和60%的5種TMR日糧，日糧精粗比為1:1（干物質(zhì)基礎(chǔ)）。本試驗(yàn)中精料補(bǔ)充料由寧夏大北農(nóng)科技實(shí)業(yè)有限公司提供。FTMR的原料營養(yǎng)成分見表1。FTMR配方組成及營養(yǎng)成分見表2。

表1 FTMR的原料營養(yǎng)成分 %

表2 油菜型FTMR配方組成及營養(yǎng)成分（DM基礎(chǔ)）

1.3 FTMR的制作 飼料油菜和玉米秸稈鍘短至2～4 cm，將飼料油菜、玉米秸稈和精料補(bǔ)充料按照1.2設(shè)計(jì)方案均勻混合，于發(fā)酵瓶裝填壓實(shí)，密封保存。每個(gè)試驗(yàn)組各調(diào)制35個(gè)試驗(yàn)樣，共計(jì)175瓶，然后進(jìn)行密封保存，將制作好的FTMR存放在室內(nèi)干燥地面貯存。

1.4 FTMR樣品采集 FTMR在發(fā)酵后第3、7、15、23、30、45、60天進(jìn)行采樣，每次采樣取5個(gè)重復(fù)，測定其pH。在第60 天進(jìn)行發(fā)酵品質(zhì)的感官評價(jià)，每瓶取2份樣品，其中一份在105℃條件下烘干，粉碎過40目篩，用作常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)測定，另一份存于-20℃冰箱，用于發(fā)酵指標(biāo)測定。

1.5 測定指標(biāo)與方法

1.5.1 感官評定 FTMR感官評價(jià)采用德國農(nóng)業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)。TMR發(fā)酵結(jié)束后，分別從物料的氣味、結(jié)構(gòu)、色澤和發(fā)霉情況等方面進(jìn)行評價(jià)并打分。滿分為20分，16～20分為一級優(yōu)良，10～15分為二級尚好，5～9分為三級中等，0～4分為四級腐敗。

1.5.2 常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo) CP含量參照《飼料中粗蛋白的測定 凱氏定氮法》（GB/T 6432-2018）進(jìn)行測定；Ash含量測定參照《飼料中粗灰分的測定》（GB/T 6438-2007）；NDF含量測定參照《飼料中中性洗滌纖維（NDF）的測定》（GB/T 20806-2006）；ADF含量測定參照《飼料中酸性洗滌纖維的測定》（NY/T 1459-2007）。

1.5.3 發(fā)酵指標(biāo) 將FTMR冷凍樣品拿出解凍后并混合均勻，每份稱取25 g樣品于150 mL三角瓶，加入100 mL去離子水放在4℃的冰箱中24 h后過濾，得到FTMR提取液，用pH計(jì)測定濾液的pH，用苯酚-次氯酸鈉比色法測定樣品中氨態(tài)氮含量，結(jié)果用氨態(tài)氮占總氮的比例（NH-N/TN）來表示。乳酸（LA）含量的測定參照《飼料酸化劑中檸檬酸、富馬酸和乳酸的測定 高效液相色譜法測定》（GB/T 23877-2009）；乙酸（AA）、丙酸（PA）和丁酸（BS）含量參照郝建祥的方法采用安捷倫7820A氣相色譜儀進(jìn)行測定。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析 采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理后，利用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析和顯著性檢驗(yàn)，采用One-Way ANOVA中的Duncan′s法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性水平為＜0.05。結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 油菜型FTMR感官品質(zhì)的影響 由表3可見，發(fā)酵60 d后，各試驗(yàn)組的感官評分均高于10分，等級為尚好及以上。40%水分組FTMR出現(xiàn)輕微發(fā)霉變質(zhì)現(xiàn)象，其余組均未出現(xiàn)。40%水分組和45%水分組芳香味較弱但無臭味，質(zhì)地較為松軟，莖葉保持較好，色澤均為黃褐色，等級達(dá)到尚好；50%水分組和55%水分組的芳香味逐漸增強(qiáng)，色澤為黃褐色，等級優(yōu)良。60%水分組芳香味最濃，莖葉保持良好，質(zhì)地柔軟松散，顏色為黃綠色，等級達(dá)到優(yōu)良。隨著油菜比例的增加及含水率的增高，F(xiàn)TMR的顏色逐漸加深，且酸味逐漸變濃。

