乳酸菌發酵生產干玉米秸稈青貯飼料條件優化

武安泉，張永亮

（周口師范學院生命科學與農學學院，河南周口 466001）

干玉米秸稈含有大量的纖維素，是優良的反芻家畜飼料來源之一。但是干玉米秸稈也存在適口性差，動物采食量低等缺點。為了有效利用干玉米秸稈生產優質粗飼料，本試驗以乳酸菌為發酵菌，設置不同發酵溫度、發酵時間、水分和淀粉添加量，以產乳酸量和蛋白質含量為評價指標，確定最佳發酵條件，為生產優質牛羊粗飼料提供技術參數。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 干玉米秸稈：取自周口市郊區，為農田自然堆放風干秸稈，顏色白中帶黃，無腐敗和霉變。秸稈切成長度1～2 cm的小段，將莖稈和葉子碎片混合均勻備用。

乳酸菌：從市售酸奶中提取，經實驗室培養，生化試驗鑒定為德拉氏乳酸桿菌和保加利亞乳酸桿菌。經分離、復壯后的菌株于液體培養基中保存，備用，菌落數不小于108cfu/mL。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 采用正交試驗設計，將溫度（A）、發酵時間（B）、水分（C）、玉米粉添加量（D）：作為試驗因素，每因素設置3個水平，試驗實施按照李春喜（2008）中的 L9（34）正交表進行（表 1）。

表1 正交試驗因素與水平

切碎的干玉米秸稈按照風干樣品計量，在潔凈的白色搪瓷盤中，將水分別按照干秸稈重量的60%、70%和80%加入，攪拌均勻后，用塑料布將搪瓷盤中的濕秸稈封閉，讓干秸稈充分吸水，以瓷盤內無明顯的水存在為止。然后將玉米粉按照干秸稈的0%、1.0%和2.0%加入，用手將潮濕秸稈和玉米粉充分攪拌揉搓，使玉米粉全部與秸稈黏合。最后以風干樣計算，每千克干秸稈添加50 mL乳酸菌連同液體培養基的混合物，用手充分攪拌揉搓秸稈，使菌液和秸稈混合均勻。隨即裝入500 mL聚乙烯塑料廣口瓶中，壓實，加內蓋密閉后將蓋子擰緊，不漏氣。每個試驗單元填裝2～3瓶，然后置于不同溫度恒溫培養箱中發酵，每天將試驗瓶子在培養箱中上下調換位置，使其所處的溫度均勻。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 蛋白質含量測定 在每組合發酵結束后，選取成功發酵的樣品，每個樣品隨機抽取1瓶。測定其干物質含量，并以此為基礎。然后在隨機取5～10 g鮮樣，采用楊勝（1993）凱氏定氮法測定蛋白質含量。

1.2.2.2 乳酸含量測定 乳酸含量采用氣相色譜法按照浙江農業大學動物科學學院（1996）的方法進行。

1.2.2.3 感官評價 在發酵結束時，將樣品倒入潔凈培養皿中，標號。隨機選擇20人，通過看、嗅、手捻搓等方式按照表2所列標準對樣品進行賦分，然后對各樣品得分進行統計分析。

表2 干玉米秸稈發酵后感官評分標準

1.3 數據統計分析 感官評價得分以 “平均數±標準差”表示，并采用統計軟件SPSS11.0進行單因素方差分析；蛋白質、乳酸含量數據采用Excel軟件中的正交試驗設計方差分析工具進行分析，并進行F檢驗。

2 結果

2.1 發酵后產物的感官評價 對9個試驗單元的感官評價得分如表3所示。由表3可知，感官指標得分均在4.5分以上，可見各個試驗單元發酵情況均正常。試驗中發現各試驗樣品均為亮黃或者黃色，質地松軟，散發出誘人的特有醇香味。

2.2 以發酵后產物蛋白質含量為評定標準選擇最佳發酵條件 對發酵后秸稈蛋白質含量進行分析，結果見表4。由表4可知，影響蛋白質含量的因素主次順序為：水分、玉米粉含量、溫度、發酵時間。經方差分析：水分、玉米粉含量兩因素顯著影響蛋白質含量 （P＜0.05）。最佳條件組合為C2D2A1B2，即水分含量70%，玉米粉添加量1%，發酵溫度20℃，發酵時間28 d。

