黑曲霉菌液對(duì)苧麻副產(chǎn)物與水稻秸稈混合青貯的影響

唐艷儀，周玥琳，揭紅東，劉小春，刑虎成，揭雨成

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)苧麻研究所，湖南 長沙 410128；2. 湖南省草類作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128）

苧麻（Boehmeria nivea）是蕁麻科苧麻屬多年生草本植物[1]，其粗蛋白含量含量高，營養(yǎng)成分結(jié)構(gòu)合理，且年生物產(chǎn)量大，是一種優(yōu)質(zhì)的新型蛋白牧草資源[2]。但是長期以來，人們對(duì)苧麻的利用以纖維作紡織原料為主[3]，紡織工業(yè)利用的苧麻纖維只占全株苧麻的5%左右，且苧麻副產(chǎn)物利用率低，造成了資源的極大浪費(fèi)[4]。

根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）提供的數(shù)據(jù)，我國大米產(chǎn)量常年居世界第一位[5]，產(chǎn)生了大量的稻草。由于稻草中二氧化硅含量高、蛋白質(zhì)含量低，不適宜作動(dòng)物飼料[6]，于是，將其焚燒或直接粉碎還田成為目前稻草的主要處理方式。雖然稻草焚燒還田可以有效殺滅田間的雜草種子和致病微生物孢子，但其產(chǎn)生的煙霧會(huì)造成環(huán)境污染[7]，已被叫停。因此，急需探索新的稻草處理方法。

我國南方地區(qū)飼草商品市場需求強(qiáng)勁[8]，但由于人工草場少，飼草質(zhì)量難以保證，產(chǎn)量不理想，開發(fā)利用率不高，制約著我國草食畜牧業(yè)的發(fā)展[9]。青貯是指把鮮棵植物壓實(shí)封閉起來，使貯存的青飼料與外部空氣隔絕，造成內(nèi)部缺氧、致使厭氧發(fā)酵，從而產(chǎn)生有機(jī)酸，使鮮棵飼料保存經(jīng)久不壞，既減少養(yǎng)分損失又有利于動(dòng)物消化吸收的一種貯存技術(shù)或方法[10]。近年來，國內(nèi)外有很多關(guān)于添加外源微生物以提高青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)，為反芻動(dòng)物提供優(yōu)質(zhì)粗飼料的報(bào)道。丁浩等[11]以象草為原料，單獨(dú)添加纖維素酶、木聚糖酶或組合添加多種酶后進(jìn)行青貯，發(fā)現(xiàn)添加酶后，青貯飼料的中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、纖維素（CEL）含量較對(duì)照（不添加酶）顯著降低。任付平等[12]以玉米秸稈為試驗(yàn)材料，添加黑曲霉后進(jìn)行青貯，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組的NDF、ADF 含量分別比對(duì)照降低了13.81%、12.67%。鄧薈芬等[13]在80%苧麻+18%麥麩+2%蔗糖中添加黑曲霉進(jìn)行青貯，發(fā)現(xiàn)可以顯著提升飼料中干物質(zhì)（DM）、可溶性碳水化合物（WSC）、粗蛋白（CP）的含量，顯著降低了ADF、NDF、酸性洗滌木質(zhì)素（ADL）含量。

實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)，80%苧麻副產(chǎn)物+18%水稻秸稈+2%蔗糖混合青貯后可產(chǎn)生更多乳酸，更有利于改善青貯飼料品質(zhì)。因此，研究以此混合比例的青貯原料為材料，添加不同比例的黑曲霉菌液，分析不同比例黑曲霉菌液對(duì)苧麻副產(chǎn)物與水稻秸稈混合青貯飼料感官評(píng)分、發(fā)酵品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)的影響，篩選最適黑曲霉菌液添加量，以期為合理利用苧麻副產(chǎn)物及同區(qū)域水稻秸稈提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用水稻秸稈為去除籽粒的莖稈，苧麻副產(chǎn)物為湘飼纖兼用1 號(hào)，包括麻骨、麻葉、麻殼。青貯原料均取自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園基地。黑曲霉（Aspergillus niger）由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)苧麻研究所提供，菌活性為5.42×106CFU/mL。水稻秸稈和苧麻副產(chǎn)物切至2～3 cm 備用，其營養(yǎng)成分見表1。

表1 苧麻副產(chǎn)物和水稻秸稈青貯前營養(yǎng)成分 （%）

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將苧麻副產(chǎn)物、水稻秸稈、蔗糖按80 ∶18 ∶2 的比例混合均勻，分別加入5%、10%、15%、20%的黑曲霉菌液（指菌液體積與青貯原料質(zhì)量之比），依次編號(hào)為處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；以不添加黑曲霉菌液的處理為對(duì)照（CK），共5 個(gè)處理；每個(gè)處理6 個(gè)重復(fù)。

