乳酸菌和纖維素酶對玉米秸稈黃貯飼料品質的影響
導讀
全球農作物秸稈每年產量約為30 億T，我國的農作物秸稈資源十分豐富，年產量將近6 億T，是一種尚未完全開發的飼料資源。以玉米秸稈為例，玉米穗收獲后，大部分秸稈焚燒還田或用作生活燃料，作為粗飼料利用的僅占很小一部分，造成了極大的資源浪費，并且也是我國北方地區秋季主要的環境污染源。玉米秸稈由細胞壁中的木質素和半纖維素相互交聯并將纖維素鑲嵌于內，以牢固的醚鍵或酯鍵連接；同時，木質素又包圍著纖維素形成一種外圍基質，致使微生物和酶對半纖維素、纖維素的降解受到限制，而且動物體內又缺乏降解木質素的酶，因此，嚴重影響了家畜對玉米秸稈的利用效果。如果將玉米秸稈黃貯并用纖維素酶（cellulase，CE）和乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）加以處理，既可降低秸稈的纖維組分含量，又可改善發酵品質，還有利于長期保存。筆者通過研究戶外存放時間對玉米秸稈原料品質的影響，以及存放時間、乳酸菌和纖維素對玉米秸稈黃貯飼料發酵品質的影響，確定黃貯飼料的最佳加工時間以及適宜的添加劑種類，以期為玉米秸稈在家畜養殖中的科學應用提供依據。
1材料與方法
1.1 原料和添加劑
玉米秸稈： 選取玉米穗收獲后和戶外存放5 個月后的玉米秸稈。
添加劑：乳酸菌（LAB）和纖維素酶（CE）。
1.2 試驗設計
黃貯飼料調制時間點為玉米穗收獲后（T1）和秸稈戶外存放5 個月后（T2）；每個時間點設置4 個處理組，分別為對照組（CK）、2.0 g/T乳酸菌（LAB）處理組、2.0 g/T 纖維素酶（CE）處理組和2.0 g/T 乳酸菌+2.0 g/T 纖維素酶（LAB+CE）處理組，同時將原料水分含量調至60%。將秸稈切斷至1～2cm，與添加劑和適量水（調節水分含量用）混合均勻后，裝入聚乙烯袋，并用真空包裝機抽真空和封口，每個處理組重復3 次， 室溫避光貯藏60 d 開封取樣。
1.3 玉米秸稈黃貯原料化學成分測定
采用楊勝報道的方法測定黃貯原料的干物質（DM）和粗蛋白（CP）含量，采用Goering 等報道的方法測定中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和酸性洗滌木質素（ADL）含量；采用Dubois 等報道的方法測定可溶性碳水化合物（WSC）含量，采用Playne等報道的方法測定緩沖能值（BC）。
1.4 玉米秸稈黃貯飼料發酵品質分析
開啟黃貯袋后， 稱取20 g 黃貯飼料鮮樣， 加入180 mL 蒸餾水，攪拌均勻，用組織搗碎機攪碎1 min，先后用4層紗布和定性濾紙過濾， 濾出草渣得到浸出液，測定浸出液的pH 值。浸出液經3 500 g 離心后，取上清液冰凍保存； 融化后經0.22 μm 濾膜過濾，用高效液相色譜儀（KC2811 色譜柱；柱溫50 ℃；流速1 mL/min；210 nm 波段紫外檢測）測定乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）含量。上清液采用次氯酸鈉比色法測定氨態氮含量。
1.5 玉米秸稈黃貯飼料化學成分測定
開啟黃貯袋后隨機取樣， 黃貯飼料中DM、CP、NDF、ADF 和ADL 含量的測定方法與黃貯原料的各化學成分測定方法相同。
1.6 數據處理
采用SAS 軟件中的GLM 程序對試驗數據進行方差分析。
2結果與分析
2.1 不同調制時間對黃貯原料營養成分的影響
由表1 可知，收獲玉米穗后的黃貯原料的DM、WSC和CP 含量以及BC 顯著高于戶外存放5 個月后的原料（P＜0.05），而NDF、ADF 和ADL 含量顯著低于戶外存放5 個月后的原料（P＜0.05）。
2.2 黃貯飼料發酵品質
由表2 可知， 收獲玉米穗后調制的秸稈黃貯飼料的pH 值和AA 含量顯著低于戶外存放5 個月后調制的黃貯飼料（P＜0.05），LA 含量、LA/AA 和氨態氮占總氮量顯著高于存放5 個月后調制的黃貯飼料（P＜0.05）。LAB+CE 處理組的pH 值顯著低于其他處理組（P＜0.05），LAB 處理組和CE 處理組顯著低于對照組（P＜0.05）；LAB+CE 處理組的LA 含量和LA/AA 顯著高于其他處理組（P＜0.05），LAB 處理組和CE 處理組顯著高于對照組（P＜0.05）；LAB+CE 處理組和LAB 處理組的AA 含量顯著低于CE 處理組和對照組（P＜0.05）；LAB+CE 處理組的氨態氮占總氮量顯著低于CE 處理組和對照組（P＜0.05）。所有處理組未檢測到丙酸和丁酸。
由表2 可知， 玉米秸稈存放時間（T）、LAB 和CE 對玉米秸稈黃貯飼料的pH 值、LA 和AA 含量、LA/AA 有顯著影響（P＜0.05）；T 和LAB 對氨態氮占總氮量有顯著影響（P＜0.05）。T 和LAB 對pH 值、AA 含量和LA/AA 有顯著的交互作用（P＜0.05）；T、LAB 和CE 對pH 值和LA 含量有顯著的交互作用（P＜0.05）。
