糖蜜对不同比例干稻草和王草混合青贮品质的影响

2022-02-11张雨书王定发周汉林吕仁龙

中国饲料 2022年1期

张雨书，张洁，李茂，王定发，周汉林，吕仁龙

（1.海南大学林学院，海南儋州 571737；2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南海口 571101）

王草产量高，适口性好，是热带地区反刍动物不可替代的日粮来源，但由于其生长依赖高温和雨水，导致夏季过剩、冬季严重短缺的现状（Li等，2014；Santoso 等，2011）。海南岛内四季空气湿度较大，难以制备干草，因此，制备青贮用于冬季饲喂反刍动物是一个必要手段。然而，过高的水分又容易腐败变质难以青贮，自然晾晒失水速率较慢，补充一定比例低水分植物混合青贮是目前岛内青贮加工的主要方法。

稻杆在我国产量较大，但是蛋白质含量低，酚类物质、硅和木质素含量高，从而影响稻草消化率，在饲料中应用较少（Van Soes 等，2006），近年来，研究发现，稻草在经过青贮处理后，其饲用价值有显著提升（ Kim 等，2006），NH3-N 含量降低，pH 降低（郭旭生，2002），丙酸含量增加（P <0.05），乙酸 /丙酸显著降低，总挥发性脂肪酸浓度升高（辛杭书等，2015）。开发稻草饲用可以缓解粗饲料短缺，还能减少大量稻草焚烧丢弃处理形成的环境污染。由于稻秆茎部空心，水溶性碳水化合物含量低，附生乳酸菌少，不易直接青贮（Cai，2006），一般情况下，需要补充一些添加剂处理与其混合青贮，如尿素处理、糖蜜处理等。

添加糖蜜可显著提高青贮稻草的粗蛋白质、可溶性碳水化合物含量和体外干物质消化率，显著降低微贮稻草的粗纤维含量，显著增加乳酸、乙酸含量（毛一帆等，2021），对稻草中的霉菌有一定的抑制作用（潘艺伟等，2020）。稻秆青贮中适宜添加量为5%蔗糖（税静，2009）、1.5%甘蔗糖蜜或1.5% ～3.0%大豆糖蜜（潘艺伟等，2020）。

目前，关于添加糖蜜对王草与干稻草混合青贮的营养成分以及瘤胃发酵的相关报道较少，因此，本研究旨在探究在添加糖蜜条件下，不同比例干稻草与王草混合青贮品质，和在体外培养下对干物质消化率以及对瘤胃液发酵的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料王草（Pennisetum purpureum Schumacher×Pennisetum glaucum （Linnaeus） R.Brown Reyan No.4）栽培于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所附属实验基地（北纬195°109.5‘，东经 109°30‘，海拔 149 m），于 2019 年 12月15 日，草高约1.5 ~ 1.8 m 时收割，干稻草购于江西省高安市牛根农作物秸秆专业合作社。王草和稻草的营养成分见表1。

表1 王草和稻草的营养成分 g/kg

1.2 试验设计与处理将收割的王草粉碎，并进行短暂自然晾晒至水分75%，混合青贮按照干稻草的添加比例设定四个处理组，即王草：稻草=100：0（T1 组），王草：稻草=90：10（T2 组），王草：稻草=80：20（T3 组），王草：稻草=70：30（T4 组）。设定两种不同添加处理，即无添加处理组和糖蜜添加组。将王草和干稻草切割2 ~ 3 cm 长度，按照上述比例装入30 cm×20 cm 的聚乙烯青贮袋中，每个处理重复3 个，共计2 添加处理×4 稻杆比例处理×3 重复=24 包。用真空打包机（Sinbo，上海）抽真空后密封，室温25~30 ℃储存发酵60 d。开封后，取50 g 样品85 ℃干燥后，制成粉末用于测定常规营养成分含量和体外培养，另取50 g 用于分析挥发性脂肪酸。

1.3 测定方法

1.3.1 营养成分分析各处理组营养成分中的粗蛋白质（CP）、干物质（DM）、粗脂肪（EE）、粗灰分（Ash）和酸性洗涤纤维（ADF）含量的测定按照AOAC 方法进行，中性洗涤纤维（NDF）含量按照Van Soest 等（2006）的方法测定。非纤维性碳水化合物（NFC）计算公式参照 NRC（2001）进行：

