不同组合酶制剂对秸秆微贮饲料营养价值的影响

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，改变传统畜牧业生产对粮食的过分依赖，多处理、多途径利用秸秆资源，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，也是缓解当今人类面临的粮食、能源和环境三大危机，实现农业可持续发展的重要途径 （张吉鹍，2011）。玉米秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素等组成，营养价值低，粗纤维含量高达35%～50%，质地粗硬，粗蛋白质品质差、含量低，影响家畜的采食量和消化率。秸秆经过酶制剂处理后，可使原本粗硬的秸秆变得柔软蓬松，具有明显的酸甜酒香气味，显著改善秸秆饲料的适口性，又能较大地改善玉米秸秆饲料的品质和营养成分，对提高秸秆饲料的营养价值与利用率具有重要的意义。

酶制剂主要包括纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶及果胶酶等。纤维素酶不仅可以将秸秆中的部分纤维降解为单糖或双糖，增加附着在秸秆上微生物的发酵底物，还可以提高秸秆饲料的消化率；木聚糖酶可以降解秸秆中的半纤维素，β-葡聚糖酶可以打破细胞壁使其营养物质释放出来；果胶酶为其他酶的酶解反应提供作用底物，分解秸秆中的果胶质。添加纤维素复合酶使玉米青贮饲料中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）的含量显著降低（蔡元，2011）。有试验结果也表明，酶制剂能提高玉米秸青贮中粗蛋白质（CP）含量，降低NDF与ADF含量，并可以增加贮料中干物质（DM）与CP在奶牛瘤胃中的有效降解率（马慧，2006）。

1 试验材料

1.1 微贮原料 玉米秸秆，为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，种植于吉林省公主岭市（吉林省农业科学院畜牧科学分院）。

1.2 酶制剂 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。

表1 试验用玉米秸秆营养成分含量（以干物质计）

1.3 微贮容器 采用实验室小型聚乙烯袋，每袋约装 330 g（20 cm×30 cm）。

1.4 试验设计 采用完全随机区组设计试验，共设置对照组（CK）、试验一组、二组、三组、四组5个处理组，每组3个重复，各组添加量见表2。将各处理组所需用量的酶制剂，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。玉米秸秆用切碎机切短至约2 cm，将所需的水和溶解的微生物制剂混匀，喷洒在秸秆上，一层一层喷洒，一边喷洒一边用手拌匀，直到调节水分至60%，对照组添加等体积水，保证无效夹干层不能出现，标准为手抓成团而指缝不漏水，搅拌均匀（何艇，2010）。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。

表2 试验设计

1.5 试验动物及日粮 选用3头装有永久性瘤胃瘘管的成年肉牛，年龄和体重大致相似，日粮营养水平按1.3倍维持需要下进行单栏饲喂，对照组与试验组基础日粮相同，日粮粗精比例为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，每天清扫牛舍一次，使试验牛的休息环境干净卫生。对牛进行7 d的预试期，从预试期开始每天8：00和17：00进行饲喂，先饲喂精料，后饲喂粗料，自由饮水。设置对照组（CK）、试验一组、二组、三组、四组5个处理组，每个样品同一头瘘管牛设置3个重复。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，取出的尼龙袋快速用自来水冲洗，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。

1.6 指标评定

1.6.1 感官评定 微贮结束后，依据1996版《青贮饲料评定标准》从pH、水分、气味、色泽和质地等方面对玉米秸秆微贮饲料进行品质评价 （试行标准，1996）。

1.6.2 常规营养成分 样品处理：取适量秸秆微贮饲料样品，于65℃烘箱烘中烘干，室温回潮，测其初水分。烘干后的样品经高速粉碎机粉碎，过1mm筛。

NDF、ADF 根据 Van Soest（1990）测定；DM 的测定采用 AOAC（1990）法；CF、粗脂肪（EE）和 CP采用张丽英（2002）的方法测定；可溶性碳水化合物（WSC)利用蒽酮-硫酸比色法测定（Playne，1966）。

1.6.3 发酵品质指标 样品处理：开启真空袋后，准确称取微贮饲料鲜样20 g放入250mL三角瓶中，加入180 mL蒸馏水浸泡30min，用旋涡混合器搅拌30 s，先后用4层粗纱布粗滤和定量滤纸过，取适量浸提液用酸度计 （上海霄盛pHS-25型）测定其pH（赵子夫，2009）。剩余浸提液放入10mL离心管中，于4℃冰箱中存放备用。

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，4×250mm；柱温：30 ℃；流速：1mL/min；进样体积：25μL；淋洗液：KOH自动淋洗液发生器。

采用比色法测定铵态氮的含量（冯宗慈，2010）。1.6.4 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（陶莲，2016）。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，减少水分损失和防止细菌交叉污染，将温度计插入到贮料中，使用材料前需紫外灭菌 （刘辉，2015；Muck，2002）。 每 6 h记录一次温度变化，直到贮料温度高于环境温度2℃，记录下来，即有氧稳定性的时间。

1.6.5 瘤胃降解率 72 h的降解率：

式中：A为某种营养成分在瘤胃中72 h的降解率，%；B为待测样品某种营养成分放入瘤胃前的含量，g；C为某种营养成分在尼龙袋残渣中的含量，g。

1.7 数据统计与分析 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 不同组合酶制剂对玉米秸秆微贮饲料pH及感官指标评分的影响 依据1996版《青贮饲料评定标准》（试行），不同秸秆微贮饲料品质评价结果见表3。由表3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。

