不同微生物菌劑對青貯玉米秸稈發酵品質和營養成分的影響

靳會珍,趙月萍,陳愛華

(1.河北省滄州市畜牧技術推廣站,河北滄州 061001;2.河北北方學院動物科技學院,河北張家口 075000;3.黃驊市畜牧局,河北黃驊 061100)

青貯過程中，谷物秸稈由于缺氧和代謝產物的積累，產生的大量乳酸可降低pH，從而抑制微生物生長。但當青貯過程暴露在空氣中，某些微生物代謝活躍，產生大量熱量，消化谷物養分，從而使青貯后谷物的品質下降（許慶放等，2005）。許多養殖場利用青貯飼料飼喂反芻動物，但由于青貯過程中受到不同程度的好氧降解或青貯飼料包裝受損，均會導致青貯飼料品質降低，從而影響動物的采食量（陳浩林和張錦華，2015）。因此，改善青貯飼料的好氧降解穩定性具有重要的意義。關于改善青貯飼料好氧穩定性的方法早有研究。Kung等（1998）發現，加入含丙酸的防霉劑可以提高好氧降解的穩定性，同時還發現在青貯過程中加入有益微生物后得到的秸稈飼料可以提高動物的采食量。然而，對于同型發酵的乳酸菌屬（如植物乳桿菌）接觸空氣后產生的乙酸量（具有抗真菌作用）降低，導致使其發酵不穩定（劉子瑜，2013；Kung等，1998；Rust等，1989）。與同型乳酸菌發酵相比，異型發酵乳酸菌（如布氏乳桿菌）導致營養成分損耗較大，其發酵效率較低，但可產生大量乙酸，對真菌的抑制作用遠大于乳酸。因此，本研究的目的是評估玉米秸稈接種異型或同型乳酸菌后的青貯效果（青貯品質和營養成分含量），為谷物青貯飼料的發酵和有氧穩定性研究方面提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 布氏乳酸桿菌、植物乳桿菌購自無錫拜弗德生物科技有限公司。

1.2 原料處理與分組 玉米秸稈切碎（1 cm），對照組不添加菌劑，處理1組用1×104cfu/g布氏乳桿菌處理，處理2組用1×105cfu/g布氏乳桿菌處理，處理3組用1×104cfu/g植物乳桿菌處理，處理4組用1×105cfu/g植物乳桿菌處理。每組4個重復，每個重復玉米秸稈初始重量為（500±22.33）kg。玉米秸稈接種后各組分別取樣500 g，在冰上放置2 h，參考Ranjit和Kung（2000）研究方法測定玉米秸稈干物質、pH、乳酸菌、酵母菌、霉菌、揮發性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）和碳水化合物的含量。

1.3 青貯與指標測定 玉米秸稈接種菌劑發酵90 d后，取樣500 g測定干物質、pH、乳酸菌、酵母菌、霉菌、揮發性脂肪酸和碳水化合物的含量，測定方法同1.2。玉米秸稈中乳酸（總乳酸含量、L型和D型乳酸）、氨基氮、粗蛋白質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的測定參考Woolford（1975）的研究方法。青貯效率采用Flieg’s評分方法，該方法基于測定的玉米秸稈中乳酸和揮發性脂肪酸含量作為標準（Woolford，1975）。

每組按照重復?。?50±12.33）kg青貯玉米秸稈裝入筒倉中，置于室溫（22℃）。分別在第0.5、1、1.5、2、3 天采樣，測定玉米秸稈的化學變化。各組將重復采集的樣品混合在一起。每一個抽樣，計算干物質（DM）損失。各組青貯玉米在空氣中暴露后，干物質、pH和水溶性碳水化合物含量的測定參考Ranjit和Kung（2000）研究方法進行有氧酵解。

1.4 數據統計與分析 試驗數據通過Excel（2013）處理后，用SPSS（19.0）進行單因素方差分析，采用Tukey進行差異性比較，結果以（P＜0.05）作為差異顯著性判斷的標準。

