酶制剂和乳酸菌对秸秆微贮饲料质量及瘤胃降解率的影响

曾 辉 ，邱玉朗 ，李 林 ，陈 群 *

（1.吉林农业大学动物科技学院，吉林长春 136100；2.吉林省农业科学院，吉林公主岭 130118）

由于草原退化、土地资源紧缺和人畜争粮等问题越来越严重，节粮型畜牧业将是我国畜牧业发展的必然趋势，合理利用秸秆资源，提高秸秆的饲用价值，是解决我国饲料不足及促进畜牧业发展的重要途径[1]。玉米秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素等组成，粗纤维含量高达35%～50%，营养价值低，质地粗硬，粗蛋白质（CP）品质差、含量低，影响家畜的采食量和消化率，对秸秆进行微贮是解决上述问题的重要手段。

秸秆微贮是在适宜的厌氧环境下，向秸秆中接种单一菌种或多种菌种的菌剂或混合菌制剂与酶制剂，通过有益微生物的繁殖与发酵以及有益微生物和酶的共同作用，使有益微生物在秸杆发酵过程中处于优势地位，而有害杂菌受到抑制，使质地粗硬的黄干秸秆变成柔软多汁、湿润膨松、酸香适口的优质牛羊粗饲料[2]。添加乳酸菌可以提高秸秆微贮的乳酸菌，添加酶制剂可以更有效地分解玉米秸秆细胞壁特殊的纤维素-半纤维素-木质素结构，更有效地将细胞内容物释放出来，提高对秸秆纤维的降解能力，增加可溶性糖含量，为乳酸菌等生长提供充足的营养底物，进而提高秸秆饲料的营养价值。本研究旨在分析单一酶制剂及混合使用酶制剂与乳酸菌对微贮玉米秸秆的品质和瘤胃降解率的影响，为提高秸秆饲料的营养价值与利用率提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 微贮原料 玉米秸秆为种植于吉林省公主岭市（吉林省农业科学院畜牧科学分院）的完熟期玉米收获籽实后自然晾干的干黄玉米秸秆，含水量约33%，粉碎秸秆长度为2～3 cm备用，玉米秸秆营养成分见表1。

表1 玉米秸秆营养成分含量（干物质基础） %

1.2 乳酸菌和酶制剂 乳酸菌购自河南乐贝丰生物科技有限公司，活菌数≥1×1010CFU/g；酶制剂为纤维素酶（≥15万U/g）、β-葡聚糖酶（≥5万U/g）、木聚糖酶（≥20万U/g）、果胶酶（≥3万U/g），粉末状，袋装，购自山东苏柯汉生物工程股份有限公司，常温贮存。

1.3 试验设计 采用完全随机区组设计试验，设置对照组、纤维素酶组、复合酶组、乳酸菌+复合酶组4个处理组，每组3个重复。对照组添加5%的硫酸氨，纤维素酶组添加5 g纤维素酶和5%的硫酸氨，复合酶组分别添加0.15 g纤维素酶、0.15 gβ-葡聚糖酶、0.1 g木聚糖酶、0.1 g果胶酶、5%硫酸氨，乳酸菌+复合酶组分别添加0.5 g乳酸菌、5%硫酸氨和复合酶。将各处理组所需用量的微贮剂分别溶于40 mL蒸馏水中，充分搅匀。菌制剂组加入少许葡萄糖，室温下放置2 h用于菌种复活。将所需的水和溶解的微贮剂混匀，喷洒在秸秆上，一层一层喷洒，一边喷洒一边用手拌匀，直到水分调节至70%，对照组添加等体积水，保证不能出现无效夹干层，标准为手抓成团而指缝不漏水，搅拌均匀[3]。每组均匀喷洒至1 kg含水60%原料中，等分成3份，装入聚乙烯袋（20 cm×30 cm）中，每袋约330 g，然后用真空包装机（型号WP300）抽真空封口，室温发酵30 d后开封取样，于-20 保存，待检测。

1.4 试验动物及日粮 选用3头年龄和体重相近的装有永久性瘤胃瘘管的成年肉牛，单栏饲喂，对照组与试验组基础日粮相同，日粮营养水平为1.3倍维持需要，日粮粗精比为1:1，各处理组粗饲料为秸秆微贮饲料和粉碎的羊草（秸秆微贮饲料和羊草比例为1:1）。试验前统一进行驱虫、防疫，定期进行消毒，每天清扫牛舍1次。预试期7 d，每天08:00和17:00饲喂，先精后粗，自由饮水[4]。以对照组为例，每个瘤胃袋放入5 g烘干粉碎后的秸秆样品，3头瘤胃牛每头放入3个瘤胃袋，其他3个处理组同对照组。 将样品装入瘤胃袋后于晨饲前同一时间点放入瘤胃内，然后把尼龙绳固定在瘘管盖上。放置72 h后快速取出对应尼龙袋并快速用自来水冲洗，直至水澄清不混浊为止，然后将尼龙袋65烘至恒重，装入密封袋中，待测其营养成分的含量。

