乳酸菌和晾晒处理对籽粒苋青贮品质的影响

2020-02-14李文麒

饲料工业 2020年2期

■李文麒吴哲玉柱

（中国农业大学草业科学与技术学院，北京100193）

籽粒苋（Amaranthus hypochondriacus L.）的别称为千穗谷，是苋科（Amaranthaceae）一年生草本植物，是由南美的野生苋经栽培训化选育出的优质籽粒苋栽培种[1]。籽粒苋具有蛋白高、氨基酸含量丰富等特点，是粮、饲、菜兼用型作物[2]。在我国，除部分地区种子不能成熟外，其余地区范围内皆可种植。籽粒苋有很强的再生能力以及适应性，而且具有产量高、适口性好、抗病能力强的等诸多优点，是常见反刍和单胃动物等草食家畜、家禽的优质饲料[1]。但是，籽粒苋含水量高，不适宜调制干草，且籽粒苋茎秆中含有胶状物质，鲜茎叶不易保存，极易腐烂[3]。因此对于保存籽粒苋营养物质，青贮是十分有效的加工利用方式。傅彤[4]研究表明，青贮饲料中添加乳酸菌，可以显著降低青贮饲料的pH 值，提高乳酸含量，进而有效改善青贮饲料的发酵品质。籽粒苋青贮后，营养成分有所改善，适口性好，风味独特，消化吸收率高，营养价值明显提高[3]。在青贮过程中，由于微生物的作用，可长时间保存青贮原料中的维生素等营养成分[5]。

鉴于此，本试验拟通过添加不同类型乳酸菌和设置不同含水量两种方式研究籽粒苋青贮过程营养成分和发酵品质的变化，以期明确在含水量较高情况下布氏乳杆菌和植物乳杆菌的选择，最大限度保存其营养物质，从而为籽粒苋青贮提供合理的指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验以吉林省长春市九台县籽粒苋粮改饲种植田种植的籽粒苋为青贮原料，当地企业于结实期收获籽粒苋（2018年9月28日），营养成分见表1。

表1 青贮原料特性

青贮添加剂：选用三种乳酸菌添加剂。其中两株植物乳杆菌[植物乳杆菌1(LAP1)、植物乳杆菌2(LAP2)]（Lactobacillus plantarum），一株布氏乳杆菌（LAB）（Lactobacillus buchneri），三株乳酸菌都由中国农业大学草产品加工与贮藏实验室筛选。

1.2 试验设计

以成熟期籽粒苋为原料，设置两个含水量，分别为新鲜籽粒苋（F）和晾晒4 h的籽粒苋（W），并将这两个含水量的籽粒苋均设置四个不同的处理组：对照（CK）组，植物乳杆菌1（LAP1）组、植物乳杆菌2（LAP2）组和布氏乳杆菌（LAB）组。添加量均为1×106CFU/g鲜草。青贮45 d。

1.3 青贮饲料的调制

籽粒苋收割后，将其切碎成1～2 cm的小段，一部分籽粒苋原料与添加剂（对照组为等量的水）充分混匀后，取300 g 直接装入聚乙烯真空塑料袋（20 cm×30 cm）中用真空机抽真空。另一部分将原料摊开，晾晒4 h 后进行上述相同制作过程。室温条件下保存45 d，开袋取样，进行相关指标分析。

1.4 原料和青贮饲料品质分析

1.4.1 发酵品质

开袋后的青贮饲料样品，采用五点取样法称取20 g 已经充分混匀的青贮饲料并置于榨汁机中，加入180 ml 的蒸馏水，开机搅碎1 min，然后用剪好的四层纱布过滤，将得到的浸提液用低速离心机（中佳SC-3610）4 000 r/min 离心5 min。使用梅特勒-托利多FE20-FiveEasy Plus pH 计进行浸提液pH 值的测定[6]。将得到的浸出液经高速离心机（SIGMA 1-14K）于10 000 r/min 离心5 min，然后用0.25 μm 孔径的滤膜过滤得到滤液，采用岛津LC-20A 型高效液相色谱仪(色谱柱:KC-811 column，Shimadzu，日本；检测器：SPD-M10AVP；流动相：3 mmol/l 高氯酸，流速1 ml/min，柱温0 ℃；检测波长210 nm，进样量5 μl)测定有机酸含量[7]。参照苯酚-次氯酸钠法测定氨态氮(NH3-N)的含量[8]，计算氨态氮占总氮（TN）比例。

1.4.2 营养成分

称取200 g开袋后的青贮样品和原料放到烘箱中于65 ℃下烘干48 h，取出烘干样，经实验室粉碎机粉碎后过40 目筛，测定干物质（DM）含量[9]。采用蒽酮比色法测定可溶性碳水化合物（WSC）含量[10]。采用凯氏定氮法测定粗蛋白（CP）含量[11]。采用范氏法（Van-Soest）进行酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)含量的测定[12]。淀粉（Starch）含量采用高氯酸水解—蒽酮比色法进行测定[13]。

1.5 数据分析

试验数据用Excel 2016 进行整理与分析，采用SPSS 20.0 软件对数据进行方差分析，并用Duncan's法对各测定数据进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 乳酸菌和晾晒对籽粒苋青贮发酵品质分析（见表2）

表2 乳酸菌和晾晒对籽粒苋青贮饲料发酵品质的主效应分析

以添加剂为主效应分析，未晾晒处理的青贮饲料，添加乳酸菌后pH 值显著下降（P＜0.01）；从总体来看，对乳酸、乙酸、丙酸和丁酸均没有显著影响（P＞0.05）；添加乳酸菌显著降低了氨态氮/总氮值（P＜0.05），各处理组无显著差异。以水分含量为主效应分析，晾晒显著降低了对照组的pH 值（P＜0.05）；显著降低了对照、LAB、LAP1 组的乳酸含量；对照组的氨态氮/总氮值显著降低（P＜0.05）。水分和添加剂对籽粒苋青贮饲料的LA、AA、BA 的互作效应无显著影响。

