添加剂和青贮密度对玉米穗和玉米芯青贮发酵品质的互作效应分析

2021-04-16罗撄宁包锦泽孙志强

饲料工业 2021年6期

■罗盈罗撄宁包锦泽孙志强吴哲玉柱

（中国农业大学草业科学与技术学院，北京100083）

玉米（Zea mays L.）作为重要的粮食作物和饲料作物，为人类的生存和发展及畜牧业的发展做出了重要贡献。近年来，随着我国畜牧业发展水平的提高，玉米青贮因其营养价值高、适口性好和易保存等优点在反刍动物饲料供应中占有非常重要的地位。玉米穗包括整穗玉米（籽粒、玉米棒和玉米皮）和部分的玉米穗根部，利用其制作青贮，可减少烘干、存贮等费用，还可以很好地解决我国玉米种存在的“水苞米”问题、籽粒烘干问题等；玉米芯是玉米果穗去籽脱粒后的穗轴，一般占玉米穗质量的20%，除少部分用在造纸制浆、生物制糖等方面，其余大部分被丢弃或烧掉，是一种主要的农林废弃物。

在青贮饲料中添加乳酸菌有利于提高青贮乳酸含量，降低pH值和氨态氮含量，从而获得品质优良的青贮饲料，王木川等研究发现在紫花苜蓿青贮中添加1×106CFU/g 乳酸菌对于其发酵品质有一定的改善，贾婷婷等通过在燕麦中添加布氏乳杆菌(L. buchneri)发现其显著改善燕麦青贮饲料的发酵品质。双乙酸钠是一种用于食品、饲料等领域的防霉保鲜剂，拥有较强的抑菌杀菌能力、分解产生乙酸改善饲料的适口性且价格低廉，李艳芬等研究表明添加适量的双乙酸钠可以显著提高紫花苜蓿的感官品质和发酵品质。青贮品质除了受添加剂的影响外，青贮密度的高低也对青贮发酵有重要的影响，合理的青贮密度有利于窖内空气的排出，营造一个良好的厌氧环境，对青贮发酵具有积极的影响。目前对玉米芯和玉米穗青贮的研究较少，本试验研究添加剂和青贮密度对玉米芯和穗青贮发酵品质的互作效应，以期为生产实践提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 原料与添加剂

本试验于2019年内蒙古自治区赤峰市巴林右旗的巴林红食品有限公司进行，玉米原料品种为米哥，乳酸菌制剂（Lactobacillus buchneri）由中国农业大学青贮试验室研发；双乙酸钠购自北京化学试剂公司。

1.2 试验设计

将玉米在乳熟期收获，获得其玉米穗、玉米芯分别晾晒至干物质为29.68%和32.46%后剪碎至2 cm左右，混匀剪碎的玉米原料，四个不同的处理组：对照组（CK）、布氏乳杆菌组（LB）、双乙酸钠组（SD）、布氏乳杆菌+双乙酸钠组（LB+SD），分别添加LB、SD、LB+SD，布氏乳酸菌按每克鲜草1×105CFU/g添加，双乙酸钠按0.7%浓度比例添加，LB+SD 处理组按上述添加，对照组添加等量蒸馏水，充分混匀后放入1 L青贮罐中，装填密度为1 000 kg/m3和1 100 kg/m3；每个处理组设置三个重复，于室温下贮藏45 d后开罐。

1.3 测定项目和方法

发酵45 d 后打开青贮罐，除去表面发霉青贮饲料，称取20 g青贮饲料后加入180 g蒸馏水，用榨汁器搅拌1 min，用四层纱布过滤，滤液放在-20 ℃冰箱保存，用来测定pH、有机酸含量。pH 值用雷磁PHS-3C 型pH 计测定，有机酸采用SHIMADEZ-10A 型高效液相色谱分析LA、AA、PA含量和BA含量；色谱柱：Shodex Rspak Kc-811s-DVB gel Column 30 mm×8 mm；检测器：SPD-M10AVP；流动相：3 mmol/L 高氯酸；流速：1 mL/min；柱温50 ℃；检测波长210 nm；进样量5 μL。

1.4 数据分析

原始数据用Excel整理，再用SPSS 25.0中的比较均值进行双因素分析，用Duncan's 进行比较，以P＜0.05作为差异显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 添加剂和青贮密度对玉米芯青贮发酵品质分析