表3 油菜型FTMR感官品質(zhì)的影響

2.2 油菜對FTMR常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)的影響 由表4可見，與發(fā)酵前相比，各試驗(yàn)組FTMR的CP含量組均有所下降；40%水分組的Ash有所上升，其余組均有所下降。各試驗(yàn)組的NDF和ADF含量均出現(xiàn)不同程度下降。發(fā)酵結(jié)束后，各FTMR組的CP含量差異不顯著，以40%水分組CP含量最低（14.04%），60%水分組CP含量最高（15.02%）。Ash含量組間差異顯著，40%水分組Ash含量最高（17.82%），50%水分組最低（11.21%）。NDF和ADF含量分析發(fā)現(xiàn)，以40%水分組含量最高（44.61%和28.42%），60%水分組含量最低（40.11%和24.18%），存在顯著的組間差異。

表4 油菜對FTMR發(fā)酵前后常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)的影響（DM基礎(chǔ)） %

2.3 油菜對FTMR發(fā)酵參數(shù)的影響 由圖1可見，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，各試驗(yàn)組FTMR的pH均呈下降變化（＜0.05），以7 d前下降最快，在第7天，除40%水分組，其他各組pH均下降至4.5以下。從第7天至第60天，pH下降明顯變緩，第60天，除40%水分組外，其他各組pH均下降至4.4以下。組間差異性分析發(fā)現(xiàn)，40%水分組從第3天到第60天 pH均高于其他組（＜0.05），45%水分組在第15、23、45、60天pH均高于50%、55%、60%水分組（＜0.05），50%、55%、60%水分組組間差異不顯著，但pH表現(xiàn)出隨油菜添加量增加、水分含量的升高而呈下降的趨勢。

圖1 不同水分FTMR發(fā)酵過程中pH變化

由表5可見，發(fā)酵60 d后，F(xiàn)TMR中NH-N/TN存在顯著的組間差異，以60%水分組含量最低（4.12%），以40%水分組含量最高（7.64%）。LA含量以60%水分組最高（8.47%），45%水分組最低（6.83%），存在顯著的組間差異。揮發(fā)性脂肪酸組成分析發(fā)現(xiàn)，各試驗(yàn)組AA含量最高，其次為PA，而BA均未檢出。FTMR中AA、PA含量均存在顯著的組間差異，其中以45%水分組的AA和PA含量最高（13.20 g/kg 和1.01 g/kg），50%水分組的AA含量最低（8.47 g/kg），40%水分組的PA含量最低（0.62 g/kg）。

表5 油菜對FTMR發(fā)酵后主要發(fā)酵指標(biāo)的影響（DM基礎(chǔ)）

3 討 論

3.1 油菜對FTMR感官品質(zhì)的影響 本研究發(fā)現(xiàn)，隨著油菜水平增加及水分含量升高，F(xiàn)TMR的感官品質(zhì)均一定程度提升，各試驗(yàn)組的感官評分均高于10分，達(dá)到了尚好及以上等級；其中50%、55%、60%水分組品質(zhì)最佳。40%水分組出現(xiàn)發(fā)霉變質(zhì)現(xiàn)象，可能是由于該油菜型FTMR中的水分含量較低，物料難以壓實(shí)，瓶內(nèi)殘留了較多空氣，利于有害微生物和霉菌的繁殖，從而使發(fā)酵飼料發(fā)霉變質(zhì)。已有大量研究表明，飼料水分含量過低，會使得飼料容易發(fā)霉變質(zhì)，影響FTMR的發(fā)酵品質(zhì)。本研究中，隨著油菜添加水平的增加，F(xiàn)TMR水分含量相應(yīng)增加，各物料易于壓實(shí)，可為乳酸菌的正常繁殖提供有利的環(huán)境條件，這可能是高水平水分組發(fā)酵感官品質(zhì)較好的主要原因。徐曉明等研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TMR較為適宜含水量為45%、50%和55%。王晶等的研究發(fā)現(xiàn)，TMR的含水率為50%時(shí)較為適宜貯存。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水分含量為50%～60%時(shí)有利于油菜型提高FTMR感官品質(zhì)。

