凋萎和添加乳酸菌对大黑山薏苡青贮发酵品质的影响

李龙兴， 汪依妮， 杨学东， 黎 俊， 龚正发， 弗雷泽·乔治·哈里森，陈秀华， 黄文琥， 梁显义*

(1. 贵州省草地技术试验推广站， 贵州 贵阳 550025； 2.新西兰PGGW种业公司， 新西兰 克赖斯特彻奇 8140； 3.关岭自治县草地畜牧业发展中心， 贵州 关岭 561300； 4. 赤水桫椤国家级自然保护区管理局， 贵州 赤水 564700)

“大黑山”薏苡(Coixlacryma-jobiL.)是从野生薏苡中选育而成的一种多年生新型饲用作物，该品种于2016年12月15日通过四川省草品种审定委员会审定，是我国审定的第一个饲用型薏苡。该品种具有品质优、产量高、抗性强、多年生等特点，为牛、羊、兔等家畜喜食[1]，2018年贵州地区引进该品种进行推广试种。“大黑山”薏苡生长速度快、夏季产量高，由于贵州地区多阴雨潮湿天气，不适合调制干草，因此除了部分直接青饲外，多以青贮利用为主。青贮时宜在开花前收获，但是由于“大黑山”饲用薏苡含水量较高，青贮前一般通过凋萎处理降低含水量，凋萎处理可以减少青贮过程中流汁损失，增加干物质含量，抑制有害微生物的活动[2]。乳酸菌制剂是常用的青贮发酵促进剂，能提高乳酸含量，降低pH值[3]。两者均能够提高发酵品质，减少发酵过程中的营养物质损失。董洁等[4]研究了不同添加剂和凋萎程度对串叶松香草青贮品质的影响，结果表明串叶松香草鲜贮效果较差，而凋萎4 h后青贮感官品质优良，发酵品质和营养价值得到提高。目前国内还没有关于“大黑山”薏苡青贮方面的研究，因此本试验采用袋装青贮的方法对“大黑山”饲用薏苡刈割后进行凋萎及添加乳酸菌处理，探讨凋萎及乳酸菌对“大黑山”薏苡青贮发酵品质的影响，为调制优质“大黑山”饲用薏苡青贮饲料和其在实际生产中的应用推广提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

青贮原料：“大黑山”饲用薏苡，种植于贵州省草地技术试验推广站独山试验基地，于2018年6月种植，采用茎节扦插繁殖的方式育苗移栽，移栽前每穴施有机肥1～2 kg、复合肥0.1 kg，栽培密度450 株·亩-1。9月刈割，刈割时株高为2 m，营养成分见表2。

青贮添加剂：乳酸菌为台湾亚芯生物科技有限公司生产的专用青贮添加剂，活性乳酸菌数量为1.0×1010cfu· g-1。

1.2 试验设计

设4个处理分别为对照组(C)；凋萎处理组(W)，自然条件下田间晾晒6～8 h；乳酸菌处理组(LAB)，乳酸菌添加以鲜草比重计算，添加量为0.025 g·kg-1；凋萎和乳酸菌处理组(W+LAB)，凋萎处理后添加乳酸菌，添加量同上。每个处理设置3个重复。

1.3 试验方法

1.3.1青贮饲料调制 采用袋装青贮的方法，将刈割后的“大黑山”薏苡切短至2 cm左右，并立即取一定量鲜样测定营养成分。经凋萎处理和添加乳酸菌制剂后，将茎叶充分混合均匀装入35 cm×50 cm的聚乙烯青贮袋中并抽真空，每袋重约3 kg，密封后置于自然条件下避光贮藏，青贮60 d后打开青贮袋测定其营养成分和发酵品质。

1.3.2营养成分分析 将所取的鲜草样品及青贮饲料，在65℃条件下用烘箱烘干至恒重，取出后立即冷却称重，测定干物质(Dry matter，DM)含量，烘干后粉碎通过1mm筛，用于测定相应营养成分，测定方法参照张丽英的方法[5]。粗蛋白质(Crude protein，CP)采用凯氏定氮法测定；粗脂肪(Ether extract，EE)采用索氏脂肪提取法测定；粗灰分(Crude ash，CA)采用干灰化法测定；水溶性碳水化合物(Water soluble carbohydrate，WSC)含量采用蒽酮-硫酸比色法测定；中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber，NDF)采用GB/T 20806-2006测定；酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber，ADF)采用NY/T 1459-2007测定；半纤维素含量(Hemicellulose)以中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量之差计算；钙(Ca)采用高锰酸钾法测定；全磷(P)采用钼黄分光光度法测定。