按處理配方分別將青貯原料與黑曲霉混合菌液均勻后，采用袋裝青貯方式，每袋400 g 青貯材料。在室溫環(huán)境下存放，青貯30 d 后打開青貯包，采用四分法取樣20 g 放入250 mL 錐形瓶，加入去離子水180 mL，于4℃冰箱放置24 h 后使用九陽榨汁機(jī)將樣品榨碎，通過紗布過濾，制備青貯浸提液備用。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 感官評(píng)定青貯30 d 后開袋，使用德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)青貯感官評(píng)分法評(píng)價(jià)青貯飼料的色澤、結(jié)構(gòu)及氣味，進(jìn)而確定青貯樣品的等級(jí)[14]。

1.3.2 營養(yǎng)成分測定干物質(zhì)（DM）、粗脂肪（EE）、粗蛋白（CP）含量參照郭望山等[15]的方法測定；粗灰分（Ash）含量參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T6438—2007[16]測定；可溶性碳水化合物（WSC）含量采用蒽銅比色法[17]測定；酸性洗滌木質(zhì)素（ADL）、酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）與纖維素（CEL）含量采用范氏洗滌纖維法[18]測定。

1.3.3 發(fā)酵品質(zhì)測定采用pH 計(jì)（意大利HANNA公司）直接測定浸提液pH 值，將剩余浸提液分裝在2 個(gè)10 mL 離心管中，放入-20℃冰箱保存，用于測定氨態(tài)氮（NH3-N）、乳酸（LA）和揮發(fā)性脂肪酸（VFA，包含乙酸AA、丙酸PA 和丁酸BA）。揮發(fā)性脂肪酸（VFA）含量采用氣相色譜法[19]測定，乳酸（LA）含量采用對(duì)羥基聯(lián)苯比色法[20]測定，NH3-N 含量采用苯酚-次氯酸鈉法[21]測定，V-Score 評(píng)分參考Score分?jǐn)?shù)分配計(jì)算表[22]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Excel 2010 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理后，采用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P＜0.05 表示各處理間存在顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加不同比例黑曲霉菌液對(duì)苧麻副產(chǎn)物與水稻秸稈混貯感官評(píng)定的影響

根據(jù)感官評(píng)定結(jié)果（表2）可知，各處理樣品均達(dá)到一級(jí)優(yōu)等青貯品質(zhì)要求，CK、處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ評(píng)分依次為16、17、19、19 和18 分。處理Ⅱ、Ⅲ綜合評(píng)分最高，品質(zhì)最好。

表2 添加不同比例黑曲霉處理混合青貯飼料的感官評(píng)定結(jié)果

2.2 添加不同比例黑曲霉菌液對(duì)苧麻副產(chǎn)物與水稻秸稈混貯營養(yǎng)品質(zhì)的影響

如表3 所示，處理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的DM 含量顯著高于CK（P＜0.05），其中處理Ⅲ的DM 含量最高，為30.69%；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的CP含量顯著高于CK（P＜0.05），其中處理Ⅲ的CP 含量最高，為16.62%；處理Ⅰ的EE 含量顯著低于CK（P＜0.05），處理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的EE 含量與CK 差異不顯著；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的NDF 含量均顯著低于CK（P＜0.05），其中Ⅳ組混合青貯飼料的NDF 含量最低，為50.19%；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的ADF 含量均顯著低于CK（P＜0.05），其中處理Ⅳ的ADF 含量最低，為26.38%；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的ADL 含量均顯著低于CK（P＜0.05），其中處理Ⅳ的ADL 含量最低，為10.62%；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的CEL 含量均顯著低于CK 組（P＜0.05），其中處理Ⅳ的CEL 含量最低，為8.64%；處理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的Ash 含量均顯著高于CK（P＜0.05），其中處理Ⅱ的Ash 含量最高，為9.98%；處理Ⅱ的WSC含量為3.87%，顯著高于CK（P＜0.05），處理Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ的WSC 含量顯著低于CK（P＜0.05）。

表3 添加不同比例黑曲霉處理混合青貯飼料的營養(yǎng)成分 （%）

2.3 添加不同比例黑曲霉菌液對(duì)苧麻副產(chǎn)物與水稻秸稈混貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

如表4 所示，處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的pH 值均顯著低于CK（P＜0.05），且所有處理的pH 值均低于4.2，符合優(yōu)良青貯飼料品質(zhì)要求；處理Ⅰ和Ⅱ的乳酸含量均顯著低于CK（P＜0.05），處理Ⅲ組的乳酸含量最高，且顯著高于CK（P＜0.05）；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的乙酸含量均顯著低于CK（P＜0.05）；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氨態(tài)氮/總氮均顯著低于CK（P＜0.05），以處理Ⅲ的最低，為3.42；各處理的丙酸含量均為0.01%；各處理均無丁酸存在。從表4 中還可看出，根據(jù)V-Score 評(píng)分體系，添加黑曲霉的處理青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)總分均高于CK，達(dá)到93 分以上，青貯等級(jí)為良好以上，與感官評(píng)定結(jié)果一致；其中以處理Ⅱ的評(píng)分最高，為95.23 分。

表4 添加不同比例黑曲霉處理混合青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)