3.2 油菜對FTMR常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)的影響 CP是飼料中含氮物質(zhì)的總稱，對于評價(jià)發(fā)酵飼料的飼用價(jià)值至關(guān)重要。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相較于發(fā)酵前，發(fā)酵后各組CP含量均有所下降，這是因?yàn)樵诎l(fā)酵過程中，各類微生物活動較為頻繁，需要消耗蛋白質(zhì)來獲取營養(yǎng)。發(fā)酵后，各組FTMR中CP含量無顯著差異。馬曉宇等用新鮮稻草為原料調(diào)制不同水分的FTMR，結(jié)果表明發(fā)酵對CP含量影響不顯著，發(fā)酵只是把一部分CP分解為氨基酸，氮總量并未有所改變。

飼料中的NDF和ADF含量水平是評價(jià)發(fā)酵飼料品質(zhì)的重要指標(biāo)，其中ADF含量越低，其飼料的飼用價(jià)值也越高。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與發(fā)酵前相比，各試驗(yàn)組的NDF、ADF含量均降低，且發(fā)酵后NDF和ADF含量隨著FTMR中水分含量的升高而降低，這是因?yàn)橛筒酥蠳DF和ADF含量遠(yuǎn)低于玉米秸稈，油菜與秸稈營養(yǎng)組成的差異直接影響FTMR中NDF和ADF含量。陰法庭等研究表明，油菜中NDF和ADF含量較低，僅為42.59%和33.21%，玉米秸稈中NDF和ADF含量高達(dá)67.70%和43.50%。還可能因?yàn)镕TMR的含水量不同所致。馬東升等研究表明，不同含水量的FTMR，其微生物的類別和數(shù)量也不相同，半纖維素的降解也有所不同。寧婷婷認(rèn)為，F(xiàn)TMR中水分含量越高，其半纖維素含量降低幅度越大，NDF含量下降幅度也越大。

本研究中，與發(fā)酵前相比，只有A組Ash含量上升，其余組均有所下降；發(fā)酵結(jié)束后，隨著油菜比例的增加，F(xiàn)TMR中Ash含量呈下降趨勢?？赡芘c玉米秸稈中Ash含量較高有關(guān)，以及通過摟草打捆的玉米秸稈的Ash含量相對更高。

3.3 油菜對FTMR主要發(fā)酵參數(shù)的影響 pH是評價(jià)發(fā)酵飼料品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，適宜的pH環(huán)境可有效抑制有害微生物的活動，也可降低揮發(fā)性脂肪酸含量，減少發(fā)酵飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的分解，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵飼料的長期保存。微生物的發(fā)酵過程具有一定的規(guī)律性變化。發(fā)酵剛開始時(shí)，發(fā)酵底物中含有少量氧氣，細(xì)胞可進(jìn)行有氧呼吸，一定程度上可分解部分可溶性碳水化合物。3 d左右時(shí)由于細(xì)胞呼吸耗盡發(fā)酵瓶內(nèi)的氧氣，形成無氧環(huán)境，對乳酸菌的活動較為有利，與此同時(shí)會產(chǎn)生乙醇、二氧化碳以及一些有機(jī)酸，溫度也會有所降低，當(dāng)達(dá)到有利于乳酸菌生長繁殖的溫度時(shí)，各類乳酸菌利用碳水化合物開始迅速增殖并產(chǎn)生大量LA，降低青貯飼料pH，抑制PA、芽孢桿菌和腸細(xì)菌等耐酸性低的厭氧菌。本試驗(yàn)中，在發(fā)酵第3天至第7天，各試驗(yàn)組的pH均顯著下降，說明該發(fā)酵過程處于無氧階段，pH迅速降低；從第7天至第60天，pH下降明顯變緩至平穩(wěn)，此時(shí)進(jìn)入了穩(wěn)定期，整個(gè)發(fā)酵過程FTMR中的含水量對pH的影響較為顯著。馬曉宇等的研究結(jié)果也表明，F(xiàn)TMR中的pH隨發(fā)酵時(shí)間的增加先下降后保持穩(wěn)定，且含水量對pH的影響顯著。