NFC=1000-CP - Ash - EE - NDF。

1.3.2 发酵品质分析王草青贮开封后，取50 g样品，切碎后加入200 mL 蒸馏水，使样品置于液面之下，密封后放入4 ℃冰箱静置保存24 h，之后用4 层纱布将汁液过滤。用雷磁pHS-3C 精密pH计测定滤液的pH，然后将滤液倒入离心管，用离心机（Hermle，美国）离心，设定转速 12000 r/min，离心5 min 后用 0.22 μm 微孔滤膜过滤至进样瓶，用高效液相色谱（HPLC）仪分析乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）含量。HPLC 设定条件为：色谱柱为 RP-18 色谱柱（5 μm，4.6 mm×25 mm），检测器为日立Primaide 型紫外检测器，流动相为甲醇，流速为1 mL/min，检测波长为210 nm，进样体积为 10 μL。

1.3.3 体外培养分析培养后的干物质（DM）消化率参照Cao 等（2009）的方法测定。培养液挥发性脂肪酸采用高效气相色谱仪（GC，安捷伦，7890B）测定，乙酸、丙酸及丁酸含量（测定前离心）测定方法同上。 GC 设定条件为色谱柱：HPINNOWAX（19091N-133）毛细管柱，30 m×0.25 mm×0.25 μm；柱温 160 ℃，汽化室温度 200 ℃，氮气流速30 mL/min，氢气流速 60 mL/min，空气流速360 mL/min，进样量 1 μL。培养液中挥发性氨态氮测定方法同上。

1.4 数据处理与分析用Excel 2010 对原始数据进行初步统计，再用SAS 软件进行双因素分析。

2 结果与分析

2.1 不同稻草比例对王草混合青贮营养成分及发酵品质的影响由表2 可知，发酵60 d 后，随着稻草比例的增加，各青贮料的CP 最高降低19%（P < 0.001），T4 组 EE 含量较对照组降低16%（P < 0.01），NDF 提高 7%（P < 0.05），ADF 和Ash 分别提高 20%和 10%（P < 0.001）。 NFC 呈下降趋势，但结果差异不显著，可见添加稻草对其营养成分影响较大。由表3 可见，干稻草的添加量影响了pH、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸的含量。随着干稻草添加量的增加，pH 显著升高（P < 0.001），乳酸含量升高，乙酸、丙酸含量降低，但差异性不显著。由表4 得，稻草添加比例对体外培养的各指标无显著影响。

2.2 糖蜜添加对干稻草和王草混合青贮营养成分及发酵品质的影响由表2 可知，与无添加相比，添加糖蜜处理显著提高了青贮的NFC 含量（P < 0.001），最高提升了 175%（T3 组）；显著降低了混合青贮的 NDF 和 Ash 含量，T1 组 ~ T4 组NDF 分别降低了 11%、4%、9%、9%（P < 0.001），Ash 降低了19%、13%、15%、13%。与对照组相比，糖蜜添加组的pH 显著降低（P < 0.001），乙酸含量显著升高，T1 组提升最大为73%，其次是T4 组（55%）（P < 0.05），乳酸、丙酸、丁酸含量没有显著变化（表3）。体外消化率方面，糖蜜添加组的pH显著降低（P < 0.001），产气和丙酸含量显著升高，最大分别为38%和5%（P < 0.001），糖蜜添加组的干物质消化率、乙酸、丁酸和对照组之间无显著差异（表 4）。

表2 不同稻草比例混合青贮在糖蜜添加有无条件下对营养成分的影响 %

表3 不同稻草比例混合青贮在糖蜜添加有无条件下对发酵品质的影响

表4 不同稻草比例混合青贮在糖蜜添加有无条件下对体外培养的影响

2.3 糖蜜添加和不同稻草比例的交互影响糖蜜添加和不同稻草比例对混合青贮料的营养成分没有显著影响，发酵品质的pH 显著降低（P <0.001），对体外培养指标无显著影响。

3 讨论

热带禾本科牧草中可溶性碳水化合物含量高，缓冲能力强，乳酸菌数量较低，因此一般青贮情况下，难以获得高乳酸青贮产品（Yahaya等，2004），王草中糖分含量较高，易获得低pH青贮产品，便于长期保存。糖蜜能为乳酸菌提供发酵底物，促进乳酸快速生成（邱小燕等，2014），可以改善玉米秸秆（李龙兴等，2018）、籽粒苋与稻秸混合料（穆麟等，2019）的青贮品质。

