乳酸菌剂对胡萝卜青贮品质及营养成分的影响

2019-04-26李志春李昌宝何雪梅唐雅园廖彩芸

西南农业学报 2019年12期

李志春，李昌宝，辛明，孙健，何雪梅，唐雅园，廖彩芸

(1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁 530007；2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室，广西南宁 530007)

【研究意义】胡萝卜味道鲜美，甘甜可口，富含糖类、胡萝卜素、维生素A、维生素C、维生素B1、维生素B2、酚类物质及钙、钾和铁等营养成分，被称为小人参[1]。β-胡萝卜素具有改善动物生产性能、提高免疫机能[2]和抗氧化[3]等多种功能，主要来源于绿叶蔬菜及黄色和橘色的水果，而绿叶蔬菜及黄色和橘色的水果作为动物饲料来源比较单一，不能满足动物正常生长发育对β-胡萝卜素的需求，因此需在日常饲料中补充β-胡萝卜素。乳酸菌剂具有增加青贮饲料中乳酸菌群数量、迅速降低pH、抑制有害微生物增殖，从而提高青贮饲料发酵品质等特性，但目前其在胡萝卜青贮中的应用机理研究不够深入，且不同乳酸菌添加剂的使用效果尚未清楚。因此，开展适宜胡萝卜青贮的乳酸菌剂筛选研究，对利用青贮方式保存胡萝卜营养价值及促进广西畜牧业健康发展具有重要意义。【前人研究进展】β-胡萝卜素是天然的抗氧化剂，在饲料加工过程中因受阳光和温度影响在贮藏后期极易被破坏，因此在青贮玉米和秸秆中的β-胡萝卜素含量非常低[4]。已有研究表明，在青贮饲料加工和贮存过程中β-胡萝卜素平均损失29 %，而动物对青贮饲料中β-胡萝卜素的消化率平均仅为25 %～30 %，致使β-胡萝卜素的利用效率进一步下降[5]。胡萝卜是富含胡萝卜素的一种常见蔬菜，在动物日粮中添加胡萝卜可增强动物的抵抗力，提高动物的生长和繁殖性能，减少疾病发生[6]，但由于以胡萝卜为青贮原料成本偏高，限制了其在养殖业上的应用。许新新[7]研究显示，利用尿素和复合霉菌制剂对胡萝卜渣进行青贮可得到适口性较好的青贮料。大量研究表明，添加乳酸菌可增加青贮饲料中乳酸菌群的数量，使其pH迅速降低，抑制有害微生物增殖，提高其有氧稳定性[8]。【本研究切入点】广西宾阳县胡萝卜产业基地年总产胡萝卜达10万t，其中可作为良好饲料来源的非商品胡萝卜年产量达1万t左右。但由于胡萝卜收获期比较集中，养殖场无法在短期内将其全部进行青贮保存，且目前关于乳酸菌剂对胡萝卜青贮过程中品质和营养成分影响的研究也鲜见报道。【拟解决的关键问题】研究不同乳酸菌制剂对胡萝卜青贮品质、微生物数量、化学成分及活性成分的影响，筛选出合适的乳酸菌添加剂，为提高胡萝卜青贮品质提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为2018年7月采收于广西农垦东湖农场(广西宾阳县境内)的新鲜胡萝卜(品种为连天红)，其营养成分含量为：有机物(OM)11.5 %，粗蛋白质(CP)0.71 %，粗纤维(CF)0.9 %，碳水化合物(WSC)9.73 %，β-胡萝卜素13.3 mg/100g，总酚38.3 mg/100g，维生素C 3.43 mg/100g，还原糖3.8 mg/100g。青贮罐为玻璃材料。所用菌剂为广西农业科学院农产品加工研究所实验室从酸芥菜和酸豆角液中用MRS培养基分离、纯化出菌种制作的L1和L2菌剂及市售菌剂活菌王1号(L3)、活力99(L4)、超能活力生酵剂(L5)和优速发酵剂(L6)，每克产品约含1.1×1011CFU个乳酸菌。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计选取7份成熟的胡萝卜各8.0 kg，切成长2～4 cm的胡萝卜丝。将L1、L2、L3、L4、L5和L6乳酸菌剂分别制成10.0 mL/kg的乳酸菌制剂，按1 %菌种量添加到胡萝卜丝中，以添加同量的水为对照(CK)，搅拌均匀后装填并压实于青贮罐中，置于室温条件下密封发酵。

