乳酸菌對鳳梨渣青貯品質(zhì)及干物質(zhì)降解率的影響

王志敬，吳征敏，尹福泉*，譚偉軍，高振華，趙志輝

（1.廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 湛江 524000；2.清遠(yuǎn)市動物疫病預(yù)防控制中心，廣東 清遠(yuǎn) 511518）

鳳梨(Ananas comosus)原產(chǎn)于巴西，16世紀(jì)初期傳入中國臺灣，是嶺南四大名果之一。鳳梨渣亦稱為鳳梨加工副產(chǎn)物，包括除肉質(zhì)增大的花序軸（可食用部分）外的鳳梨果皮、花萼、葉片等不可食用部分。新鮮鳳梨渣中DM、CF、CP、Ash、Ca、P含量分別為92.43%、15.90%、10.13%、6.18%、0.28%、0.16%[1]，但因含有甙類物質(zhì)和菠蘿蛋白酶等易對動物口腔和胃腸黏膜產(chǎn)生刺激作用而不能直接用于飼喂動物，J.C.Almeidal等[2]研究明，鳳梨渣經(jīng)脫水后替代75%的高粱青貯飼料對羔羊的采食量、養(yǎng)分消化率、微生物蛋白量等均無不良影響，同時可降低飼料成本。王志敬等[1]研究表明，新鮮鳳梨渣青貯28 d后即可獲得良好的青貯品質(zhì)，L.B.Mello Bernardo等[3]研究表明鳳梨渣青貯飼料可作為良好的常規(guī)飼料替代品飼喂肉牛，Y.Y.Kyawt等[4]用25%鳳梨渣青貯飼料替代納皮爾草青貯飼料可顯著提高牛的生長性能，C.Hattakum等[5]分別用鳳梨渣青貯飼料、納皮爾草青貯飼料、全株玉米青貯飼料配制成精粗比為20:80的全混合日糧（total mixed rations，TMR）飼喂閹割荷斯坦公牛，結(jié)果表明鳳梨渣青貯飼料TMR組體重、養(yǎng)分消化率、胴體品質(zhì)等均高于納皮爾草青貯飼料TMR組，同時對瘤胃pH、氨態(tài)氮和總揮發(fā)性脂肪酸（total volatile fatty acid，TVFA）含量等均無不良影響。綜上，鳳梨渣經(jīng)處理后可作為畜禽飼料（全株玉米、高粱、納皮爾草青貯飼料等）優(yōu)良替代品，但是關(guān)于鳳梨渣青貯品質(zhì)改良方面的研究較為鮮見，為此本文擬研究分析乳酸菌不同添加比例對鳳梨渣青貯品質(zhì)及干物質(zhì)降解率的影響，為鳳梨渣的科學(xué)利用提供更多參考資料。

1 材料和方法

1.1 鳳梨渣青貯試驗

1.1.1 試驗材料

鳳梨渣：取自湛江某菠蘿罐頭加工廠，新鮮鳳梨渣切成1.5 cm左右大小后風(fēng)干至水分含量為65%～70%。

乳酸菌：復(fù)合乳酸菌劑（植物乳桿菌Lactobacillus plantarum、布氏乳桿菌Lactobacillus buchneri等）活菌數(shù)為1×1010cfu/g,包被處理后經(jīng)真空冷凍干燥機冷凍干燥后制得。

1.1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置對照組（Ⅰ組）和乳酸菌處理組（Ⅱ組、Ⅲ組、Ⅳ組），乳酸菌添加量分別為（按每千克鳳梨渣添加活菌數(shù)計）2.5×108、5.0×108、1.0×109cfu/kg，每組3個重復(fù)。常溫青貯(4—6月份，平均氣溫為26.5℃），4周后取鮮樣10 g+超純水90 mL 4℃存放，24 h后取濾液測定pH、有機酸，剩余樣品烘干后測定常規(guī)養(yǎng)分指標(biāo)和干物質(zhì)降解率。

1.2 體外發(fā)酵試驗

1.2.1 發(fā)酵液的制備

將人工唾液（參照王志敬[6]方法配制）和瘤胃液按9:1比例（體積比）混合制取。瘤胃液取晨飼前的黑山羊（采集前禁食12 h，禁水4 h）瘤胃液經(jīng)4層醫(yī)用紗布過濾后制得，其間注意保溫（39.0±0.5）℃并持續(xù)通入CO2。

1.2.2 體外發(fā)酵培養(yǎng)

首先稱取1.25 g鳳梨渣青貯飼料裝進200 mL玻璃培養(yǎng)瓶中，然后加入70 mL發(fā)酵液（期間不斷往發(fā)酵瓶內(nèi)充入CO2，用橡膠塞封口后至（39.0±0.5）℃的恒溫振蕩培養(yǎng)箱內(nèi)，分別培養(yǎng)2、4、6、9、12、24、48、72 h，每組重復(fù)3次。發(fā)酵結(jié)束后，殘渣經(jīng)400目尼龍布過濾，期間用沸水沖洗4遍后烘干備測。

