添加物對水稻青貯發酵品質及有氧穩定性的影響

李國棟，申成利，陳明霞，陳鑫珠，張建國，，梁克勤

(1.華南農業大學農學院，廣東 廣州 510642；2.華南農業大學國家植物航天育種工程技術中心，廣東 廣州 510642)

粗飼料在反芻動物營養中具有刺激反芻、咀嚼、分泌唾液、促進胃腸蠕動、維持瘤胃正常pH值等功能，所以反芻動物缺少粗飼料將會引起消化不良等一些營養代謝疾病[1]。然而我國粗飼料的生產水平相對滯后，優質粗飼料的短缺日益成為優質高效畜牧業發展的瓶頸[2]。與此同時，近年來隨著人們生活水平的提高，肉奶蛋等動物產品消費增多，一些地區和國家出現稻米剩余，這一形勢嚴重影響到稻米的生產和流通，所以有效利用低質水田，發揮水稻(Oryzasativa)優勢，利用全株水稻青貯飼喂反芻動物成為新的利用方向[3]。

培雜泰豐[4]是由華南農業大學利用航天育種技術育成的兩系雜交稻，分蘗多，產量高[5-7]，在早晚兩季產量表現都較好[8]。所以，本研究選取培雜泰豐全株作為青貯飼料進行分析。

青貯是指厭氧條件下經乳酸發酵來貯藏牧草等富含水分的材料的方法，當乳酸發酵占優勢并抑制有害微生物活動時就可以獲得較佳的青貯飼料。乳酸菌厭氧發酵的關鍵是底物糖的濃度，因此獲得優良青貯必備的2個條件是足夠的優良乳酸菌和足夠的底物糖。水稻可溶性糖含量較其他牧草低，華南地區菠蘿(Ananascomosus)種植區域廣泛，菠蘿下腳料約占整個菠蘿的50%并多被廢棄，長期以來，沒有被合理利用[9-10]。因此，本試驗比較蔗糖、菠蘿皮及乳酸菌對水稻青貯的添加效果，以期為全株水稻青貯利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料及添加物 以2009年秋季收割黃熟期的培雜泰豐全株為試驗材料。

添加物分別為青貯寶(Lactobacillusplantarum、Pediococcusacidilactici、細菌生長促進劑，寶來利來生物工程有限責任公司)，乳酸菌LD8(Lactobacillusparaplantarum，華南農業大學農學院草產品加工與貯藏研究室分離的同型乳酸菌)，菠蘿皮(從學校附近農貿市場收集，并切碎、預干、冷凍備用)，蔗糖(分析純試劑)。

1.2試驗設計 試驗設無添加(對照)和蔗糖(ZT)、菠蘿皮(BLP)、乳酸菌劑青貯寶(QB)、乳酸菌LD8(LD8)4個添加處理。每個處理3個重復，蔗糖參考魏堯等[11]、薛艷林[12]等添加2%，菠蘿皮參考陳明霞[13]添加10%，青貯寶參考寶來利來公司建議量，添加0.001%，乳酸菌LD8添加105cfu·g-1。

1.3試驗方法

1.3.1青貯飼料的調制 培雜泰豐切短為20～30 mm后混勻，然后分別添加不同添加物，再次混勻并裝入15 cm×20 cm的聚乙烯青貯袋中，每袋180 g左右，用真空打包機(SINBO Vacuum Sealer)抽真空密封，置于室溫貯藏110 d后開封。

1.3.2材料成分及微生物分析 干物質(DM)含量采用70 ℃烘干48 h后測定；粗蛋白含量采用凱氏定氮法測定(定氮儀 KDN-103F，上海纖檢儀器有限公司)；粗脂肪含量采用殘余法測定(SLF-06，杭州托普儀器有限公司)；粗纖維用濾袋法測定；粗灰分含量采用灼燒法測定[14]。可溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸法測定[15]；氨態氮(NH3-N)含量用凱氏定氮儀(杭州托普 QSY-Ⅱ)進行直接蒸餾測定；緩沖能采用鹽酸、氫氧化鈉滴定法測定[16]；乳酸菌、細菌、酵母菌和霉菌數量分別采用MRS瓊脂培養基(MRS)、營養瓊脂培養基(NA購于廣州環凱微生物有限公司)、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基(PDA購于廣州環凱微生物有限公司)計數[17]。乳酸菌用厭氧培養箱(YQX-Ⅱ型上海新苗醫療器械制造有限公司)，30 ℃培養2 d；細菌、酵母菌、霉菌在有氧條件下30 ℃培養2～3 d。

