不同添加剂对青贮燕麦发酵品质和营养成分的影响

曹晓娟， 武俊英， 李文旭， 胡蓉蓉， 武兴隆， 胡炜东*

（1.内蒙古农业大学职业技术学院，内蒙古 包头 014109；2.内蒙古四季春饲料有限公司，内蒙古 呼和浩特 010100）

燕麦，又称铃铛麦、玉麦，禾本科一年生植物，主要分有稃和无稃两种，耐寒、耐贫瘠、适应能力强、产草量高、营养丰富、适口性好，主要分布于我国华北、东北和西北的高寒地区，其在食品加工和饲料生产中都发挥着重要作用，是悠久的饲草、饲料及粮食作物（张月和周航，2020；皇甫红芳等，2020）。

燕麦饲草的贮藏多为晒制干草，在调制青干草的过程中会损失一定量的营养物质和水分，降低饲草的适口性和营养价值，而且受天气影响较大。而青贮技术加工后的燕麦饲料既利用了燕麦品质优、适口性好的特点，又结合了青贮饲料气味酸香、柔软多汁的特点，有效解决了秋冬饲草匮乏的困扰（肖燕子等，2020）。

青贮是微生物厌氧发酵的一个过程，受到多种因素的影响，发酵不好的青贮燕麦极易引起霉变。在燕麦青贮饲料中使用不同的添加剂，其青贮品质可能存在差异（覃方锉等，2014）。因此，本研究通过使用不同添加剂及不同添加量进行燕麦青贮，分析不同添加剂及添加量对青贮燕麦发酵品质和营养成分的影响，旨在为青贮燕麦的调制提供依据，以期发酵出酸香味浓、利于保存、多汁性好的青贮燕麦。

1 材料与方法

1.1 试验材料 燕麦选用草莜一号，由内蒙古农业大学职业技术学院科技园区提供；乳酸菌（含植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、戊糖片球菌），活性乳酸菌含量≥1×1012CFU/g，购自山东中可嘉亿生物工程有限公司；蔗糖、纤维素酶，上海国药集团化学试剂有限公司，酶活力≥5×104U/g；苯酚、次氯酸钠、乙醇、石油醚、蒽酮：北京陆桥生物技术有限公司。

1.2仪器与设备PHS-3C pH计（上海仪电科学仪器股份有限公司）；全自动凯氏定氮仪（美国FOSS公司）；A220型半自动纤维分析仪（美国ANKOM公司）；DPX-9162 B-1恒温培养箱（上海福玛实验设备有限公司）；GC-7900型气相色谱分析仪（上海天美科学仪器有限公司）；FA 2104 N电子天平（上海菁海仪器有限公司）；HWS-12电热恒温水浴锅（上海一恒科学仪器有限公司）；NANODROP 2000分光光度计（Therrno scientific）；QL-902涡旋振荡仪（海门市其林贝尔仪器制造有限公司）。

1.3 试验设计 试验共设置10个处理组，A1、A2、A3为乳酸菌组，分别在燕麦原料中添加0.001、0.003、0.005 g/kg的乳酸菌；B1、B2、B3为 蔗糖组，分别在燕麦原料中添加1%、2%、3%的蔗糖；C1、C2、C3为纤维素酶组，分别在燕麦原料中添加0.05、0.1、0.15 g/kg的纤维素酶；D组为对照组，在燕麦原料中添加等量生理盐水，每个样品三个平行样。

1.4 青贮的制作 试验使用聚乙烯真空包装袋进行青贮，将种植于内蒙古农业大学职业技术学院科技园区的草莜一号在乳熟期收割后自然晾晒至水分含量在60%～70%，用切碎机将长度切割至2 cm左右，将切碎混匀的燕麦原料分别添加不同的添加剂，要求质量和外观尽可能一致。每个聚乙烯真空包装袋中填充燕麦原料500 g并用真空包装机真空封口，放置于实验室阴凉避光处，室温青贮发酵90 d。青贮结束后开袋取样，于65℃下烘干至恒重，粉碎后保存备用（陈志国，2021；Simsek等，2011；郭艳萍等，2010）。

1.5 测定方法

1.5.1 感官指标的评定 按照德国农业协会（DLG）的评分标准对青贮燕麦进行感官评分及等级评定（李欣泽等，2016）。

1.5.2 发酵品质的测定 取10组青贮样品各20 g，加入180 mL蒸馏水，搅拌混合均匀后静置24 h，先用4层纱布滤去大部分草渣，再用定性滤纸过滤，得到的浸出液用来测定pH、氨态氮和有机酸含量（张亚男，2021；韩文林和杨琴霞，2014）。采用PHS-3C pH计测定10组样品和燕麦原料pH（侯美玲等，2014），苯酚－次氯酸钠比色法测定氨态氮（NH3-N）含量（尹祥等，2021），反式高效液相色谱测定10组样品的乳酸、乙酸、丙酸、丁酸（曹雨莉 等，2013），在25005-154630 Hypersil GOLD HPLC色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）、流动相0.08 mol/L KH2PO4溶液（pH 2.90）、流速0.8 mL/min、检测波长210 nm、柱温30℃、进样量10 μL的条件下采用外标法对10组样品的有机酸进行定量分析。