1.2.2 样品采集及指标测定在青贮的第18和32天分别开罐取样，进行相关指标测定。

感官评价指标测定：按照德国农业协会(DLG)青贮评分标准及等级评定方法[9]，从色泽、气味和质地等方面对试验后胡萝卜青贮进行综合评定。

微生物数量测定：参考张相伦[10]测定玉米青贮饲料中微生物的方法，采用MRS培养基平板计数乳酸菌数量，采用马铃薯葡萄糖琼脂培养基平板计数霉菌数量。

pH测定：参考李志春[11]筛选青贮饲料乳酸菌的方法测定。

氨态氮含量测定：参考张相伦[10]测定玉米青贮饲料铵态氮含量的方法，采用苯酚-次氯酸钠比色法测定。

化学成分测定：参考张相伦[10]测定玉米青贮饲料化学成分的方法，测定有机物、粗蛋白和碳水化合物含量。

活性成分测定：取新鲜胡萝卜青贮样品，按照《果蔬采后生理生化实验指导》中的方法测定胡萝卜素(丙酮提取直接比色法)、维生素C(2,6-二氯酚靛酚滴定法)及总酚(甲醇溶液提取直接比色法)含量。

1.3 统计分析

试验数据采用SPSS 16.0进行统计，以One-way ANOVA进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同乳酸菌剂对胡萝卜青贮感官评价指标的影响

由表1可知，各处理胡萝卜青贮的pH、水分含量、气味、色泽和质地均无显著差异(P>0.05，下同) 。其中，添加乳酸菌剂各处理的pH均在4.0以下，明显低于CK；青贮32 d时的pH均高于青贮18 d，但均低于4.20，处于良好pH水平[9]，均具有酸香味。青贮32 d时的水分含量比青贮18 d均有所升高，但均≤86.00 %(水分含量>86.00 %为劣等青贮[9])，可保持胡萝卜多汁的口感。从霉变情况来看，在青贮18 d时仅L6处理表面出现霉点，在青贮32 d 时L4、L5和L6处理表面均出现霉点，而L1、L2和L3处理自始至终未出现霉点。说明L1、L2和L3 3个菌剂处理的胡萝卜青贮感官效果较好。

表1 不同乳酸菌制剂对胡萝卜青贮感官评价指标的影响

注：X1：pH；X2：水分含量( %)；X3：气味；X4：色泽；X5：质地；X6：霉变。

Note:X1：pH；X2：Watter content；X3：Smell；X4：Colour；X5：Texture；X6：Mildew.

2.2 不同乳酸菌制剂对胡萝卜青贮微生物数量的影响

由表2可知，青贮18 d时L4、L5和L6处理的乳酸菌数量显著多于CK(P<0.05，下同)，L1处理的乳酸菌数量与CK相同，差异不显著，L2和L3处理的乳酸菌数量显著少于CK，而L1、L3、L4和L6处理的霉菌数量与CK相同，但L2和L5处理没有霉菌出现，说明添加L2和L5菌剂18 d在增加胡萝卜青贮乳酸菌数量、降低pH的同时抑制了霉菌生长；青贮32 d时，L1、L2、L3、L4、L5和L6乳酸菌剂处理的乳酸菌数量分别为26.00×105、24.50×105、24.00×105、8.10×105、11.00×105和8.50×105CFU/mL，分别为CK的20.0、18.8、18.5、6.2、8.5和6.5倍，分别比CK显著增多24.7×105、23.2×105、22.7×105、6.8×105、9.7×105和7.2×105CFU/mL；与青贮18 d时相比，青贮32 d的乳酸菌数量明显增多，霉菌数量虽有所增加(均增加至20.00 CFU/mL)，但各处理间差异不显著。可见，L2乳酸菌剂在有利于胡萝卜青贮乳酸菌繁殖的同时对霉菌繁殖的抑制效果较佳。

