乳酸菌添加剂对3种典型木本饲料青贮效果的影响

2019-02-21刘晓婧张颖超杨富裕

饲料工业 2019年2期

■刘晓婧张颖超杨富裕

(中国农业大学动物科技学院，北京100193)

随着我国人口的增加和人们对肉蛋奶等动物蛋白需求的不断增长，畜牧业面临着高质量饲料资源特别是蛋白饲料匮乏的巨大挑战[1]。要想解决这一现实问题，除提高常规饲料的利用效率外，更应积极开发非常规高蛋白饲料。由于木本饲料具有蛋白质和钙含量高，且在我国分布广泛的特点，木本饲料的合理开发和高效利用对缓解我国蛋白饲料供需矛盾、降低饲料成本和促进畜牧业发展具有重要意义[2-3]。

木本饲料主要为可食用的乔木、灌木、半灌木及竹类植物[4]，包括构树、刺槐、桑树、银合欢等。吴大林等[5]通过总结构树的营养价值、加工饲喂等方面的相关研究后认为，构树叶经发酵处理后可以长期保存且有利于动物的消化吸收，并指出未来应将微生物菌种作为重点研究内容。刘杰等[6]总结大量桑枝叶（粉）在畜禽养殖中的应用情况，认为桑树作为动物饲料可以缓解人畜争粮的问题，但在桑树的添加量及饲料添加剂方面的研究仍不完善。聂林等[7]参考刺槐单一青贮、混合青贮和在育肥肉羊、育肥绵羊、猪等家畜饲喂利用的相关研究结果后指出，刺槐青贮技术方面的研究不够成熟，有待进一步发展。

青贮是利用乳酸菌将植物材料中的可溶性糖经厌氧发酵生成有机酸，降低pH值，从而减少霉菌等好氧菌对营养消耗的一种饲草保存方式。但由于一些饲草的可溶性糖含量低、缓冲能值较高，导致其不易青贮。研究表明，青贮过程中需要一定量的乳酸菌（通常＞105cfu/g FM）才能产生大量乳酸，从而将青贮材料的pH值快速降至利于保存的范围内（pH值为4.2），实现饲草安全贮藏[8-10]。尽管乳酸菌对腐败菌有一定的抑制作用，但抑制效果受乳酸菌株系、青贮材料种类和青贮条件影响而不尽相同[11]。青贮用的乳酸菌来源广泛，主要分离于青贮饲料、饲草表面和反刍动物胃肠道内容物[11-14]，但比较不同来源乳酸菌青贮效果的相关研究较少。

目前，我国对木本饲料应用的支持力度不断增加，但木本饲料青贮的适宜添加剂及其用量仍不明确。本次试验旨在研究几种不同来源的乳酸菌及其混合制剂对三种常见木本饲料发酵品质及营养成分的影响，为木本饲料乳酸菌添加剂的开发应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为河北涿州中国农业大学实验基地种植的刺槐（Robinia pseudoacacia）、饲料桑（Morus alba L.）和杂交构树（Broussonetia papyrifera），收获第2茬，高1.2 m左右，刈割后使用揉丝机对植物材料进行揉丝处理后青贮。三种木本饲料的营养成分见表1。

表1 三种木本饲料的营养成分

选用五种乳酸菌添加剂，分别为a214（Lactobacil⁃lus plantarum，分离于河南郑州苜蓿表面）、S37（Lacto⁃bacillus plantarum，分离于河南洛阳饲料桑表面）、F1（Lactobacillus plantarum，分离于荷斯坦奶牛瘤胃）、GFG（Lactobacillus plantarum,Lactobacillus buchneri和cellulase，四川高福记生物科技有限公司商业菌剂）和FG1（Lactobacillus plantarum，日本Chikuso-1公司商业菌剂）。

1.2 试验设计

试验于2017年8～12月在中国农业大学进行。设置原料种类和添加剂两个因素，材料种类包括刺槐、饲料桑和杂交构树，添加剂包括a214、S37、F1、FG1和GFG，接种量均为106cfu/g FM，并设置对照，共18个处理，每个处理重复3次。将揉丝后的原料分别与不同乳酸菌添加剂混合均匀后，装入聚乙烯袋（18 cm×24 cm），每袋200 g左右，压实、密封、室温贮存。青贮30 d开袋，混匀后取样，用于发酵品质及营养成分的分析。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 发酵品质测定

取20 g青贮样，加入180 ml蒸馏水，浸提30 min，使用定性滤纸过滤后用于测定pH值；使用SHI⁃MADZE-10A型高效液相色谱分析乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量。将青贮浸提液用0.22 μm的微孔滤膜过滤，制成待测样品。色谱柱：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 30×8 mm；检测器：SPD-M10AVp；流动相：3 mmol/l高氯酸；流速：1 ml/min；柱温50 ℃；检测波长210 nm；进样量5 μl；采用苯酚-次氯酸法测氨态氮，使用UV-2100紫外/可见分光光度计测定。

