不同糖蜜及添加量對稻草飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

潘藝偉， 宦海琳， 許能祥， 牟林林， 丁成龍

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，江蘇南京 210095； 2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種養(yǎng)結(jié)合重點實驗室，江蘇南京 210014)

我國人多地少、人畜爭地矛盾突出，粗飼料資源不足已成為制約草食家畜發(fā)展的重要因素。秸稈飼料化利用是秸稈綜合利用的有效途徑之一，是擴大草食家畜粗飼料來源、促進草食家畜飼養(yǎng)業(yè)良性發(fā)展的有效方法，同時也是有效緩解秸稈焚燒壓力的有效途徑。通過秸稈飼料養(yǎng)畜、畜禽糞便還田利用，可實現(xiàn)糧—畜—肥的種養(yǎng)結(jié)合良性循環(huán)[1]。秸稈飼料化作為秸稈高值化利用方式越來越受到重視，而在我國南方農(nóng)區(qū)尤以水稻秸稈的產(chǎn)生量大，就地處理壓力較大，進行稻草飼料化應(yīng)用對解決秸稈的離田、高效利用具有重要意義。稻草作為草食家畜的粗飼料具有較為悠久的利用歷史，但由于常規(guī)的干稻草存在粗纖維含量高、粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量低、質(zhì)地粗硬、適口性差、消化率低等問題，其在家畜飼養(yǎng)中的利用效率相對較低，因而受到一定程度的限制[2-5]。近年來，隨著生物處理技術(shù)的發(fā)展，對稻草進行微貯處理在很大程度上改善了稻草的家畜適口性，并在一定程度上提高了其營養(yǎng)品質(zhì)，微貯稻草飼料化技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用[6-9]。

稻草表面附著的天然乳酸菌數(shù)量少、可溶性碳水化合物含量低，直接黃貯不易成功[8]。為更好地促進發(fā)酵，進行稻草飼料化處理時需添加乳酸菌及可溶性碳水化合物含量豐富的添加物[9-16]。糖蜜是秸稈微貯中常用的添加物，目前市場上的糖蜜主要有甘蔗糖蜜和大豆糖蜜，其共同特點是可溶性碳水化合物含量高，并含有少量蛋白質(zhì)、大豆黃酮等其他營養(yǎng)物質(zhì)，還含有天門冬氨酸和谷氨酸等呈味物質(zhì)，非常適合作為家畜飼料利用和在秸稈飼料中添加[17]。但針對不同糖蜜的添加量及添加技術(shù)等方面的系統(tǒng)研究較少[17-18]，本研究以干稻草為原料，在添加乳酸菌劑的基礎(chǔ)上研究不同糖蜜及不同添加量等對稻草發(fā)酵飼料品質(zhì)的影響，旨在建立相應(yīng)的工藝參數(shù)，為稻草飼料的生產(chǎn)提供理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

稻草取自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溧水植物科學(xué)基地(119°11′E、30°36′N)經(jīng)晾曬的粳稻秸稈，主要成分為粗蛋白5.26%、粗纖維36.06%、可溶性糖1.80%、中性洗滌纖維59.51%、酸性洗滌纖維33.81%，此外，其體外消化率為39.86%，中性洗滌纖維消化率為19.26%，灰分含量為14.56%。甘蔗糖蜜和大豆糖蜜均購自濟南鑫活化工有限公司，甘蔗糖蜜含可溶性碳水化合物21.5%，大豆糖蜜含可溶性糖15.3%，乳酸菌劑由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所提供，活菌數(shù)≥5.0×1010CFU/g。

1.2 試驗設(shè)計與處理

在稻草+5×105CFU/g乳酸菌的基礎(chǔ)上分別添加1.5%甘蔗糖蜜(S1)、3.0%甘蔗糖蜜(S2)、1.5%大豆糖蜜(S3)、3.0% 大豆糖蜜(S4)和5.0%大豆糖蜜(S5)作為處理組，以不加糖蜜為對照(CK)。將稻草切短至5 cm，加水、乳酸菌、不同種類不同比例的糖蜜混勻后，使其水分含量控制在60%，稱取200 g裝入40 cm×30 cm的聚乙烯袋內(nèi)，并于微貯第30天開袋取樣，3次重復(fù)，分別測定微貯稻草品質(zhì)。

1.3 測定方法

1.3.1 樣品處理 開袋取樣，將微貯料充分混勻后，稱取 20 g 微貯料于三角瓶中，加入180 g去離子水，攪拌均勻，于 4 ℃ 下浸提24 h，之后用4層紗布和定性濾紙過濾，得到浸提液。置于-20 ℃冷凍冰箱中保存待測。濾液用作測定pH值、氨態(tài)氮、有機酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)含量。另取10 g鮮樣品，加入90 mL 0.9%無菌去離子水，用封口膜封口，用于對乳酸菌、好氣性細菌、霉菌、酵母的計數(shù)。將剩余的青貯料于105 ℃殺青2 h，然后于75 ℃烘箱中烘48 h以上至恒質(zhì)量，測定干物質(zhì)含量，將烘干的樣品用高速萬能粉碎機粉碎、過篩，放入聚乙烯自封袋中密封保存，用于營養(yǎng)成分分析。

