不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮品质的影响

寇江涛， 程 钰， 张海波， 郭冬生， 雷佳星， 孟佳琪， 刘 鑫， 李 乐

(宜春学院生命科学与资源环境学院 江西省作物生长发育调控重点实验室， 江西 宜春， 336000)

我国水稻(OryzasativaL.)产量位居世界第一，稻秸资源极其丰富。由于水稻秸秆的可溶性碳水化合物和粗蛋白等可消化养分含量低，结构性碳水化合物含量高且消化率低，降低了其作为粗饲料的利用价值[1]。白酒糟是酿酒行业主要的副产物，其产量高，含有丰富的粗蛋白、粗脂肪及可溶性碳水化合物，同时其粗纤维含量也较高，导致直接饲喂的利用率较低[2]。

青贮具有改善饲料的适口性和营养价值、延长饲料保存时间等优点。但由于水稻秸秆表面所附有的乳酸菌数目较少，可溶性碳水化合物含量低，导致其单独青贮不易制成优质的青贮饲料[3]。Xian等[4]研究表明，在稻草青贮中添加酒糟，能够显著降低青贮稻草的pH和中性洗涤纤维含量，显著提高干物质、可溶性碳水化合物和粗蛋白含量。但水稻秸秆和白酒糟的共同点在于二者均有较高的粗纤维含量，在一定程度降低了草食动物对其的消化利用率。已有研究表明，添加木聚糖酶、纤维素酶和青黄贮酶均能改善水稻秸秆青贮的感官品质，提高水稻秸秆青贮的营养品质、养分消化率，进而提高饲喂价值，并且以青黄贮酶的添加效果最优[5]。此外，纤维素酶和木聚糖酶等酶制剂常用于改善粗饲料的青贮品质，在棉花(Gossypiumspp)秸秆、玉米(ZeamaysL.)秸秆等不易青贮的原料上也取得了良好的添加效果[6-7]。

目前，有关酶制剂添加对水稻秸秆和白酒糟混合青贮的效果研究还未见报道。本试验以水稻秸秆和白酒糟混合青贮为原料，通过添加纤维素酶和木聚糖酶，研究酶制剂对其青贮品质的影响，旨在为水稻秸秆和白酒糟混合青贮的高效利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

水稻秸秆(完熟前期收获)来自宜春学院现代农业教学实习基地，白酒糟由江西省庆盛农牧有限公司提供，二者的主要营养成分含量见表1。酶制剂购于宁夏何氏璧生物技术有限公司，纤维素酶(Cellulase)和木聚糖酶(Xylanase)的酶活均大于5×104U·mL-1。

表1 青贮原料特性

1.2 试验设计

试验以水稻秸秆和白酒糟(m∶m=1∶1)混合青贮为原料，设置3个处理，6次重复，分别为CK(对照)、CEL处理(纤维素酶处理，添加量250 U·g-1)和XYL处理(木聚糖酶处理，添加量250 U·g-1)。将水稻秸秆和白酒糟分开晾晒至含水量均为60%左右，之后将水稻秸秆切碎至1～2 cm，与白酒糟等质量混合均匀。分别将3.25 mL纤维素酶和木聚糖酶用29.25 mL蒸馏水稀释后，均匀喷洒在0.65 kg水稻秸秆和白酒糟混合原料中，即为CEL处理和XYL处理，CK喷洒32.50 mL蒸馏水，保证各个处理混合原料的装罐前的含水量为65%左右，之后将各个处理的混合原料填装至1 L的青贮罐中，填装密度为650 kg·m-3，密封保存，在室温下发酵120 d后取样测定相关指标。

1.3 测定方法

1.3.1感官评定 参照王杰等[8]国内青贮饲料的现场评定标准，从质地、色泽、气味、pH和水分5个方面进行评分，其中pH参照寇江涛等[5]方法测定。

1.3.2营养成分及养分消化率测定 青贮罐开封后，立即取样置于恒温干燥箱，65℃烘干至恒重，然后将混合青贮样品粉碎，并过20目标准筛，装入10号自封袋，用来测定营养成分及养分消化率。

混合青贮样品营养成分参照张丽英[9]的方法测定，其中干物质(Dry matter，DM)含量采用烘箱干燥法测定，粗蛋白(Crude protein，CP)含量采用凯氏定氮法测定，粗灰分(Crude ash，CA)含量采用灼烧干重法测定，粗脂肪(Crude fat，EE)含量采用索氏浸提法测定，磷(Phosphorus，P)含量采用钼黄比色法测定，钾(Potassium，K)、钙(Calcium，Ca)和镁(Magnesium，Mg)含量采用原子吸收光谱法测定。中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber，ADF)和木质素(Lignin)含量采用滤袋技术(Filter bag technology，FBT)测定[10]，纤维素(Cellulose，Cel)= ADF-木质素，半纤维素(Hemicellulose，HC)= NDF-ADF，非纤维性碳水化合物(Non fibrous carbohydrates，NFC)含量采用比色法测定[11]。