1.3 測定指標(biāo)與方法

干物質(zhì)（dry matter，DM）參照GB/T 6435-1986；粗蛋白（crude protein，CP）參照GB/T 6432-2018；粗纖維（crude fiber，CF）參照GB/T 6434-2006；粗灰分（crude ash，Ash）；中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）參照 GB/T 20806-2006；酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）參照NY/T 1459-2007；鈣（calcium，Ca）參照GB/T 6436-2018；磷（phosphorus，P）參照GB/T 6437-2018；pH、有機酸、氨態(tài)氮（ammonia nitrogen，NH3-N）參照DB15/T 1458-2018；可溶性多糖（water soluble carbohydrates，WSC）采用蒽酮比色法；亞硝酸鹽參照GB13085-1991方法測定。

1.4 計算公式

1.4.1 干物質(zhì)降解率（dry matter degradation rate，DMD)的計算

DMD=（發(fā)酵前干物質(zhì)重-發(fā)酵后干物質(zhì)量）/發(fā)酵前干物質(zhì)量×100%

1.4.2 相對飼喂價值(relative feed value，RFV)的計算

DMI=120/NDF；

DDM=88.9-0.779×ADF；

RFV=DMI×DDM/1.29。

式中：DMI(dry matter intake)為青貯飼料DM的隨意采食量(%)；DDM(digestible dry matter)為可消化干物質(zhì)含量(%)；1.29為盛花期紫花苜蓿的DMI×DDM；RFV為相對一特定標(biāo)準(zhǔn)牧草[紫花苜蓿(Medicago sativa)]，某種牧草可消化干物質(zhì)的采食量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016初步整理后，用SPSS 19.0軟件中one-way ANOVA（單因素方差分析）、GLM repeated measure（重復(fù)測量方差分析）、analyze-correlate-bivariate（雙變量）進行處理，多重比較用Duncan進行統(tǒng)計分析，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同乳酸菌添加量對鳳梨渣青貯品質(zhì)的影響

由表1可知，不同乳酸菌添加量對鳳梨渣青貯飼料的DM、Ash、Ca和P含量均無顯著影響（P＞0.05）；Ⅱ、Ⅳ組的亞硝酸鹽含量均顯著低于對照組（P＜0.05），乳酸菌添加組的WSC含量均高于對照組，其中，Ⅱ、Ⅳ組顯著高于對照組（P＜0.05）；乳酸菌添加組的CP含量均顯著高于對照組（P＜0.05）；乳酸菌添加組的NH3-N含量（P＜0.05）和NH3-N/TN（P＜0.05）均顯著小于對照組；乳酸菌添加組的AA、PA含量均高于對照組；Ⅱ、Ⅳ的LA、TVFA均高于對照組，但未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）；Ⅱ組的LA/TVFA顯著高于對照組（P＜0.05）。

表1 不同乳酸菌添加量對鳳梨渣青貯品質(zhì)的影響Table 1 Effects of different lactic acid bacteria addition on pineapple residue silage quality

2.2 不同乳酸菌添加量對青貯鳳梨渣纖維物質(zhì)和相對飼喂價值的影響

由表2可知，不同乳酸菌添加量對青貯鳳梨渣飼料的pH影響差異不顯著（P＞0.05）；乳酸菌添加組CF含量均低于對照組，但未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）；乳酸菌添加組的NDF含量均高于對照組，差異水平不顯著（P＞0.05），Ⅳ組的ADF含量低于對照組（P＞0.05）；乳酸菌添加組的RFV與對照組間差異不顯著（P＞0.05），Ⅳ組最高。

表2 不同乳酸菌添加量對青貯鳳梨渣纖維物質(zhì)和相對飼喂價值的影響Table 2 Effects of different Lactobacillus additions on fiber substances and relative feeding value of silage pineapple residue

2.3 發(fā)酵時間、乳酸菌添加量對青貯鳳梨渣干物質(zhì)降解率的影響

由表3可知，乳酸菌添加水平的F=3.086，P=0.046，表明乳酸菌添加水平對DMD的影響達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；發(fā)酵時間的F=1 106.065，P=0.000，表明瘤胃液體外發(fā)酵時間對DMD的影響達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。由表4可知，瘤胃液體外發(fā)酵時間對DMD影響較大，隨著發(fā)酵時間的增加DMD逐步增加，發(fā)酵24 h時達(dá)到高峰期；發(fā)酵2 h時，Ⅱ、Ⅳ組的DMD最高，且顯著高于對照組（P＜0.05）；發(fā)酵4～72 h乳酸菌處理組的DMD均高于對照組（P＞0.05）；發(fā)酵6 h，Ⅳ組的DMD高于對照組（P＞0.05）。