2.2 乳酸菌和晾晒对籽粒苋青贮饲料营养成分影响（见表3）

乳酸菌和晾晒处理对新鲜籽粒苋的淀粉含量无显著影响，与其它添加剂处理组相比，除LAB 组外，LAP2 组显著降低了晾晒籽粒苋的淀粉含量；添加乳酸菌和晾晒处理对籽粒苋中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量均无显著影响。与CK 组相比，未经过晾晒处理的籽粒苋在添加乳酸菌之后，青贮饲料的中性洗涤纤维呈现下降趋势，但是处理间差异不显著。对于新鲜籽粒苋，LAB 组和LAP2 组的粗蛋白含量显著高于CK 组和LAP1 组（P＜0.05）；晾晒处理显著提高了CK组和LAP1 组的粗蛋白水平（P＜0.05）；各处理组的可溶性碳水化合物无显著变化；LAP1 组利用淀粉能力弱于LAP2组。水分和添加剂的互作效应对籽粒苋青贮饲料的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、可溶性碳水化合物和淀粉含量影响不显著。

表3 乳酸菌和晾晒对籽粒苋青贮饲料营养成分的主效应分析

3 讨论

3.1 乳酸菌和晾晒对籽粒苋青贮发酵品质分析

青贮饲料的pH 值是衡量青贮品质的重要指标之一[14]，乳酸菌利用植物中的可溶性碳水化合物作为底物，产生乳酸降低青贮饲料的pH 值。饲草表面附着的乳酸菌有时候难以很好地启动发酵进程，这时就需要通过外加乳酸菌来加速发酵过程，从而使青贮饲料的pH 值快速下降，抑制不良微生物的繁殖，最大限度的减少饲草的营养物质损耗[15-16]。本试验中即使籽粒苋经过4 h 的晾晒，其含水量还是很高，在这种情况下，梭菌的繁殖得不到有效的抑制，导致添加乳酸菌后，与新鲜籽粒苋相比，其pH 值和有机酸均没有显著变化。而且开袋后，籽粒苋青贮饲料有难闻的丁酸味道，这表明籽粒苋在高水分条件下，青贮袋内丁酸梭菌繁殖，消耗葡萄糖和乳酸生成丁酸。优质青贮饲料应该具有较低含量的丁酸和氨态氮[17]，其次，在一定情况下，乳酸含量的高低也是衡量青贮饲料好坏的重要因素。氨态氮占总氮的比例是用来衡量青贮饲料品质优劣的重要指标之一，它的比例越高，证明蛋白质降解和氨基酸分解程度越高，意味着青贮饲料品质也就越差[18]。从本研究结果可以看出，乳酸菌添加相比于对照组处理，均可有效降低籽粒苋青贮饲料的氨态氮含量，但是其氨态氮占总氮比值还是很高。付志慧等[14]研究表明菊芋茎叶经过2 h 晾晒时间处理之后青贮效果较好，青贮饲料pH 值较低。有试验研究发现晾晒处理能一定程度上提升青贮饲料的品质，可以显著增加乳酸含量[19]，与本试验结果相一致。结果表明，籽粒苋单独青贮效果不好。主要体现在各个处理组的pH 值高(pH＞5.0)，丁酸含量高，虽然添加了乳酸菌，但是效果不明显，没有达到优良青贮饲料的标准[20]。

3.2 乳酸菌和晾晒对籽粒苋青贮营养成分影响

有研究指出，适宜的水分有利于青贮发酵的进行，降低苜蓿含水量有利于提高苜蓿青贮品质[21]。这一结论也同样适用于本试验。含水量过高时（DM＜150 g/kg），或者pH 值为4.0 时也不能抑制梭状芽孢杆菌的发酵[22]。由此可见，适宜的水分含量对于籽粒苋青贮能否成功有着至关重要的影响。此外，有研究发现纯籽粒苋青贮饲料品质较差，pH 值较高，在5.0～6.0 之间[23]，而这与本研究结果相一致。虽然有学者研究发现通过打浆处理籽粒苋鲜茎叶的方法进行青贮，也能够得到酸甜可口的高品质青贮饲料[24]。但是打浆处理无法保证反刍家畜的反刍需求，因为打浆使物理有效纤维变少，从而容易引起家畜瘤胃酸中毒等其他家畜疾病。饲料青贮过程中粗蛋白的降解往往不可避免，高pH 值环境会造成大量粗蛋白的降解[25]。Jones 等[26]研究也表明，添加乳酸菌可以加速降低青贮饲料的pH 值，从而降低粗蛋白的分解，本试验结果与此相一致。付志慧等[14]研究表明晾晒2 h 的菊芋茎叶青贮后蛋白损失较少。可溶性碳水化合物含量是青贮饲料成功的关键因素，在一定范围内，青贮饲料中的可溶性碳水化合物含量越多越好[27]。成熟期的籽粒苋含有籽粒，而籽粒中含有较大含量的淀粉，青贮后饲料中的淀粉含量均有所下降，表明青贮过程中淀粉被利用。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维与家畜的消化利用率有直接关系，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维值越高，家畜对饲草的消化率越低[15]。有研究发现，晾晒处理的菊芋茎叶青贮后，其中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维均有所降低，从而可以增加家畜的采食量提高生产性能[14]。与对照组相比，新鲜籽粒苋青贮的中性洗涤纤维含量下降，这可能是因为籽粒苋青贮中含有乳酸菌，快速降低了青贮pH 值，籽粒苋中纤维素被分解，提高了籽粒苋青贮的营养价值[28]。