黑曲霉菌液对苎麻副产物与水稻秸秆混合青贮的影响

唐艳仪，周玥琳，揭红东，刘小春，刑虎成，揭雨成

（1. 湖南农业大学苎麻研究所，湖南 长沙 410128；2. 湖南省草类作物种质创新与利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410128）

苎麻（Boehmeria nivea）是荨麻科苎麻属多年生草本植物[1]，其粗蛋白含量含量高，营养成分结构合理，且年生物产量大，是一种优质的新型蛋白牧草资源[2]。但是长期以来，人们对苎麻的利用以纤维作纺织原料为主[3]，纺织工业利用的苎麻纤维只占全株苎麻的5%左右，且苎麻副产物利用率低，造成了资源的极大浪费[4]。

根据联合国粮食及农业组织（FAO）提供的数据，我国大米产量常年居世界第一位[5]，产生了大量的稻草。由于稻草中二氧化硅含量高、蛋白质含量低，不适宜作动物饲料[6]，于是，将其焚烧或直接粉碎还田成为目前稻草的主要处理方式。虽然稻草焚烧还田可以有效杀灭田间的杂草种子和致病微生物孢子，但其产生的烟雾会造成环境污染[7]，已被叫停。因此，急需探索新的稻草处理方法。

我国南方地区饲草商品市场需求强劲[8]，但由于人工草场少，饲草质量难以保证，产量不理想，开发利用率不高，制约着我国草食畜牧业的发展[9]。青贮是指把鲜棵植物压实封闭起来，使贮存的青饲料与外部空气隔绝，造成内部缺氧、致使厌氧发酵，从而产生有机酸，使鲜棵饲料保存经久不坏，既减少养分损失又有利于动物消化吸收的一种贮存技术或方法[10]。近年来，国内外有很多关于添加外源微生物以提高青贮饲料发酵品质，为反刍动物提供优质粗饲料的报道。丁浩等[11]以象草为原料，单独添加纤维素酶、木聚糖酶或组合添加多种酶后进行青贮，发现添加酶后，青贮饲料的中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、纤维素（CEL）含量较对照（不添加酶）显著降低。任付平等[12]以玉米秸秆为试验材料，添加黑曲霉后进行青贮，发现试验组的NDF、ADF 含量分别比对照降低了13.81%、12.67%。邓荟芬等[13]在80%苎麻+18%麦麸+2%蔗糖中添加黑曲霉进行青贮，发现可以显著提升饲料中干物质（DM）、可溶性碳水化合物（WSC）、粗蛋白（CP）的含量，显著降低了ADF、NDF、酸性洗涤木质素（ADL）含量。

实验室前期研究发现，80%苎麻副产物+18%水稻秸秆+2%蔗糖混合青贮后可产生更多乳酸，更有利于改善青贮饲料品质。因此，研究以此混合比例的青贮原料为材料，添加不同比例的黑曲霉菌液，分析不同比例黑曲霉菌液对苎麻副产物与水稻秸秆混合青贮饲料感官评分、发酵品质及营养品质的影响，筛选最适黑曲霉菌液添加量，以期为合理利用苎麻副产物及同区域水稻秸秆提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用水稻秸秆为去除籽粒的茎秆，苎麻副产物为湘饲纤兼用1 号，包括麻骨、麻叶、麻壳。青贮原料均取自湖南农业大学耘园基地。黑曲霉（Aspergillus niger）由湖南农业大学苎麻研究所提供，菌活性为5.42×106CFU/mL。水稻秸秆和苎麻副产物切至2～3 cm 备用，其营养成分见表1。

表1 苎麻副产物和水稻秸秆青贮前营养成分 （%）

1.2 试验设计

采用单因素试验设计，将苎麻副产物、水稻秸秆、蔗糖按80 ∶18 ∶2 的比例混合均匀，分别加入5%、10%、15%、20%的黑曲霉菌液（指菌液体积与青贮原料质量之比），依次编号为处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；以不添加黑曲霉菌液的处理为对照（CK），共5 个处理；每个处理6 个重复。

