不同組合酶制劑對秸稈微貯飼料營養價值的影響

曾 輝， 邱玉朗， 李 林， 陳 群，*

（1.吉林農業大學動物科技學院，吉林長春 136100；2.吉林省農業科學院，吉林公主嶺 130118）

由于草原退化、土地資源緊缺和人畜爭糧等問題越來越嚴重，節糧型畜牧業將是我國畜牧業發展的必然趨勢，改變傳統畜牧業生產對糧食的過分依賴，多處理、多途徑利用秸稈資源，提高秸稈的飼用價值，是解決我國飼料不足及促進畜牧業發展的重要途徑，也是緩解當今人類面臨的糧食、能源和環境三大危機，實現農業可持續發展的重要途徑 （張吉鹍，2011）。玉米秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質素等組成，營養價值低，粗纖維含量高達35%～50%，質地粗硬，粗蛋白質品質差、含量低，影響家畜的采食量和消化率。秸稈經過酶制劑處理后，可使原本粗硬的秸稈變得柔軟蓬松，具有明顯的酸甜酒香氣味，顯著改善秸稈飼料的適口性，又能較大地改善玉米秸稈飼料的品質和營養成分，對提高秸稈飼料的營養價值與利用率具有重要的意義。

酶制劑主要包括纖維素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶及果膠酶等。纖維素酶不僅可以將秸稈中的部分纖維降解為單糖或雙糖，增加附著在秸稈上微生物的發酵底物，還可以提高秸稈飼料的消化率；木聚糖酶可以降解秸稈中的半纖維素，β-葡聚糖酶可以打破細胞壁使其營養物質釋放出來；果膠酶為其他酶的酶解反應提供作用底物，分解秸稈中的果膠質。添加纖維素復合酶使玉米青貯飼料中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）的含量顯著降低（蔡元，2011）。有試驗結果也表明，酶制劑能提高玉米秸青貯中粗蛋白質（CP）含量，降低NDF與ADF含量，并可以增加貯料中干物質（DM）與CP在奶牛瘤胃中的有效降解率（馬慧，2006）。

1 試驗材料

1.1 微貯原料 玉米秸稈，為完熟期玉米收獲籽實后自然晾干的干黃玉米秸稈，含水量約33%，粉碎秸稈長度為2～3 cm備用，種植于吉林省公主嶺市（吉林省農業科學院畜牧科學分院）。

1.2 酶制劑 纖維素酶（≥15萬U/g）；β-葡聚糖酶（≥5萬 U/g）；木聚糖酶（≥20萬 U/g）；果膠酶（≥3萬U/g）；粉末狀，袋裝，購自山東蘇柯漢生物工程股份有限公司，常溫貯存。

表1 試驗用玉米秸稈營養成分含量（以干物質計）

1.3 微貯容器 采用實驗室小型聚乙烯袋，每袋約裝 330 g（20 cm×30 cm）。

1.4 試驗設計 采用完全隨機區組設計試驗，共設置對照組（CK）、試驗一組、二組、三組、四組5個處理組，每組3個重復，各組添加量見表2。將各處理組所需用量的酶制劑，分別溶于40 mL蒸餾水中，充分攪勻。菌制劑組加入少許葡萄糖，室溫下放置2 h用于菌種復活。玉米秸稈用切碎機切短至約2 cm，將所需的水和溶解的微生物制劑混勻，噴灑在秸稈上，一層一層噴灑，一邊噴灑一邊用手拌勻，直到調節水分至60%，對照組添加等體積水，保證無效夾干層不能出現，標準為手抓成團而指縫不漏水，攪拌均勻（何艇，2010）。每組均勻噴灑至1 kg含水60%原料中，等分成3份，裝入聚乙烯袋（20 cm×30 cm）中，每袋約 330 g，然后用真空包裝機（型號WP300）抽真空封口，室溫發酵30 d后開封取樣，于-20℃保存，待檢測。