表3 發(fā)酵時間、乳酸菌添加量對干物質(zhì)降解率影響的方差分析結(jié)果Table 3 Analysis of variance of effects of fermentation time and lactic acid bacteria addition on dry matter degradation rate

表4 不同乳酸菌添加量對青貯鳳梨渣干物質(zhì)降解率的影響Table 4 Effects of different lactic acid bacteria addition on dry matter degradation rate of silage pineapple residue

2.4 鳳梨渣青貯飼料養(yǎng)分、青貯指標(biāo)和干物質(zhì)降解率的相關(guān)性分析

由表5可知，發(fā)酵2 h DMD與鳳梨渣青貯飼料的DM含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與AA含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；發(fā)酵4 h DM含量、P含量與DMD呈極顯著（P＜0.01）、顯著（P＜0.05）負(fù)相關(guān)關(guān)系，AA、PA、TVFA與DMD呈顯著（P＜0.05）、顯著（P＜0.05）、極顯著（P＜0.01）正相關(guān)關(guān)系；發(fā)酵6 h Ca含量與DMD呈顯著（P＜0.05）正相關(guān)關(guān)系；發(fā)酵24 h NH3-N/TN與DMD呈顯著（P＜0.05）負(fù)相關(guān)關(guān)系；發(fā)酵36 h Ash含量與DMD呈顯著（P＜0.05）正相關(guān)關(guān)系；48 h CP含量與DMD呈顯著（P＜0.05）正相關(guān)關(guān)系，NH3-N與NH3-N/TN與DMD呈顯著（P＜0.05）負(fù)相關(guān)關(guān)系；發(fā)酵72 h Ash含量與DMD呈顯著（P＜0.05）正相關(guān)關(guān)系。

表5 鳳梨渣青貯飼料養(yǎng)分、青貯指標(biāo)和干物質(zhì)降解率的相關(guān)性分析Table 5 Correlation Analysis of nutrients,silage indexes and dry matter degradation rate of pineapple residue silage

3 討論

3.1 不同乳酸菌添加量對鳳梨渣青貯品質(zhì)的影響

牧草青貯飼料中的乳酸菌數(shù)量和品質(zhì)是牧草青貯成功與否和品質(zhì)好壞的重要影響因素之一，在牧草青貯飼料制備前加入外源性乳酸菌更有利于發(fā)酵初期pH的降低、抑制丁酸梭菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌等腐敗微生物的繁殖，降低牧草的養(yǎng)分流失[7-16]。本研究結(jié)果顯示，添加一定劑量的乳酸菌可以降低鳳梨渣青貯飼料的DM、CF、ADF，顯著降低亞硝酸鹽、NH3-N、NH3-N/TN含量，可以提高Ash、Ca、LA、AA、PA、TVFA、LA/TVFA，顯著提高WSC、CP含量，表明乳酸菌可以改善鳳梨渣青貯飼料的品質(zhì)。NH3-N是反映青貯過程中CP的降解程度的指標(biāo)，與青貯品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，本研究結(jié)果顯示添加乳酸菌可以提高CP含量，降低NH3-N、NH3-N/TN，其原因可能是，發(fā)酵初期乳酸菌促進pH迅速降低，對腐敗微生物繁殖和CP水解起到抑制作用，從而減少腐敗微生物對CP的分解和消耗[2,7-8]，與袁潔[7]等研究結(jié)果一致。添加乳酸菌降低纖維物質(zhì)（CF）的原因可能是，乳酸菌快速增殖減少腐敗菌的活動，從而為纖維素分解菌提供更多的底物，這與現(xiàn)有的研究的結(jié)果[8,12-13]一致，添加一定劑量的乳酸菌可以降低青貯飼料中ADF的含量，從而提升相對飼喂價值。LA、AA是衡量青貯飼料品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，在青貯飼料中LA的酸度是其他酸的10～12倍，對pH下降的貢獻(xiàn)最大，一般來說LA含量越高，青貯品質(zhì)越好，AA對酵母具有抑制作用，青貯飼料中的AA對于青貯飼料的氧穩(wěn)定性具有正面作用，本研究這方面的結(jié)果也與前人報道[7-10]一致。