按处理配方分别将青贮原料与黑曲霉混合菌液均匀后，采用袋装青贮方式，每袋400 g 青贮材料。在室温环境下存放，青贮30 d 后打开青贮包，采用四分法取样20 g 放入250 mL 锥形瓶，加入去离子水180 mL，于4℃冰箱放置24 h 后使用九阳榨汁机将样品榨碎，通过纱布过滤，制备青贮浸提液备用。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 感官评定青贮30 d 后开袋，使用德国农业协会青贮感官评分法评价青贮饲料的色泽、结构及气味，进而确定青贮样品的等级[14]。

1.3.2 营养成分测定干物质（DM）、粗脂肪（EE）、粗蛋白（CP）含量参照郭望山等[15]的方法测定；粗灰分（Ash）含量参考标准GB/T6438—2007[16]测定；可溶性碳水化合物（WSC）含量采用蒽铜比色法[17]测定；酸性洗涤木质素（ADL）、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）与纤维素（CEL）含量采用范氏洗涤纤维法[18]测定。

1.3.3 发酵品质测定采用pH 计（意大利HANNA公司）直接测定浸提液pH 值，将剩余浸提液分装在2 个10 mL 离心管中，放入-20℃冰箱保存，用于测定氨态氮（NH3-N）、乳酸（LA）和挥发性脂肪酸（VFA，包含乙酸AA、丙酸PA 和丁酸BA）。挥发性脂肪酸（VFA）含量采用气相色谱法[19]测定，乳酸（LA）含量采用对羟基联苯比色法[20]测定，NH3-N 含量采用苯酚-次氯酸钠法[21]测定，V-Score 评分参考Score分数分配计算表[22]。

1.4 数据统计

采用Excel 2010 对原始数据进行计算处理后，采用DPS 数据处理系统对数据进行单因素方差分析，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 添加不同比例黑曲霉菌液对苎麻副产物与水稻秸秆混贮感官评定的影响

根据感官评定结果（表2）可知，各处理样品均达到一级优等青贮品质要求，CK、处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ评分依次为16、17、19、19 和18 分。处理Ⅱ、Ⅲ综合评分最高，品质最好。

表2 添加不同比例黑曲霉处理混合青贮饲料的感官评定结果

2.2 添加不同比例黑曲霉菌液对苎麻副产物与水稻秸秆混贮营养品质的影响

如表3 所示，处理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的DM 含量显著高于CK（P＜0.05），其中处理Ⅲ的DM 含量最高，为30.69%；处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的CP含量显著高于CK（P＜0.05），其中处理Ⅲ的CP 含量最高，为16.62%；处理Ⅰ的EE 含量显著低于CK（P＜0.05），处理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的EE 含量与CK 差异不显著；处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的NDF 含量均显著低于CK（P＜0.05），其中Ⅳ组混合青贮饲料的NDF 含量最低，为50.19%；处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的ADF 含量均显著低于CK（P＜0.05），其中处理Ⅳ的ADF 含量最低，为26.38%；处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的ADL 含量均显著低于CK（P＜0.05），其中处理Ⅳ的ADL 含量最低，为10.62%；处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的CEL 含量均显著低于CK 组（P＜0.05），其中处理Ⅳ的CEL 含量最低，为8.64%；处理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的Ash 含量均显著高于CK（P＜0.05），其中处理Ⅱ的Ash 含量最高，为9.98%；处理Ⅱ的WSC含量为3.87%，显著高于CK（P＜0.05），处理Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ的WSC 含量显著低于CK（P＜0.05）。

表3 添加不同比例黑曲霉处理混合青贮饲料的营养成分 （%）

2.3 添加不同比例黑曲霉菌液对苎麻副产物与水稻秸秆混贮发酵品质的影响

如表4 所示，处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的pH 值均显著低于CK（P＜0.05），且所有处理的pH 值均低于4.2，符合优良青贮饲料品质要求；处理Ⅰ和Ⅱ的乳酸含量均显著低于CK（P＜0.05），处理Ⅲ组的乳酸含量最高，且显著高于CK（P＜0.05）；处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的乙酸含量均显著低于CK（P＜0.05）；处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氨态氮/总氮均显著低于CK（P＜0.05），以处理Ⅲ的最低，为3.42；各处理的丙酸含量均为0.01%；各处理均无丁酸存在。从表4 中还可看出，根据V-Score 评分体系，添加黑曲霉的处理青贮饲料发酵品质总分均高于CK，达到93 分以上，青贮等级为良好以上，与感官评定结果一致；其中以处理Ⅱ的评分最高，为95.23 分。