利用DaisyPIIPIncubator体外人工瘤胃培养箱(Daisy II型，美国)模拟发酵，采用两阶段离体消化法测定[12]，并根据夏洪泽等方法[13]计算混合青贮样品养分消化率，其中缓冲液参照Menke和Steingass[14]的方法进行配制。中性洗涤纤维可消化率(NDF digestibility，dNDF)和干物质消化率(Dry matter digestibility in vitro，IVTDMD)基于DM含量进行计算(% DM)，体外中性洗涤纤维消化率(NDF digestibility in vitro，NDFD)基于NDF含量进行计算(% NDF)。

1.3.3饲用价值计算 饲用价值计算根据以下公式进行计算[15]：

干物质采食量(Dry matter intake，DMI)= 120/NDF；

可消化干物质(Digestible dry matter，DDM)= 82.9-(0.779×ADF)；

总可消化养分(Total digestible nutrient，TDN)= 82.38-(0.7515×ADF)；

相对饲喂价值(Relative feeding value，RFV)= DMI×DDM/1.29；

相对牧草质量(Relative forage quality，RFQ)= DMI×TDN/1.23。

1.4 数据分析

将试验数据中的百分数(%)作反正弦转换之后，采用SPSS 19.0统计软件作单因素方差分析，结果用“平均值±标准差”表示，P<0.05表示各处理间存在显著差异。

2 结果与分析

2.1 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮感官评定的影响

由表2可知，CEL处理的色泽评分、气味评分和质地评分与CK差异不显著，水分评分和pH评分显著高于CK(P<0.05)，pH显著低于CK(P<0.05)；XYL处理的质地评分显著高于CK(P<0.05)，气味评分显著低于CK(P<0.05)，色泽评分、水分评分、pH和pH评分与CK差异不显著。根据综合评分，CEL处理的感官评定等级为良好，CK和XYL处理的感官评定等级为一般。

表2 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮感官评定的影响

2.2 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮营养成分的影响

由表3可知，CEL和XYL处理的DM，EE，K和Mg含量均显著高于CK(P<0.05)，CEL处理的CP和P含量显著高于CK(P<0.05)，XYL处理的CP和P含量与CK差异不显著。CEL和XYL处理的NDF，ADF，木质素和纤维素含量均显著低于CK(P<0.05)，且CEL处理的NDF，ADF，木质素，纤维素和半纤维素含量均显著低于XYL处理(P<0.05)。CEL和XYL处理的NFC，CA和Ca含量均与CK差异不显著。

表3 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮营养成分的影响

2.3 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮养分消化率及饲用价值的影响

由表4可知，CEL处理的IVTDMD30，IVTDMD48，dNDF30，dNDF48，NDFD30和NDFD48均显著高于CK(P<0.05)。XYL处理的IVTDMD30，dNDF30和NDFD30均显著高于CK(P<0.05)，dNDF48和NDFD48与CK差异不显著，IVTDMD48显著低于CK(P<0.05)。CEL和XYL处理的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均显著高于CK(P<0.05)，且CEL处理的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均显著高于XYL处理(P<0.05)。

表4 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮养分消化率及饲用价值的影响

3 讨论

3.1 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮感官评定的影响

pH值在一定程度上能够反映青贮饲料品质的优劣，一般认为，pH值小于4.2的青贮饲料品质较优[8]。本试验中，添加纤维素酶显著降低了水稻秸秆和白酒糟混合青贮的pH值，提高了水分评分及pH评分，显著改善了其感官品质，提高了感官评定等级，而添加木聚糖酶对水稻秸秆和白酒糟混合青贮的感官评定无显著的影响。由于添加纤维素酶可以降解水稻秸秆和白酒糟混合青贮中的部分纤维素，提高青贮饲料的WSC含量，为乳酸菌发酵提供充足的底物，产生大量乳酸，从而使pH值降低为3.98，获得了品质较好的水稻秸秆和白酒糟混合青贮饲料。这与万江春等[6]、Khota等[16]添加纤维素酶能够显著降低青贮饲料的pH值和改善感官品质的研究结果一致。

