EM菌對(duì)菠蘿渣青貯品質(zhì)及飼用價(jià)值評(píng)價(jià)

吳征敏 邱曉媛 吳鵬鑫 許悅雯 王嘉麟 楊 康 尹福泉

(廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院，湛江 524088)

菠蘿是四大熱帶水果之一。中國(guó)是菠蘿種植大國(guó)，廣東省徐聞縣更是全國(guó)最大的菠蘿種植基地，每年產(chǎn)量占全國(guó)產(chǎn)量的33.3%，被譽(yù)為“菠蘿之鄉(xiāng)”[1]。在菠蘿加工處理過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生1/2以上的菠蘿渣(pineapple residue)。加工產(chǎn)生的菠蘿渣主要為果皮、花冠等，研究表明，其營(yíng)養(yǎng)成分與菠蘿果肉接近，富含粗蛋白質(zhì)(CP)、粗灰分(Ash)、可溶性糖(WSC)、粗脂肪(EE)、維生素C和粗纖維(CF)等，是良好的飼料資源[2]。但由于具有高水分和高含糖量等特點(diǎn)，菠蘿渣作為飼料不易保存且不利于動(dòng)物消化利用，而青貯飼料技術(shù)可以很好地解決這一問(wèn)題。Gowda等[3]通過(guò)對(duì)菠蘿渣青貯并將其混合飼糧飼喂綿羊發(fā)現(xiàn)，菠蘿渣青貯后保存時(shí)間得以延長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值優(yōu)于玉米青貯飼料，能改善泌乳性能，對(duì)動(dòng)物機(jī)體無(wú)不利影響。Mello等[4]研究表明，菠蘿渣青貯飼料是牛飼糧中的良好飼料。Cutrim等[5]通過(guò)研究菠蘿副產(chǎn)品青貯飼料代替象草對(duì)羔羊的影響發(fā)現(xiàn)，菠蘿副產(chǎn)品青貯飼料代替象草等飼料沒(méi)有改變綿羊的能量消耗和生長(zhǎng)性能，且能有效降低生產(chǎn)成本。

EM菌(effective microorganisms)是一種復(fù)合微生物制劑，含有80多種微生物，目前已被廣泛運(yùn)用于包括畜牧業(yè)在內(nèi)的多個(gè)行業(yè)[6-7]。許多研究也已證實(shí)，EM菌對(duì)一些飼料青貯品質(zhì)起優(yōu)化作用。薛春勝等[8]通過(guò)以隴東紫花苜蓿為原料，分析不同添加劑對(duì)其青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，甲酸、蔗糖、EM菌和纖維素酶都可以提高隴東紫花苜蓿青貯的發(fā)酵品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，延長(zhǎng)有氧穩(wěn)定性。謝曉華等[9]研究表明，以大麥為原料，添加植物乳桿菌和EM菌可以改善大麥發(fā)酵品質(zhì)，降低發(fā)酵產(chǎn)物pH和氨氮濃度。

綜上所述，本研究將EM菌作為菠蘿渣青貯添加劑，研究其對(duì)菠蘿渣青貯品質(zhì)的影響，同時(shí)，結(jié)合體外產(chǎn)氣試驗(yàn)，測(cè)定相關(guān)指標(biāo)，以期找到最適EM菌添加劑量，綜合評(píng)價(jià)EM菌青貯菠蘿渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，為其資源開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

菠蘿渣：由徐聞縣某食品加工公司提供，營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。EM菌：由河南省某貿(mào)易有限公司提供，主要成分為雙歧桿菌、乳酸桿菌、芽孢桿菌、酵母菌、丁酸梭菌、光合細(xì)菌和解磷鉀菌等(≥100億個(gè)/mL)。瘤胃液：由體重(25.75±0.78) kg的3只雷州山羊提供。

表1 菠蘿渣營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

青貯試驗(yàn)：試驗(yàn)設(shè)對(duì)照組及Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ組，EM菌添加劑量分別為0、24、48和96 mL/kg，每組3個(gè)重復(fù)；將各組EM菌與菠蘿渣混合均勻后裝入青貯袋，每袋4 kg，真空密封后于青貯桶內(nèi)(26.0±0.5) ℃青貯30 d。