1.5.3 营养成分的测定 将10组烘干粉碎后的燕麦青贮样取出后，分别测定10组青贮样与燕麦原料的干物质（DM）、粗蛋白质（CP）、可溶性碳水化合物（WSC）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量。取青贮袋中的样品200 g于105℃下杀青8 h，65℃烘干之恒重后称量DM含量（付薇等，2021），凯氏定氮法测定CP含量（田汉晨等，2019），蒽酮－硫酸比色法测WSC含量（尉小强等，2018），范式（Van Soest）洗涤纤维法测定NDF和ADF含量（张崇玉等，2021；孙雷雷等，2020；肖知新等，2020）。

1.6 统计分析 用Excel 2010对数据进行整理后采用SPSS 20.0软件进行方差分析，LSD方法进行多重比较，结果以“平均值±标准差”表示，差异性显著P<0.05，差异性不显著P>0.05。

2 结果与分析

2.1 燕麦原料的感官品质评定 由表1可知，3种添加剂青贮料的感官评定都优于对照组。对照组有明显的丁酸味，叶子结构不完整，有黏手感，颜色发黑褐色。乳酸菌添加组A2、A3评分为19和20分，有微弱的香气，茎叶结构良好，色泽与原料相似，A2较A3的黄色更深一些，A1有明显的丁酸味；蔗糖添加组B2、B3评分最高，有柔和的酸香味，茎叶结构清晰可辨，用手轻柔有弹性，颜色呈现青绿色；纤维素酶添加组C3感官评定最好，具有轻微的酸味，质地柔和，湿润不黏手，颜色为黄绿色，C1和C2都有清晰可辨的丁酸味。

表1 不同处理方式下青贮燕麦感官品质评定

2.2 不同添加剂对青贮燕麦发酵品质的影响

2.2.1 pH pH是青贮饲料质量评价的重要指标，pH≤4.0为优质青贮燕麦，4.1≤pH≤4.3为良好青贮燕麦，4.4≤pH≤5.0为一般青贮燕麦，pH≥5.0为劣质青贮燕麦。从表2可知，对照组D在青贮后pH为4.49，pH虽有所降低，但仍属于一般青贮饲料，这是因为青贮燕麦在发酵过程中，青贮料酸浓度不够，使得酪酸菌等有害微生物活动强烈（阿力木江·麦麦提和李静，2020）。经添加三种不同的添加剂后，所有组别的pH都降低至4.3以下，显著低于对照组（P<0.05），均为良好青贮燕麦。

2.2.2 氨态氮比总氮 本试验中，对照组D的氨态氮比总氮值高达7.74%，在三种添加剂处理后，氨态氮比总氮值均明显低于对照D组（P<0.05），且A、B、C三个处理组的氨态氮比总氮值均随浓度的增大而减小，其中蔗糖处理组的浓度最低，B2和B3显著低于其他组（P<0.05），添加2%的蔗糖时氨态氮占总氮的比例可降低至3.16%；纤维素酶处理组次之，最低为C3组（3.84%），与B2和B3组差异性不显著（P>0.05）；乳酸菌处理组降低效果最差，最低为A3组（4.79%），这说明青贮燕麦发酵过程中添加的三种不同添加剂有效防止了蛋白质的降解。

2.2.3 有机酸含量 如表2所示，对照组D的乳酸含量为3.83%，A、B、C三个处理组的乳酸含量为4.63%~6.16%，均明显高于对照D组（P<0.05），尤其乳酸菌处理的A3组（0.005 g/kg）乳酸含量显著提高至6.16%，显著高于纤维素组（P<0.05）；三种不同添加剂处理组青贮燕麦的乙酸含量为0.53%~2.07%，其中纤维素酶处理的C1组（0.05 g/kg）乙酸含量最高，为2.07%，蔗糖B1组与对照组D差异性不显著（P>0.05），其他组显著高于对照组（P<0.05）；三个处理组的丙酸和丁酸含量均明显低于对照组D（P<0.05），A2、A3、B2、B3、C3处理组的丁酸含量甚至为0。乳酸菌的添加保证了发酵初期乳酸菌的数量，有利于可溶性碳水化合物的利用，促进了乳酸的生成（贾婷婷等，2018）。添加纤维素酶为乳酸菌发酵提供充足的底物，增加了异型乳酸发酵，致使乙酸含量增高（高海娟，等，2017）。有机酸是评定青贮燕麦发酵品质的重要指标之一，乳酸含量越多，说明能更好的抑制有害微生物的生长繁殖，有效防止青贮燕麦的腐败变质，乙酸可延长青贮燕麦的贮藏期，显著提高青贮的有氧稳定性，丙酸和丁酸在青贮燕麦中应越少越好，尤其是由梭菌等有害微生物产生的丁酸，其不仅会导致青贮料中蛋白质的分解，还会产生不良气味，严重影响青贮燕麦的发酵品质（孙蕊等，2019；尉小强等，2018）。