3.2 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮营养成分的影响

营养成分含量的高低能够反映青贮饲料的品质，也是衡量青贮饲料品质的最基本指标。本试验中，添加纤维素酶和木聚糖酶均显著提高了水稻秸秆和白酒糟混合青贮的DM，EE，K和Mg含量，添加纤维素酶还提高了水稻秸秆和白酒糟混合青贮的CP含量，同时添加纤维素酶和木聚糖酶也降低了水稻秸秆和白酒糟混合青贮NDF，ADF和木质素含量。Hou等[17]研究表明，添加纤维素酶可提高青贮饲料的CP含量。Li等[18]研究表明，柱花草(Stylosanthesguianensis)青贮中添加纤维素酶，其DM和CP含量显著提高，NDF含量显著降低。Li等[19]研究表明，王草(PennisetumsineseRoxb)青贮中添加纤维素酶，其CP含量显著提高，ADF和NDF含量显著降低。万江春等[6]研究表明，棉花秸秆青贮中添加纤维素酶，其ADF和NDF含量显著降低。以上研究结果均与本试验取得的结果相一致，可能是因为添加纤维素酶和木聚糖酶，可降解水稻秸秆和白酒糟混合青贮原料中的部分纤维素、半纤维素和木质素，破坏细胞壁结构，使细胞内容物充分外流，产生大量的乳酸菌发酵底物，促进乳酸菌发酵，大量产生乳酸使得水稻秸秆和白酒糟混合青贮的pH值快速下降，低pH值有效抑制了有害菌的生长，减少青贮过程中营养物质的消耗和损失，进而提高了水稻秸秆和白酒糟混合青贮的DM，CP和EE含量，同时降低了木质素、ADF和NDF含量，且添加纤维素酶的效果优于木聚糖酶。

3.3 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮养分消化率的影响

养分消化率能够反映草食家畜对饲料中营养物质的转化效率，养分消化率越高，粗饲料的营养品质也就越好[20]。本试验中，添加纤维素酶显著提高了水稻秸秆和白酒糟混合青贮的IVTDMD30，IVTDMD48，dNDF30，dNDF48，NDFD30和NDFD48，添加木聚糖酶显著提高了水稻秸秆和白酒糟混合青贮的IVTDMD30，dNDF30和NDFD30。Refat等[21]研究表明，添加复合酶制剂(木聚糖酶和纤维素酶的混合物)能够提高青贮大麦(HordeumvulgareL.)的体外消化率。Mahdi等[22]研究表明，添加纤维素酶可以提高油棕榈(Trachycarpusfortunei(Hook.) H. Wendl.)叶青贮饲料的体外消化率。万江春等[6]研究表明，在纤维素酶和乳酸菌的互作效应下，棉花秸秆青贮饲料的体外消化率显著增加。以上研究结果均与本试验结果相一致。在青贮饲料的养分消化率指标中，IVTDMD容易受粗饲料中纤维素含量和木质化的影响，它可以反映草食家畜对粗饲料消化利用的难易程度[20]。本试验研究表明，添加纤维素酶和木聚糖酶均能提高水稻秸秆和白酒糟混合青贮的IVTDMD，可能是因为添加纤维素酶和木聚糖酶在一定程度上降解了纤维素、半纤维素和木质素等物质，从而降低了ADF和NDF含量，使得水稻秸秆和白酒糟混合青贮的养分消化率显著提高。

3.4 不同酶制剂对水稻秸秆和白酒糟混合青贮饲用价值的影响

RFV是粗饲料中ADF和NDF的综合反映，RFV值大于100，表明该粗饲料整体质量较好，且RFV值越大其营养价值越大；RFQ与RFV相似，但RFQ更加接近实际情况[20]。本试验中，添加纤维素酶和木聚糖酶后，水稻秸秆和白酒糟混合青贮的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均提高。Li等[18]研究表明，柱花草青贮中添加纤维素酶，其RFV和瘤胃降解率显著提高。张雪蕾等[23]研究表明，饲用苎麻(Boehmerianivea(L.) Gaudich.)青贮中添加纤维素酶，其DMI，DDM，TDN和RFV显著提高，饲用价值得到有效改善。由于添加纤维素酶和木聚糖酶在一定程度上将水稻秸秆和白酒糟混合青贮原料中的纤维素和半纤维素降解为WSC，使得纤维结构中的矿物质元素等释放出来，并提高了CP，EE和NFC含量，降低了ADF和NDF含量，提高了DM和粗纤维消化率，从而改善了水稻秸秆和白酒糟混合青贮营养品质和饲用价值。本试验中，纤维素酶处理的DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ均显著高于木聚糖酶，说明添加纤维素酶的效果优于木聚糖酶。

4 结论

添加250 U·g-1纤维素酶和250 U·g-1木聚糖酶能够提高水稻秸秆和白酒糟混合青贮的DM，EE，K和Mg含量，降低NDF，ADF和木质素含量，提高IVTDMD30，dNDF30，NDFD30，DMI，DDM，TDN，RFV和RFQ。添加250 U·g-1纤维素酶还能改善感官品质，降低结构性碳水化合物含量，提高养分消化率和饲用价值，说明纤维素酶的添加效果优于木聚糖酶。