添加物对水稻青贮发酵品质及有氧稳定性的影响

李国栋，申成利，陈明霞，陈鑫珠，张建国，，梁克勤

(1.华南农业大学农学院，广东 广州 510642；2.华南农业大学国家植物航天育种工程技术中心，广东 广州 510642)

粗饲料在反刍动物营养中具有刺激反刍、咀嚼、分泌唾液、促进胃肠蠕动、维持瘤胃正常pH值等功能，所以反刍动物缺少粗饲料将会引起消化不良等一些营养代谢疾病[1]。然而我国粗饲料的生产水平相对滞后，优质粗饲料的短缺日益成为优质高效畜牧业发展的瓶颈[2]。与此同时，近年来随着人们生活水平的提高，肉奶蛋等动物产品消费增多，一些地区和国家出现稻米剩余，这一形势严重影响到稻米的生产和流通，所以有效利用低质水田，发挥水稻(Oryzasativa)优势，利用全株水稻青贮饲喂反刍动物成为新的利用方向[3]。

培杂泰丰[4]是由华南农业大学利用航天育种技术育成的两系杂交稻，分蘖多，产量高[5-7]，在早晚两季产量表现都较好[8]。所以，本研究选取培杂泰丰全株作为青贮饲料进行分析。

青贮是指厌氧条件下经乳酸发酵来贮藏牧草等富含水分的材料的方法，当乳酸发酵占优势并抑制有害微生物活动时就可以获得较佳的青贮饲料。乳酸菌厌氧发酵的关键是底物糖的浓度，因此获得优良青贮必备的2个条件是足够的优良乳酸菌和足够的底物糖。水稻可溶性糖含量较其他牧草低，华南地区菠萝(Ananascomosus)种植区域广泛，菠萝下脚料约占整个菠萝的50%并多被废弃，长期以来，没有被合理利用[9-10]。因此，本试验比较蔗糖、菠萝皮及乳酸菌对水稻青贮的添加效果，以期为全株水稻青贮利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验材料及添加物 以2009年秋季收割黄熟期的培杂泰丰全株为试验材料。

添加物分别为青贮宝(Lactobacillusplantarum、Pediococcusacidilactici、细菌生长促进剂，宝来利来生物工程有限责任公司)，乳酸菌LD8(Lactobacillusparaplantarum，华南农业大学农学院草产品加工与贮藏研究室分离的同型乳酸菌)，菠萝皮(从学校附近农贸市场收集，并切碎、预干、冷冻备用)，蔗糖(分析纯试剂)。

1.2试验设计 试验设无添加(对照)和蔗糖(ZT)、菠萝皮(BLP)、乳酸菌剂青贮宝(QB)、乳酸菌LD8(LD8)4个添加处理。每个处理3个重复，蔗糖参考魏尧等[11]、薛艳林[12]等添加2%，菠萝皮参考陈明霞[13]添加10%，青贮宝参考宝来利来公司建议量，添加0.001%，乳酸菌LD8添加105cfu·g-1。

1.3试验方法

1.3.1青贮饲料的调制 培杂泰丰切短为20～30 mm后混匀，然后分别添加不同添加物，再次混匀并装入15 cm×20 cm的聚乙烯青贮袋中，每袋180 g左右，用真空打包机(SINBO Vacuum Sealer)抽真空密封，置于室温贮藏110 d后开封。

1.3.2材料成分及微生物分析 干物质(DM)含量采用70 ℃烘干48 h后测定；粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定(定氮仪 KDN-103F，上海纤检仪器有限公司)；粗脂肪含量采用残余法测定(SLF-06，杭州托普仪器有限公司)；粗纤维用滤袋法测定；粗灰分含量采用灼烧法测定[14]。可溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸法测定[15]；氨态氮(NH3-N)含量用凯氏定氮仪(杭州托普 QSY-Ⅱ)进行直接蒸馏测定；缓冲能采用盐酸、氢氧化钠滴定法测定[16]；乳酸菌、细菌、酵母菌和霉菌数量分别采用MRS琼脂培养基(MRS)、营养琼脂培养基(NA购于广州环凯微生物有限公司)、马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA购于广州环凯微生物有限公司)计数[17]。乳酸菌用厌氧培养箱(YQX-Ⅱ型上海新苗医疗器械制造有限公司)，30 ℃培养2 d；细菌、酵母菌、霉菌在有氧条件下30 ℃培养2～3 d。