1.3.3青贮发酵品质分析 青贮60 d后打开青贮袋，然后将青贮饲料样品充分混合均匀，称取30 g青贮饲料置于250 mL锥形瓶中，加入100 mL去离子水，在4℃的冰箱内浸提24 h。然后通过2层纱布和滤纸进行过滤，滤液收集于可密封的塑料瓶中，用来测定pH值、氨态氮和有机酸。pH值用pH计测定；氨态氮(NH3-N，AN)含量采用苯酚-次氯酸钠比色法测定；有机酸采用高效气相色谱仪测定，包括乳酸(Lactic acid，LA)、乙酸(Acetic acid，AA)、丙酸(Propionic acid，PA)和丁酸(Butyric acid，BA)，挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids，VFA)为乙酸、丙酸和丁酸之和。

1.3.4V-Score评分分析 V-Score评分体系是以青贮饲料中氨态氮/总氮值和挥发性脂肪酸含量来评定发酵品质的优劣，满分为100分。根据评分体系，将青贮饲料品质分为良好(>80分)、尚可(60～80分)和不良(<60分)3个级别(表1)。

表1 青贮饲料V-Score评分Table 1 V-Score evaluation for silage

注：XN、XA、XB分别为氨态氮/总氮值/%、乙酸+丙酸含量/%FM、丁酸含量/%FM；YN、YA、YB分别为氨态氮/总氮、乙酸+丙酸、丁酸的得分，Y为总评分

Note:XN:The value of AN/TN/%;XA:The content of acetic acid+propionic acid/%FM;XB:The content of butyric acid/%FM;YN:The score of AN/TN;YA:The score of acetic acid+propionic acid;YB:The score of butyric acid.Y:The total score

1.4 数据处理

采用Excel与SPSS软件对数据进行处理和方差分析，采用单因素方差分析(ANOVA)，并用Duncan(D)进行比较，显著水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 大黑山薏苡主要营养成分

大黑山薏苡的营养成分如表2所示。

表2 大黑山薏苡主要营养成分Table 2 The main nutritional components ofCoix lacryma-jobi

注：DM：干物质；FM：鲜物质。下同

Note:DM:Dry matter;FM:Fresh matter. The same as below

2.2 青贮营养价值分析

如表3所示，W组和W+LAB组干物质含量显著高于对照组和LAB组(P<0.05)，比对照组分别增加37.4%和49.9%(P<0.05)。LAB组和W+LAB组的粗蛋白质含量显著高于对照组(P<0.05)，分别增加16.4%和18.1%。各组的水溶性碳水化合物、半纤维素和磷含量均无显著差异，W+LAB处理组的粗脂肪显著高于其他各组(P<0.05)，凋萎处理组的中性洗涤纤维含量显著高于其他各组(P<0.05)，酸性洗涤纤维含量显著高于对照组和LAB组(P<0.05)，粗灰分和钙含量没有明显的变化规律。

2.3 青贮发酵品质分析

如表4所示，青贮发酵60 d后，LAB组和W+LAB组的乳酸含量显著增加(P<0.05)，W组的乳酸含量显著低于其他各组(P<0.05)。LAB组的pH值显著降低(P<0.05)，W组的pH值显著高于其他各组(P<0.05)。与C组相比，LAB组乙酸含量显著增加(P<0.05)，W+LAB组的乙酸含量显著降低(P<0.05)，各组没有检测到丁酸，但有少量丙酸产生，C组和W组的丙酸含量显著高于LAB组和W+LAB组(P<0.05)，W+LAB组的总挥发性脂肪酸含量显著低于其他各组(P<0.05)。W+LAB组的乳酸/乙酸值显著高于其他各组(P<0.05)，而W+LAB组的氨态氮/总氮值显著低于其他各组(P<0.05)。

表3 凋萎和添加乳酸菌对大黑山薏苡青贮饲料营养价值的影响Table 3 Effects of wilting and adding lactic acid bacteria on the nutritional value of Coix lacryma-jobi silage

注：不同字母表示各处理间差异显著(P<0.05)，下同

Note：Different letters indicate significant difference among the treatments at the 0.05 level,the same as below

表4 凋萎和添加乳酸菌对大黑山薏苡青贮发酵品质的影响Table 4 Effects of wilting and adding lactic acid bacteria on the fermentation quality of Coix lacryma-jobi silage

