添加不同酶制劑對全株玉米青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響
青貯是提高玉米秸稈利用率并有效保存其營養(yǎng)價(jià)值的重要手段。在制作青貯飼料的過程中，加入青貯添加劑可抑制好氧酸敗和致病微生物，減少青貯飼料營養(yǎng)物質(zhì)的損失。酶制劑作為一種生物活性物質(zhì)添加劑可用于青貯飼料生產(chǎn)來提高青貯飼料的營養(yǎng)價(jià)值與品質(zhì)，青貯用酶制劑主要為纖維素酶與半纖維素酶類。添加酶制劑有助于植物細(xì)胞壁的分解，增加可溶性碳水化合物含量，為乳酸菌的繁殖發(fā)酵提供充分的底物，從而提高青貯的發(fā)酵品質(zhì)。前人研究發(fā)現(xiàn)，纖維素酶和木聚糖酶都是目前常用的綠色型添加劑，適當(dāng)添加纖維素酶能夠提高飼料的干物質(zhì)采食量和纖維降解率；添加木聚糖酶則能有效地將纖維素與半纖維素分解為可溶性單糖；果膠酶可有效地分解植物細(xì)胞壁間的果膠質(zhì)，破壞細(xì)胞組織，釋放營養(yǎng)成分；α-半乳糖苷酶可催化α-半乳糖苷鍵的水解，將飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子α-半乳糖苷類轉(zhuǎn)化分解，改善其營養(yǎng)成分；β-甘露聚糖酶是一種內(nèi)切水解酶，主要分解細(xì)胞壁半纖維素組分中的甘露聚糖，產(chǎn)物可被動(dòng)物腸道中的有益菌吸收，改善腸道菌群組成；β‐葡聚糖是植物秸稈中的一種抗?fàn)I養(yǎng)因子，動(dòng)物本身的消化酶無法消化，但β‐葡聚糖酶可降解秸稈中的葡聚糖，使秸稈質(zhì)地松軟，提高營養(yǎng)價(jià)值，增強(qiáng)適口性和采食量，提高畜禽的生長速度和飼料轉(zhuǎn)化效率。然而，目前酶制劑對青貯品質(zhì)的影響主要集中在纖維素酶和木聚糖酶，對添加果膠酶、α‐半乳糖苷酶、β‐甘露聚糖酶和β‐葡聚糖酶的研究鮮有報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以全株玉米青貯為試驗(yàn)對象，設(shè)定不同酶制劑試驗(yàn)組，以青貯飼料營養(yǎng)品質(zhì)為指標(biāo)，研究其對全株玉米青貯品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值的影響，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)全株玉米青貯提供科學(xué)依據(jù)。
1.1 材料
1.1.1 青貯原料 青貯原料為內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市豐田鎮(zhèn)青貯試驗(yàn)田蠟熟期刈割的全株玉米。
1.1.2 酶飼料添加劑 纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶、α‐半乳糖苷酶、β‐甘露聚糖酶和β‐葡聚糖酶均購自北京挑戰(zhàn)農(nóng)業(yè)科技有限公司， 酶活力均為2000U／g 。
1.1.3 青貯飼料制作 將刈割后的全株玉米切短至１~２cm，經(jīng)過６h萎蔫脫水（含水量為67％）后，每個(gè)處理均按照５g／kg 的添加量加入酶制劑，倒入容器內(nèi)攪拌均勻后裝入36cm×25 cm 的聚乙烯真空包裝袋內(nèi)，每個(gè)袋中填充全株玉米500g，真空包裝，室溫條件下貯藏56d 后進(jìn)行分析。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)分為７組，分別為對照組、纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶、α‐半乳糖苷酶、β‐甘露聚糖酶和β‐葡聚糖酶處理組，試驗(yàn)組在青貯袋中添加5g／kg 相應(yīng)酶制劑，對照組添加等量蒸餾水，每組３個(gè)重復(fù)。
1.3 測定指標(biāo)與方法
1.3.1 感官評定 青貯56d后拆開封口，用四分法取出樣品，觀察其顏色、莖葉結(jié)構(gòu)狀態(tài)、氣味并記錄。使用德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)青貯感官評分法評價(jià)青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)，評分標(biāo)準(zhǔn)見表１。根據(jù)各指標(biāo)評分再得出總評分：＞16分為優(yōu)；9～16分為良；5～９分為中等；＜５分為劣質(zhì)。
1.3.2 養(yǎng)分含量 將青貯飼料在烘箱中烘干至恒定重量測定干物質(zhì)（DM）含量，烘干后粉碎過40目，待測各養(yǎng)分含量；采用凱氏KDN‐B 定氮儀（上海新嘉電子有限公司）測定粗蛋白質(zhì)（CP）含量；范氏纖維測定法測定中性洗滌纖維（NDF） 、酸性洗滌纖維（ADF） 、粗纖維（CF）含量；蒽酮－ 硫酸比色法測定可溶性碳水化合物（WSC）含量；索氏脂肪提取法測定粗脂肪（EE）含量。