1.3.2 測定方法 營養(yǎng)品質(zhì)分析：可溶性碳水化合物含量采用蒽酮-硫酸比色法測定[19]；粗蛋白含量采用凱氏定氮法，使用KjeltecTM2300型全自動凱氏定氮儀(丹麥FOSS公司)測定[20]；中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維采用van Soest等的方法[21]測定。

消化率分析：采用體外胃蛋白酶-纖維素酶2步消化法測定樣品的體外干物質(zhì)消化率(IVDMD)，用消化后的樣品殘渣測定中性洗滌纖維含量，計算體外中性洗滌纖維消化率(IVNDFD)。

發(fā)酵品質(zhì)分析：pH值用Micro-Bench型pH計測定。微貯飼料的氨態(tài)氮含量采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定[22]。有機酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)含量采用高效液相色譜儀(安捷倫1260型，購自德國安捷倫科技有限公司)測定，配備示差檢測器和Carbomix?H-NP5色譜柱(流動相：2.5 mmol/L H2SO4；流速：0.5 mL/min；溫度：55 ℃；購自美國賽分科技有限公司)。

微生物計數(shù)：采用平板培養(yǎng)法。用 0.9% 無菌生理鹽水進行梯度稀釋，選擇2個合適的梯度涂板，每個梯度設(shè)3個重復(fù)。好氣性細菌、乳酸菌、霉菌分別采用營養(yǎng)肉湯瓊脂培養(yǎng)基、MRS瓊脂培養(yǎng)基和馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)計數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 2010對原始數(shù)據(jù)進行初步統(tǒng)計，用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，并用Duncan’s法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加糖蜜對微貯稻草營養(yǎng)成分的影響

由表1可知，同對照相比較，添加糖蜜處理均顯著提高了微貯稻草的粗蛋白和可溶性碳水化合物含量，并隨著添加量的提高，粗蛋白和可溶性碳水化合物的含量呈上升趨勢。添加糖蜜處理顯著降低微貯稻草的粗纖維含量。3.0%、5.0%大豆糖蜜處理組能顯著降低微貯稻草中酸性洗滌纖維的含量。不同糖蜜處理組與對照組之間的粗灰分、淀粉、中性洗滌纖維含量均無顯著差異。同稻草原料相比，只有對照的粗蛋白含量稍有下降，添加糖蜜處理組的粗蛋白含量均有不同程度的提高。

表1 不同糖蜜處理對微貯稻草營養(yǎng)成分的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同糖蜜處理條件下差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 添加糖蜜對微貯稻草體外消化率的影響

由表2可知，與對照相比較，糖蜜添加組的干物質(zhì)體外消化率均顯著高于對照，而中性洗滌纖維體外消化率在處理組與對照組之間差異不顯著。不同糖蜜處理的微貯稻草干物質(zhì)體外消化率之間存在顯著差異，其中以5.0%大豆糖蜜處理效果最好，干物質(zhì)體外消化率比對照高19.80%。對于同一種糖蜜的添加處理，干物質(zhì)體外消化率有隨添加量增加而提高的趨勢，但甘蔗糖蜜添加量在1.5%和3.0%之間差異不顯著，而添加5.0%大豆糖蜜的干物質(zhì)體外消化率明顯高于添加1.5%和3.0%的大豆糖蜜。

表2 不同糖蜜添加處理對微貯稻草體外消化率的影響

2.3 添加糖蜜對微貯稻草發(fā)酵品質(zhì)的影響

由表3可知，與對照相比，添加糖蜜處理能顯著降低微貯稻草的pH值，添加糖蜜的不同處理組之間的pH值差異較小，在3.83～3.87之間，差異不顯著。隨著同一種糖蜜添加量的增加，乳酸、乙酸含量呈上升趨勢，且乙酸含量在不同添加量之間差異顯著。添加低濃度糖蜜(1.5%甘蔗糖蜜或1.5%大豆糖蜜)處理均顯著降低微貯稻草中氨態(tài)氮/總氮的比值，但隨著添加量的增加，氨態(tài)氮/總氮的比值提高；添加3.0%甘蔗糖蜜處理的氨態(tài)氮/總氮的比值顯著高于1.5%甘蔗糖蜜處理。不同濃度大豆糖蜜處理的氨態(tài)氮/總氮的比值與對照間的差異總體較小，僅1.5%大豆糖蜜處理組顯著低于對照組，3.0%和5.0%大豆糖蜜添加組與對照組間差異不顯著。糖蜜的添加對丙酸、丁酸含量無顯著影響，與對照組間的差異均不顯著。

表3 糖蜜不同添加量對微貯稻草發(fā)酵品質(zhì)的影響

2.4 糖蜜不同添加量對微貯稻草微生物的影響

由表4可知，糖蜜的添加對乳酸菌、酵母、需氧細菌的數(shù)量沒有顯著影響，處理組與對照組間差異不顯著。添加糖蜜對微貯稻草中的霉菌具有一定的抑制作用，隨著糖蜜添加量的增加，霉菌的數(shù)量呈下降趨勢，除添加1.5%甘蔗糖蜜處理組與對照間的霉菌數(shù)量差異不顯著外，其他添加糖蜜處理的微貯稻草中霉菌數(shù)量均顯著低于對照組。