注：“—”表示低于检测限

Note：“—”means not detected

2.4 青贮发酵品质V-Score评分分析

采用V-Score评分体系对大黑山薏苡青贮饲料发酵品质进行评分(图1所示)，结果表明各处理组的青贮饲料总体评价均为良好(>80分)，W组、LAB组和W+LAB组的得分分别为93.37分、99.00分和99.46分，C组得分为95.91分，W组得分最低，显著低于其他各组(P<0.05)。LAB组和W+LAB组的得分差异不显著，但是显著高于C组和W组(P<0.05)。

图1 凋萎和添加乳酸菌对大黑山薏苡青贮发酵品质得分的影响Fig.1 Effects of wilting and adding lactic acid bacteria on the fermentation quality score of Coix lacryma-jobi silage注：C:对照组；W:凋萎；LAB:乳酸菌；W+LAB:凋萎和乳酸菌Note：C:control;W:Wilting;LAB:lactic acid bacteria;W+LAB:Wilting+lactic acid bacteria

3 讨论

青贮原料水分含量是影响青贮发酵品质的重要因素之一，含水量过高不仅容易引起汁液损失，而且容易导致梭状芽孢杆菌等腐败菌的发酵，产生大量丁酸，影响青贮饲料的发酵品质[6-7]。LAB组和W+LAB组的粗蛋白质含量比对照组显著增加，表明添加乳酸菌或凋萎和乳酸菌组合处理促进乳酸发酵，快速降低青贮饲料pH值，抑制蛋白酶和腐败菌的活性，从而降低了蛋白质的损失[8-9]。本试验中，凋萎处理增加了中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量，但是乳酸菌处理对中性洗涤纤维含量没有影响，这与刘辉[10]等研究结论一致。李平等[11]研究认为随着干物质含量的增加，霉菌、酵母菌、梭菌等微生物的活动受到抑制，减少了对营养物质的耗损，导致了青贮饲料中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量增加。

青贮质量的好坏取决于乳酸菌的发酵作用，因此乳酸菌制剂是一类常用于饲草青贮生产的发酵促进剂，其中主要含有乳酸菌、酶和一些活化剂等[12-13]。本研究中LAB组的乳酸含量显著增加，氨态氮含量和pH值显著降低，这与其他研究结果相一致[14-17]，添加乳酸菌制剂能有效促进乳酸快速发酵，提高青贮饲料乳酸含量，降低青贮饲料的pH值，抑制植物酶和有害微生物的活性，降低营养物质的损失，从而提高青贮饲料的发酵品质。W组的乳酸含量显著低于其他各组，pH值显著高于其他各组，这与Kim等[18]的研究结果相似，水分含量降低导致乳酸含量降低和pH升高。本研究中“大黑山”薏苡通过凋萎处理没有获得良好的青贮发酵效果，主要是因为饲用薏苡茎秆粗硬、木质化程度比较高，青贮不易压实，延长了青贮初期的呼吸作用和好氧型微生物的活动时间，从而促进了酪酸菌等有害微生物的活性[19]，抑制了乳酸的发酵，pH值较高，也可能是因为凋萎处理导致植株本身所附着的乳酸菌活动受到抑制，故青贮品质较差。因此，“大黑山”薏苡青贮时建议要进行压扁和揉搓处理，破坏其物理结构，便于青贮压实，提高发酵品质，而凋萎前后乳酸菌数量的变化趋势有待进一步研究。W+LAB组的乳酸含量显著增加，pH值和乳酸/乙酸值降低，表明在凋萎的基础上通过添加乳酸菌制剂取得了理想的青贮发酵效果，添加乳酸菌能够有效利用水溶性碳水化合物转化为乳酸，从而降低pH值，营养物质保存较好。

氨态氮的产生使青贮饲料产生恶臭味，手感发粘，严重影响青贮饲料的适口性和动物采食量，枯草芽孢杆菌等的腐败菌能够分解蛋白质产生氨态氮，氨态氮/总氮值越高，表明蛋白质被微生物分解程度越高，青贮品质就越差[6]。本试验中，C组和W组的丙酸含量显著高于LAB组和W+LAB组，W组的氨态氮/总氮值显著高于对照组，W+LAB组的氨态氮/总氮值显著降低，这与W+LAB组有较高乳酸，较低乙酸和pH值的结果相印证，在低pH值环境中，抑制了腐败菌和一些植物蛋白酶的活性，减少发酵损失，降低了氨态氮产生，因此W+LAB组青贮饲料发酵品质V-Score得分显著增加。本研究结论与蒋慧、郭刚等[20-21]研究结果相一致。

4 结论

“大黑山”饲用薏苡可以直接青贮利用，但是单独凋萎处理效果不理想，建议在实际生产中，在凋萎的基础上添加乳酸菌制剂的青贮发酵效果较好，能明显改善青贮发酵品质和提高营养价值。