1.3.3 品質(zhì)評定 取20g青貯樣品，加入180mL蒸餾水，在立體式全溫震蕩培養(yǎng)箱（HZQ‐F160，常州首創(chuàng)儀器設(shè)備有限公司）震蕩2h，然后通過６層紗布和１層定性濾紙過濾，用pH測定儀（雷磁pHS‐3c精密pH計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司）測其pH ；參照侯美玲等法測定乳酸含量；采用苯酚—次氯酸鈉比色法測定氨態(tài)氮含量。
1.4 數(shù)據(jù)處理與分析
數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行初步整理，采用SPSS19.0軟件中One一WayANOVA進(jìn)行單因素方差分析，多重比較采用S‐N‐K法，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，以P＜0.05為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。
2.1 全株玉米原料的養(yǎng)分含量
由表２、可知，全株玉米原料的DM、CP、WSC、NDF和ADF、含量分別達(dá)到66.50％ 、6.34％ 、6.38％ 、52.01％ 和29.95％ 。
2.2 青貯飼料感官評定
由表３可知，纖維素酶組、β‐葡聚糖酶組和木聚糖酶組評分依次為20、20和19分。３組青貯飼料品質(zhì)均較高，等級為優(yōu)；這３組全株玉米青貯飼料都有較重的香味，優(yōu)于對照組；在結(jié)構(gòu)上來看，各處理組的青貯全株玉米莖葉結(jié)構(gòu)完整，無黏結(jié)成塊現(xiàn)象；從顏色上來看，纖維素酶組、α‐半乳糖苷酶組、β‐甘露聚糖酶組和β‐葡聚糖酶組青貯飼料顏色和青貯前的顏色最為接近。
2.3 酶制劑對全株玉米青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響
由表４可知，與對照組相比，木聚糖酶組、α‐半乳糖苷酶組和β‐甘露聚糖酶組pH顯著升高（P＜0.05） ，果膠酶組pH 最低，為3.56，與對照組差異顯著（P＜0.05） ，而纖維素酶組也有所降低但與對照組差異不顯著（P＞0.05）；除了α‐半乳糖苷酶組，其余各處理組的乳酸含量與對照組相比均顯著升高（P＜ 0.05） ；添加酶制劑各處理組氨態(tài)氮／總氮均顯著降低（P＜0.05），其中α‐半乳糖苷酶組的氨態(tài)氮／總氮最低，為0.44％；纖維素酶組、木聚糖酶組、β‐甘露聚糖酶組和β‐葡聚糖酶組處理均顯著提高了全株玉米青貯的WSC含量（P＜ 0.05） 。
2.4 酶制劑對全株玉米青貯飼料營養(yǎng)成分的影響
由表５可知，β‐葡聚糖酶處理組DM 與其他處理組相比顯著降低（P＜ 0.05），其他酶制劑處理組DM 與對照組相比無顯著差異（P＞0.05），其中纖維素酶組DM 含量最高；纖維酶組的CP 與對照組相比顯著升高（P＜0.05），但與α‐半乳糖苷酶組相差不大，其余處理組CP 含量都與對照組接近（P＞0.05）；各處理組的粗脂肪與對照組相比無顯著差異（P＞0.05）；與對照組相比，β‐甘露聚糖酶組和β‐葡聚糖酶組NDF含量顯著降低（P＜ 0.05）；纖維素酶組、β‐葡聚糖酶組ADF與對照組相比均顯著降低（P＜0.05）。
3.1 酶制劑對全株玉米青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響
青貯是利用好氣性微生物和植物細(xì)胞本身的呼吸作用使青貯窖內(nèi)盡快形成厭氧環(huán)境，然后在密閉厭氧條件下利用乳酸菌的活動(dòng)，產(chǎn)生乳酸，抑制其他腐敗微生物的活動(dòng)，達(dá)到飼料長期保存及使用的目的，一般包括好氧細(xì)菌活動(dòng)階段、乳酸菌發(fā)酵階段和發(fā)酵穩(wěn)定階段等。本研究表明，經(jīng)過56d 發(fā)酵后，各組全株玉米青貯感官評價(jià)綜合評分均在15～20分，說明各處理組青貯效果均較好；各組pH均為3.56～3.73，均達(dá)到了青貯臨界值（4.2）以下，發(fā)酵效果均較好。乳酸含量分析結(jié)果表明，添加酶制劑可提高發(fā)酵后的乳酸含量，說明添加酶制劑可提高青貯早期乳酸生成量，改善青貯品質(zhì)。但α‐半乳糖苷酶組的乳酸含量顯著低于對照組，可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)采用的α‐半乳糖苷酶可催化α‐半乳糖苷鍵的水解，改善和消除飼料及豆制品中的抗?fàn)I養(yǎng)成分，但產(chǎn)生的可利用糖很少，從而導(dǎo)致乳酸減少。青貯飼料中氨態(tài)氮主要由植物酶對蛋白質(zhì)的降解和微生物分解利用蛋白質(zhì)和氨基酸產(chǎn)生，總氮中氨態(tài)氮含量反映了青貯飼料蛋白質(zhì)降解的程度。從氨態(tài)氮的結(jié)果來看，各處理組均顯著降低，說明各處理的蛋白分解較少，而WSC含量顯著增加，改善了發(fā)酵品質(zhì)，這與玉柱等和李靜研究結(jié)果一致。說明酶制劑增加了乳酸發(fā)酵底物數(shù)量，促進(jìn)了乳酸發(fā)酵過程，并且加快了發(fā)酵的進(jìn)程。