表2 不同添加剂对青贮燕麦发酵品质的影响

2.3 不同添加剂对青贮燕麦营养成分的影响

2.3.1 干物质（DM）含量 由表3可知，三种添加剂处理组的青贮燕麦干物质含量均高于对照组D的含量，其中B2、B3、C3干物质含量显著高于对照组D的含量（P<0.05）。C3干物质含量最大，为37.11%，而A1的干物质含量最低，为36.28%。

2.3.2 粗蛋白质（CP）含量 蛋白质是评价饲料的主要指标之一，在三种添加剂处理后，除B3组与对照组D差异性不显著外，其他组粗蛋白质含量均显著高于对照组D（P<0.05），说明三种添加剂均可提高青贮燕麦的粗蛋白质含量。添加不同浓度的乳酸菌，A1、A2、A3组的粗蛋白质含量随乳酸菌浓度的增大而增大，这是因为乳酸菌有效的抑制了肠杆菌、假单胞菌等腐败菌的生长，减少了蛋白质的分解损失。添加不同浓度的蔗糖，B1、B2、B3组的粗蛋白质含量随蔗糖浓度的增大而减少，蛋白质含量分别为11.07%、10.64%、10.13%，可能是因为高糖的环境为腐败菌的生长繁殖提供了有利条件。添加不同浓度的纤维素酶，C1、C2、C3组的粗蛋白质含量随纤维素酶浓度的增大而增大，且粗蛋白质含量高于添加乳酸菌的含量，添加0.15 g/kg纤维素酶时，青贮燕麦的含量高达11.48%。

2.3.3 可溶性碳水化合物（WSC）含量 如表3所示，对照组D的可溶性糖含量为2.05%，添加不同浓度的三种添加剂组别中，青贮燕麦的可溶性碳水化合物含量均高于对照组D（P<0.05）。乳酸菌处理组内的可溶性碳水化合物含量相比较其他组增加值最少，增加量分别为0.7%、0.66%、1.09%，这可能是因为乳酸菌在青贮燕麦发酵过程中降低了pH，抑制了有害微生物的生长繁殖，从而降低了可溶性碳水化合物的消耗，因此含量有所增加，但发酵过程中可溶性碳水化合物会继续转化为乳酸，又进行了二次发酵转化，因此含量增加不明显。蔗糖处理组的B2和B3组的可溶性碳水化合物含量比乳酸菌处理组和纤维素酶处理组明显增加（P<0.05），蔗糖本身是一种可溶性碳水化合物，添加后导致含量明显增加。纤维素酶处理组的可溶性碳水化合物含量随添加剂浓度的增大而增加，明显高于乳酸菌A1和A2组（P<0.05），但低于蔗糖B2和B3组，这是因为纤维素酶可以在发酵过程中将燕麦中的部分不可溶性碳水化合物转化为葡萄糖等可溶性碳水化合物，使得青贮燕麦的可溶性碳水化合物含量明显增加，但仍会低于外部直接添加蔗糖组别的含量。

2.3.4 中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量 从表3可知，A、B、C所有不同浓度组别酸性洗涤纤维含量与对照组D无明显差异（P>0.05）。中性洗涤纤维与对照组D相比，乳酸菌组的降低量最小，含量差异性不显著（P>0.05），说明在燕麦青贮过程中添加乳酸菌对青贮燕麦中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量的变化影响较小。B2、B3、C2、C3组性洗涤纤维明显低于对照组D（P<0.05）。蔗糖组中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维均随着蔗糖添加量的增加而减小，中性洗涤纤维降低量分别达4.35%、5.60%、6.17%，酸性洗涤纤维降低量为1.47%、1.74%、2.24%，但组内没有明显差异。纤维素酶组的中性洗涤纤维下降趋势与纤维素酶添加量呈正相关，在添加0.15 g/kg纤维素酶时降低量最低，这可能是因为纤维素酶能将植物细胞壁中不能被微生物分解利用的结构物质降解为可被利用的单糖，进而降低了中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量（郭婷，2014）。

表3 不同添加剂对青贮燕麦营养成分的影响 %

3 结论

与对照组D相比，三种添加剂均对青贮燕麦的发酵品质和营养成分有积极作用，不同类型的添加剂及添加量对青贮燕麦的影响不同。添加乳酸菌、蔗糖和纤维素酶后可有效提高青贮燕麦发酵品质，各浓度处理组的pH都降低至4.3以下，可有效抑制有害微生物的生长繁殖；添加0.005 g/kg乳酸菌时，有机酸含量效果最佳，乳酸、乙酸含量增多且丙酸、丁酸含量降低；添加蔗糖可以提高粗蛋白质的含量，尤其添加2%的蔗糖后青贮料氨态氮比总氮值降低至3.16%，很好的抑制了蛋白质的降解，WSC含量也优于其他组别；纤维素酶的添加可以加速纤维素的降解，加快青贮的速度，纤维素酶添加量为0.15 g/kg时，DM含量高达37.11%，CP、WSC含量均显著高于对照组D，NDF和ADF含量均低于对照组D。综合考虑，添加0.005 g/kg乳酸菌、2%蔗糖和0.15 g/kg纤维素酶均可保证燕麦青贮的发酵品质和有效保存燕麦的营养成分。