3 討 論

3.1 感官評(píng)定

感官評(píng)定是評(píng)價(jià)青貯發(fā)酵品質(zhì)的重要依據(jù)之一，通過感官評(píng)定可以簡單有效地判斷青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)。根據(jù)青貯飼料質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[23]，開包后現(xiàn)場對(duì)青貯飼料氣味、色澤和質(zhì)地進(jìn)行感官評(píng)定，添加黑曲霉菌液能明顯提高青貯飼料的感官評(píng)分，其中添加10%和15%黑曲霉菌液處理的青貯樣品感官評(píng)分最高，達(dá)到19 分，比對(duì)照樣品高3 分，表明添加黑曲霉菌液可以提高青貯飼料的感官評(píng)分。

3.2 營養(yǎng)品質(zhì)

優(yōu)良的青貯發(fā)酵過程能夠改善青貯飼料的營養(yǎng)品質(zhì)，提高其營養(yǎng)價(jià)值。青貯提高飼料的CP 含量主要是依賴于微生物把飼料中可溶性碳水化合物發(fā)酵生成乳酸，同時(shí)把含氮物質(zhì)發(fā)酵生成菌體蛋白，從而使飼料中的CP 能夠被動(dòng)物吸收利用[24]。飼料中的NDF和ADF 難以被單胃動(dòng)物消化，反芻動(dòng)物中的瘤胃微生物可以降解NDF 產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，以供自身吸收利用，但反芻動(dòng)物很難消化吸收利用ADF。在試驗(yàn)中，各處理組CEL 含量較對(duì)照組顯著降低，CP 含量增加，NDF 和ADF 含量減少，可能是黑曲霉菌促進(jìn)了混貯原料中粗纖維類物質(zhì)的降解，從而降低了混貯原料中NDF 和ADF 含量；與此同時(shí)，青貯微生物可以利用纖維類物質(zhì)被降解時(shí)產(chǎn)生的大量糖類物質(zhì)而迅速生長繁殖，進(jìn)而產(chǎn)生大量乳酸，有效阻止了有害微生物的繁殖，減少了飼料中CP 等營養(yǎng)物質(zhì)的損耗，最終增加了青貯飼料中的CP 含量。試驗(yàn)結(jié)果表明，添加一定量的黑曲霉菌液能顯著降低青貯飼料中纖維素含量，其中添加15%和20%黑曲霉菌液處理青貯飼料的纖維素含量最低，說明黑曲霉對(duì)青貯原料中的粗纖維降解能力較好，可作為青貯飼料添加劑，該結(jié)果與郭凱等[25]將黑曲霉用于棉花秸稈青貯的研究結(jié)果相一致。

3.3 發(fā)酵品質(zhì)

氨氮含量能夠反映青貯飼料中腐敗微生物分解蛋白質(zhì)的情況，氨氮含量越低，青貯品質(zhì)越好。農(nóng)作物秸稈不易于直接調(diào)質(zhì)成優(yōu)質(zhì)青貯飼料，其表面附著乳酸菌數(shù)量有限，發(fā)酵底物含量低，結(jié)構(gòu)性碳水化合物降解難度大[26]。經(jīng)美國FDA 和我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部認(rèn)證的安全菌株黑曲霉，可產(chǎn)生纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶等多種酶[27]。植物細(xì)胞壁中的結(jié)構(gòu)性碳水化合物被纖維素酶和木聚糖酶降解，產(chǎn)生可溶性碳水化合物，并在青貯期間為乳酸菌的繁殖提供基質(zhì)[28]。青貯發(fā)酵過程中，青貯微生物能夠利用青貯料中的糖類物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生大量乳酸，降低青貯飼料的pH 值，從而達(dá)到抑制有害菌生長繁殖的目的。在試驗(yàn)中，各處理組pH 值均低于對(duì)照且都在4.2 以下，其中添加15%黑曲霉菌液處理組的pH 值最低，乳酸含量最高。優(yōu)質(zhì)的青貯飼料中乳酸含量最高，乙酸次之，不含或含極少量丁酸。乙酸可抑制腐敗菌的生長繁殖，提高青貯飼料的好氧穩(wěn)定性[29]。在試驗(yàn)中，各處理組均沒有檢測到丁酸，表明試驗(yàn)青貯樣品符合優(yōu)質(zhì)青貯飼料品質(zhì)要求。各處理組綜合評(píng)分均高于對(duì)照組，再次說明黑曲霉適用于苧麻與水稻秸稈混貯，可能是因?yàn)楹谇沟淖罴烟荚礊閺?fù)雜的生物質(zhì)碳源[30]。

4 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在苧麻副產(chǎn)物與水稻秸稈混合青貯過程中添加不同比例的黑曲霉菌液，在一定程度上降低了混合青貯樣品中的NDF、ADF、ADL 和CEL含量，有效改善了苧麻副產(chǎn)物與水稻秸稈混合青貯飼料的品質(zhì)。綜合感官評(píng)分、發(fā)酵品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)分析，添加15%黑曲霉菌液處理的青貯飼料DM、CP 含量最高，CEL 含量顯著低于CK，V-Score 評(píng)分最高。