1.5 指标评定

1.5.1 感官评定 微贮结束后，依据《青贮饲料评定标准》（1996版）对玉米秸秆微贮饲料pH、水分、气味、色泽和质地等方面进行品质评价[3]。

1.5.2 常规营养成分 取适量秸秆微贮饲料样品，于65 烘箱中烘干，室温回潮，测其初水分。烘干后的样品经高速粉碎机粉碎，过1 mm筛。NDF、ADF根据Van Soest 等[5]测定；干物质（DM）采用常规方法[6]测定；CF和CP采用张丽英[7]的方法测定；可溶性碳水化合物（WSC）利用蒽酮-硫酸比色法[8]测定。

1.5.3 发酵品质 开启真空袋后，准确称取微贮饲料鲜样20 g放入250 mL三角瓶中，加入180 mL蒸馏水浸泡30 min，用旋涡混合器搅拌30 s，先后过4层粗纱布和定量滤纸，取适量浸提液用酸度计（上海霄盛pHS-25型）测定其pH[9]。剩余浸提液放入10 mL离心管中，存放于4 冰箱中备用。乳酸及挥发性脂肪酸采用离子色谱法检测，离子色谱柱：赛默飞AS11-HC 阴离子分析柱-高容量柱，4 mm ×250 mm；柱温：30 ；流速：1 mL/min；进样体积：25 μL；淋洗液：KOH自动淋洗液发生器。采用比色法测定氨态氮的含量[10]。

1.5.4 有氧稳定性 以微贮饲料暴露于空气中的温度变化评价有氧稳定性[11]。微贮发酵30 d后打开真空袋，每个处理取1 kg放入广口瓶中，置于实验室阴暗处，防止在阳光下暴晒，用宽松塑料袋套在广口瓶外面，用来减少水分损失和防止细菌交叉污染，将温度计插入到微贮料中，使用材料前需紫外灭菌[12-13]。秸秆微贮饲料暴露于空气中，其内部温度高于环境温度2 所需要的时间为有氧稳定性[10]。每6 h记录1次温度变化，直到微贮料温度高于环境温度2 ，即有氧稳定性的时间。

1.5.5 瘤胃降解率 测定根据陶莲等[11]的方法测定瘤胃降解率。

1.6 统计分析 采用SPSS 22.0统计软件对试验数据进行方差分析及相关分析，所有指标均采用单因素Duncan's方法分析，P＜0.05表示差异显著，结果表示为平均值±标准差。

2 结 果

2.1 不同处理对玉米秸秆微贮饲料pH及感官指标评分的影响 由表2可知，相对于对照组，试验组pH均降低，并且有酸甜酒香味道，感官品质较好。除对照组秸秆微贮品质综合评分为良好外，试验组均为优等，其中乳酸菌+复合酶组的得分最高为83，对照组最低为70。

2.2 不同处理对秸秆微贮饲料营养成分的影响 由表3可知，4组秸秆微贮饲料的DM、CP、EE含量差异不显著（P＞0.05）。与对照组相比，纤维素酶组、复合酶组、复合酶+乳酸菌组的WSC含量分别显著提高0.16%、0.38%、0.42%（P＜0.05），CF含量分别显著降低8.19%、10.27%、12.92%（P＜0.05），NDF含量分别显著降低12.89%、17.88%、19.45%（P＜0.05），ADF含量分别显著降低8.76%、12.49%、13.79%（P＜0.05）。综合来看，复合酶+乳酸菌组＞复合酶组＞纤维素酶组＞对照组。

2.3 不同处理对秸秆微贮饲料发酵品质的影响 由表4可以看出，与对照组相比，纤维素酶组、复合酶组、复合酶+乳酸菌组的pH分别降低0.17、0.26、0.35（P＜0.05），氨态氮/总氮分别显著降低11.58%、16.84%、22.32%（P＜0.05），乳酸含量分别显著增加7.44%、11.56%、18.36%（P＜0.05），乙酸含量分别显著增加1.68%、2.04%、3.21%（P＜0.05）；各试验组丙酸和丁酸未检出。综合来看，复合酶+乳酸菌组＞复合酶组＞纤维素酶组＞对照组＞对照组。

表4 不同处理对秸秆微贮饲料发酵品质的影响

2.4 不同处理对秸秆微贮饲料有氧稳定性的影响 对照组、纤维素酶组、复合酶组、复合酶+乳酸菌组的有氧稳定性分别为96、102、108、132 h，各试验组的有氧稳定时间均显著提高（P＜0.05）。

2.5 不同秸秆微贮饲料对肉牛瘤胃72 h降解率的影响由表5可知，与对照组相比，纤维素酶组、复合酶组、复合酶+乳酸菌组的 DM瘤胃72 h降解率分别提高1.70%、2.57%、4.08%（P＜0.05），CP瘤胃72 h降解率分别显著提高6.18%、8.64%、13.41%（P＜0.05），NDF瘤胃72 h降解率分别显著提高2.25%、3.56%、4.51%（P＜0.05），ADF瘤胃72 h降解率分别显著提高5.02%、8.46%、12.15%（P＜0.05）。相对于对照组、纤维素酶组和复合酶组，复合酶+乳酸菌组的DM、CP、NDF、ADF的瘤胃72 h降解率更好。