體外產(chǎn)氣試驗(yàn)：以青貯試驗(yàn)后的青貯菠蘿渣為發(fā)酵底料，每個(gè)發(fā)酵瓶?jī)?nèi)裝入1.25 g樣品和70 mL人工瘤胃液，恒溫培養(yǎng)箱(39.0±0.5) ℃分別培養(yǎng)6、12、24、48 h。每個(gè)時(shí)間點(diǎn)設(shè)置5個(gè)重復(fù)和2個(gè)空白對(duì)照。

1.3 人工瘤胃液的制備

緩沖液：參照Menke等[10]方法配制；人工瘤胃液：緩沖液與瘤胃液按照1∶9的比例均勻混合制得[11]。

1.4 指標(biāo)測(cè)定與方法

參照AOAC(1995)[12]方法測(cè)定常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分；采用范氏(Van Soest)洗滌纖維法測(cè)定中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量；采用S220-K型酸度計(jì)測(cè)定pH；采用氧化鎂蒸餾法測(cè)定氨態(tài)氮(NH3-N)含量；采用蒽酮比色法測(cè)定WSC含量；采用鹽酸萘乙二胺法測(cè)定亞硝酸鹽含量；采用高效液相色譜儀測(cè)定青貯樣品乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)和丁酸(BA)含量；采用針筒法測(cè)定產(chǎn)氣量(GP)；采用Agilent 6890氣相色譜儀測(cè)定體外產(chǎn)氣試驗(yàn)樣品揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度。

相關(guān)計(jì)算公式[13-15]如下：

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率(%)=[(原料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量-
發(fā)酵后濾渣中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量)/
原料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量]×100；
DMI=120/NDF；
DDM=88.9-0.779/ADF；
RFV=DMI×DDM/1.29。

式中：DMI為干物質(zhì)(DM)的隨意采食量占動(dòng)物體重(BW)的百分比(%)；DDM為可消化DM占DM的百分比(%)；RFV為相對(duì)飼用價(jià)值。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 20.0軟件中one-way ANOVA程序進(jìn)行方差分析，Duncan氏法進(jìn)行多重比較，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P<0.05為差異顯著，P>0.05為差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯試驗(yàn)

2.1.1 添加EM菌對(duì)青貯菠蘿渣感官評(píng)定與營(yíng)養(yǎng)水平的影響

由表2可知，與對(duì)照組相比，Ⅰ組和Ⅱ組質(zhì)地得分顯著增加(P<0.05)。對(duì)照組氣味得分與Ⅰ組差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于Ⅱ組和Ⅲ組(P<0.05)；Ⅰ組氣味得分與Ⅱ組差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于Ⅲ組(P<0.05)；整體來(lái)看，隨著EM菌添加劑量的提高，顏色得分呈先上升再下降的趨勢(shì)(P=0.053)。

由表3可知，對(duì)照組與Ⅱ組的DM含量差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于Ⅰ組和Ⅲ組(P<0.05)；Ⅲ組DM含量顯著高于Ⅰ組(P<0.05)。對(duì)照組、Ⅰ組和Ⅲ組間的CP含量差異不顯著(P>0.05)，但顯著低于Ⅱ組(P<0.05)。隨著EM菌添加劑量的提高，Ash含量呈上升趨勢(shì)(P=0.077)。各組間NDF、ADF、Ca和P含量差異不顯著(P>0.05)。

表2 EM菌對(duì)青貯菠蘿渣感官評(píng)定的影響

括號(hào)中數(shù)字為該指標(biāo)的滿(mǎn)分。同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)無(wú)字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

Maximum score of each parameter was in the following parentheses. In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

表3 EM菌對(duì)青貯菠蘿渣營(yíng)養(yǎng)水平的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))