NH-N/TN比值反映飼料中蛋白質(zhì)及氨基酸被分解的程度，比值越大，說明蛋白質(zhì)被分解越多，動物可吸收利用的蛋白質(zhì)減少，其發(fā)酵質(zhì)量不佳。一般品質(zhì)良好的發(fā)酵飼料NH-N/TN的比值應(yīng)低于10%。本試驗(yàn)中，NH-N/TN隨著含水率的增加而下降，且均低于10%。此外，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，40%水分組FTMR的NH-N/TN顯著高于其他組，這可能是由于該組的水分含量相應(yīng)較低，乳酸菌在此水分條件下繁殖和生長受到限制，產(chǎn)生的LA較少，蛋白質(zhì)被分解較多，所以其NH-N/TN較高，而其余組的水分含量可能適于乳酸菌的生長繁殖，產(chǎn)生的LA抑制了蛋白質(zhì)的分解，提升了發(fā)酵品質(zhì)。李蕾蕾等研究發(fā)現(xiàn)，高含水量的燕麥-箭筈豌豆/毛苕子混播青貯的NH-N/TN較低含水量青貯顯著降低。

有機(jī)酸的含量在評價(jià)發(fā)酵飼料品質(zhì)方面起至關(guān)重要的作用，其中LA是最重要的有機(jī)酸，其含量的多少在很大程度上決定了發(fā)酵品質(zhì)，含量越高，品質(zhì)越好。有研究表明，飼料發(fā)酵過程中，發(fā)酵品質(zhì)較好的飼料LA含量通常占干物質(zhì)的3%以上。本試驗(yàn)中，各組LA含量均在6.83%～8.47%。有研究表明，在低水分發(fā)酵條件下飼料中酶的活性和產(chǎn)酸菌的增殖都會下降，乳酸菌發(fā)酵過程受到抑制，LA含量較低，pH相對較高，飼料的品質(zhì)較差。本試驗(yàn)中，40%水分組和45%水分組的LA含量較低，與pH 的變化相吻合；50%、55%、60%水分組的LA較高，表明油菜型FTMR水分含量為50%～60%時(shí)，適宜于LA的生成。郝薇及寧婷婷的研究結(jié)果也表明，TMR中適宜的含水量有利于LA的生成；馬曉宇等的研究發(fā)現(xiàn)，稻草型FTMR的含水率為50%～55%時(shí)，LA含量達(dá)到最高。陰法庭等對油菜與玉米秸稈混合青貯發(fā)現(xiàn)，LA含量隨著油菜的增加而降低，與本試驗(yàn)的結(jié)果不一致，其可能原因是2個(gè)試驗(yàn)所用原料不同，本試驗(yàn)研究的是FTMR，所用玉米秸稈為干樣狀態(tài)下，水分含量較低，且加入了肉羊精料補(bǔ)充料。發(fā)酵飼料中的丙酸菌發(fā)酵LA會產(chǎn)生AA和PA，二者含量較少時(shí)，可降低酵母菌和霉菌的活性，抑制其生長繁殖，降低好氧發(fā)酵時(shí)間，延長青貯飼料的保存時(shí)間。本試驗(yàn)中，AA與PA含量雖然較低，但仍然存在顯著的組間差異，以45%水分組含量較高，可能是因?yàn)樵摻M的油菜型FTMR在發(fā)酵過程中，丙酸菌發(fā)酵LA產(chǎn)生AA和PA，所以該組LA含量較低，AA和PA含量較高。飼料中BA是梭酸菌發(fā)酵的產(chǎn)物，其含量與青貯品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，BA含量越高，品質(zhì)越低。本試驗(yàn)中各組均未檢出BA，可能是由于發(fā)酵過程中乳酸菌等一些優(yōu)勢菌的大量增加，梭菌等有害菌的生長繁殖被抑制所致，與王晶等研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌增殖抑制梭菌的結(jié)果相一致。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，飼料油菜可完全作為FTMR中的水分來源，可簡化FTMR調(diào)制過程中額外添加水分的工藝，其中油菜型FTMR的水分含量為50%～60%時(shí)，可獲得較高的發(fā)酵品質(zhì)。