2.3 黃貯飼料營養成分
由表3 可知， 收獲玉米穗后調制的秸稈黃貯飼料的WSC 和CP 含量顯著高于存放5 個月后調制的黃貯飼料（P＜0.05），而NDF、ADF 和ADL 含量顯著低于存放5 個月后調制的黃貯飼料（P＜0.05）。CE 處理組的WSC 含量顯著高于其他處理組（P＜0.05），LAB+CE 處理組和對照組顯著高于LAB 處理組（P＜0.05）；LAB+CE 處理組的CP 含量顯著高于CE 處理組（P＜0.05）；LAB+CE 處理組和CE 處理組的NDF 和ADF 含量顯著低于LAB 處理組和對照組（P＜0.05）。
由表3 可知，T 對玉米秸稈黃貯飼料的WSC、CP、NDF、ADF 和ADL 含量有顯著影響（P＜0.05），LAB 對WSC 含量有顯著影響（P＜0.05），CE 對WSC、NDF 和ADF 含量有顯著影響（P＜0.05）。T 和LAB 對及T 和CE 對WSC 和NDF 含量有顯著的交互作用（P＜0.05），LAB 和CE 對WSC 含量有顯著交互作用（P＜0.05），T、LAB 和CE 對WSC 和CP 含量有顯著交互作用（P＜0.05）。
3討 論
收獲玉米穗時， 秸稈原料的CP 含量較高（8.83%），和全株玉米青貯原料的CP 含量接近，屬于優質粗飼料；WSC 含量高達11.23%，滿足調制優質發酵飼料的需要（6%～7%）。秸稈在戶外存放5 個月的過程中，在風吹和雨雪的作用下，玉米秸稈中的可溶性物質不斷地流失，導致玉米秸稈原料中的WSC 和CP 含量分別降至6.04%和6.27%、NDF 含量升高至71.51%。CP 是BC 的主要決定因素，而戶外存放5 個月后秸稈中的CP 含量顯著降低，致使BC 降至87.64 mE/kg。另外，WSC 和BC是決定發酵飼料發酵品質的主要因素， 根據WSC與BC 的比值， 計算出調制優質發酵飼料干物質的最低要求（DMmin=450-80×WSC/BC）為44.16%；調制黃貯飼料時，將干物質含量調節至40%，沒有達到上述最低要求， 所以對照組黃貯飼料的pH 值較高，未達到優質發酵飼料的要求（4.20）。但是，黃貯飼料發酵過程中干物質含量較高，可有效抑制各類微生物的增殖并限制微生物的活性，所以黃貯飼料中未檢測到PA 和BA， 而氨態氮占總氮量低于5%；另外，存放過程中在風蝕和雨蝕的作用下，原料中的優質蛋白不斷損失，而發酵飼料中氨態氮占總氮量與原料中CP 含量呈正相關，所以存放5個月后調制的秸稈黃貯飼料中氨態氮占總氮量顯著低于收獲籽實后調制的黃貯飼料，表明玉米穗收獲后應盡快調制玉米秸稈黃貯飼料。
由于風蝕和雨蝕的作用，使原料中影響發酵品質的重要指標（WSC 和BC）發生了變化，導致不同存放時間玉米秸稈黃貯飼料的各項發酵品質指標存在明顯差異，所以存放時間對發酵品質具有顯著影響；同時，存放過程中，CP 和纖維組分等營養成分的含量也發生了不同程度的變化，使得存放時間對各營養成分含量也有顯著影響。另外，大量研究表明， 添加LAB 和CE 可有效提高發酵飼料品質，促進厭氧發酵產生足夠的LA，迅速降低pH 值，抑制有害微生物的增殖， 減少飼料營養物質的損失，使青貯飼料留存更多的營養物質。在該研究中，添加LAB 和CE 后，提高了LAB 等有益微生物的數量和活性，加快了發酵速度，使得發酵品質的各項指標得到明顯改善，所以二者對秸稈黃貯飼料的發酵品質具有顯著影響。另外，CE 可以降解發酵飼料的纖維素為WSC，從而改變纖維組分的含量，所以CE 對秸稈黃貯飼料的營養成分含量有顯著影響。上述結果與在小麥秸稈黃貯飼料中添加LAB和CE 的研究結果相同。雖然添加CE 可顯著改善玉米秸稈黃貯飼料的pH 值和LA 含量， 但添加LAB 后發酵品質的改善效果明顯優于CE， 而不同存放時間原料中的WSC 含量基本能夠滿足調制優質發酵飼料的需求，表明秸稈原料中附著的LAB數量可能沒有達到調制優質發酵飼料的要求，添加LAB 可以明顯改善乳酸菌數量上的不足， 進而改善發酵品質， 使得存放時間和LAB 對秸稈黃貯飼料的發酵品質產生交互作用；同時，由于原料中發酵底物的充足，也限制了CE 的作用效果，使得存放時間和CE 以及LAB 和CE 對發酵品質未產生交互作用。
4結 論
長時間戶外存放使玉米秸稈營養成分損失嚴重， 收獲玉米穗后應盡快調制玉米秸稈黃貯飼料，并能夠獲得發酵品質較好的黃貯飼料。添加乳酸菌和纖維素酶可有效改善秸稈黃貯飼料的發酵品質；另外，乳酸菌的添加效果優于纖維素酶。
注：本文由生物飼料開發國家工程研究中心（BFC）小編整理發布，如有任何建議或意見及投稿等，請您加小編微信（13260429991）交流互動。
參考文獻略
- 上一篇：異位發酵床模式不適合做畜禽糞污資源化利用模式 [2017-07-05]
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