3.2 發(fā)酵時間、乳酸菌添加量對鳳梨渣青貯飼料干物質(zhì)降解率的影響

DM降解程度是反映飼料原料被瘤胃微生物利用效果的重要指標(biāo)，可作為評價青貯飼料品質(zhì)的指標(biāo)之一，DMD越高飼料品質(zhì)越好。通過發(fā)酵時間、乳酸菌添加量對瘤胃DMD影響的方差分析結(jié)果可以得出，瘤胃液體外發(fā)酵時間對DMD的影響達(dá)到極顯著水平，乳酸菌的添加量對DMD的影響達(dá)到顯著水平，表明探討瘤胃液體外發(fā)酵時間和乳酸菌添加量對鳳梨渣青貯飼料干物質(zhì)降解率的影響具有統(tǒng)計學(xué)意義。O.Ehsan等[16]研究結(jié)果表明，用乳酸處理稻草后進行青貯，可以提高稻草青貯飼料的青貯品質(zhì)并提高稻草青貯飼料的DMD,C.Anusorn等[17]也表明乳酸菌處理后可顯著提高稻草青貯飼料的CP含量、提高干物質(zhì)消化率，陳雷等[14]和鄒詩雨等[15]分別用乳酸菌對紫花苜蓿和再生稻進行優(yōu)化后制備青貯飼料，也驗證了乳酸菌處理后可以提高青貯飼料的DMD，其主要原因是乳酸菌提高了瘤胃微生物的豐富度[17]，進而提高了DMD。結(jié)合本研究結(jié)果可以看出，隨著瘤胃液體外發(fā)酵時間的延長DMD呈上升趨勢，瘤胃液體外發(fā)酵前期（≤24 h）DMD呈快速增加階段，瘤胃液體外發(fā)酵后期（＞24 h）DMD呈緩慢增加趨勢，這與瘤胃代謝特點相符，與馬君軍研究結(jié)果[18]一致，進一步驗證了試驗的科學(xué)性；乳酸菌添加組的DMD均高于對照組，其原因可能是乳酸菌對瘤胃液體外發(fā)酵起到協(xié)同作用，從而提高瘤胃微生物對鳳梨渣青貯飼料中DM的利用率，關(guān)于其更深層的作用機制需要進一步討論。

3.3 鳳梨渣青貯飼料養(yǎng)分、青貯指標(biāo)和干物質(zhì)降解率的相關(guān)性分析

本研究顯示，鳳梨渣青貯飼料養(yǎng)分、青貯指標(biāo)和DMD存在一定的相關(guān)性，CP與DMD呈正相關(guān)關(guān)系，瘤胃液體外發(fā)酵48 h CP含量與DMD相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，與姚喜喜等[19]研究結(jié)果一致；姚喜喜等[19]研究結(jié)果還表明ADF、NDF與DMD呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，本研究結(jié)果表明ADF、NDF與DMD呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但是未達(dá)到顯著水平，其原因可能是鳳梨渣青貯飼料的纖維物質(zhì)含量較低，在青貯過程中乳酸菌促進了纖維物質(zhì)的降解，進一步減少纖維物質(zhì)對DMD的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，瘤胃液體外發(fā)酵6 h后，鳳梨渣青貯飼料中DM與DMD呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與馬紹楠等[20]研究結(jié)果一致，本研究瘤胃液體外發(fā)酵2、4 h出現(xiàn)極顯著相關(guān)性主要是因為青貯前期，瘤胃微生物處于增殖前期，對于干物質(zhì)利用能力弱。從本研究中還可以看出，在瘤胃液體外發(fā)酵前期（≤24 h）Ca、LA、AA、TVFA與DMD呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系；在瘤胃液體外發(fā)酵后期（＞24 h），鳳梨渣青貯飼料中Ash、CP與DMD呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，NH3-N、NH3-N/TN與DMD呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。綜合可以看出Ca、LA、AA和TVFA含量越高，其在發(fā)酵前期營養(yǎng)特性越高；Ash、CP含量越高，其在發(fā)酵后期營養(yǎng)特性越高，NH3-N、NH3-N/TN含量越低其在發(fā)酵后期營養(yǎng)特性越高，綜合結(jié)果可以看出，在瘤胃液體外發(fā)酵前期有機酸含量越高，DMD就越高，其原因可能是發(fā)酵前期有機酸通過促進瘤胃微生物增殖來提高DMD[13-14,17]。

4 結(jié)論

添加乳酸菌可以提高鳳梨渣青貯飼料的CP、AA、PA，降低亞硝酸鹽、NH3-N、NH3-N/TN、CF；乳酸菌添加水平與DMD呈顯著相關(guān)性；瘤胃液體外發(fā)酵時間對DMD呈極顯著相關(guān)性；乳酸菌可能是通過降低NH3-N、NH3-N/TN和增加鳳梨渣青貯飼料中Ash、Ca、CP、LA、AA、TVFA來改善瘤胃DMD。綜上，添加乳酸菌可改善鳳梨渣青貯飼料的品質(zhì)和干物質(zhì)降解率，且以2.5×108cfu/kg添加劑量為宜。