发酵天数对裹包全混合日粮发酵品质及有氧稳定性的影响

刘 岩，叶建敏，孙凯晶，赵雪娇，邱胜桥，董 博，张永根*

（1.东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨 150030；2.黑龙江省畜牧总站，黑龙江哈尔滨 150069;3.黑龙江蓬勃草业有限公司，黑龙江安达 151400）

全混合日粮（TMR）是根据反刍动物不同生长发育阶段的营养需求，将精饲料、粗饲料、矿物质、维生素等按照适当比例配制的一种营养相对平衡的全价日粮。TMR具有改善适口性、提高干物质采食量、保证奶牛采食均衡、降低饲料成本、保护瘤胃健康、降低奶牛发病率、提高产奶量等功能[1]。但是TMR在实际应用过程中也存在一些问题，特别是为了保证日粮的混合均匀度和提高适口性，防止动物挑食，往往需要在搅拌过程中添加水（饲料含水量一般控制在40%～50%），由于TMR营养成分含量高，好氧性微生物较活跃，从而使得TMR容易霉烂变质，造成饲料营养物质损失，不利于长期贮存和商品化运输[2]。

为克服上述问题，日本在20世纪90年代率先开发了TMR发酵技术，将生产好的TMR用自动打捆裹膜机将其压实裹包起来，造成密封厌氧环境进行发酵。通过此发酵方式可以有效利用非常规饲料资源，降低饲料成本，方便商品化运输，不仅延长了TMR保存时间，还可提高原料的营养价值利用率[3]，提高奶牛生产性能，饲喂效果明显[4]。本试验旨在评价不同发酵时间发酵全混合日粮（Fermented Total Mixed Ration，FTMR）的发酵品质及有氧稳定性，以期为FTMR在牧场中应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 TMR配方 TMR由安达市蓬勃牧草有限公司提供。日粮组成及营养成分见表1。

1.2 FTMR制作 在TMR料中添加购自日本的发酵菌剂，主要成分为植物乳酸杆菌。自动打捆裹膜机拉伸膜裹包TMR，自动挤压打捆裹包为圆柱形，高52 cm，直径为55 cm。自动挤压打捆裹包时间为2 min，层数为7层。含水量控制在45%左右，制成FTMR。膜袋子外面贴上标签，注明名称、重量、编号、制作时间、制作人等内容，将制作好的FTMR存放在室内干燥地面上贮存。

表 1 试验日粮组成及营养成分

1.3 试验设计及样品采集 试验采用单因素试验设计。于发酵0、3、7、15、30 d取样，分别标记为D0、D3、D7、D15、D30 共5个处理组，每个处理组设8个重复。分别在发酵完成时用自制的取样器分别沿着裹包的纵轴上、中、下及对轴共6个点取样，样品混合均匀，四分法取样，部分样品65℃烘干48 h，制备风干样，用于常规营养成分测定。每份鲜样取出10 g，置于250 mL锥形瓶中，加入90 mL去离子水，4℃下制备浸提液，用于测定pH、乳酸（LA）、氨态氮（NH3-N）、挥发性脂肪酸（VFA）。在8个重复中随机选取3个重复，取样用于测定微生物及有氧稳定性。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 营养成分测定 饲料样品干物质（DM）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、粗灰分（Ash）等常规营养指标按照AOAC方法[5]进行分析；中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）依照Van Soest等[6]方法进行测定；淀粉含量参照张旭等[7]方法测定。

1.4.2 发酵指标测定 用Sartorius PB-10型pH测定仪立即测定浸提液pH；浸提液NH3-N采用苯酚-次氯酸钠比色法测定[8]，结果表示为NH3-N占总氮（TN）的比例；浸提液LA含量采用Waters-600型高效液相色谱仪测定；浸提液中乙酸（AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）含量采用岛津GC-2010气相色谱仪测定。