本研究中，纖維素酶和木聚糖酶的發(fā)酵品質(zhì)相對較好，有研究者認(rèn)為其與對照組相比能夠降低青貯pH和氨態(tài)氮的含量，增加WSC、乳酸的含量。興麗等發(fā)現(xiàn)，添加纖維素酶使玉米青貯飼料中的氨態(tài)氮含量顯著降低。許留興發(fā)現(xiàn)添加纖維素酶會(huì)顯著降低pH 和氨態(tài)氮含量，顯著提高WSC的含量。本研究中，纖維素酶處理青貯后，與對照組相比，氨態(tài)氮含量顯著降低，pH降低，但效果不明顯，而乳酸及WSC含量顯著增加。原因可能是纖維素酶降解了細(xì)胞壁成分，使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)松散，同時(shí)木質(zhì)素中的苯環(huán)被解鏈，并進(jìn)一步降解使得其松軟，表面積增大，微生物與其接觸面積增大，從而促進(jìn)纖維的降解 。
3.2 酶制劑對全株玉米青貯營養(yǎng)成分的影響
全株玉米青貯的營養(yǎng)成分是評價(jià)青貯質(zhì)量好壞的另一項(xiàng)重要指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)，添加纖維素酶可一定程度上提高全株玉米青貯DM中的CP含量。陳興等報(bào)道纖維素酶能提高玉米秸青貯CP含量，降低NDF與ADF含量，并增加玉米秸青貯的DM與CP在奶牛瘤胃中的有效降解率。上述試驗(yàn)結(jié)果與本研究類似，推測纖維素酶可能通過降低全株玉米在儲(chǔ)存過程中蛋白質(zhì)的降解作用或抑制腐敗微生物的分解作用，從而降低總氮中氨態(tài)氮含量，間接提高CP含量，提高了其營養(yǎng)價(jià)值。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，其他組青貯DM中NDF和ADF含量不同程度地降低，這與花梅等研究結(jié)果類似。玉米秸稈中含有較為豐富的WSC，為乳酸菌的繁殖提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，酶制劑的加入可能促進(jìn)了秸稈中WSC 的分解利用，使得細(xì)胞壁中難以降解的碳水化合物如NDF等組分有所下降。綜合各營養(yǎng)成分指標(biāo)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管試驗(yàn)組CP含量較對照組提高，但各組的含量差異并不顯著，說明試驗(yàn)組全株玉米青貯的無氮化合物含量存在一定程度降低，這可能與乳酸菌利用了全株玉米青貯的WSC等營養(yǎng)成分進(jìn)行生長繁殖有關(guān)，乳酸菌的生長抑制了腐敗微生物作用引起的蛋白質(zhì)降解，從而使青貯品質(zhì)維持在較高水平。
對于纖維素酶，有研究者認(rèn)為其與對照組相比能夠降低青貯DM中NDF和ADF的含量 。馬慧等發(fā)現(xiàn)，添加纖維素酶使玉米青貯飼料DM含量顯著升高。本研究中，與對照組相比，纖維素酶處理組DM 中ADF含量顯著降低，NDF含量降低，但效果不明顯，這可能是纖維素酶降解了細(xì)胞壁成分，使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)松散，同時(shí)木質(zhì)素中的苯環(huán)被解鏈，使其表面積增大，微生物與其接觸面積增大，從而促進(jìn)纖維的降解。而Jr等研究結(jié)果則認(rèn)為纖維素酶青貯飼料DM中NDF和ADF含量沒有明顯變化，原因可能是與所選的纖維素酶的種類有關(guān)。莊蘇等認(rèn)為木聚糖酶與對照組相比能夠降低青貯DM中NDF和ADF的含量，與本研究結(jié)果相一致。本研究發(fā)現(xiàn)β‐葡聚糖酶可提高DM含量，使NDF和ADF含量顯著下降，改善了營養(yǎng)品質(zhì)，這可能是β‐葡聚糖酶降解了秸稈中的葡聚糖，使秸稈質(zhì)地松軟，從而提高營養(yǎng)價(jià)值。
本試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加酶制劑有利于全株玉米青貯發(fā)酵，在提高發(fā)酵品質(zhì)方面纖維素酶和木聚糖酶效果優(yōu)于其他酶制劑；在營養(yǎng)品質(zhì)方面纖維素酶、木聚糖酶和β‐葡聚糖酶的效果優(yōu)于其他酶制劑。綜合考慮，纖維素酶、木聚糖酶和β‐葡聚糖酶３種酶制劑更適合作為全株玉米青貯的添加劑。
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