表2 試驗設計

1.5 試驗動物及日糧 選用3頭裝有永久性瘤胃瘺管的成年肉牛，年齡和體重大致相似，日糧營養水平按1.3倍維持需要下進行單欄飼喂，對照組與試驗組基礎日糧相同，日糧粗精比例為1∶1，各處理組粗飼料為秸稈微貯飼料和粉碎的羊草（秸稈微貯飼料和羊草比例為1∶1）。試驗前統一進行驅蟲、防疫，定期進行消毒，每天清掃牛舍一次，使試驗牛的休息環境干凈衛生。對牛進行7 d的預試期，從預試期開始每天8：00和17：00進行飼喂，先飼喂精料，后飼喂粗料，自由飲水。設置對照組（CK）、試驗一組、二組、三組、四組5個處理組，每個樣品同一頭瘺管牛設置3個重復。將樣品裝入瘤胃袋后于晨飼前同一時間點放入瘤胃內，然后把尼龍繩固定在瘺管蓋上。放置72 h后快速取出對應尼龍袋，取出的尼龍袋快速用自來水沖洗，直至水澄清不混濁為止，然后將尼龍袋65℃烘至恒重，裝入密封袋中，待測其營養成分的含量。

1.6 指標評定

1.6.1 感官評定 微貯結束后，依據1996版《青貯飼料評定標準》從pH、水分、氣味、色澤和質地等方面對玉米秸稈微貯飼料進行品質評價 （試行標準，1996）。

1.6.2 常規營養成分 樣品處理：取適量秸稈微貯飼料樣品，于65℃烘箱烘中烘干，室溫回潮，測其初水分。烘干后的樣品經高速粉碎機粉碎，過1mm篩。

NDF、ADF 根據 Van Soest（1990）測定；DM 的測定采用 AOAC（1990）法；CF、粗脂肪（EE）和 CP采用張麗英（2002）的方法測定；可溶性碳水化合物（WSC)利用蒽酮-硫酸比色法測定（Playne，1966）。

1.6.3 發酵品質指標 樣品處理：開啟真空袋后，準確稱取微貯飼料鮮樣20 g放入250mL三角瓶中，加入180 mL蒸餾水浸泡30min，用旋渦混合器攪拌30 s，先后用4層粗紗布粗濾和定量濾紙過，取適量浸提液用酸度計 （上海霄盛pHS-25型）測定其pH（趙子夫，2009）。剩余浸提液放入10mL離心管中，于4℃冰箱中存放備用。

乳酸及揮發性脂肪酸采用離子色譜法檢測，離子色譜柱：賽默飛AS11-HC陰離子分析柱-高容量柱，4×250mm；柱溫：30 ℃；流速：1mL/min；進樣體積：25μL；淋洗液：KOH自動淋洗液發生器。

采用比色法測定銨態氮的含量（馮宗慈，2010）。1.6.4 有氧穩定性 以微貯飼料暴露于空氣中的溫度變化評價有氧穩定性（陶蓮，2016）。微貯發酵30 d后打開真空袋，每個處理取1 kg放入廣口瓶中，置于實驗室陰暗處，防止在陽光下暴曬，用寬松塑料袋套在廣口瓶外面，減少水分損失和防止細菌交叉污染，將溫度計插入到貯料中，使用材料前需紫外滅菌 （劉輝，2015；Muck，2002）。 每 6 h記錄一次溫度變化，直到貯料溫度高于環境溫度2℃，記錄下來，即有氧穩定性的時間。

1.6.5 瘤胃降解率 72 h的降解率：

式中：A為某種營養成分在瘤胃中72 h的降解率，%；B為待測樣品某種營養成分放入瘤胃前的含量，g；C為某種營養成分在尼龍袋殘渣中的含量，g。

1.7 數據統計與分析 采用SPSS 22.0統計軟件對試驗數據進行方差分析及相關分析，所有指標均采用單因素Duncan方法分析，P＜0.05表示差異顯著，結果表示為“平均值±標準差”。