1.3.2 营养成分测定

将样品放在（65±2）℃烘箱中烘至恒重测定干物质（DM）含量，烘干后样品所占比重即代表干物质含量；凯氏定氮法测定粗蛋白质（CP）含量，使用FOSS KJ2300型凯氏定氮仪测定；使用范氏（Van Soest)洗涤纤维分析体系测定中性洗涤纤维（NDF)与酸性洗涤纤维（ADF)，采用ANKOMA2000i全自动纤维仪分析；NDF与ADF的差值为半纤维素（ADS）含量；可溶性糖（WSC）采用蒽酮-硫酸比色法测定。

1.4 统计分析

数据使用Excel 2010初步整理。使用SPSS 21.0软件分析，用单因素方差分析（one-way ANOVA,LSD）中Duncan's法对平均值进行多重比较，P＜0.05表示差异显著，P＞0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 三种木本饲料的发酵品质(见表2)

表2 三种木本饲料青贮的发酵品质

由表2可知，除在刺槐中添加S37及F1外，在三种木本饲料中分别添加五种添加剂后，青贮的pH值均低于对照组。在饲料桑中添加a214可显著降低pH值（P＜0.05），但在刺槐及杂交构树中添加a214效果不显著（P＞0.05），添加S37、FG1和GFG对降低杂交构树pH值作用显著（P＜0.05）。各添加剂对饲料桑LA含量无显著影响（P＞0.05），在刺槐中添加F1可提高青贮中LA含量（P＞0.05），但F1、FG1和GFG对杂交构树青贮LA含量作用显著（P＜0.05）。五种添加剂对饲料桑和杂交构树青贮中AA含量影响不显著（P＞0.05），在刺槐中添加S37后AA含量达2.32%DM，显著高于对照组（P＜0.05）。各添加剂对三种材料PA含量影响各不相同，刺槐中添加除F1外的添加剂后，PA含量下降,但F1提高了刺槐青贮的PA含量；五种添加剂有提高杂交构树青贮PA含量的趋势，其中添加GFG后PA含量显著提高（P＜0.05）；添加剂对饲料桑青贮PA含量影响不显著。S37菌株显著提高饲料桑青贮中AN/TN值（P＜0.05），其余处理组与对照组之间差异不显著。

2.2 三种木本饲料青贮的营养成分(见表3)

表3 三种木本饲料青贮的营养成分

由表3可知，五种添加剂对三种植物材料的DM含量影响各不相同，添加剂提高了刺槐中DM含量，其中添加a214、FG1和GFG的效果显著（P＜0.05）；除S37提高饲料桑DM含量外,剩余添加剂均降低其含量；五种添加剂均可显著降低杂交构树的DM含量（P＜0.05）。添加剂对三种木本饲料青贮的CP含量无显著影响（P＞0.05）。在刺槐中添加GFG可显著提高刺槐青贮的NDF和ADF含量（P＜0.05）；在饲料桑中添加a214可显著降低其NDF含量（P＜0.05），但对ADF含量无显著影响；S37和F1可显著降低杂交构树中NDF和ADF含量（P＜0.05），同时添加FG1显著增加其NDF、ADF含量。在刺槐中添加S37和GFG可显著提高其ADS含量（P＜0.05）；在杂交构树中FG1有相似效果（P＜0.05），而F1添加剂会显著降低其ADS含量（P＜0.05）。F1可显著提高饲料桑青贮中WSC含量（P＜0.05），但在杂交构树中F1显著降低其含量（P＜0.05）；在刺槐中添加FG1和GFG后，青贮中WSC含量显著提高（P＜0.05）。

3 讨论

3.1 五种添加剂对刺槐青贮品质的影响

青贮pH值在4.2以下可以有效抑制杂菌生长，减少营养损失[15]。在刺槐中添加乳酸菌添加剂，青贮pH值变化不一，添加a214、FG1和GFG时pH值降低，但各处理pH值都在4.42～4.62之间，这可能是由于刺槐缓冲能力较高，影响pH值降低，同时李君临等[16]的研究结果表明添加乳酸菌后青贮效果与植物材料的含水量有关，这也可能是此次试验中添加乳酸菌后pH值仍较高的原因之一。添加F1后，青贮LA、PA含量分别比对照提高0.63%DM和0.18%DM，AA含量降低0.15%，而添加S37、FG1和GFG后，AA含量提高，LA含量下降，这可能与异型发酵乳酸菌发酵将乳酸转化为乙酸的发酵特性有关[17]。所有添加剂处理后，青贮的AN/TN值在4.53%～6.49%左右，低于10%，且未检测到BA，属于优质青贮饲料[18]。在营养品质方面，添加乳酸菌在不同程度上提高了青贮后刺槐DM和WSC含量，且添加F1等乳酸菌可以降低NDF、ADF和ADS含量，可能由于LAB分解青贮材料细胞壁，形成利于乳酸发酵的可溶性糖[19]。同时，添加F1后CP含量高于对照组，说明F1添加剂可以减少蛋白质降解，降低营养物质损耗。综合来看，单贮刺槐可以生产优质青贮饲料，这与Zhang等[20]的研究结果一致，但添加F1菌株后可提高CP和WSC含量，降低NDF含量，青贮效果最佳。