2 結果與分析

2.1 不同微生物菌劑對新鮮青貯玉米秸稈化學成分和微生物含量的影響 由表1可知，用不同菌劑處理后，青貯玉米秸稈中干物質含量達31%。各處理組pH值顯著高于對照組（P＜0.05）。各處理組間乳酸菌、霉菌數量及丙酸、丁酸和碳水化合物含量無顯著差異（P＞0.05）。對照組青貯玉米秸稈中酵母菌含量分別比處理2組和處理4組高20.5%，11.9%（P＜ 0.05）。

2.2 不同微生物菌劑對青貯90 d后玉米秸稈化學成分和微生物含量的影響 由表2可知，各組間干物質含量具有顯著差異（P＜0.05），而各組間青貯玉米秸稈pH值無顯著差異（P＞0.05）。處理2組總乳酸、L-乳酸含量顯著低于對照組（P＜0.05），處理3組D-乳酸含量顯著低于對照組（P＜0.05）。處理2組青貯玉米秸稈中乙酸含量顯著高于其他各組（P＜0.05），而各組間丙酸和丁酸含量無顯著影響（P＞0.05）。與剛加入菌劑，新鮮青貯玉米秸稈相同，青貯100 d后，玉米秸稈中酵母菌含量表現為最高，其中處理2組青貯玉米秸稈中酵母菌含量顯著低于對照組（P＜ 0.05）。

表1 新鮮青貯玉米秸稈的化學成分和微生物含量（處理后）

表2 青貯玉米秸稈的化學成分和微生物含量（90?d）

2.3 不同微生物菌劑對青貯玉米秸稈營養成分的影響 由表3可知，與對照組相比，處理2組青貯玉米秸稈中乙醇和碳水化合物含量顯著低于對照組（P＜0.05），而與其他各處理組之間無顯著差異（P＞0.05）。不同微生物菌劑對青貯玉米秸稈中粗蛋白質和氨基氮的含量影響均不顯著（P＞0.05）。處理2組青貯玉米秸稈中酸性洗滌纖維含量顯著高于處理4組（P＜0.05），而對照組青貯玉米秸稈中性洗滌纖維含量顯著高于處理4組（P＜0.05），其他各組間中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均無顯著差異（P＞0.05）。

2.4 不同微生物菌劑處理青貯玉米秸稈后放置不同時間干物質損失含量的變化 用不同微生物菌劑處理玉米秸稈90 d后，將青貯玉米秸稈在空氣中放置0.5～3 d后，干物質損失含量的變化見表4。各組隨著放置時間的延長，干物質損失含量均升高，其中青貯玉米秸稈放置1 d后，處理3、4組干物質損失含量顯著高于對照組（P＜0.05），而放置其他時間后，各組間干物質損失含量無顯著影響（P＞0.05）。

表3 青貯玉米秸稈營養成分（90?d）?????????????????????????%

表4 不同時間對青貯玉米秸稈干物質損失的影響??????????????????%

2.5 不同微生物菌劑處理青貯玉米秸稈后放置不同時間pH和水溶性碳水化合物含量的變化

用不同微生物菌劑處理玉米秸稈90 d后，將青貯玉米秸稈在空氣中放置0.5～3 d后，pH和水溶性碳水化合物含量的變化見表5。青貯玉米秸稈放置1 d后，處理2、3組pH顯著高于其他各組（P＜0.05），放置1.5 d后，對照組pH顯著高于其他各組（P＜0.05）；放置2 d后，對照組與處理2、3組間青貯玉米秸稈pH存在顯著差異，其中對照組顯著高于處理2、3組（P＜0.05）；放置3 d后，對照組和處理3組青貯玉米秸稈pH顯著高于其他各組（P＜0.05）。

