益生菌對雜交構樹青貯品質(zhì)的影響

劉欣宇，倪 潔，王 智，劉 煜，胡建宏*

(1.西北農(nóng)林科技大學 動物科技學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西胖農(nóng)生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司，陜西 富平 711700)

雜交構樹是由中國科學院植物研究所培育研發(fā)，不僅具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、降血糖、降血壓等藥理功效[1]，還有明顯的抗逆性和速生豐產(chǎn)性，營養(yǎng)價值較高。雜交構樹葉、嫩莖都可用作飼料原料，消化率高，易搭配其他飼料直接飼喂家畜，又能青貯或益生菌發(fā)酵，味道芳香，適口性好，易被動物消化吸收，是一種綠色高效的家畜飼料原料[2]。近些年，雜交構樹作為飼料原料的研究主要集中在使用構樹葉和構樹粉來直接飼喂畜禽，而未經(jīng)微生物發(fā)酵處理的雜交構樹的消化吸收率低，通過在雜交構樹中添加糖蜜、酶菌復合制劑及防腐劑可以顯著提高其青貯發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價值[3]。

青貯主要是利用微生物的厭氧發(fā)酵過程來改善飼料原料的青貯品質(zhì)，是一種保存和開發(fā)飼料資源、發(fā)展高效益畜牧業(yè)的有效手段[4]。侯曉靜[5]利用植物乳桿菌青貯水稻秸稈，發(fā)現(xiàn)其pH降低，有機酸含量增加，發(fā)酵品質(zhì)得到改善。傅彤[6]研究表明，植物乳桿菌能夠降低全株玉米青貯pH，提高乳酸含量，降低乙酸含量。Sheperd等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在進行紫花苜蓿青貯時添加纖維素酶和乳酸菌，能夠降低中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)含量，促進乳酸發(fā)酵并提升苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)。Weinberg等[8]研究發(fā)現(xiàn)，布氏乳桿菌發(fā)酵產(chǎn)生具有抑菌作用的乙酸，可有效抑制青貯開窖后酵母菌、真菌、絲狀菌等腐敗菌的活動，提高青貯有氧穩(wěn)定性。目前，利用乳酸菌等添加劑提高青貯飼草品質(zhì)的研究多集中于玉米、苜蓿青貯等，而在雜交構樹上的應用研究較少。因此，本試驗在雜交構樹青貯中單獨添加及聯(lián)合使用植物乳桿菌和布氏乳酸菌，探討其對雜交構樹青貯品質(zhì)的影響，以期研發(fā)出新型構樹飼料，為青貯菌劑的合理應用提供理論和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

青貯雜交構樹原料于2020年7月采自陜西康構草業(yè)科技有限公司。待株高1.0～1.2 m進行收割，留茬高度為0.2 m 左右，利用粉碎機進行全株粉碎至2 cm 左右。其營養(yǎng)物質(zhì)組成見表1。

表1 雜交構樹營養(yǎng)物質(zhì)組成

植物乳桿菌凍干粉原料和布氏乳桿菌凍干粉原料購自陜西泰克生物科技有限公司。

1.2 試驗設計與青貯方法

本試驗共分4組，不同處理方式見表2。將各組所需青貯劑分別溶于30 mL 蒸餾水中，攪拌均勻后裝于負壓噴霧器中，在使用履帶傳輸碎片至攪拌倉過程中，將混合好的青貯劑使用噴霧器緩慢均勻地噴灑在碎片上，不斷攪拌滾動使其成型至圓柱體，使用青貯機裹包，質(zhì)量為85 kg。然后通過打捆包膜機進行裹包，雜交構樹青貯裹包約為4～5層，再將制作好的青貯堆置在陰涼、避光、室溫條件下靜置發(fā)酵貯藏，發(fā)酵時間約為30 d，發(fā)酵完成后開包取樣，以待檢測。

表2 試驗分組與處理

1.3 測定指標及方法

1.3.1 營養(yǎng)成分分析 試驗結束后，采集雜交構樹青貯樣品送至易馬農(nóng)牧科技有限公司測樣中心測定其營養(yǎng)成分及青貯品質(zhì)。青貯飼料于60 ℃烘干48 h，過1 mm 篩粉碎。采用凱式定氮法測定粗蛋白含量[9]、粗脂肪測定參考GB/T 6433-2006[10]、粗灰分測定參考GB/T 6438-2007[11]。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量參考Van Soest等[12]報道的方法進行測定；鈣的測定采用GB/T 6436-2018[13]?？扇苄蕴妓衔锖坎捎幂焱?硫酸法[14]測定。

1.3.2 發(fā)酵品質(zhì)分析 雜交構樹青貯樣品pH利用pH儀檢測；采用高效液相色譜(SHIMADZE-10A)分析乳酸(LA)、乙酸(AA)和丁酸(BA)的有機酸含量[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

2 結果與分析

2.1 青貯前雜交構樹主要營養(yǎng)成分(干物質(zhì)基礎)