1.3.3发酵品质分析 在青贮袋开封后取20 g混匀的青贮料放入聚乙烯塑料自封袋(10 cm×15 cm)中，加入80 mL蒸馏水，在4 ℃冰箱里下浸泡18 h后过滤，用pH计(PHS-3C)测定浸提液pH值。有机酸含量采用导津SPD-20A型高效液相色谱仪测定[18]：浸提液加入少量阳离子交换树脂，在12 000 r·mim-1下离心6 min后，0.45 μm微孔滤膜过滤后测定乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量。色谱条件：色谱柱(RSpak KC-811)，流动相为3 mmol·L-1的高氯酸溶液，流速1 mL·min-1,柱温为60 ℃，检测波长210 nm。

1.3.4有氧稳定性分析 青贮袋开封后，混匀样品，然后取出一部分进行发酵品质分析，剩下的样品不封口放置，进行有氧稳定性分析。分别于开封后48、96、216 h取出袋中已混匀样品20 g，测定pH值。pH值上升幅度小，有氧稳定性则较好，反之则较差。

1.4数据处理 试验数据采用Excel和SPSS 10.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1青贮前材料特性 培杂泰丰的粗蛋白含量低于70 g·kg-1，WSC含量不到45 g·kg-1，缓冲能较低，粗脂肪相对较高，粗灰分含量接近120 g·kg-1；菠萝皮的WSC含量和缓冲能都很高(表1)。

2.2青贮发酵品质 添加青贮宝、菠萝皮和乳酸菌LD8的pH值显著低于对照(P<0.05)，且都低于4.20，添加蔗糖也一定程度上降低了pH值，但未达显著水平(P>0.05)。添加乳酸菌LD8的干物质含量显著高于添加菠萝皮，其他处理与二者不显著。添加菠萝皮和青贮宝的乳酸含量显著高于对照和蔗糖处理，添加菠萝皮和青贮宝间无显著差异。添加菠萝皮的乙酸和氨态氮含量显著高于其他处理，其他处理间无显著差异。所有添加处理的丁酸含量均显著低于对照,添加处理间无显著差异。所有处理对好氧细菌、酵母菌、霉菌和丙酸没有显著影响(表2)。

表1 青贮前培杂泰丰和菠萝皮的特性

表2 不同添加物对水稻青贮料发酵品质的影响

2.3青贮料的有氧稳定性 青贮料开封暴露在空气中，前48 h各处理pH值变化不大，48 h后除对照外的其他处理pH值均有所上升，其中添加菠萝皮和乳酸菌LD8在9 d内pH值的上升幅度比添加蔗糖和青贮宝的小，添加青贮宝处理的上升幅度最大(图1)，说明添加菠萝皮和乳酸菌LD8有氧稳定性比添加青贮宝好。

3 讨论与结论

3.1水稻材料特性 一般认为，乳酸菌和可溶性碳水化合物是影响青贮品质的重要因素，在不使用添加剂制作青贮时，对于植物来说，青贮原料乳酸菌超过105cfu·g-1， 可溶性碳水化合物含量超过25～35 g·kg-1，才能获得优质青贮料[19]。本试验所用培杂泰丰水稻乳酸菌超过105cfu·g-1，而可溶性碳水化合物含量较低且低于一般青贮材料[如玉米(Zeamays)秸秆等]，因此，可溶性碳水化合物含量低可能是限制培杂泰丰成功青贮的关键因素，而菠萝皮的可溶性碳水化合物含量较高，因此在青贮水稻时可以作为调节可溶性碳水化合物含量的添加物。