1.3.3發酵品質分析 在青貯袋開封后取20 g混勻的青貯料放入聚乙烯塑料自封袋(10 cm×15 cm)中，加入80 mL蒸餾水，在4 ℃冰箱里下浸泡18 h后過濾，用pH計(PHS-3C)測定浸提液pH值。有機酸含量采用導津SPD-20A型高效液相色譜儀測定[18]：浸提液加入少量陽離子交換樹脂，在12 000 r·mim-1下離心6 min后，0.45 μm微孔濾膜過濾后測定乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量。色譜條件：色譜柱(RSpak KC-811)，流動相為3 mmol·L-1的高氯酸溶液，流速1 mL·min-1,柱溫為60 ℃，檢測波長210 nm。

1.3.4有氧穩定性分析 青貯袋開封后，混勻樣品，然后取出一部分進行發酵品質分析，剩下的樣品不封口放置，進行有氧穩定性分析。分別于開封后48、96、216 h取出袋中已混勻樣品20 g，測定pH值。pH值上升幅度小，有氧穩定性則較好，反之則較差。

1.4數據處理 試驗數據采用Excel和SPSS 10.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1青貯前材料特性 培雜泰豐的粗蛋白含量低于70 g·kg-1，WSC含量不到45 g·kg-1，緩沖能較低，粗脂肪相對較高，粗灰分含量接近120 g·kg-1；菠蘿皮的WSC含量和緩沖能都很高(表1)。

2.2青貯發酵品質 添加青貯寶、菠蘿皮和乳酸菌LD8的pH值顯著低于對照(P<0.05)，且都低于4.20，添加蔗糖也一定程度上降低了pH值，但未達顯著水平(P>0.05)。添加乳酸菌LD8的干物質含量顯著高于添加菠蘿皮，其他處理與二者不顯著。添加菠蘿皮和青貯寶的乳酸含量顯著高于對照和蔗糖處理，添加菠蘿皮和青貯寶間無顯著差異。添加菠蘿皮的乙酸和氨態氮含量顯著高于其他處理，其他處理間無顯著差異。所有添加處理的丁酸含量均顯著低于對照,添加處理間無顯著差異。所有處理對好氧細菌、酵母菌、霉菌和丙酸沒有顯著影響(表2)。

表1 青貯前培雜泰豐和菠蘿皮的特性

表2 不同添加物對水稻青貯料發酵品質的影響

2.3青貯料的有氧穩定性 青貯料開封暴露在空氣中，前48 h各處理pH值變化不大，48 h后除對照外的其他處理pH值均有所上升，其中添加菠蘿皮和乳酸菌LD8在9 d內pH值的上升幅度比添加蔗糖和青貯寶的小，添加青貯寶處理的上升幅度最大(圖1)，說明添加菠蘿皮和乳酸菌LD8有氧穩定性比添加青貯寶好。

3 討論與結論

3.1水稻材料特性 一般認為，乳酸菌和可溶性碳水化合物是影響青貯品質的重要因素，在不使用添加劑制作青貯時，對于植物來說，青貯原料乳酸菌超過105cfu·g-1， 可溶性碳水化合物含量超過25～35 g·kg-1，才能獲得優質青貯料[19]。本試驗所用培雜泰豐水稻乳酸菌超過105cfu·g-1，而可溶性碳水化合物含量較低且低于一般青貯材料[如玉米(Zeamays)秸稈等]，因此，可溶性碳水化合物含量低可能是限制培雜泰豐成功青貯的關鍵因素，而菠蘿皮的可溶性碳水化合物含量較高，因此在青貯水稻時可以作為調節可溶性碳水化合物含量的添加物。