表4 添加不同比例黑曲霉处理混合青贮饲料的发酵品质

3 讨 论

3.1 感官评定

感官评定是评价青贮发酵品质的重要依据之一，通过感官评定可以简单有效地判断青贮饲料发酵品质。根据青贮饲料质量评定标准[23]，开包后现场对青贮饲料气味、色泽和质地进行感官评定，添加黑曲霉菌液能明显提高青贮饲料的感官评分，其中添加10%和15%黑曲霉菌液处理的青贮样品感官评分最高，达到19 分，比对照样品高3 分，表明添加黑曲霉菌液可以提高青贮饲料的感官评分。

3.2 营养品质

优良的青贮发酵过程能够改善青贮饲料的营养品质，提高其营养价值。青贮提高饲料的CP 含量主要是依赖于微生物把饲料中可溶性碳水化合物发酵生成乳酸，同时把含氮物质发酵生成菌体蛋白，从而使饲料中的CP 能够被动物吸收利用[24]。饲料中的NDF和ADF 难以被单胃动物消化，反刍动物中的瘤胃微生物可以降解NDF 产生挥发性脂肪酸，以供自身吸收利用，但反刍动物很难消化吸收利用ADF。在试验中，各处理组CEL 含量较对照组显著降低，CP 含量增加，NDF 和ADF 含量减少，可能是黑曲霉菌促进了混贮原料中粗纤维类物质的降解，从而降低了混贮原料中NDF 和ADF 含量；与此同时，青贮微生物可以利用纤维类物质被降解时产生的大量糖类物质而迅速生长繁殖，进而产生大量乳酸，有效阻止了有害微生物的繁殖，减少了饲料中CP 等营养物质的损耗，最终增加了青贮饲料中的CP 含量。试验结果表明，添加一定量的黑曲霉菌液能显著降低青贮饲料中纤维素含量，其中添加15%和20%黑曲霉菌液处理青贮饲料的纤维素含量最低，说明黑曲霉对青贮原料中的粗纤维降解能力较好，可作为青贮饲料添加剂，该结果与郭凯等[25]将黑曲霉用于棉花秸秆青贮的研究结果相一致。

3.3 发酵品质

氨氮含量能够反映青贮饲料中腐败微生物分解蛋白质的情况，氨氮含量越低，青贮品质越好。农作物秸秆不易于直接调质成优质青贮饲料，其表面附着乳酸菌数量有限，发酵底物含量低，结构性碳水化合物降解难度大[26]。经美国FDA 和我国农业农村部认证的安全菌株黑曲霉，可产生纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶等多种酶[27]。植物细胞壁中的结构性碳水化合物被纤维素酶和木聚糖酶降解，产生可溶性碳水化合物，并在青贮期间为乳酸菌的繁殖提供基质[28]。青贮发酵过程中，青贮微生物能够利用青贮料中的糖类物质进行发酵，产生大量乳酸，降低青贮饲料的pH 值，从而达到抑制有害菌生长繁殖的目的。在试验中，各处理组pH 值均低于对照且都在4.2 以下，其中添加15%黑曲霉菌液处理组的pH 值最低，乳酸含量最高。优质的青贮饲料中乳酸含量最高，乙酸次之，不含或含极少量丁酸。乙酸可抑制腐败菌的生长繁殖，提高青贮饲料的好氧稳定性[29]。在试验中，各处理组均没有检测到丁酸，表明试验青贮样品符合优质青贮饲料品质要求。各处理组综合评分均高于对照组，再次说明黑曲霉适用于苎麻与水稻秸秆混贮，可能是因为黑曲霉的最佳碳源为复杂的生物质碳源[30]。

4 结 论

试验结果表明，在苎麻副产物与水稻秸秆混合青贮过程中添加不同比例的黑曲霉菌液，在一定程度上降低了混合青贮样品中的NDF、ADF、ADL 和CEL含量，有效改善了苎麻副产物与水稻秸秆混合青贮饲料的品质。综合感官评分、发酵品质、营养品质分析，添加15%黑曲霉菌液处理的青贮饲料DM、CP 含量最高，CEL 含量显著低于CK，V-Score 评分最高。