图1 有氧条件下不同添加物处理的培杂泰丰青贮料pH值变化

3.2水稻青贮发酵品质 pH值是判别青贮后青贮料品质好坏的指标之一[20]。本研究中添加菠萝皮、LD8和青贮宝的pH值显著低于无添加处理，添加蔗糖与无添加处理无显著差异，该结果与王莹和玉柱[21]在紫花苜蓿(Medicagosativa)添加蔗糖和乳酸菌相一致，添加物都降低了pH值，但添加乳酸菌比蔗糖效果要显著；另外，添加菠萝皮、乳酸菌LD8和青贮宝的pH值都低于4.20，说明添加菠萝皮和乳酸菌均能使青贮材料良好发酵。本试验中所有处理的pH值都低于范传广等[8]测得的值，可能是由于不同品种间的差异所造成，如后者的缓冲能相对较高，降低pH值的难度相对较大。

干物质含量除添加菠萝皮外，其他添加物都不同程度高于无添加处理，其中LD8的干物质含量最高，与王莹和玉柱[21]的结果一致，添加同型乳酸菌的干物质含量高于添加蔗糖和无添加处理。添加菠萝皮最低是因为菠萝皮本身含水量较高。

有机酸含量是评价青贮品质好坏的一个重要指标，乳酸含量是一个有益指标，但过高的丁酸含量，会给饲喂动物带来负面影响[22]。本试验中添加菠萝皮的各种有机酸含量都较高，特别是乙酸含量较高，这可能是菠萝皮的五碳糖和有机酸含量较高缘故[23]。无添加处理的丁酸含量较高，是因为乳酸发酵不足，pH值较高，抑制梭状芽胞杆菌的效果差。

氨态氮是有害微生物降解青贮原料中蛋白质所产生的，含量越低青贮饲料品质越好[24]。本试验中各处理氨态氮含量均在10%左右，添加菠萝皮的氨态氮显著高于其他处理，这可能与菠萝皮本身含有分解蛋白的蛋白酶有关[25-26]，另外与添加菠萝皮水分含量高也有关系。青贮料的水分含量增加，往往会促进蛋白质水解[27]。

综合考虑，添加青贮宝和LD8发酵品质较好，菠萝皮虽丁酸和氨态氮含量较高，但也是不错的选择。因为添加菠萝皮后的青贮饲料质地柔软，酸甜清香，反刍动物喜食[28]，另一方面菠萝皮本身也是较好的动物饲料。

3.3有氧稳定性特性 青贮袋开封后，厌氧环境立即变成有氧环境，好气微生物开始活动。一般来说，青贮饲料的好氧变质主要是由酵母、霉菌等活动所引起的[29]。当青贮饲料暴露于空气中时，酵母和霉菌会利用青贮发酵产生的乳酸及牧草中的氨基酸、蛋白质和糖类，使整个青贮饲料的pH值、CO2、水和氨气逐渐增加，热量不断释放，好气变质进而加剧[30]。本试验开封后9 d内各处理pH值变化程度由大到小依次为青贮宝>蔗糖>乳酸菌LD8>菠萝皮>无添加处理。这说明添加菠萝皮和乳酸菌LD8的有氧稳定性较佳，原因可能是其乙酸含量(2.05%、1.32%)较高。多数研究表明，乙酸多的青贮料不易发生好氧变质[31-32]。无添加处理pH值基本没有变化，可能是丁酸含量(1.04%)高所致[33]。青贮宝与LD8的各种成分都没有显著性差异，但其有氧稳定性较差，其原因尚不清楚，也许与其混合组分有关，有待于进一步研究。

本试验结果表明，乳酸菌LD8、菠萝皮和青贮宝添加于水稻后青贮发酵品质较好，而且乳酸菌LD8和菠萝皮添加后有氧稳定性较青贮宝好。综合考虑，青贮水稻添加乳酸菌LD8或菠萝皮效果较佳。

[1]李焕江.反刍家畜粗饲料合理利用的研究[J].黑龙江畜牧兽医，2008(8)：47-50.

[2]余成群，荣辉，孙维.干草调制与贮存技术的研究进展[J].草业科学，2010，27(8)：143-150.

[3]张建国，刘向东，曹致中.饲料稻研究现状及发展前景[J].草业学报，2008，17(5)：151-155.

[4]陈志强，王惠.培杂泰丰与华航一号[J].作物研究，2004(4)：283.

[5]陈前，曾坤华，曾向荣，等.超级杂交稻培杂泰丰高产高效生产示范及栽培技术[J].广东农业科学，2006(9)：63-65.