表1 添加剂和青贮密度对玉米芯青贮发酵品质的主效应分析

以添加剂为主效应进行分析，添加SD、SD+LB后pH 值、AA 含量显著高于对照组（P＜0.05），本试验中添加剂对pH 值、AA 含量有显著影响（P＜0.05）；对LA、PA 含量没有显著影响(P＞0.05)。当添加剂为LB时，提高青贮密度，LA、AA、PA 含量显著增高（P＜0.05）；本试验的两种青贮密度对pH值有极显著影响（P＜0.01），对LA、AA、PA 含量没有显著影响(P＞0.05)；添加剂和密度的互作效应对玉米芯青贮的pH值有极显著影响(P＜0.01)，对LA 含量有显著影响（P＜0.05），对AA、PA 含量没有显著影响(P＞0.05)；BA 在本试验中未检测到。

2.2 添加剂和青贮密度对玉米穗青贮发酵品质分析

表2 添加剂和青贮密度对玉米穗青贮发酵品质的主效应分析

以添加剂为主效应进行分析，添加LB后pH值显著降低，添加SD、SD+LB后AA含量显著增高(P＜0.05)。以密度为主效应进行分析，随着密度的提高，在LB、SD组中pH也随之升高，且在SD组中AA含量显著降低，本试验的两种青贮密度对pH 值、AA 含量有显著影响（P＜0.05），对LA、PA含量没有显著影响(P＞0.05)。添加剂和密度的互作效应对玉米穗青贮的pH值有极显著影响(P＜0.01)，对LA含量有显著影响（P＜0.05），对AA、PA含量没有显著影响(P＞0.05)；BA在本试验中未检测到。

3 讨论

青贮饲料pH值是反映发酵品质优劣的重要指标之一，发酵品质优良的青贮饲料pH值应在4.2以下，本试验玉米芯和玉米穗青贮的pH值均达到要求且都小于4.2，与苗芳等、孙志强等的试验结果一致。丁酸是腐败菌丁酸梭菌发酵的产物，丁酸梭菌发酵消耗大量蛋白质产生丁酸，会影响奶牛健康；此外丁酸梭菌发酵还会产生有毒的氨基化合物和胺类，严重影响青贮的气味，影响适口性，降低动物采食量；本试验中未检测到丁酸，与刘帅等、蒙洋等试验结果一致。以上说明玉米芯和玉米穗是一种较易获得高品质青贮饲料的原料，主要与其高WSC含量和附生乳酸菌数量有关。

青贮饲料的添加剂按其对发酵的作用效果分为发酵促进型添加剂，主要包括乳酸菌、纤维素酶等；发酵抑制型添加剂，包括甲酸、乙酸、丙酸、双乙酸钠等；营养型添加剂，包括糖蜜、尿素、氨等。布氏乳杆菌作为异型发酵乳酸菌，不仅能够发酵可溶性碳水化合物生成乳酸和乙酸，还可以把乳酸转化成乙酸。Oude Elferink 等研究表明，布氏乳杆菌可以在厌氧环境中分解1.00 mol 乳酸形成0.48 mol 乙酸、0.04 mol 乙醇、0.48 mol 1，2-丙二醇和0.52 mol CO2，其中，乙酸可以有效抑制霉菌，延缓青贮开窖后发霉变质时间。唐振华等通过在甘蔗尾青贮中添加乳酸菌，发现布氏乳杆菌单独处理组乳酸含量较低，乙酸含量较高，同时提高了有氧稳定性；但在本试验中添加布氏乳杆菌LB对玉米穗青贮的乳酸、乙酸含量没有显著提升，对玉米芯青贮的乳酸、乙酸含量有显著提升，这可能与青贮原料的种类有关。双乙酸钠是乙酸钠和乙酸的复合物，在自然状态下可释放乙酸，而乙酸能抑制霉菌等有害微生物的生长繁殖，本试验添加双乙酸钠后，乙酸含量均高于对照组，与刘振阳等、邱小燕等结果一致，这可能是由于双乙酸钠在青贮饲料发酵过程中释放了乙酸，因此乙酸浓度要高于其他各组。

在调制青贮饲料的过程中，装填密度是决定其是否成功的关键因素。青贮密度过高时，原料之间的间隙较小，氧气残存量较低，有利于发酵进程；如果密度过低，青贮原料间空隙较大，会保留较多的空气，使得青贮饲料发酵初期好氧菌需要较长的时间利用氧气发酵才能形成厌氧环境。在本研究中，装填密度在1 000～1 100 kg/m3，青贮设施内保留的空气较少，没有丁酸产生，pH值低于4.2，达到了优质青贮饲料的标准。