圖1 有氧條件下不同添加物處理的培雜泰豐青貯料pH值變化

3.2水稻青貯發酵品質 pH值是判別青貯后青貯料品質好壞的指標之一[20]。本研究中添加菠蘿皮、LD8和青貯寶的pH值顯著低于無添加處理，添加蔗糖與無添加處理無顯著差異，該結果與王瑩和玉柱[21]在紫花苜蓿(Medicagosativa)添加蔗糖和乳酸菌相一致，添加物都降低了pH值，但添加乳酸菌比蔗糖效果要顯著；另外，添加菠蘿皮、乳酸菌LD8和青貯寶的pH值都低于4.20，說明添加菠蘿皮和乳酸菌均能使青貯材料良好發酵。本試驗中所有處理的pH值都低于范傳廣等[8]測得的值，可能是由于不同品種間的差異所造成，如后者的緩沖能相對較高，降低pH值的難度相對較大。

干物質含量除添加菠蘿皮外，其他添加物都不同程度高于無添加處理，其中LD8的干物質含量最高，與王瑩和玉柱[21]的結果一致，添加同型乳酸菌的干物質含量高于添加蔗糖和無添加處理。添加菠蘿皮最低是因為菠蘿皮本身含水量較高。

有機酸含量是評價青貯品質好壞的一個重要指標，乳酸含量是一個有益指標，但過高的丁酸含量，會給飼喂動物帶來負面影響[22]。本試驗中添加菠蘿皮的各種有機酸含量都較高，特別是乙酸含量較高，這可能是菠蘿皮的五碳糖和有機酸含量較高緣故[23]。無添加處理的丁酸含量較高，是因為乳酸發酵不足，pH值較高，抑制梭狀芽胞桿菌的效果差。

氨態氮是有害微生物降解青貯原料中蛋白質所產生的，含量越低青貯飼料品質越好[24]。本試驗中各處理氨態氮含量均在10%左右，添加菠蘿皮的氨態氮顯著高于其他處理，這可能與菠蘿皮本身含有分解蛋白的蛋白酶有關[25-26]，另外與添加菠蘿皮水分含量高也有關系。青貯料的水分含量增加，往往會促進蛋白質水解[27]。

綜合考慮，添加青貯寶和LD8發酵品質較好，菠蘿皮雖丁酸和氨態氮含量較高，但也是不錯的選擇。因為添加菠蘿皮后的青貯飼料質地柔軟，酸甜清香，反芻動物喜食[28]，另一方面菠蘿皮本身也是較好的動物飼料。

3.3有氧穩定性特性 青貯袋開封后，厭氧環境立即變成有氧環境，好氣微生物開始活動。一般來說，青貯飼料的好氧變質主要是由酵母、霉菌等活動所引起的[29]。當青貯飼料暴露于空氣中時，酵母和霉菌會利用青貯發酵產生的乳酸及牧草中的氨基酸、蛋白質和糖類，使整個青貯飼料的pH值、CO2、水和氨氣逐漸增加，熱量不斷釋放，好氣變質進而加劇[30]。本試驗開封后9 d內各處理pH值變化程度由大到小依次為青貯寶>蔗糖>乳酸菌LD8>菠蘿皮>無添加處理。這說明添加菠蘿皮和乳酸菌LD8的有氧穩定性較佳，原因可能是其乙酸含量(2.05%、1.32%)較高。多數研究表明，乙酸多的青貯料不易發生好氧變質[31-32]。無添加處理pH值基本沒有變化，可能是丁酸含量(1.04%)高所致[33]。青貯寶與LD8的各種成分都沒有顯著性差異，但其有氧穩定性較差，其原因尚不清楚，也許與其混合組分有關，有待于進一步研究。

本試驗結果表明，乳酸菌LD8、菠蘿皮和青貯寶添加于水稻后青貯發酵品質較好，而且乳酸菌LD8和菠蘿皮添加后有氧穩定性較青貯寶好。綜合考慮，青貯水稻添加乳酸菌LD8或菠蘿皮效果較佳。

[1]李煥江.反芻家畜粗飼料合理利用的研究[J].黑龍江畜牧獸醫，2008(8)：47-50.

[2]余成群，榮輝，孫維.干草調制與貯存技術的研究進展[J].草業科學，2010，27(8)：143-150.

[3]張建國，劉向東，曹致中.飼料稻研究現狀及發展前景[J].草業學報，2008，17(5)：151-155.

[4]陳志強，王惠.培雜泰豐與華航一號[J].作物研究，2004(4)：283.

[5]陳前，曾坤華，曾向榮，等.超級雜交稻培雜泰豐高產高效生產示范及栽培技術[J].廣東農業科學，2006(9)：63-65.

