菠萝副产品和刀豆叶的青贮发酵和营养价值评估

邓 珂，李建波，申玉林

（南阳农业职业学院，河南南阳 473003）

菠萝主要是新鲜食用或加工制成果汁、葡萄酒和干片。将菠萝副产物作为奶牛日粮不仅丰富了农场的饲料原料，同时还可以降低饲料成本。菠萝果皮中含有高发酵性的糖，是良好青贮发酵模式所必需的，但青贮菠萝副产品作为底物的主要缺点是水分高、粗蛋白质含量低、供应具有季节性（Nadzirah等，2013）。此外，在青贮饲料中添加新鲜菠萝副产物等高水分物料可能会导致不良的发酵特性。尽管如此，在青贮前的预处理方法，如高湿度材料萎蔫经常被用来增加干物质含量，最小化梭状芽胞杆菌的活性（Kim等，2001）。豆科植物的生物量和粗蛋白质含量分别为15～25 t/hm2和 150 ～ 250 g/kg（Akande等，2010），其可以提高菠萝青贮饲料的粗蛋白质含量。但与其他热带豆科植物一样，刀豆具有更大的缓冲能力和较低的水溶性碳水化合物，如果只进行青贮，则是很差的青贮材料。因此，本研究旨在探讨新鲜或枯萎菠萝副产物与不同水平的刀豆混合青贮，并评估其青贮后的营养价值。

1 材料与方法

1.1 试验原料准备 采集某食品厂的菠萝副产物，以刀豆叶和菠萝副产物为原料制备了24份青贮饲料。菠萝副产物分为新鲜和枯萎两种。将刀豆叶和菠萝副产物切成2～3 cm。将新鲜菠萝副产物切碎后铺在油布上，在阳光下晒干，以达到约300 g/kg干物质含量。新鲜或枯萎菠萝副产物与0、100、200和300 g/kg刀豆叶混合后，在1 kg塑料桶中压实以排出氧气，并用盖子紧紧密封。在盖子上粘上胶带，进一步保证密封条件。青贮容器在（25±3.6）℃的实验室中保存30 d。

1.2 样品采集与分析 30 d的青贮期结束时，将青贮仓称重，然后打开并进行感官检查。每个仓取具有代表性的样品约400 g。在代表性的样品中取300 g在60℃烘箱中烘72 h，之后将样品粉碎过1 mm分析筛，用于分析常规营养成分。在剩下的样品中用搅拌机将50 g湿青贮饲料与250mL蒸馏水混合1 min，过滤后取 200 mL滤液样品，置于-20℃保存，样品用于pH、挥发性脂肪酸、氨氮和乳酸分析。

1.3 体外气体动力学及养分估计 选择4头作为瘤胃液供体，参考Mutimura等（2013）的研究方法评估青贮料的体外气体动力学特征。瘤胃体外发酵养分估计值的评估方法参考Schofield等（2001）的研究结果。

1.4 统计分析 利用SAS软件PROC GLM程序分析各组试验数据差异性，采用多项式分析刀豆添加水平对各指标的线性和二次曲线效应，采用Ducan’s法进行多重比较，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 对原料及青贮料营养成分的影响 由表1可知，菠萝副产物中水分和水溶性碳水化合物含量分别为836.6和131.6 g/kg。预青贮原料中水溶性碳水化合物含量、酸性洗涤纤维和粗灰分含量随刀豆叶添加水平的升高而降低（P＜0.05），但粗蛋白质含量随刀豆叶添加水平增加呈线性增加（P ＜ 0.05）。

表1 刀豆叶及刀豆叶与菠萝副产物混合物青贮前的营养成分

表2 刀豆叶与新鲜或枯萎菠萝副产物青贮30 d后营养成分g/kg

由表2可知，无论刀豆叶添加水平如何，枯萎菠萝副产物均显著提高了青贮饲料中干物质含量（P＜0.05），且干物质含量随刀豆叶添加水平的升高表现为线性增加（P＜0.05）。枯萎菠萝副产物中干物质损失水平依赖于刀豆叶添加水平，但随刀豆叶添加水平的升高，新鲜菠萝副产物青贮料干物质损失显著降低（P＜0.05）。两种类型菠萝副产物及刀豆叶添加水平均显著提高了粗蛋白质含量（P＜0.05），其中新鲜和枯萎菠萝副产物粗蛋白质水平从74.2 g/kg提高到160.6 g/kg以及82.4 g/kg提高到195.8 g/kg。