3.2 五种添加剂对饲料桑青贮品质的影响

试验结果显示，在饲料桑中添加五种乳酸菌添加剂后，青贮pH值在4.13～4.27之间，均低于对照组，较低的pH值可在一定程度上抑制霉菌生长，利于青贮的保存，这与董志浩等[21]的研究结果基本一致。除添加S37外，其他处理的NDF和ADF含量都有所下降，而WSC含量增加，说明a214、F1、FG1、GFG可分解利用细胞壁成分用于青贮发酵[19]。除添加GFG外，青贮LA含量均有不同程度的提高，且添加S37和FG1后，AA含量提高，说明S37和FG1添加剂可以将WSC发酵生成LA和一部分AA[22]，这可能是由于两种乳酸菌添加剂在生长过程中没有产生足够的乳酸，不足以抑制产乙酸微生物的生长而造成的。所有处理组的CP含量均低于对照组，其中F1处理CP含量（18.08%DM）最低，较对照组减少0.58%DM，但由于饲料桑蛋白含量较高[23]，各处理组的CP含量仍在18%DM以上，属高蛋白饲料。但添加S37后AN/TN含量太高（18.78%DM），不能形成高品质青贮，这可能与青贮过程中梭菌活动旺盛有关[24]。总之，在饲料桑中添加FG1添加剂青贮效果最好。

3.3 五种添加剂对杂交构树青贮品质的影响

在杂交构树中添加五种乳酸菌后青贮pH值降低，但仍在4.82～4.91左右，是三种木本饲料中pH值最高的。这可能是由于杂交构树缓冲能值较高[25]，不利于pH值降低导致的。同时，构树的WSC含量较低，在原料中为1.70%DM，两因素共同导致构树较难青贮。在此次试验中，LA、AA、PA含量都有不同程度的提高，且除添加FG1外，所有处理的NDF、ADF含量都有所降低，这可能是由于微生物发酵将纤维素分解形成挥发性脂肪酸，而这些有机物是反刍动物的主要能量来源[26]。此外，使用a214、S37和F1青贮后的杂交构树，其粗蛋白质含量降低，且处理中AN/TN含量都在22.03～25.84%DM左右，这与K.Kandylis等[27]所得数据大致相同，这可能与杂交构树本身难以青贮的特性有关。相比之下，添加F1乳酸菌后LA、AA含量提高，NDF、ADF、AN/TN下降，可在一定程度上改善杂交构树的发酵品质。

3.4 五种添加剂对三种木本饲料青贮品质的影响

木本饲料的共同特点是CP含量较高、WSC含量低同时缓冲能值高，导致青贮前期乳酸产量较少且pH值下降缓慢，梭状芽孢杆菌生长不能被及时抑制，导致青贮品质不佳。本研究中使用的乳酸菌菌种是在植物材料及动物胃肠道上分离得到的生长快、产酸快的青贮优势菌种，但试验结果表明，添加乳酸菌后，木本饲料青贮品质有一定程度的提高，但是效果并不显著，这可能是由于木本饲料中可溶性糖含量较低，导致发酵初期可利用发酵底物含量低，添加大量乳酸菌也不能发酵产生大量乳酸。同时，木本饲料青贮前含水量都在75%以上，含水量过高容易引起酪酸发酵而导致青贮失败，可以通过密封前晾晒，降低原料含水量，提高WSC相对含量，为乳酸菌发酵提供有利条件。研究表明，AA和PA均有抑制好气菌生长引起变质的作用[9，27-28]，也可在青贮前添加有机酸帮助抑制杂菌生长。

S37菌株分离于饲料桑表面，但在饲料桑中添加S37后其青贮效果并不是五种添加剂中最好的，说明提高饲草青贮品质的菌株不一定来自原植物表面，应广泛开发不同来源乳酸菌。F1菌株来自荷斯坦奶牛瘤胃，在刺槐和杂交构树中应用效果较好，未来应将反刍动物体内提取乳酸菌作为乳酸菌添加剂研究重点。FG1和GFG是混合乳酸菌制剂，但GFG在三种木本饲料中并没有表现出协同作用的优势，这与刘晶晶等[29]的研究结果不同，可能与植物材料和乳酸菌菌株的选择有关。