2.1.2 EM菌對(duì)青貯菠蘿渣相關(guān)指標(biāo)的影響

由表4可知，各EM菌添加組氨態(tài)氮/總氮(NH3-N/TN)比值顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，Ⅱ組和Ⅲ組間差異不顯著(P>0.05)，但顯著低于Ⅰ組(P<0.05)。Ⅱ組WSC含量顯著高于其他組(P<0.05)，對(duì)照組和Ⅰ組間差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于Ⅲ組(P<0.05)。Ⅰ組亞硝酸鹽含量最低，Ⅲ組亞硝酸鹽含量分別與對(duì)照組和Ⅱ組差異不顯著(P>0.05)；對(duì)照組亞硝酸鹽含量顯著低于Ⅱ組(P<0.05)。各組間pH和RFV差異不顯著(P>0.05)，但RFV均大于100。

表4 EM菌對(duì)青貯菠蘿渣相關(guān)指標(biāo)的影響

2.1.3 EM菌對(duì)青貯菠蘿渣有機(jī)酸含量的影響

由表5可知，各組間的LA、AA、PA含量和乳酸/總酸值差異均不顯著(P>0.05)。

表5 EM菌對(duì)青貯菠蘿渣有機(jī)酸含量的影響

2.2 體外產(chǎn)氣試驗(yàn)

2.2.1 添加EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵GP的影響

由表6可知，發(fā)酵48 h時(shí)，Ⅲ組GP顯著高于Ⅰ組和Ⅱ組(P<0.05)，與對(duì)照組差異不顯著(P>0.05)。

2.2.2 添加EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率的影響

由表7可知，整個(gè)發(fā)酵期間，各組間DM降解率差異不顯著(P>0.05)。

表6 EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵GP的影響

表7 EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵干物質(zhì)降解率的影響

由表8可知，體外發(fā)酵6 h時(shí)，對(duì)照組、Ⅱ組和Ⅲ組間的CP降解率差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于Ⅰ組(P<0.05)。發(fā)酵12 h時(shí)，對(duì)照組、Ⅰ組和Ⅱ組間的CP降解率差異不顯著(P>0.05)，但顯著低于Ⅲ組(P<0.05)。發(fā)酵24 h時(shí)，對(duì)照組CP降解率顯著低于其他組(P<0.05)，Ⅱ組CP降解率分別與Ⅰ組和Ⅲ組差異不顯著(P>0.05)，但Ⅲ組CP降解率顯著高于Ⅰ組(P<0.05)。發(fā)酵48 h時(shí)，對(duì)照組與Ⅰ組間CP降解率差異不顯著(P>0.05)，但均顯著低于Ⅱ組和Ⅲ組(P<0.05)，Ⅱ組CP降解率顯著高于Ⅲ組(P<0.05)。

由表9可知，體外發(fā)酵6 h時(shí)，與對(duì)照組相比，Ⅰ組和Ⅲ組NDF降解率顯著降低(P<0.05)，Ⅲ組NDF降解率顯著低于Ⅱ組(P<0.05)；體外發(fā)酵24 h時(shí)，隨著EM菌添加劑量的提高，NDF降解率呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)(P=0.073)；體外發(fā)酵48 h時(shí)，各組間差異不顯著(P>0.05)，但NDF降解率均超過(guò)80%。

表8 EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵粗蛋白質(zhì)降解率的影響

表9 EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵中性洗滌纖維降解率的影響

2.2.3 添加EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵pH、NH3-N和VFA含量的影響

由表10可知，體外發(fā)酵6 h時(shí)，與對(duì)組相比，Ⅱ組pH顯著降低(P<0.05)，Ⅲ組pH顯著高于Ⅰ組和Ⅱ組(P<0.05)，其他組間差異不顯著(P>0.05)。體外發(fā)酵12 h時(shí)，與對(duì)照組相比，Ⅰ組和Ⅱ組pH顯著降低(P<0.05)，Ⅲ組pH顯著上升(P<0.05)；體外發(fā)酵24和48 h時(shí)，各組間pH差異不顯著(P>0.05)。

表10 EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵pH的影響

由表11可知，體外發(fā)酵6 h時(shí)，Ⅱ組NH3-N含量顯著低于其他組(P<0.05)；發(fā)酵12和24 h時(shí)，各組間NH3-N含量差異不顯著(P>0.05)；48 h時(shí)，Ⅲ組NH3-N含量顯著高于Ⅰ組和Ⅱ組(P<0.05)，其他組間差異不顯著(P>0.05)。