2 結果

2.1 不同組合酶制劑對玉米秸稈微貯飼料pH及感官指標評分的影響 依據1996版《青貯飼料評定標準》（試行），不同秸稈微貯飼料品質評價結果見表3。由表3知，相對于對照組，試驗組pH均降低，并且有酸甜酒香味道，感官品質較好。除對照組秸稈微貯品質綜合評分為良好外，試驗組均為優等。

表3 各組玉米秸稈微貯飼料pH及感官指標評分

2.2 不同組合酶制劑對秸稈微貯飼料營養成分的影響 由表4知，與對照組相比，試驗一組、二組、三組和四組對秸稈微貯飼料DM、CP、EE含量差異不顯著（P＞0.05），說明不能夠提高秸稈微貯飼料的DM、CP、EE含量；與對照組相比，試驗一組、二組、三組和四組的CF、NDF、ADF含量顯著降低 （P＜0.05），CF含量分別降低 12.65%、12.27% 、7.92% 、6.15% ，NDF 含 量 分 別 降 低18.77%、17.88%、12.06%、10.42%，ADF含量分別降低11.83%、10.49%、7.74%、8.10%。綜合來看，試驗一組＞二組＞三組＞四組。

表4 不同組合酶制劑對秸稈微貯飼料營養成分的影響（以干物質計）%

2.3 不同組合酶制劑對秸稈微貯飼料發酵品質的影響 由表5可以看出，與對照組相比，試驗組的pH和銨態氮/總氮含量均顯著降低（P＜0.05）。與對照組相比，試驗一組、二組、三組和四組pH分別降低 0.63、0.52、0.61、0.57，銨態氮/總氮含量分別降低16.84%、15.32%、13.58%、10.84%；與對照組相比，試驗一組、二組、三組和四組微貯秸稈飼料的乳酸和乙酸含量均顯著高于對照組（P＜0.05），乳酸含量分別增加11.56%、8.36%、6.44%、4.56%，乙酸含量分別增加2.14%、1.21%、1.68%、1.84%；各試驗組丙酸和丁酸未檢測出來。與對照組相比，試驗一組、二組、三組和四組微貯秸稈飼料的WSC顯著提高 （P＜0.05），分別提高0.42%、0.38%、0.35%、0.32%。綜合來看，試驗一組效果最佳。

表5 不同組合酶制劑對秸稈微貯飼料發酵品質的影響（以干物質計）g/kg

2.4 不同組合酶制劑對秸稈微貯飼料有氧穩定性的影響 秸稈微貯飼料暴露于空氣中，其內部溫度高于環境溫度2℃所需要的時間為有氧穩定性。對照組、試驗一組、二組、三組和四組的有氧穩定性分別為 96、108、102、102、102 h，各試驗組的有氧穩定時間均顯著提高（P＜0.05）。

2.5 不同秸稈微貯飼料對肉牛瘤胃72 h降解率的影響 由表6知，與對照組相比，各試驗組DM、CP、NDF、ADF的瘤胃 72 h降解率均顯著提高（P＜0.05）。與對照組相比，試驗一組、二組、三組和四組的 DM瘤胃72 h降解率分別提高2.57%、1.56%、2.08%、1.21%，CP瘤胃 72 h降解率分別提高4.64%、2.63%、2.41%、2.18%，NDF瘤胃72 h降解率分別提高17.56%、16.04%、15.51%、15.25%，ADF瘤胃72 h降解率分別提高15.46%、12.44%、7.15%、5.02%。相對于對照組，試驗一組的DM、CP、NDF、ADF的瘤胃72 h降解率效果更好。

表6 不同秸稈微貯飼料對瘤胃降解率的影響%

3 討論

3.1 不同處理對玉米秸稈微貯飼料pH及感官指標評分的影響 玉米秸稈微貯飼料的pH和感官評價是重要的指標（余汝華，2004）。通過合理、規范的微貯處理干黃秸稈，貯料pH在3.8～4.2，具有酸香味、亮黃色、蓬松完整不粘手，貯料品質綜合評價可以達到優等。