表3 各组玉米秸秆微贮饲料pH及感官指标评分

2.2 不同组合酶制剂对秸秆微贮饲料营养成分的影响 由表4知，与对照组相比，试验一组、二组、三组和四组对秸秆微贮饲料DM、CP、EE含量差异不显著（P＞0.05），说明不能够提高秸秆微贮饲料的DM、CP、EE含量；与对照组相比，试验一组、二组、三组和四组的CF、NDF、ADF含量显著降低 （P＜0.05），CF含量分别降低 12.65%、12.27% 、7.92% 、6.15% ，NDF 含 量 分 别 降 低18.77%、17.88%、12.06%、10.42%，ADF含量分别降低11.83%、10.49%、7.74%、8.10%。综合来看，试验一组＞二组＞三组＞四组。

表4 不同组合酶制剂对秸秆微贮饲料营养成分的影响（以干物质计）%

2.3 不同组合酶制剂对秸秆微贮饲料发酵品质的影响 由表5可以看出，与对照组相比，试验组的pH和铵态氮/总氮含量均显著降低（P＜0.05）。与对照组相比，试验一组、二组、三组和四组pH分别降低 0.63、0.52、0.61、0.57，铵态氮/总氮含量分别降低16.84%、15.32%、13.58%、10.84%；与对照组相比，试验一组、二组、三组和四组微贮秸秆饲料的乳酸和乙酸含量均显著高于对照组（P＜0.05），乳酸含量分别增加11.56%、8.36%、6.44%、4.56%，乙酸含量分别增加2.14%、1.21%、1.68%、1.84%；各试验组丙酸和丁酸未检测出来。与对照组相比，试验一组、二组、三组和四组微贮秸秆饲料的WSC显著提高 （P＜0.05），分别提高0.42%、0.38%、0.35%、0.32%。综合来看，试验一组效果最佳。

表5 不同组合酶制剂对秸秆微贮饲料发酵品质的影响（以干物质计）g/kg

2.4 不同组合酶制剂对秸秆微贮饲料有氧稳定性的影响 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。对照组、试验一组、二组、三组和四组的有氧稳定性分别为 96、108、102、102、102 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6知，与对照组相比，各试验组DM、CP、NDF、ADF的瘤胃 72 h降解率均显著提高（P＜0.05）。与对照组相比，试验一组、二组、三组和四组的 DM瘤胃72 h降解率分别提高2.57%、1.56%、2.08%、1.21%，CP瘤胃 72 h降解率分别提高4.64%、2.63%、2.41%、2.18%，NDF瘤胃72 h降解率分别提高17.56%、16.04%、15.51%、15.25%，ADF瘤胃72 h降解率分别提高15.46%、12.44%、7.15%、5.02%。相对于对照组，试验一组的DM、CP、NDF、ADF的瘤胃72 h降解率效果更好。

表6 不同秸秆微贮饲料对瘤胃降解率的影响%

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 玉米秸秆微贮饲料的pH和感官评价是重要的指标（余汝华，2004）。通过合理、规范的微贮处理干黄秸秆，贮料pH在3.8～4.2，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等。

3.2 不同处理对秸秆微贮饲料营养成分的影响本试验表明，通过不同组合酶制剂微贮处理干黄玉米秸秆后，能够增加其DM、EE和CP含量，但是差异不显著（P＞0.05），说明不同组合酶制剂对对秸秆微贮饲料的DM、EE和CP含量没有明显的作用；各处理组的CF、NDF、ADF和半纤维素含量显著降低（P＜0.05），可溶性碳水化合物含量显著增加（P＜0.05），与王玉荣（2017）结果一致。 以上结果表明，添加不同组合酶制剂可以更加有效的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，秸秆经过不同组合酶制剂微贮处理后，pH和铵态氮/总氮值显著降低（P＜0.05），乳酸和乙酸含量显著增加（P＜0.05），丙酸和丁酸未检测出来。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，有益菌大量的生长繁殖，不断发酵，乳酸和乙酸含量得到提高，造成pH迅速降低，铵态氮/总氮值降低，秸秆发酵品质得到改善，与李龙兴（2013）研究结果一致。

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、试验一组、二组、三组和四组的有氧稳定性分别为 96、108、102、102、102 h，各试验组的有氧稳定时间均显著提高（P＜0.05）。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，与邱小燕（2014）和吕文龙（2010）的结果一致。

3.5 不同秸秆微贮饲料瘤胃72 h降解率试验何长芳等（2010）用纤维素酶、β－葡聚糖酶、木聚糖酶及果胶酶等复合酶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（P＜0.05），与本试验研究结果一致。与对照组比，试验组DM、CP、NDF、ADF 的 72 h瘤胃降解率显著提高（P＜0.05）。秸秆微贮饲料瘤胃降解率提高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

纤维素酶、β－葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶添加量分别为 0.2、0.2、0.05、0.05 g/kg时干黄玉米秸秆微贮饲料的效果最佳。干黄玉米秸秆经过组合酶制剂微贮后，适口性好，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，一部分纤维素、半纤维素和木质素转化为单糖或多糖，纤维含量降低，提高了肉牛瘤胃对秸秆营养物质降解率，较大地改善玉米秸秆饲料的品质和营养成分，对提高秸秆饲料的营养价值与利用率具有重要的意义。