由表12可知，體外發(fā)酵6 h時(shí)，EM菌添加組間BA含量差異不顯著(P>0.05)，但顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。體外發(fā)酵24 h時(shí)，Ⅱ組AA含量顯著高于Ⅰ和Ⅲ組(P<0.05)，但與對(duì)照組差異不顯著(P>0.05)，對(duì)照組AA含量顯著高于Ⅰ組(P<0.05)，與Ⅲ組差異不顯著(P>0.05)；隨著EM菌添加劑量的提高，PA含量呈先下降再上升再下降的趨勢(shì)(P=0.090)。其他組間差異不顯著(P>0.05)。

表11 EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵NH3-N含量的影響

表12 EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外VFA含量的影響

3 討 論

3.1 EM菌對(duì)菠蘿渣青貯品質(zhì)的影響

飼料中的硝酸鹽容易在貯存和加工過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}，這類(lèi)外源性亞硝酸鹽是動(dòng)物機(jī)體內(nèi)亞硝酸鹽的主要來(lái)源。攝入過(guò)多的亞硝酸鹽容易導(dǎo)致動(dòng)物中毒，產(chǎn)生畸變，降低飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。另外亞硝酸鹽含量過(guò)高，影響飼料適口性，降低了采食量，對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能造成影響[16-17]。我國(guó)對(duì)飼料中亞硝酸鹽含量也有具體要求，飼料原料和配合飼料中亞硝酸鹽含量需低于15 mg/kg[18]，本研究結(jié)果，各組的亞硝酸鹽含量變化范圍在4.33～7.67 mg/kg，屬正常范圍內(nèi)，符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

飼糧中蛋白質(zhì)含量決定了動(dòng)物攝入蛋白質(zhì)水平，適宜的蛋白質(zhì)水平能改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能和動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)等[19]。當(dāng)動(dòng)物機(jī)體的碳水化合物和脂肪不足以供能時(shí)，蛋白質(zhì)也能分解釋放能量。本研究結(jié)果表明，添加EM菌青貯菠蘿渣，CP含量得到提高，與葛劍等[20]、馬燕欣等[21]和韓建成等[22]研究結(jié)果一致。且本試驗(yàn)以Ⅱ組青貯菠蘿渣的CP含量最高，為14.58%。

ADF和NDF能為反芻動(dòng)物提供熱能，NDF含量與飼料適口性息息相關(guān)，而ADF難以被消化，含量越高，飼料品質(zhì)越差[23]。RFV綜合反映了ADF和NDF情況，粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與RFV值呈正相關(guān)，若RFV值大于100則說(shuō)明該飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高[24]。青貯飼料NH3-N/TN比值反映了飼料蛋白質(zhì)和氨基酸分解的程度，數(shù)值越大則表明蛋白質(zhì)被分解越多，青貯效果不佳；通常其比值應(yīng)低于1/10。飼料青貯過(guò)程是乳酸菌將WSC轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)A的過(guò)程[25]。本研究結(jié)果，青貯后，菠蘿渣ADF含量降低，NH3-N/TN比值減小，RFV大于100，說(shuō)明菠蘿渣青貯以及添加EM菌青貯，品質(zhì)都得到了改善，且以Ⅱ組青貯菠蘿渣WSC含量最高，該添加劑量有可能是本試驗(yàn)條件下，改善菠蘿渣青貯品質(zhì)的最適劑量。作為飼料青貯過(guò)程中重要的VFA，LA和AA能抑制霉菌活性，AA還能抑制其他有害細(xì)菌的生長(zhǎng)，防止飼料腐敗變質(zhì)；而PA在青貯過(guò)程中，具有抗真菌作用，能有效保存飼料營(yíng)養(yǎng)成分[26]。本研究結(jié)果以Ⅲ組各有機(jī)酸含量最低，這可能是EM菌添加劑量過(guò)高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不足以支撐乳酸菌生長(zhǎng)繁殖。

3.2 EM菌青貯菠蘿渣飼用價(jià)值評(píng)價(jià)

3.2.1 EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵GP和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率的影響

