不同切碎長度和發酵方式對全株飼用谷子青貯質量的影響

李 林 ，郭 健 ，王曉芳 ，邵麗瑋 ，孟慶斌 ，劉 怡 ，任聰妍 ，劉沛杰 ，薄玉琨

(1.河北省張家口市畜牧技術推廣站，河北 張家口 075000；2.河北省畜牧獸醫研究所，河北 保定 071000)

受我國氣候和資源分布的影響，青貯飼草料的開發和推廣成為近年研究熱點。 影響青貯加工質量的因素較多，收割時間、干物質含量、發酵劑選擇和使用、切碎長度等是目前公認的主要因素[1,2]。

本文所述全株飼用谷子青貯是指使用張雜谷飼草專用品種通過生物發酵技術進行加工得到的牧草青貯產品。研究發現，微生物厭氧發酵處理可提高可溶性碳水化合物含量，改變飼用谷子總碳水化合物分子結構特征，改善總碳水化合物的消化性能，提高干物質和NDF 消化率[3,4]。添加糖蜜和青貯發酵劑，能夠改善全株飼用谷子的發酵品質[5]。 關于加工長度和不同發酵方式對全株飼用谷子青貯效果的研究尚未見報道。

本研究擬通過分析不同的切割長度下使用復合菌劑發酵和乳酸菌發酵對于全株飼用谷子青貯制作質量的影響，探索能夠提高全株飼用谷子青貯質量的加工方式。

1 材料與方法

1.1 原料和分組

青貯原料為張青谷2 號全株飼用谷子，河北巡天草業提供，出苗后75 d 抽穗前收割。 試驗采用2×3雙因子試驗設計，手工切割至1.5 cm、2.5 cm 和3.5 cm 長度，使用專用復合菌劑[1]和乳酸菌劑均勻噴灑到原料上，裝填入密封袋壓實，擠出空氣用保鮮膜二次密封，每個處理重復3 次。根據產品說明，按照不同發酵劑所需最長時間發酵40 d(復合菌劑7～14 d，乳酸菌劑30～40 d)，取樣測定[2]。

1.2 感官評定

三名團隊成員按照德國農業協會青貯感官評分法(DLG)從氣味、結構、色澤三方面同時進行評分，總得分 16～20 為優良(1 級)，10～15 為尚好(2 級)，5～9 為中等(3 級)，0～4 分為腐敗(4 級)[6]。

1.3 基礎營養成分的測定

根據 AOAC(1999)對飼料中干物質(DM)、有機物(OM)、粗脂肪(EE)、粗蛋白(CP)含量進行測定[7]。NDF 和ADF 含量采用 Van Soest 等(1991)介紹的方法測定[8]。

1.4 酸堿度和揮發性物質的測定

取青貯飼料鮮樣20 g，按照賈婷婷等(2018)提供的方法處理，測定pH 值及氨態氮(NH3-N)、乙酸(Ace)、丙酸(Pro)和丁酸(But)的比例[9]。

1.5 統計和分析

試驗數據錄入Excel 2010，結果以平均數±標準差表示。 SPSS 20.0 統計軟件進行雙因素方差分析，用Duncan’ s 法進行多重比較。 P＜0.05 作為差異顯著判斷標準。

2 結果和分析

2.1 感官測定

如表1 所示，感官測定結果全部達到一級青貯要求。復合菌劑發酵組1.5 cm 處理和2.5 cm 處理的氣味評分和總分都要顯著高于3.5 cm 處理，而在乳酸菌發酵組隨著切碎長度增加，氣味評分和總分出現顯著梯度降低。 同一切碎長度下，復合菌劑發酵組氣味評分和總分整體表現顯著高于乳酸菌發酵組。

表1 DLG 感官測定評分

2.2 基礎營養成分

如表2 所示， 不同發酵模式和切碎長度的全株飼用谷子青貯在DM、OM、CP 和EE 并未有任何顯著差異。NDF 含量變化明顯，復合菌劑發酵組中1.5 cm 和2.5 cm 兩處理無顯著差異，但較3.5 cm 處理顯著降低；乳酸菌發酵組中2.5 cm 和3.5 cm 兩處理無顯著差異，但均較1.5 cm 顯著增加；在各切碎長度下，復合菌劑發酵組NDF 含量均較乳酸菌發酵組顯著降低；ADF 含量出現類似變化。