3.2 不同處理對秸稈微貯飼料營養成分的影響本試驗表明，通過不同組合酶制劑微貯處理干黃玉米秸稈后，能夠增加其DM、EE和CP含量，但是差異不顯著（P＞0.05），說明不同組合酶制劑對對秸稈微貯飼料的DM、EE和CP含量沒有明顯的作用；各處理組的CF、NDF、ADF和半纖維素含量顯著降低（P＜0.05），可溶性碳水化合物含量顯著增加（P＜0.05），與王玉榮（2017）結果一致。 以上結果表明，添加不同組合酶制劑可以更加有效的分解玉米秸稈細胞壁特殊的纖維素-半纖維素-木質素結構，更有效地將細胞內容物釋放出來，提高對秸稈纖維素的降解能力，增加秸稈可溶性糖含量，為乳酸菌等生長提供充足的營養底物，進而提高秸稈飼料的營養價值。

3.3 不同處理對秸稈微貯飼料發酵品質的影響本試驗表明，秸稈經過不同組合酶制劑微貯處理后，pH和銨態氮/總氮值顯著降低（P＜0.05），乳酸和乙酸含量顯著增加（P＜0.05），丙酸和丁酸未檢測出來。說明在發酵過程中乳酸菌等有益菌成為貯料中的優勢菌群，隨著微貯時間的延長，有益菌大量的生長繁殖，不斷發酵，乳酸和乙酸含量得到提高，造成pH迅速降低，銨態氮/總氮值降低，秸稈發酵品質得到改善，與李龍興（2013）研究結果一致。

3.4 不同處理對秸稈微貯飼料有氧穩定性的影響 本試驗結果表明，對照組、試驗一組、二組、三組和四組的有氧穩定性分別為 96、108、102、102、102 h，各試驗組的有氧穩定時間均顯著提高（P＜0.05）。剛剛開袋后，微貯飼料pH較低，抑制酵母菌及腐敗菌的活動，隨著暴露于空氣中時間的延長，酵母菌及腐敗菌的活動增加，乳酸及乙酸等有機酸不斷分解，腐敗菌也在不斷分解蛋白質，微貯飼料的pH上升，直到微貯飼料溫度高于環境溫度2℃，貯料徹底腐敗，與邱小燕（2014）和呂文龍（2010）的結果一致。

3.5 不同秸稈微貯飼料瘤胃72 h降解率試驗何長芳等（2010）用纖維素酶、β－葡聚糖酶、木聚糖酶及果膠酶等復合酶處理小麥秸稈飼喂牲畜，能夠提高秸稈纖維組分的瘤胃降解率（P＜0.05），與本試驗研究結果一致。與對照組比，試驗組DM、CP、NDF、ADF 的 72 h瘤胃降解率顯著提高（P＜0.05）。秸稈微貯飼料瘤胃降解率提高主要原因是高活性復合酶制劑能夠打破秸稈細胞壁，降解秸稈部分纖維組分，提高了纖維素的表面積及潤脹性，降低了細胞壁對瘤胃微生物的抗性，飼料與消化酶的接觸面積得到提高，從而提高NDF和ADF的瘤胃降解率，更易被牛消化利用，提高秸稈飼料的營養價值。

4 結論

纖維素酶、β－葡聚糖酶、木聚糖酶、果膠酶添加量分別為 0.2、0.2、0.05、0.05 g/kg時干黃玉米秸稈微貯飼料的效果最佳。干黃玉米秸稈經過組合酶制劑微貯后，適口性好，具有酸甜酒香味道，其特殊的纖維素-半纖維素-木質素細胞壁結構被破解，一部分纖維素、半纖維素和木質素轉化為單糖或多糖，纖維含量降低，提高了肉牛瘤胃對秸稈營養物質降解率，較大地改善玉米秸稈飼料的品質和營養成分，對提高秸稈飼料的營養價值與利用率具有重要的意義。