體外產(chǎn)氣試驗(yàn)中，GP是綜合反映飼料可發(fā)酵程度和可利用性的重要指標(biāo)之一[27]。本研究結(jié)果顯示，體外發(fā)酵48 h，Ⅲ組GP高于其他組，這可能與其含有更少的NDF有關(guān)[28]。NDF主要成分包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和硅膠等；瘤胃內(nèi)，NDF的降解主要依靠纖維分解菌[29]。本研究中，NDF降解主要發(fā)生在12～24 h，降解率在59.46%～77.51%，說(shuō)明各組NDF能被瘤胃纖維分解菌分解；48 h時(shí)，發(fā)酵達(dá)到平衡。DM降解率能反映發(fā)酵過(guò)程中瘤胃微生物對(duì)飼料的利用程度[30]。本試驗(yàn)表明，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，DM降解率升高，這表明瘤胃微生物對(duì)菠蘿渣降解程度升高，整個(gè)發(fā)酵期以6～24 h DM降解速度快，達(dá)到后期，發(fā)酵處于平衡狀態(tài)，降解速度減緩。

飼料CP在瘤胃中的降解率是反映瘤胃內(nèi)微生物對(duì)其降解利用率的參考指標(biāo)之一。嚴(yán)學(xué)兵[31]研究表明，飼料中CP含量與其在瘤胃中降解率呈正相關(guān)，這與本研究結(jié)果相同，發(fā)酵到達(dá)48 h，各組CP降解率均超過(guò)90%；與對(duì)照組相比，各添加組CP降解率更高，其中，以Ⅱ組和Ⅲ組CP降解率較高，分別為96.25%和95.24%。

3.2.2 EM菌青貯菠蘿渣對(duì)體外發(fā)酵pH、NH3-N和VFA含量的影響

瘤胃pH是評(píng)價(jià)瘤胃發(fā)酵狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)，一般在5.5～6.8變化[32]。本試驗(yàn)顯示，發(fā)酵6 h時(shí)，各組pH變化范圍在7.30～7.36；發(fā)酵48 h時(shí)，各組pH差異不顯著，變化范圍在6.38～6.51，發(fā)酵狀況正常，這也說(shuō)明青貯菠蘿渣能維持體外瘤胃正常發(fā)酵。

通常蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)被降解為NH3-N和其他物質(zhì)，微生物利用降解的NH3-N合成菌體蛋白(MCP)，因此NH3-N含量反映了蛋白質(zhì)的消化情況[33]。本試驗(yàn)發(fā)酵過(guò)程中，各組NH3-N含量變化范圍在8.52～16.40 mg/dL，與Illius等[34]報(bào)道NH3-N在瘤胃內(nèi)含量為6～30 mg/dL結(jié)果相同，屬正常范圍，這也說(shuō)明青貯菠蘿渣或添加EM菌青貯菠蘿渣都有利于瘤胃微生物增殖。另外，發(fā)酵48 h后，Ⅱ組NH3-N含量低于其他組，而Ⅱ組CP降解率更高，這可能是由于48 mL/kg EM菌青貯菠蘿渣在體外發(fā)酵過(guò)程中，更多的CP被微生物利用合成MCP。具體可進(jìn)一步研究，檢測(cè)MCP含量。

VFA占反芻動(dòng)物吸收能量的70%～80%，是反芻動(dòng)物重要能量來(lái)源；其中AA、PA和BA占VFA總量95%左右[35]。在反芻動(dòng)物體內(nèi)，AA用于合成乳脂，PA用于合成體脂和乳糖，AA與PA的比值可以反映能量利用的情況[36]。本研究中，發(fā)酵48 h后，各組AA/PA值均超過(guò)2，以Ⅰ組比值最大，為2.48。這說(shuō)明添加EM菌能改善菠蘿渣青貯品質(zhì)，在瘤胃發(fā)酵中提供更多能量。

4 結(jié) 論

① 菠蘿渣青貯和添加EM菌青貯后，品質(zhì)都得到改善，都能在體外瘤胃中正常發(fā)酵，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率得到提高。

② 通過(guò)青貯試驗(yàn)和體外產(chǎn)氣試驗(yàn)，綜合比較各組結(jié)果，在本試驗(yàn)條件下，青貯菠蘿渣最適EM菌添加劑量為48 mL/kg。