1.4.3 微生物数量测定 取10 g鲜样品，加入90 mL无菌生理盐水浸提30 min，吸取浸提液梯度稀释，分别涂布于MRS琼脂、PDA培养基进行乳酸菌和酵母菌活菌数量测定[9]。霉菌总数测定依照中华人民共和国国家标准《饲料中霉菌总数的测定》（GB 13092-2006）[10]进行测定。计数单位表示为每克发酵料中所含有菌落形成单位（log10CFU/g），鲜重基础（FM）。

1.4.4 有氧稳定性测定 利用泡沫箱作为保温隔热系统，于外部均匀打孔，保证箱体通气，以3 L聚乙烯塑料桶作为物料盛装系统，采用MDL-1048A高精度多通道温度记录仪检测温度，同时测定环境温度，每隔1 h记录温度，样品温度高于室温2℃说明样品开始腐败。设置D0、D3、D7、D15、D30 共5个处理组，每组3个重复，分别在有氧暴露1、3、5 d取样，测定营养指标、发酵指标及微生物含量。

1.5 统计分析 试验数据采用Excel软件整理后，采用SAS 9.4软件中GLM模块进行单因素方差分析，采用Duncan's法进行显著性分析，P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同发酵天数对FTMR营养物质含量的影响 由表2可见，FTMR中的DM随着发酵时间延长呈下降趋势，D7、D15、D30组 DM 差异不显著（P＞0.05）；CP、NDF随着贮存时间延长无显著变化（P＞0.05）；ADF、EE、Ash含量随着贮存时间延长呈逐渐增加趋势；淀粉含量随着贮存时间延长呈降低趋势。

表 2 不同贮存时间对FTMR营养物质含量的影响（DM基础） %

2.2 不同发酵天数对FTMR发酵品质的影响 由表3可见，随着时间延长pH呈降低趋势，D3、D7、D15、D30组显著高于D0组（P＜0.05）；LA含量随着时间延长呈上升趋势，D15和D30组显著高于D0、D3组（P＜0.05）；D7、D15、D30组AA含量显著高于其他2组（P＜0.05）；PA仅在D7组和D30组检出，且组间差异显著（P＜0.05）；BA在整个发酵过程中并未检出；LA/AA呈先升高后降低趋势，D7、D15、D30组显著低于其他2组（P＜0.05）；NH3-N含量呈上升趋势，D7、D15组差异不显著（P＞0.05）；D3、D7、D15组乳酸菌数量显著高于其他2组（P＜0.05）；D0、D3、D7组酵母菌数量显著低于D30组（P＜0.05）；D3、D7、D15、D30组霉菌数量显著低于D0组（P＜0.05）。

2.3 不同发酵天数FTMR有氧稳定性变化

2.3.1 有氧稳定时间 由图1可看出，D0和D3组分别在暴露于空气中52 h和85 h时，样品温度高于环境温度2℃，而D7、D15、D30组在暴露期间，样品温度始终未高于环境温度2℃。

图 1 FTMR的有氧稳定性

2.3.2 有氧暴露期间化学及微生物变化 由表4可见，随着有氧暴露时间延长，各组pH逐渐上升，D0和D3组暴露5 d的pH显著高于其他暴露天数（P＜0.05）；各组AA含量随着有氧暴露时间延长呈下降趋势，D0和D3组暴露5 d的AA含量显著低于暴露0、1 d（P＜0.05）；随着有氧暴露时间延长，各组LA含量呈逐渐下降变化趋势，D0、D3、D15、D30组暴露5 d的LA含量均显著低于未暴露（P＜0.05）；在有氧暴露期间，各组酵母菌、霉菌数量均随着有氧暴露时间延长呈上升趋势，D0组在暴露第5天时酵母菌数目大于5 log10CFU/g，D0和D3组在暴露第5天时霉菌数目均大于5 log10CFU/g。