3 討論

本試驗結果發現，新鮮青貯玉米秸稈中碳水化合物含量在15%左右，與Cai和Kumai（1994）報道一致。Mcdonald等（1991）用同型乳酸發酵玉米秸稈，結果發現可以加速玉米秸稈青貯過程，同時產生大量乳酸，pH快速降低。本試驗采用兩種不同型乳酸菌，結果發現，植物乳桿菌對發酵后玉米秸稈的有氧酵解影響不顯著。乳酸對霉菌的抑制作用較小，使用兩種劑量的植物乳桿菌對乳酸和乙酸含量無顯著影響，同時對氨基氮濃度和碳水化合物含量也無顯著影響，并未表現出同型乳酸菌發酵的效果（Moran等，1996），說明不同劑量的同型乳酸桿菌（植物乳桿菌）并不能充分控制整個青貯過程中的發酵效應（Moon等，1983）。但本試驗也發現，雖然植物乳桿菌對青貯玉米秸稈的發酵品質無顯著影響，但可以改善其有氧酵解過程。處理組玉米秸稈中酵母菌含量低于對照組，但這種結果并不能僅通過簡單的化學分析手段解釋，因為不同乳酸菌種可能存在大量桿菌素和抗真菌成分（Montville和Kaiser，1993；Suzuki等，1991）。

表5 時間對青貯玉米秸稈pH和水溶性碳水化合物含量的影響（風干基礎，%）

若貯存青貯玉米秸稈的筒倉不夠，但動物數量較多時，在青貯過程中不得不將青貯飼料移出筒倉。但若青貯玉米秸稈包裝不嚴，飼喂前就可能變質。因此，青貯飼料的好氧穩定性就決定其后續貯存質量的好壞（Weinberg等，1993）。在青貯發酵原料中加入的微生物菌劑具有將葡萄糖和乳酸鹽轉化成乙酸和丙酸的潛力，但這類菌種在發酵過程中生長繁殖較慢，且不能承受發酵過程中pH快速降低，因此，對玉米秸稈青貯效率較低（Weinberg等，1995）。異型乳酸菌的發酵效率低于同型乳酸菌，在發酵過程產生的醋酸抗真菌作用高于乳酸（Moon，1983）。本研究中分別用兩種不同乳酸菌，兩種不同劑量處理玉米秸稈，結果發現，對青貯玉米秸稈揮發性脂肪酸含量無顯著影響，但高劑量會增加青貯后玉米秸稈酵母菌的含量。本試驗可以明顯聞到青貯玉米秸稈的乙酸氣味，高含量的乙酸可以持續保持其有氧酵解的穩定性，這與Muck（1996）用布氏乳桿菌處理玉米秸稈發現產生大量乙酸，青貯后有氧酵解效率及穩定性高于未處理組的結果一致。動物采食含高濃度乙酸青貯飼料后干物質攝入量減少，有研究報道，這種抑制采食的原因與乙酸本身的酸性性質 有 關（Mcdonald等，1991）。Forbes等（1992）認為這種采食抑制與瘤胃滲透壓升高有關。但也有研究表明，瘤胃反芻9 mol/L醋酸鈉并未降低青貯飼料的攝入量，但含高濃度乙酸的青貯飼料感官品質也需要進一步研究（Mbanya等，1993）。在本試驗中，由于頻繁暴露在空氣中，青貯后不同時間采集的玉米秸稈樣品有干物質損失；同時，青貯后玉米秸稈在空氣中暴露3 d，水溶性碳水化合物含量同樣下降。

在市面上購買的青貯飼料通常都加有防霉劑丙酸及抗真菌成分（Kung等，1998）。有研究表明，在玉米秸稈發酵過程中添加防霉劑可以提高其在空氣中的穩定性（Woolford，1984）。本研究試驗中添加的菌劑為布氏乳桿菌是一種異型乳酸菌，其發酵效率低；同時也有研究表明谷物秸稈通過布氏桿菌發酵后產生了組胺（Halasz等，1994），這種在發酵過程中的干物質是否有損失及是否產生其他物質還有待進一步研究。

4 結論

玉米秸稈通過布氏桿菌和植物乳桿菌處理青貯后，降低了酵母菌、霉菌及氨基氮的含量，玉米秸稈接種布氏乳桿菌可以提高其青貯后在空氣中的穩定性。

參考文獻

[1]陳浩林，張錦華.三種青貯池整株青貯玉米秸稈效果比較分析[J].草業與畜牧，2015，1：29～ 30.