青貯前雜交構樹主要營養(yǎng)成分如表1所示。青貯前雜交構樹的脂肪、水溶性碳水化合物含量較低，分別為3.0%和3.37%；粗蛋白、NDF和ADF含量較高，分別為17.7%、44.6%和38.4%；鈣、磷含量分別為1.89%和0.35%。

2.2 青貯后雜交構樹營養(yǎng)成分含量

青貯后雜交構樹主要營養(yǎng)成分如表3所示。在本試驗中，與青貯前相比較，青貯后對照組中的粗蛋白含量和酸性洗滌纖維含量降低1%左右；粗灰分含量降低1%左右；中性洗滌纖維含量增加0.77%；粗脂肪增加0.14%；鈣磷含量變化不大。在青貯后的雜交構樹組中，TA組的粗蛋白含量顯著高于對照組和TB、TC組(P<0.05)，TB和TC組的粗蛋白含量高于對照組，但差異不顯著(P>0.05)；TA、TB、TC 3組的NDF和ADF含量均顯著低于對照組(P<0.05)，TA組的NDF和ADF含量顯著低于其它組(P<0.05)；TA和TB組粗灰分顯著高于其它組(P<0.05)；TA組的粗脂肪含量顯著高于其它組(P<0.05)；各組中的鈣磷含量差異均不顯著(P>0.05)。

表3 不同配伍益生菌青貯后雜交構樹主要營養(yǎng)物質(zhì)含量(干物質(zhì)基礎)

2.3 青貯雜交構樹的pH和有機酸含量

不同配伍益生菌對青貯雜交構樹pH和有機酸含量影響見表4，青貯后對照組雜交構樹的pH顯著高于3個處理組(P<0.05)，但3個處理組間差異不顯著(P>0.05)，TA組pH最低；乳酸含量3個處理組顯著高于對照組(P<0.05)，TA組最高；乙酸含量3個處理組顯著高于對照組(P<0.05)，TA組顯著高于TB和TC組(P<0.05)；丁酸含量3個處理組均顯著低于對照組(P<0.05)。

表4 雜交構樹青貯飼料的有機酸含量(干物質(zhì)基礎)

3 討 論

青貯是指將青綠飼料在密閉條件下發(fā)酵使其營養(yǎng)成分在較長時間內(nèi)保持相對穩(wěn)定的一種保存飼料的方法。飼料含水量是影響青貯效果的關鍵因素，含水量過高易造成梭菌發(fā)酵，養(yǎng)分損失較大；含水量過低則會抑制發(fā)酵，其中干物質(zhì)含量較高使青貯料不易壓實形成空氣殘留甚至會導致青貯霉爛[16]。本試驗中，雜交構樹在青貯發(fā)酵后，比發(fā)酵前粗蛋白含量和酸性洗滌纖維含量降低1%左右，粗灰分含量降低1%左右，可能是因為雜交構樹飼料含水量較高易引起梭菌發(fā)酵導致青貯養(yǎng)分損失;中性洗滌纖維含量增加0.77%；粗脂肪增加0.14%，總體來說，各營養(yǎng)成分含量發(fā)酵前后均變化不大，可能因為雜交構樹中干物質(zhì)和水溶性碳水化合物含量較低，粗蛋白含量較高，緩沖能力高，屬難青貯飼料，在未添加青貯菌劑情況下效果不明顯[3]。

近年來，青貯飼料微生物添加劑的應用越來越廣泛，作為一種綠色添加劑，成本低廉，應用方便，克服了其它青貯添加劑腐蝕性強，添加量大和成本高等缺陷[17]。因此，很多研究利用乳酸菌制劑來提高青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)，例如布氏乳桿菌、植物乳桿菌等[18]，均達到了很好的青貯效果。王麗學等[19]研究發(fā)現(xiàn)，添加植物乳桿菌后可顯著提高苜蓿青貯粗蛋白含量，提高了2%左右。穆勝龍等[20]將植物乳桿菌和布氏乳桿菌用于新鮮甘蔗尾青貯發(fā)酵，與對照組相比，兩個處理組青貯后的粗蛋白含量都有一定程度的提高，以植物乳桿菌組效果更好。在本試驗中，3個處理組中粗蛋白含量均高于對照組，以TA組效果最顯著，與上述研究結果一致，這是因為在構樹青貯中添加植物乳桿菌和布氏乳桿菌等乳酸菌，促進了發(fā)酵，更快降低pH，抑制蛋白質(zhì)水解并且可以利用飼料中的各種氨基酸合成菌體蛋白，提高青貯飼料的營養(yǎng)價值[21]。