[6]梁克勤，陳志強，黃愛平，等.兩系超級雜交稻培雜泰豐高產制種技術[J].雜交水稻，2008，23(3)：22-23.

[7]黃瓊，謝卷城，黃建文，等.超級稻培雜泰豐特征特性及高產栽培技術[J].廣西農學報，2009，24(4)：46-47.

[8]范傳廣，劉秦華，張建國，等.六個水稻品種飼用價值及青貯特性研究[J].草地學報，2009，17(4)：495-499.

[9]李瑛.菠蘿皮渣釀酒試驗初探[J].熱帶作物科技，1991(5)：62-64.

[10]陳玉水.蚯蚓處理菠蘿皮渣的研究報告[J].農業環境與發展，1997(4)：25-27.

[11]魏堯，李振，韓明明，等.含水量及添加劑對扁穗冰草青貯飼料發酵品質的影響[J].湖北農業科學，2011，50(5)：987-990.

[12]薛艷林，白春生，玉柱，等.添加劑對苜蓿草渣青貯飼料品質的影響[J].草地學報，2007，15(4)：339-343.

[13]陳明霞.飼料稻新材料的特性及添加物對其青貯品質的影響[J].草業學報，2010，20(5)：201-206.

[14]張麗英.飼料分析及飼料質量檢測技術[M].北京：中國農業大學出版社，2003.

[15]韓雅珊.食品化學試驗指導[M].北京：北京農業大學出版社，1996.

[16]McDonald P,Playne M J.The buffering constituents of herbage and of silage[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,1966,17:264-265.

[17]傅彤.微生物接種劑對玉米青貯飼料發酵進程及其品質的影響[D].北京：中國農業科學院，2005.

[18]Zhang J G,Kumai S.Effluent and aerobic stability of cellulase and LAB-treated silage of napier Grass (PennisetumpurpureumSchum)[J].Asian-Australasian Journal of Animal Sciences,2000,8:1035-1188.

[19]Zhang J G.Roles of biological additives in silage production and utilization[J].Research Advance in Food Science,2002,3:37-46.

[20]蔡義民，熊井清雄，廖芷，等.乳酸菌劑對青貯飼料發酵品質的改善效果[J].中國農業科學，1995，28(2)：73-82.

[21]王瑩，玉柱.不同添加劑對紫花苜蓿青貯發酵品質的影響[J].草地學報，2010，32(5)：80-84.

[22]楊曉亮，王宗禮，玉柱.不同的粗飼料搭配對TMR飼料發酵品質的影響[J].草業科學，2010，27(2)：139-143.

[23]朱玉強，王統一.菠蘿皮發酵乳酸飲料的制作[J].食品研究與開發，2003，24(2)：52-53.

[24]董寬虎，沈益新.飼草生產學[M].北京：中國農業出版社，2003:257-259.

[25]曹昱，符楨華，曹以誠.菠蘿蛋白酶生產干燥新工藝[J].食品研究與開發，2008，30(5)：84-86.

[26]李乃成，賀艷麗.凌沛學.菠蘿蛋白酶[J].食品與藥品，2007，9(1)：26-28.

[27]許慶方，韓建國，玉柱.青貯滲出液的研究進展[J].草業科學，2005，22(11)：90-95.

[28]李明福，張勁，連文偉，等.菠蘿葉渣青貯飼料技術[J].中國草食動物，2005，25(6)：58-59.

[29]Muck R E,Pitt R E,Leibensperger R Y.A model of aerobic fungal growth in silage:1.Microbial characteristics[J].Grass and Forage Science,1991,46:283-299.

[30]劉秦華，張建國，盧小良.乳酸菌添加劑對王草青貯發酵品質及有氧穩定性的影響[J].草業學報，2009，18(4)：131-137.

[31]Danner H.Acetic acid increases stability of silage under aerobic conditions[J].Applied and Environmental Microbiology,2003,69:562-567.

[32]張濤，李蕾，張燕忠，等.青貯菌劑在苜蓿裹包青貯中的應用效果[J].草業學報，2007，16(1)：100-104.

[33]McDonald P,Henderson A R,Heron S J E.The Biochemistry of Silage[M].Abersyth,UK:Chalcombe Pub.Ⅰ,1991.