3.1 不同稻草比例对王草混合青贮营养成分、发酵品质及体外培养的影响随着稻草比例的增加，CP（P < 0.001）、EE（P < 0.05）含量显著降低，这是由于稻草中含有较低的CP、EE 含量。NDF 含量影响动物采食量，ADF 影响动物消化率，两者含量越低，其青贮料的采食量和消化率越高（胡海超等，2021）。本试验结果表明，NDF（P < 0.05）和ADF（P < 0.001）均显著升高，青贮饲用价值降低，可能会减少家畜的采食量，与刘建勇等（2014）和陈功轩等（2019）的研究结果相同。

pH 体现青贮发酵品质，高pH 环境易造成大量蛋白质降解（胡海超等，2021），降低青贮料的营养价值。稻草的添加使得pH 显著升高（P< 0.001），原因是稻草可溶性碳水化合物含量低，附着天然乳酸菌少（赵政等，2010），抑制了乳酸菌发酵，导致pH 升高。本试验中，体外培养的pH、产气、干物质消化率和挥发性脂肪酸均无显著变化，可能是因为稻草的纤维含量和王草相似，其瘤胃消化相似导致的。

3.2 糖蜜添加对青贮营养成分、发酵品质及体外培养的影响 NDF 包括纤维素和半纤维素等，能全面体现饲粮中纤维物质含量（刘洁等，2012），本试验中，添加糖蜜显著降低了青贮的NDF（P < 0.001），与 Metha Wanapat 等（2013）研究结果一致，可能是由于乳酸发酵降低pH，使细胞壁碳水化合物发生酸水解（Yuan 等，2016），从而降低了NDF 含量，增加了水溶性碳水化合物（Zhang 等，2020）。 NFC 体现可发酵碳水化合物的含量（刘洁等，2012），也有研究测量可溶性糖含量、水溶性碳水化合物来估计可发酵碳水化合物含量（余汝华等，2003）。 NFC 含量显著提高，因为添加糖蜜有助于提高体系中可溶性碳水化合物的含量，促进乳酸发酵，提高发酵质量（潘艺伟等，2020），与 Li 等（2014）研究结果一致。

添加糖蜜pH 显著降低（P < 0.001），均在4.2以下，达到优质青贮的 pH 标准（Catchpoole 等，1971）。原因是添加糖蜜能促进乳酸菌生长产生乳酸，快速降低pH，从而抑制梭状芽孢杆菌或其他有害细菌的活性（Nishino 等，2012），与李龙兴等（2018）、穆麟等（2019）结果一致。乙酸主要来源于乙酸菌或异型发酵乳酸菌，乳酸和乙酸的含量提高，添加糖蜜组的乙酸含量显著高于无添加组（P< 0.01），说明青贮过程中含有较多的异型发酵乳酸菌，使得乙酸含量和乳酸含量呈相同的变化趋势，提高了青贮有氧稳定性，与Danner 等（2003）、Alli 等（1984）研究结果一致。

添加糖蜜使体外培养pH （P < 0.001）显著降低，产气、丙酸含量显著升高（P < 0.001）。正常瘤胃 pH 为 5.5 ~ 7.5（黄秋连等，2021），本研究在正常范围内波动。体外产气反映了饲料的发酵程度（Getachew 等，1998），并能估计其代谢能（Li 等，2014）。饲料与体外缓冲瘤胃液反应，碳水化合物发酵生成挥发性脂肪酸、气体和微生物细胞。产生的气体主要为二氧化碳和甲烷（Getachew 等，1998）。由于糖蜜增加了其碳水化合物的含量，所以体外产气量显著提高（P <0.001）。研究表明，饲料中的纤维素含量较高，瘤胃中发酵产生的乙酸比例较高，由于添加糖蜜降低了纤维含量，所以乙酸含量下降，同时可溶性碳水化合物的增加，会提高以丙酸为主的挥发性脂肪酸的产生，所以丙酸含量显著升高，乙酸/丙酸比例降低，与 Sutton 等（2003）研究结果一致。