3 讨 论

3.1 不同处理对玉米秸秆微贮饲料pH及感官指标评分的影响 pH和感官指标是评定玉米秸秆微贮饲料质量的重要指标[14]。通过合理、规范的微贮处理干黄秸秆，贮料pH在3.65～4.00，具有酸香味、亮黄色、蓬松完整不粘手，贮料品质综合评价可以达到优。本试验结果表明，添加酶制剂和乳酸菌微贮玉米秸秆，能够显著降低微贮料的pH和改善玉米秸秆质地、气味、色泽等感官指标，综合评分得到提高，与王兴刚[15]、席兴军等[16]的研究结果一致。以上说明纤维素酶等酶制剂可以降解秸秆中的一部分纤维为单糖或双糖，为微贮中添加的乳酸菌及附着在秸秆表面的菌群提供充足的营养底物，乳酸菌大量生长繁殖，在微贮料中形成优势菌群，抑制腐败菌的活动，同时产生乳酸、乙酸等挥发性脂肪酸，降低微贮料的pH，使微贮料具有酸甜芳香味道。

表2 各组玉米秸秆微贮饲料pH及感官指标评分

表3 不同处理对秸秆微贮饲料营养成分的影响（干物质基础） %

表5 不同秸秆微贮饲料对瘤胃降解率的影响 %

3.2 不同处理对秸秆微贮饲料营养成分的影响 本试验结果表明，添加酶制剂、乳酸菌进行微贮能够增加干黄玉米秸秆DM 和CP含量；各处理组的CF、NDF、ADF含量显著降低，WSC含量显著增加，与王玉荣[17]的研究结果一致。说明添加乳酸菌可以提高秸秆微贮饲料中的乳酸菌，添加酶制剂可以更加有效地分解玉米秸秆细胞壁特殊的纤维素-半纤维素-木质素结构，将细胞内容物释放出来，提高对秸秆纤维素的降解能力，增加秸秆可溶性糖含量，为乳酸菌等生长提供充足的营养底物，进而提高秸秆饲料的营养价值。

3.3 不同处理对秸秆微贮饲料发酵品质的影响 本试验表明，秸秆经过酶制剂、乳酸菌微贮后，pH和氨态氮/总氮显著降低，乳酸和乙酸含量显著增加，未检出丙酸和丁酸，与李兴龙[18]研究者结果一致。说明在发酵过程中乳酸菌等有益菌成为贮料中的优势菌群，随着微贮时间的延长，有益菌大量生长繁殖，在贮料中形成优势菌群，抑制腐败菌的活动，不断发酵，乳酸和乙酸含量显著提高，pH和氨态氮/总氮降低，秸秆发酵品质得到改善。

3.4 不同处理对秸秆微贮饲料有氧稳定性的影响 本试验结果表明，对照组、纤维素酶组、复合酶组、复合酶+乳酸菌组的有氧稳定性分别为96、102、108、132 h，各试验组的有氧稳定时间均显著提高。说明刚刚开袋后微贮饲料pH较低，抑制酵母菌及腐败菌的活动，随着暴露于空气中时间的延长，酵母菌及腐败菌的活动增加，乳酸及乙酸等有机酸不断分解，腐败菌也在不断分解蛋白质，微贮饲料的pH上升，直到微贮饲料温度高于环境温度2 ，贮料彻底腐败，与吕文龙等[19]、邱小燕等[20]的结果一致。

3.5 不同秸秆微贮饲料的瘤胃72 h降解率 有研究报道，用纤维素酶、β-葡聚糖酶等处理小麦秸秆饲喂牲畜，能够提高秸秆纤维组分的瘤胃降解率[21]，与本试验复合酶的研究结果一致。与对照组、纤维素酶组和复合酶组相比，复合酶+乳酸菌组的DM、CP、NDF、ADF的72 h瘤胃降解效果最佳，与王玉荣[17]的研究结果一致。秸秆微贮饲料瘤胃降解率提高的主要原因是高活性复合酶制剂能够打破秸秆细胞壁，降解秸秆部分纤维组分，提高了纤维素的比表面积及润胀性，降低了细胞壁对瘤胃微生物的抗性，饲料与消化酶的接触面积得到提高，从而提高NDF和ADF的瘤胃降解率，更易被牛消化利用，提高秸秆饲料的营养价值。

4 结 论

本研究结果表明，乳酸菌和酶制剂混合微贮干黄玉米秸秆的效果最佳。微贮秸秆显著改善了秸秆饲料的适口性，具有酸甜酒香味道，其特殊的纤维素-半纤维素-木质素细胞壁结构被破解，部分转化为单糖或双糖，秸秆纤维含量降低，提高了肉牛瘤胃对秸秆营养物质的降解率，较大程度改善了玉米秸秆饲料的品质和营养成分，提高了秸秆饲料的营养价值与利用率，对畜牧业的发展具有重要意义。