不同发酵物对水稻秸秆饲料酸化和降解的比较研究

杨建华

（广安职业技术学院，四川广安 638000）

稻谷是我国三大主粮之一，国家水稻数据中心数据显示，2021 年我国稻谷产量为21284.24万t，占我国粮食总产量的31.17%（许宇薇，2012）。有研究表明，水稻秸秆具有一定的饲用潜力，但水稻秸秆纤维含量较高，粗蛋白质含量低，适口性差（曾辉等，2017）。王亦闻等（2020）研究发现，使用益生菌、酶制剂等发酵物对水稻秸秆进行发酵处理能有效提高适口性，改善营养水平，提高利用率。枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌及粪肠球菌应用较为广泛（辛迎雪，2015）。韩颖洁（2015）研究发现，联合使用益生菌和纤维素酶发酵玉米秸秆，结果发现，粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的含量分别降低20.15%、58.83% 和42.32%。王莹和玉柱（2010）研究表明，与单独使用酶制剂和益生菌制剂相比，酶菌联合处理能进一步降低秸秆发酵饲料pH、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。

总之，本试验使用枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌、粪肠球菌、纤维素酶和木聚糖酶对水稻秸秆进行发酵处理。分析不同酶菌组合对发酵水稻的感官评价、营养成分及酸化的影响，为提高水稻秸秆利用率，非粮饲料资源的开发和利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计 本试验所用枯草芽孢杆菌（活菌数≥1×1011CFU/g）、酿酒酵母菌（活菌数≥1×1011CFU/g）和粪肠球菌（活菌数≥1×1011CFU/g）购置于江西某生物科技有限公司；纤维素酶（活性1×104U/g）和木聚糖酶（活性5×104U/g）购置于山东某生物科技有限公司；水稻秸秆购置于四川某饲料公司。

1.2 样品制备 将益生菌菌种活化后，按照1 ∶1 ∶1 的比例接种于相应培养基中。水稻秸秆晒干后粉碎至长度2 ～3 cm 备用。按照益生菌：纤维素酶：木聚糖酶=1 ∶5 ∶15 的比例配置各试验组发酵物。其中对照组不做发酵处理、试验组1 为益生菌发酵组、试验组2 为益生菌和纤维素酶联合发酵组、试验组3 为益生菌和木聚糖酶联合发酵组、试验组4 为益生菌+ 纤维素酶+ 木聚糖联合发酵组。水稻秸秆与各组发酵物充分混合后用清水将混合料含水量调整至60%，pH调整至6.5。充分混匀后装入聚乙烯袋，密封后置于避光干燥的条件下15℃贮存10 d。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 发酵水稻秸秆营养水平测定 按照刘战霞等（2023）的方法测定各样本中粗纤维（CF）、粗蛋白质（CP）、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量；参考《饲料中氨基酸的测定》（GB/T 18246-2019）测定各样本中氨基酸的含量；使用气相色谱测定各样本中乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量；按照白长胜（2022）的方法获得发酵饲料滤液，并使用酸度计测定其pH。

1.3.2 感官评价 取各组发酵水稻秸秆饲料，由具有专业背景的8 名饲料行业从业人员从气味、结构、色泽方面进行盲评，评价标准如表1 所示。

表1 发酵水稻秸秆饲料感官评价标准

1.4 数据统计与分析 试验数据使用Excel 2019进行预处理，使用SAS 9.4 进行方差分析，采用Duncan’s 法进行多重比较，结果以“平均值±标准差”表示，P＜0.05 表示组间差异显著。

2 结果分析

2.1 不同发酵物对水稻秸秆饲料营养成分的影响 由表2 可知，与对照组相比，各发酵处理组中粗蛋白质含量显著增加（P＜0.05），其中以试验组4 粗蛋白质含量最高，达14.91%（P＜0.05）；各发酵处理组中粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均显著降低（P＜0.05），其中试验组4 和试验组2 纤维含量最低（P＜0.05）；此外，各发酵处理组感官评分均显著高于对照组（未发酵组）（P＜0.05），试验组4 感官评分最高（P＜0.05）。