[6]梁克勤，陈志强，黄爱平，等.两系超级杂交稻培杂泰丰高产制种技术[J].杂交水稻，2008，23(3)：22-23.

[7]黄琼，谢卷城，黄建文，等.超级稻培杂泰丰特征特性及高产栽培技术[J].广西农学报，2009，24(4)：46-47.

[8]范传广，刘秦华，张建国，等.六个水稻品种饲用价值及青贮特性研究[J].草地学报，2009，17(4)：495-499.

[9]李瑛.菠萝皮渣酿酒试验初探[J].热带作物科技，1991(5)：62-64.

[10]陈玉水.蚯蚓处理菠萝皮渣的研究报告[J].农业环境与发展，1997(4)：25-27.

[11]魏尧，李振，韩明明，等.含水量及添加剂对扁穗冰草青贮饲料发酵品质的影响[J].湖北农业科学，2011，50(5)：987-990.

[12]薛艳林，白春生，玉柱，等.添加剂对苜蓿草渣青贮饲料品质的影响[J].草地学报，2007，15(4)：339-343.

[13]陈明霞.饲料稻新材料的特性及添加物对其青贮品质的影响[J].草业学报，2010，20(5)：201-206.

[14]张丽英.饲料分析及饲料质量检测技术[M].北京：中国农业大学出版社，2003.

[15]韩雅珊.食品化学试验指导[M].北京：北京农业大学出版社，1996.

[16]McDonald P,Playne M J.The buffering constituents of herbage and of silage[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,1966,17:264-265.

[17]傅彤.微生物接种剂对玉米青贮饲料发酵进程及其品质的影响[D].北京：中国农业科学院，2005.

[18]Zhang J G,Kumai S.Effluent and aerobic stability of cellulase and LAB-treated silage of napier Grass (PennisetumpurpureumSchum)[J].Asian-Australasian Journal of Animal Sciences,2000,8:1035-1188.

[19]Zhang J G.Roles of biological additives in silage production and utilization[J].Research Advance in Food Science,2002,3:37-46.

[20]蔡义民，熊井清雄，廖芷，等.乳酸菌剂对青贮饲料发酵品质的改善效果[J].中国农业科学，1995，28(2)：73-82.

[21]王莹，玉柱.不同添加剂对紫花苜蓿青贮发酵品质的影响[J].草地学报，2010，32(5)：80-84.

[22]杨晓亮，王宗礼，玉柱.不同的粗饲料搭配对TMR饲料发酵品质的影响[J].草业科学，2010，27(2)：139-143.

[23]朱玉强，王统一.菠萝皮发酵乳酸饮料的制作[J].食品研究与开发，2003，24(2)：52-53.

[24]董宽虎，沈益新.饲草生产学[M].北京：中国农业出版社，2003:257-259.

[25]曹昱，符桢华，曹以诚.菠萝蛋白酶生产干燥新工艺[J].食品研究与开发，2008，30(5)：84-86.

[26]李乃成，贺艳丽.凌沛学.菠萝蛋白酶[J].食品与药品，2007，9(1)：26-28.

[27]许庆方，韩建国，玉柱.青贮渗出液的研究进展[J].草业科学，2005，22(11)：90-95.

[28]李明福，张劲，连文伟，等.菠萝叶渣青贮饲料技术[J].中国草食动物，2005，25(6)：58-59.

[29]Muck R E,Pitt R E,Leibensperger R Y.A model of aerobic fungal growth in silage:1.Microbial characteristics[J].Grass and Forage Science,1991,46:283-299.

[30]刘秦华，张建国，卢小良.乳酸菌添加剂对王草青贮发酵品质及有氧稳定性的影响[J].草业学报，2009，18(4)：131-137.

[31]Danner H.Acetic acid increases stability of silage under aerobic conditions[J].Applied and Environmental Microbiology,2003,69:562-567.

[32]张涛，李蕾，张燕忠，等.青贮菌剂在苜蓿裹包青贮中的应用效果[J].草业学报，2007，16(1)：100-104.

[33]McDonald P,Henderson A R,Heron S J E.The Biochemistry of Silage[M].Abersyth,UK:Chalcombe Pub.Ⅰ,1991.