表3 各試驗單元感官評價得分

表4 以蛋白質含量為評價指標正交試驗分析結果

2.3 以發酵后產物乳酸含量為評價標準選擇最佳發酵條件 對發酵后秸稈乳酸含量進行分析，結果見表5。由表5可知，影響乳酸含量的因素主次順序為：水分、玉米粉含量、溫度、發酵時間。經方差分析水分、玉米粉含量以及發酵時環境溫度三因素顯著影響蛋白質含量（P＜0.05）。最佳條件組合為C2D2A1B2，即水分含量70%，玉米粉添加量1%，發酵溫度20℃，發酵時間28 d。

3 討論

3.1 干玉米秸稈發酵產物蛋白質含量 彭健和陳喜斌（2008）測定干玉米秸稈的蛋白質含量一般為3%～4%。發酵后秸稈蛋白質含量提高到8.5%～17.5%，相當于麩皮中的粗蛋白質含量。劉圈煒等 （2013）在青貯玉米秸稈中添加復合乳酸菌制劑，試驗組乳酸含量和蛋白質含量均顯著提高。劉圈煒等（2011）在青貯玉米秸稈加乳酸菌和纖維素酶，結果顯示提高了蛋白質含量。孫芹英等（2011）采用米曲霉和綠色木霉雙菌發酵玉米秸稈，結果顯示蛋白質含量提高3～4個百分點。趙輝等（2010）采用明串珠球菌104cfu/g、植物乳桿菌104cfu/g和短乳桿菌106cfu/g混合發酵玉米秸稈，結果發現，氨態氮與總氮比由 1∶7.5降低到 1∶14，即有利于蛋白質積累。汪建中和柯麗霞（2011）研究發現，干玉米秸稈經平菇與產朊假絲酵母混菌固態發酵后，其基質粗蛋白質含量由8.13%提高到13.41%。本試驗中也發現在玉米秸稈中加入1%～2%的玉米粉，發酵后粗蛋白質含量在8.5%～17.5%，盡管添加玉米粉提高了試驗前秸稈混合物的蛋白質含量，但提高幅度極為有限，說明在發酵過程蛋白質含量提高幅度較大，這可能是乳酸菌大量繁殖的結果。

表5 以乳酸含量為評價指標正交試驗分析結果

3.2 干玉米秸稈發酵產物乳酸含量 乳酸可保持飼料低pH和產生醇香味，也是保證飼料抗腐敗的關鍵因素。王鏡巖等（2002）認為乳酸菌攝取葡糖糖后經糖酵解過程生成丙酮酸，在無氧條件下轉變為乳酸。因此乳酸發酵需要一定量的糖類物質。但是過多易分解的糖，可能會因為糖酵解過程快速進行產生大量的乳酸，pH快速下降導致乳酸菌生長受阻。微生物發酵是產熱過程，適宜溫度可促使發酵過程加快，但是過高的溫度可能抑制發酵過程。在本試驗中發現高溫環境乳酸產量相對較低。

3.3 干玉米秸稈發酵后感官性狀 飼料的顏色和質地（干濕、柔軟度）也是影響飼料適口性的重要因素。楊鳳（2004）認為牛羊最喜食青綠飼料，其次是發酵飼料，對干粗飼料采食能力較差。在生產實踐中發現適當的水分可以改變發酵粗飼料的質地，有利于提高干物質采食量。而水分含量過高的發酵粗飼料卻不利于采食量的提高。本試驗中發酵產物顏色呈現柔和的黃色，潮濕松軟，散發出誘人的酒香味，與青貯玉米秸稈的氣味一致，可對牛羊采食量的提高有一定促進作用。

4 小結

在本試驗條件下，以發酵產物蛋白質含量和乳酸含量為評價標準，乳酸菌發酵生產干玉米秸稈青貯飼料的最優條件為溫度20℃，濕度70%，玉米粉添加量1%。

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