表2 基礎營養成分

2.3 pH 值和揮發性成分

如表3 所示，復合菌劑發酵組中，3.5 cm 處理But 比例顯著高于其他兩處理，1.5 cm 和2.5 cm 兩處理無顯著差異；乳酸菌發酵組出現相同變化；3.5 cm 切碎長度下，復合菌劑發酵組But 比例顯著低于乳酸菌發酵組。 不同發酵模式pH 值差異顯著，乳酸菌發酵組整體較高。

表3 pH 值和揮發性成分比例

3 討 論

3.1 切碎長度對青貯品質的影響

青貯切碎長度關系到采食量、發酵效果和物理有效纖維含量等多項生產指標[2,10]。 青貯氣味由揮發性成分造成，丁酸則是造成青貯飼料刺鼻氣味的主要誘因[11]。 本研究結果提示隨著切碎長度的減小，微生物生長能更快進入穩定期，減少對營養成分的消耗和丁酸的產生，有利于改善發酵品質。 此外，較小的切碎長度還帶來更高的NDF 和ADF 發酵降解率。 一般認為，纖維水平增加會抑制家畜的采食量，限制原料在飼料配方中的使用[12,13]。 因此，對于反芻動物飼草青貯，生產上偏好較低的纖維含量。

前人在玉米和其他飼草上的研究也證實較短的切碎長度有利于提高青貯品質。隨著飼草切碎長度的增加，發酵過程NDF 和ADF 降解率降低，產品中纖維含量增加，家畜的采食量呈降低趨勢[8](長度＞2 cm)，發酵后青貯產品品質也呈降低趨勢(1.5～3 cm)[2,10,14]。但是，反芻動物需要物理有效纖維維持瘤胃功能和唾液分泌等，粉碎過細會影響其功能性，所以可以通過平衡采食量、發酵品質和其功能性來確定平均長度和各長度的比例。 單胃動物所需飼草的合理切碎長度研究較少，尚未有確定其適宜切碎長度的方案。

3.2 發酵方式對于青貯品質的影響

不同發酵模式對于全株飼用谷子青貯發酵品質有顯著的影響， 主要體現在NDF、ADF 含量以及pH值。 本研究所用乳酸菌制劑主要成分為同型發酵乳酸菌和異型發酵乳酸菌；混合發酵菌劑主要成分為固定比例的酶制劑、乳酸菌、枯草芽孢桿菌、產阮假絲酵母和黑曲霉菌等[15]。 業內周知，乳酸菌青貯由乳酸菌主導，經有氧發酵、厭氧發酵后進入穩定期，形成無氧、酸性環境，通過缺氧脅迫和酸堿度脅迫等遏制有氧腐敗的發生；復合菌劑發酵組則由多種快速繁殖的真菌主導有氧發酵階段，在快速消耗氧氣的同時產生大量纖維分解酶、少量乳酸，為枯草芽孢桿菌等兼性厭氧微生物和厭氧型微生物提供繁殖條件，同時pH不斷降低，形成穩定復雜的微生態系統，此過程伴隨著微生物及其產物降解大分子為肽類、游離氨基酸和有機酸等，原料中的非蛋白氮類轉化為氨基酸和小肽，混合菌種及其產物抑制或殺滅金黃色葡萄球菌及大腸桿菌等其他復雜的生化反應過程[16,17]。不同的發酵過程可能是造成兩種發酵模式在發酵時間和pH 值上顯著差異的主要原因。 前人研究也發現，采用復合菌種和酶制劑聯合發酵，能夠促進微生物對于大分子物質的分解，加速發酵過程和揮發酸的生成，促進酸性環境形成[18]。 梭狀芽胞桿菌活動是丁酸產生和青貯失敗的主要原因，而酸性環境和乳酸菌厭氧發酵活動可有效抑制梭狀芽胞桿菌等雜菌的生長和活性[19]。試驗中兩種模式的乳酸產量雖然沒有顯著差異，但復合菌劑組整體平均產量要高于乳酸菌劑組，發酵后纖維含量則整體較低。 綜合考慮乳酸產量、纖維含量、酸堿度和丁酸比例可知：相比僅使用乳酸菌進行發酵，復合菌種發酵能夠加速發酵過程，降低青貯pH 值，促進纖維分解，并在一定程度上增加乳酸含量。

4 結 論

正常切割長度范圍內的不同發酵模式均可得到質量較好的全株飼用谷子青貯，但二者對于全株飼用谷子青貯質量都有顯著影響。 減少切碎長度和使用復合菌劑發酵均有助于提高青貯品質，促進纖維分解，減少丁酸產量，改善青貯感官評分。 使用混合菌劑有助于縮短發酵時間。