3 讨 论

3.1 不同发酵天数FTMR营养物质分析 试验中FTMR随着发酵时间延长，DM呈降低趋势，这可能是因为贮存后物料的呼吸和发酵作用使DM有所损失，此结果与李成会等[11]研究结果一致。CP含量随着发酵时间延长与D0组相比有增加现象，可能原因是发酵引起DM损失相应地增加了这些营养物质含量。NDF含量随着发酵时间延长有一定量的减少，ADF含量增加。淀粉含量随着贮存时间延长呈降低趋势，这可能是FTMR发酵过程中青贮初期细胞呼吸和酶解过程所导致，也可能是由于添加乳酸菌剂增加了青贮中有效乳酸菌数量，大量乳酸菌发酵利用了部分淀粉导致淀粉含量降低。EE和Ash含量随着发酵时间延长不断增加，可能是因为DM损失引起两者含量相应的增加。

3.2 不同发酵天数FTMR发酵指标分析 根据Catchpoole等[12]报道，高品质青贮pH应低于4.2，LA含量介于3%～13% DM，NH3-N/ TN小于10%，BA含量小于0.2%DM。本试验中，FTMR的pH随着发酵时间延长呈降低趋势，30 d时pH仍未降至4.2以下，但FTMR仍能良好保存，这可能与乳酸菌活性较低或FTMR的DM较高有关，这与Meeske等[13]研究结果一致。另一方面，较高的DM对有害微生物生长有抑制作用，降低其对蛋白质等营养成分的降解[14]，这也能体现在整个发酵过程中，NH3-N始终小于3.5% DM。LA含量在7 d后大于3% DM，达到标准，AA含量在7 d后趋于稳定且小于2.1% DM，PA只在7 d和30 d检出且小于0.2%DM，BA在整个发酵过程中并未检出，这说明FTMR在发酵7 d后发酵品质良好。乳酸菌数量呈先上升后下降趋势，这是由于发酵后期受到LA和AA的抑制作用。酵母菌数量始终小于5 log10CFU/g，霉菌数量呈下降趋势，说明发酵过程中并未发生腐败变质。

表 3 不同贮存时间对FTMR发酵品质的影响

表 4 FTMR有氧暴露期间化学及微生物成分变化

3.3 不同发酵天数FTMR有氧稳定性变化分析 FTMR开包后，发酵环境由厌氧环境变成有氧环境，好氧性微生物开始大量繁殖，导致LA含量下降，pH升高，同时产生热量导致温度上升[15]。在有氧暴露期间，温度变化直观反映微生物活动情况，本试验中，D0组和D3组分别在暴露于空气中52 h和85 h时，样品温度高于环境温度2℃，发生腐败，而其他3组在暴露期间没有发生腐败现象。D0组和D3组在暴露第5天后pH显著升高至6.90和5.64，而其他3组pH无显著变化，这表明D0和D3组在暴露第5天时已经发生腐败。这可能是由于D0和D3组AA含量较低且在暴露第5天后显著降低导致。Wilkinson等[16]认为，在有氧暴露阶段AA可以有效地抑制酵母菌、霉菌和真菌的繁殖，其含量是预测青贮饲料有氧稳定性优劣的主要指标之一。Schmidt等[17]发现，青贮物中含有较高浓度的AA是青贮有氧稳定性提高的基本原因，且AA浓度越高，有氧腐败时间相应地延长。通常情况下，青贮饲料的腐败变质主要由酵母菌增殖引起，当青贮饲料中酵母菌数目大于5 log10CFU/g时，青贮饲料易发生腐败变质[18]。本试验在有氧暴露期间，D0组在暴露第5天时，酵母菌数目大于5 log10CFU/g，说明D0组在暴露第5天已经发生了腐败。

4 结 论

试验结果表明，TMR经裹包发酵处理后，pH降低，LA、AA、NH3-N含量上升，且7 d后表现出良好的发酵品质，同时具有较高的有氧稳定性。

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