2.3 不同乳酸菌制剂对胡萝卜青贮化学成分的影响

由表3可知，与青贮18 d相比，青贮32 d各处理的有机物含量均有所降低(L2处理除外)，其中，L1和L5处理及CK降幅大于10.0 %，其他处理降幅小于10.0 %；青贮18 d时，各乳酸菌剂处理的粗蛋白含量差异极显著(P<0.01，下同)，其中，L2处理的粗蛋白含量最高，极显著高于CK 0.5 g/L，L3处理与CK相同，差异不显著，其他处理均极显著低于CK；青贮32 d时，各处理的粗蛋白含量无显著差异；青贮18 d时，各乳酸菌剂处理的氨态氮含量均高于CK，其中，L1、L3、L4和L5处理极显著高于CK，L2和L6处理与CK差异不显著，而青贮32 d时L1、L3、L4、L5和L6处理的铵态氮含量极显著高于CK，L2处理低于CK，但与CK差异不显著。说明在青贮发酵过程中L2乳酸菌剂未导致铵态氮含量明显增加，使得青贮的蛋白质得到较好保留。在碳水化合物含量方面，青贮18和32 d时各乳酸菌剂处理均极显著低于CK；青贮32 d时碳水化合物含量明显低于青贮18 d，与表2中青贮32 d的乳酸菌数量明显多于青贮18 d的变化趋势相反，说明乳酸菌能利用可溶性碳水化合物迅速生长繁殖，产生大量乳酸，抑制青贮饲料中霉菌的生长。综上所述，选择L2乳酸菌剂进行胡萝卜青贮可有效提高其有机物含量，有效维持较低的氨态氮含量，青贮的品质得到改善。

表2 不同乳酸菌制剂对胡萝卜青贮微生物数量的影响

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note:Different lowercase letters in the same column represented significant difference(P<0.05) ，the same as below.

表3 不同乳酸菌制剂对胡萝卜青贮化学成分的影响

注：X1：有机物含量( %)；X2：粗蛋白含量(g/L)；X3：铵态氮含量(mg/L)；X4：碳水化合物含量(mg/L)。同列数据后不同大写字母表示差异极显著，下同。

Note:X1：OM content；X2：CP content；X3：Ammonium nitrogen content；X4：WSC content. Different uppercase letters in the same column represented extremely significant difference(P<0.01) ，the same as below.

2.4 不同乳酸菌制剂对胡萝卜青贮活性成分的影响

由表4可知，各乳酸菌剂处理青贮的胡萝卜素含量在青贮18 d时除L3处理外均高于CK，但与CK均无显著差异，而青贮32 d时各乳酸菌剂处理的胡萝卜素含量均高于CK，且除L3处理外均显著高于CK；青贮32 d时的胡萝卜素含量除L2和L3处理外均高于青贮18 d。青贮18 d时，L2、L3、L4和L5处理的维生素C含量极显著高于CK，L1和L6处理极显著低于CK，青贮32 d时L2处理的维生素C含量最高，但与CK差异不显著，其他处理均极显著低于CK；各处理青贮32 d时的维生素C含量均明显低于青贮18 d。青贮32 d时，各乳酸菌剂处理的总酚含量均显著低于CK，但L1、L2和L3处理的总酚含量较高(其中L2处理最高)，仅分别比CK降低7.5、6.7和8.8 mg/100g，而L4、L5和L6处理的总酚含量较低，分别比CK降低20.7、18.7和16.1 mg/100g；各处理青贮32 d时的总酚含量总体上低于青贮18 d。可见，添加L2乳酸菌剂的胡萝卜青贮可有效保存胡萝卜的活性成分。