纖維素含量也是評價飼料青貯品質(zhì)的主要指標。譚之良等[22]發(fā)現(xiàn)，纖維含量高的飼料中易發(fā)酵的非結構性碳水化合物含量低，采食動物不易消化吸收且影響飼料適口性。與對照組相比，添加乳酸菌組NDF和ADF含量顯著降低，可能是由于較低的pH形成的酸性環(huán)境加速了細胞壁成分的酸解作用。Jones等[23]報道紫花苜蓿青貯過程中，部分細胞壁多糖由于酸解作用發(fā)生降解。本試驗中3個處理組的NDF和ADF含量均顯著低于對照組，且TA組的酸解效果最好，可提高雜交構樹的適口性和消化利用率，提高了飼料的營養(yǎng)價值。穆勝龍等[20]研究也發(fā)現(xiàn)，使用植物乳桿菌和布氏乳桿菌作為青貯劑均可以顯著降低甘蔗尾的NDF和ADF含量，以植物乳桿菌組效果更明顯，但兩組間差異不顯著。孫向麗等[24]發(fā)現(xiàn)，將高粱青貯分別添加1×1010CFU/t植物乳桿菌和布氏乳桿菌處理后，其NDF和ADF含量均低于對照組，其中以植物乳桿菌組最為顯著。這些都與本文結果一致，可能因為與異型發(fā)酵菌布氏乳桿菌相比，青貯發(fā)酵以使用植物乳桿菌等同型發(fā)酵乳酸菌制劑為宜。王麗學等[19]發(fā)現(xiàn)，添加植物乳桿菌處理組可顯著降低苜蓿的ADF含量，NDF也有所下降，但是結果并不顯著，這可能是由于添加植物乳桿菌的劑量不同或者青貯原料不同導致。

植物乳桿菌和布氏乳桿菌等益生菌不僅促進了青貯前期乳酸發(fā)酵，降低干物質(zhì)損失，也表現(xiàn)在乳酸菌青貯試驗組有較高的乳酸含量、較低的pH。陳甜甜等[25]發(fā)現(xiàn)，pH隨青貯發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸含量升高而降低，在一定范圍內(nèi)，pH越低，青貯品質(zhì)越好。在本試驗中，3個處理組中雜交構樹青貯后的pH均顯著低于對照組，而乳酸含量與pH規(guī)律剛好相反，3個處理組均高于對照組，3個處理組均表現(xiàn)出青貯品質(zhì)不同程度的改善，但以TA組乳酸含量最好，青貯效果最好。這是因為植物乳桿菌和布氏乳桿菌分屬于同型和異型發(fā)酵乳酸菌，而乳酸菌同型與異型發(fā)酵相比，它們可以更有效地利用飼料中的可溶性碳水化合物產(chǎn)生更多的乳酸迅速降低PH,且沒有物質(zhì)損失，而布氏乳桿菌效率較植物乳桿菌低，因此青貯菌制劑以同型發(fā)酵乳酸菌為宜[12]，與本研究結果一致。Cao等[26]報道，用植物乳桿菌接種處理的青貯飼料pH降低，乳酸含量和干物質(zhì)降解率均提高；同樣在黃秋連等[27]研究中認為，添加LactobacillusplantarumChikuso-1乳酸菌組與對照組相比，乳酸含量增加，pH顯著降低。陸永祥等[28]在蠟熟期的燕麥中接種布氏乳桿菌青貯后，與對照組相比其pH值降低，乳酸含量升高，均與本文研究結果一致，這是因為添加乳酸菌增加了青貯發(fā)酵初期的乳酸菌數(shù)量，克服了原料中乳酸菌數(shù)量不足的問題，加速了進入乳酸發(fā)酵階段，生成大量乳酸使pH迅速下降，抑制有害微生物的活性[29]。

在反芻動物瘤胃中乙酸作為能量被利用。同時，乙酸濃度與青貯品質(zhì)成正相關關系，原因是乙酸可以抑制青貯過程中酵母菌、霉菌等活性，減慢青貯過程中微生物的發(fā)酵作用從而減少飼料營養(yǎng)物質(zhì)的流失[30]。本試驗中3個處理組的乙酸含量均顯著高于對照組，與黃秋連等[27]結果一致。同樣，穆勝龍等[20]也發(fā)現(xiàn)，在青貯甘蔗尾中添加植物乳桿菌和布氏乳桿菌后其乙酸含量均顯著升高。對于丁酸，三個處理組丁酸含量均較對照組顯著下降，劉晶晶[31]發(fā)現(xiàn)丁酸對發(fā)酵過程不利，一般來說丁酸含量越高，青貯品質(zhì)越差，與本研究結果一致。

4 結 論

本試驗中，在雜交構樹青貯過程中添加植物乳桿菌、布氏乳桿菌以及混合添加兩種益生菌后，在青貯品質(zhì)和營養(yǎng)價值方面均有不同程度的改善，纖維含量和pH均降低，乳酸含量和粗蛋白含量均有所升高，有效地改善了雜交構樹適口性并提高了營養(yǎng)價值，但總體而言，單獨添加5×1010CFU/t的植物乳桿菌青貯效果最好且最經(jīng)濟實用。