表2 不同发酵物对水稻秸秆饲料营养成分的影响 %

2.2 不同发酵物对水稻秸秆饲料酸化的影响由表3 可知，与对照组相比，各发酵处理组pH 均显著降低（P＜0.05），其中，试验组4 和试验组2的pH 最低，分别为4.83 和5.06（P＜0.05）；各发酵处理组中乳酸、乙酸、丙酸和丁酸累积显著增加（P＜0.05），其中，试验组4 含量最高，乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量分别为25.46、12.67、0.53 和1.21 g/kg。

表3 不同发酵物对水稻秸秆饲料酸化的影响 g/kg

2.3 联合应用益生菌、纤维素酶和木聚糖对发酵水稻秸秆氨基酸含量的影响 由表2、3 可知，试验组4 发酵效果较好，因此，选择试验组4 进行后续氨基酸含量研究。由图1 可知，与对照组相比，试验组4 中Pro、Asp、Glu、Ser、Gly 和Thr 含量显著增加（P＜0.05）；Leu、Lys 和Arg 含量显著降低（P＜0.05）；此外，联合发酵处理对Val、His、Ala、Phe、IIe、Tyr、Cys 和Met 含量无显著影响（P＞0.05）。

图1 联合应用益生菌、纤维素酶和木聚糖对发酵水稻秸秆不同氨基酸变化率的影响

3 讨论与结论

崔鸿亮（2021）研究发现，木质纤维素是植物秸秆最主要的成分。任双丰（2011）研究表明，秸秆中特殊的纤维素复合体结构导致畜禽对秸秆中纤维成分的消化利用率较低。秸秆发酵能有效降解秸秆中的粗纤维，提高秸秆适口性和营养水平（曾辉等，2017）。胡蓉等（2008）研究表明，经发酵处理后的秸秆饲料pH 及纤维含量显著降低，同时粗蛋白质和粗脂肪含量显著升高。此外，饲喂发酵秸秆饲料能显著提高消化代谢率（陶莲等，2016）。目前，枯草芽孢杆菌、粪肠球菌和酿酒酵母菌是应用较为广泛的发酵益生菌。此外，冯文晓等（2017）研究表明，饲喂由益生菌和酶制剂（纤维素酶和木质素酶）发酵处理的水稻秸秆能提高肉用绵羊采食量，促进肉羊生长。本试验结果表明，各发酵处理组水稻秸秆粗蛋白质含量显著提高，纤维含量显著降低。其中，以益生菌+ 纤维素酶+ 木聚糖酶组效果最佳，粗蛋白质含量提高9.12%，粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别降低11.55%、32.27% 和21.49%。同时，该组感官评价得分最高。

陶莲等（2016）研究表明，使用复合型发酵剂处理秸秆饲料能显著降低pH。刘战霞等（2023）研究表明，益生菌发酵油菜秸秆中乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量显著提高。这与本研究结果一致，本研究结果表明，益生菌+ 纤维素酶+ 木聚糖酶组乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量显著高于其他处理组，表明酶制剂与益生菌制剂之间不存在拮抗作用（王建兵等，2001），联合应用益生菌、纤维素酶和木质素酶的发酵效果明显优于添加单一发酵物。推测纤维素酶和木聚糖酶能有效降解秸秆中的植物性多糖，为益生菌提供发酵底物，提高发酵品质（曾辉等，2017）。

基于以上数据，对试验组4 进行氨基酸含量分析，结果表明，试验组4 发酵处理后苦味氨基酸（赖氨酸、亮氨酸和精氨酸）含量均显著降低，而甜味氨基酸（脯氨酸、谷氨酸和丝氨酸）含量显著升高。这与刘战霞等（2023）的研究结果基本一致，推测与粪肠球菌和枯草芽孢杆菌通过发酵作用产生较多甜味氨基酸有关。

本试验结果表明，益生菌+ 纤维素酶+ 木聚糖酶联合发酵的水稻秸秆饲料中粗蛋白质含量最高，纤维降解最多，酸化效果最好。