3 讨论

青贮是在厌氧条件下利用乳酸菌发酵产生乳酸，使青贮物的pH降至3.8～4.2，抑制青贮中的所有微生物繁殖，使养分含量损失不超过10 %，因此，青贮是长期保存多汁饲料营养特性可靠而经济的方法[12]。本研究结果表明，添加乳酸菌制剂后青贮的胡萝卜具有酸甜香味，柔软多汁，基本保持了胡萝卜的原色和脆度，适口性强，有利于增强畜禽消化能力；胡萝卜填装后，混入的微生物即开始生长繁殖，酵母菌、霉菌及一般细菌大量增殖并消耗氧气，使青贮容器内产生厌氧环境，各种厌氧及兼性厌氧微生物随即利用胡萝卜表面的碳水化合物和其他营养物而繁殖，pH迅速降低；添加乳酸菌剂发酵32 d时，胡萝卜青贮中乳酸菌的数量最高达26.00×105CFU/mL，是CK的20.0倍，说明添加乳酸菌剂后胡萝卜青贮的乳酸菌数量迅速增加，并成为优势菌，与Taylor和Kung[13]研究认为乳酸菌对其他微生物具有抑制或拮抗作用、冯炜弘等[14]利用乳酸菌能提高花椰菜青贮发酵中乳酸球菌、乳酸杆菌的增殖速度和数量,抑制霉菌、酵母菌和一般细菌增殖的观点一致；但随着发酵的进行，霉菌数量有所增加，可能与胡萝卜质地较硬，在装填时存在空隙使霉菌可缓慢生长有关。

表4 不同乳酸菌制剂对胡萝卜青贮活性成分的影响

胡萝卜青贮的营养成分是评价青贮质量的一项重要指标。张相伦[10]研究发现，添加乳酸菌制剂对全株玉米进行青贮可在一定程度上提高其粗蛋白含量，降低氨态氮含量。Okubo[15]等利用胡萝卜与麦麸以80∶20的比例混合进行青贮，其粗蛋白含量得到明显提高。本研究发现，随着青贮时间的延长，添加乳酸菌剂胡萝卜青贮的粗蛋白和氨态氮含量均降低，与张相伦[10]、Okubo等[15]的研究结果不一致，原因应与接种乳酸菌加速乳酸产生、促使pH下降，进而抑制青贮过程中植物蛋白酶和微生物对蛋白质和氨基酸的降解作用，减少了氨态氮的产生有关[16-17]。本研究还发现，添加乳酸菌剂胡萝卜青贮的碳水化合物含量出现不同程度的降低，可能是乳酸菌的生长繁殖消耗了胡萝卜中的碳水化合物，与青贮32 d时的乳酸菌数量明显多于青贮18 d的变化趋势吻合。

胡萝卜含有丰富的酚类物质和维生素。阚娟等[18]研究发现，随着损伤强度的增加，胡萝卜的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、多酚含量和组成及抗氧化能力随之增加。本研究中，将胡萝卜切丝后添加乳酸菌剂可有效保留其胡萝卜素和总酚含量，且青贮时间越长，效果越明显，说明鲜切加工的机械损伤会诱导胡萝卜产生多酚和黄酮等次生代谢产物以抵御损伤，且温度越高损伤防御反应越强，产生的酚类物质等次生代谢产物越多[19-20]，与任丽芳和李军[21]、马跃等[22]、鲍会梅[23]、范姝含等[24]对鲜切胡萝卜营养品质及抗褐变等方面的研究结果一致。此外，乳酸菌生长繁殖导致胡萝卜pH迅速降低，出现酸性厌氧环境，在酸性环境下胡萝卜的多酚稳定且适合贮藏，与袁歆贻[25]研究得出pH对苹果的总酚含量和抗氧化性能影响显著、在中性和偏酸性环境下苹果多酚稳定且适宜贮藏的结论相似。