[2]劉子喻.布氏乳桿菌及其在青貯飼料中的應用研究[J].畜牧與飼料科學，2013，34：15～18.

[3]許慶方，韓建國，玉柱.青貯滲出液的研究進展[J].草業科學，2005，22：90～95.

[4]Cai Y，Kumai S. The proportion of lactate isomers in farm silage and the influence of inoculation with lactic acid bacteria on the proportion of L-lactate in silage [J]. Anim Sci Technol，1994，65 ：14～21.

[5]Forbes J M，Mbanya J N，Anil M N. Effects of intra ruminal infusions of sodium acetate and sodium chloride on silage intake by lactating cows [J]. Appetite，1992，19：293～ 301.

[6]Kung L，Sheperd A C，Smagala A M，et al. The effect of preservatives based on propionic acid on the fermentation and aerobic stability of corn silage and a total mixed ration [J]. J Dairy Sci，1998，81：1322～1330.

[7]Mbanya J N，Anil M H，Forbes J M. The voluntary intake of hay and silage by lactating cows in response to ruminal infusion of acetate or propionate，or both，with or without distension of the rumen by a balloon [J]. Br J Nutr，1993，69：713～ 720.

[8]McDonald P，Henderson A R，and Heron S J E . The Biochemistry of Silage（Second Edition）[M]. England：Chalcombe Publications，1991.

[9]Montville T J，Kaiser A L. Antimicrobial proteins：classification，nomenclature，diversity，and relationship to bacteriocins [M].Bacteriocins of lactic acid bacteria. D. G. Hoover and L. R. Steenson，eds，Academic Press. San Diego，CA，1993：1～22.

[10]Moon N J. Inhibition of the growth of acid tolerant yeasts by acetate，lactate and propionate，and their synergistic mixture[J].Appl Bacteriol，1983，55 ：453～ 460.

[11]Moran J P，Weinberg Z G，Ashbell G，et al. A comparison of two methods for the evaluation of the aerobic stability of whole crop wheat silage [M]. XI Int. Silage Conf. Univ. of Wales，Aberystwyth，UK，1996：162～163.

[12]Muck R E. A lactic acid bacteria strain to improve aerobic stability of silages [M]. U.S. Dairy Forage Res. Center，Res.Summaries，1996：42～43.

[13]Ranjit N K，Kung L. The effect of Lactobacillus buchneri，Lactobacillus plantarum，or a chemical preservative on the fermentation and aerobic stability of corn silage [J]. Dairy Sci，2000，3：526～539.

[14]Rust S R，Kim H S，Enders G L. Effects of a microbial inoculant on fermentation characteristics and nutritional value of corn silage [J].Prod Agric，1989，2：235～ 241.

[15]Suzuki I，Nomura M，Morichi T. Isolation of lactic acid bacteria which suppress mold growth and show antifungal action [J].Milchwissenschaft，1991，46：635 ～ 639.

[16]Weinberg Z G，Ashbell G，Hen Y，et al. The effect of applying lactic acid bacteria on the aerobic stability of silages [J]. Appl Bacteriol，1993，75 ：512～ 518.

[17]Weinberg Z G，Ashbell G，Hen Y，et al. The effect of a propionic acid bacterial inoculant applied at ensiling on the aerobic stability of wheat and sorghum silages [J].Industr Microbiol，1995，15：493～497.

[18]Woolford M K. Microbiological screening of the straight chain fatty acids（C1-C12）as potential silage additives [J]. Sci Food Agric，1975，26：219～228.

[19]Woolford M K. The silage fermentation [M]. Marcel Dekker，Inc.，New York，NY，1984.