表4 糖蜜不同添加量對微貯稻草中微生物的影響

3 討論

稻草直接青(黃)貯飼料化利用受2個方面因素制約，一是稻草表面附著的天然乳酸菌數(shù)量較少，二是稻草，特別是干稻草中可溶性碳水化合物含量低[14-15]，乳酸發(fā)酵底物不足。青貯一般要求原料中可溶性碳水化合物的含量在3%以上，而稻草中可溶性碳水化合物含量一般不足2%[9]，因此在稻草青(黃)貯處理過程中常通過微生物制劑(主要是乳酸菌)和富含可溶性碳水化合物輔料的添加以改善稻草飼料的發(fā)酵品質(zhì)[8]。添加糖蜜有利于提高體系中可溶性碳水化合物的含量，促進乳酸發(fā)酵，提高發(fā)酵品質(zhì)。本研究中在以干稻草+乳酸菌的基礎(chǔ)上添加不同種類、不同比例的糖蜜，結(jié)果表明，添加糖蜜處理均不同程度提高了微貯飼料中的乳酸、乙酸含量，并隨糖蜜添加量的增加而增加，其中添加糖蜜處理的微貯稻草中乳酸含量均顯著高于對照。且添加糖蜜處理的微貯稻草的pH值均顯著低于對照，并達到優(yōu)質(zhì)青貯的pH值標(biāo)準(zhǔn)[23]。

氨態(tài)氮與總氮的比值反映青貯飼料中蛋白質(zhì)和氨基酸分解的程度，正常青貯飼料中蛋白質(zhì)只分解至氨基酸，氨存在則表明有腐敗現(xiàn)象，比值越大，說明蛋白質(zhì)和氨基酸分解得越多，意味著青貯飼料品質(zhì)不佳[24]。本研究中低濃度的糖蜜處理(1.5%甘蔗糖蜜和1.5%大豆糖蜜)具有較低的氨態(tài)氮與總氮的比值，并顯著低于對照，隨著糖蜜濃度的提高，氨態(tài)氮與總氮的比值提高，這與丁武蓉等的研究結(jié)果[25]一致。添加糖蜜促進青貯發(fā)酵，發(fā)酵微生物利用青貯原料中蛋白質(zhì)或外源添加的蛋白質(zhì)進行自身繁殖，真蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)榘睉B(tài)氮，導(dǎo)致高濃度糖蜜青貯料中氨態(tài)氮含量增加。添加糖蜜處理組青貯料中粗蛋白較對照沒有降低的原因可能與糖蜜中含有較高濃度的蛋白質(zhì)有關(guān)。

從粗飼料營養(yǎng)成分來看，稻草中纖維素占較高的比例，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)是反映纖維質(zhì)量好壞的最有效的指標(biāo)，酸性洗滌纖維含量與動物消化率呈負(fù)相關(guān)，其含量越低，飼草的消化率越高，飼用價值越大。李龍興等研究發(fā)現(xiàn)，外源添加3%糖蜜可顯著降低去穗玉米秸稈青貯料中酸性洗滌纖維(ADF)含量，但對中性洗滌纖維(NDF)含量無顯著影響[17]。通過乳酸菌和糖蜜的復(fù)合添加，稻草微貯飼料中酸性洗滌纖維含量有一定程度的降低，其中添加高濃度大豆糖蜜可顯著降低微貯稻草中酸性洗滌纖維的含量，飼料品質(zhì)得到一定程度的改善。飼料干物質(zhì)消化率體現(xiàn)了動物對飼料的利用率，是飼料品質(zhì)評定的直接指標(biāo)，本研究結(jié)果表明，添加糖蜜顯著提高了微貯稻草干物質(zhì)體外消化率，且隨糖蜜添加量的增加，干物質(zhì)體外消化率呈提高趨勢。隨著糖蜜添加量的增加，可溶性碳水化合物含量增加，增加了微生物的活動，提高了發(fā)酵效率，導(dǎo)致微貯稻草干物質(zhì)體外消化率提高，此結(jié)果與Li等的研究結(jié)果[26]一致。

4 結(jié)論

微貯稻草過程中通過富含可溶性碳水化合物糖蜜的添加及微生物的作用，可溶性碳水化合物迅速轉(zhuǎn)化為有機酸，pH值降低，減少了稻草中淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)的損失，降低了粗纖維含量。

添加糖蜜顯著提高微貯稻草的粗蛋白、可溶性碳水化合物含量和干物質(zhì)體外消化率，顯著降低微貯稻草的粗纖維含量，顯著增加乳酸、乙酸含量。隨著添加量的增加，氨態(tài)氮/總氮比值有增加的趨勢。綜合比較，糖蜜在稻草微貯過程中的適宜添加量為1.5%甘蔗糖蜜或1.5%～3.0%大豆糖蜜。