2.2 对发酵特性的影响 由表3可知，无论刀豆叶添加水平如何，枯萎较新鲜菠萝副产物显著提高了青贮饲料的pH（P＜0.05）。在新鲜和枯萎的青贮饲料中，pH随刀豆叶添加水平的升高而线性增加（P＜0.05）。刀豆叶添加水平对新鲜和枯萎菠萝副产物青贮料中水溶性碳水化物残留量的影响显著（P＜0.05），且枯萎菠萝副产物中水溶性碳水化合物含量与刀豆叶添加水平呈剂量-依赖性（P＜0.05）。新鲜青贮料中氨氮含量随刀豆叶添加量的增加呈二次曲线效应（P＜0.05）。枯萎菠萝副产物青贮组乳酸浓度与刀豆叶添加水平呈显著关系（P＜0.05）。乳酸和乙酸比例随刀豆叶添加水平表现为二次曲线效应（P＜0.05）。

2.3 对气体产生动力学和估计营养值的影响由表4可知，刀豆叶添加水平对青贮12、24和72 h气体积累量具有显著影响（P＜0.05）。此外，刀豆叶添加水平对产气动力学各指标具有显著影响（P＜0.05），而新鲜菠萝副产物青贮料显著提高了产气动力学值（P＜0.05）。菠萝副产物状态和刀豆叶添加水平对有机物体外降解、代谢能、泌乳净能和挥发性脂肪酸估计值的影响具有显著交互效应（P＜0.05）。

3 讨论

青贮饲料的最终pH在3.55～4.12之间，在保存完好的青贮饲料范围内，与玉米青贮饲料的pH 相当（Kung和 Shaver，2010）。新鲜和枯萎菠萝副产物青贮饲料pH随刀豆添加水平的增加呈线性增加，这与Guo等（2013）的研究结果一致，可能是由于青贮混合物的缓冲能力增加归因于豆科植物。枯萎菠萝副产物青贮饲料的pH相对较大，这表明发酵受限，从而导致乳酸产量较低，pH越高说明青贮饲料中菠萝副产物中乳酸含量越低，而水溶性碳水化合物含量越高，这可能是由于枯萎菠萝副产物青贮料中含有更多的干物质（292～319 g/kg），这些干物质限制了初级厌氧发酵开始时细胞内水分的释放。

表3 刀豆叶与新鲜或枯萎菠萝副产物青贮后的发酵特性

表4 刀豆叶与新鲜或枯萎菠萝副产物青贮后的气体产生动力学和估计营养值

随着刀豆叶添加水平的升高，菠萝副产物青贮料中水溶性碳水化合物呈线性下降，这可能是因为豆科植物水溶性碳水化合物含量低，但缓冲能力强。此外，新鲜和枯萎菠萝副产物青贮饲料中乳酸含量随刀豆叶添加水平的增加呈下降趋势，说明豆科植物的添加水平存在一定程度的局限性，超过一定的添加水平会影响乳酸菌活性。这不仅是由于青贮饲料pH持续下降时乳酸菌作用的自抑制，也可能是由于青贮饲料中存在的蛋白酶活性和抗营养因子的增加（Seglar，2003）。

在孵育时间内，刀豆叶添加水平和气体产量之间的曲线关系是青贮料的化学成分、降解率和降解程度的一个指标。试验所观察到的气体产生倾向于随青贮料中水溶性碳水化合物含量的变化而变化，这是因为气体产生主要是非纤维性碳水化合物发酵的结果，尤其是在24 h以内（Getachew等，2004）。因此，基于气体产生可以假定在枯萎和新鲜菠萝副产物青贮饲料中，在100～150 g/kg刀豆叶添加水平下可以实现青贮饲料的最佳瘤胃表观消化率。

4 结论

菠萝副产物和刀豆叶混合发酵可以提高青贮料的营养价值，且刀豆叶添加水平可以达到100～ 170 g/kg。