短乳桿菌對有氧暴露過程中不同品種全株玉米青貯品質的影響

徐生陽，閔旭東，云 穎，玉 柱

（中國農業大學草業科學與科技學院，北京 100193）

近年來，我國奶牛業持續穩定發展[1]。全株玉米(Zea mays)青貯因具有保存效果好、營養價值高等優點，被當作十分重要的飼料來源，在我國奶牛生產中應用廣泛[2]。在國際上，全株玉米青貯作為反芻動物重要的飼料來源，在歐美等發達地區得到了廣泛應用[3-4]。且青貯飼料的質量對家畜的生產和生長都有直接影響，因此，青貯品質倍受關注[5]。在生產實踐中由于沒有嚴格控制青貯飼料在發酵貯藏過程中所需的厭氧環境或在取用過程中未能妥善管理，往往會造成二次發酵，降低青貯飼料品質[6]。其中有氧暴露時間是二次發酵過程中十分重要的影響因素，它對最后成品蛋白質及其它營養成分的含量有著直接影響[7]。

乳酸菌添加劑被廣泛用于改善青貯品質[8]。短乳桿菌(Lactobacillus brevis)為異型發酵乳酸菌，異型乳酸菌發酵可以產生大量抑制真菌生長的乙酸，對提高青貯產物的有氧穩定性、防止有氧變質有著重要影響。研究表明，添加異型發酵乳酸菌的黑麥草(Lolium perenne)青貯發酵品質較好，添加禾草源異型發酵乳酸菌可以有效保證無芒雀麥(Bromus inermis)有氧暴露過程中青貯品質的穩定[9-10]。綜合上述因素，研究乳酸菌添加劑及有氧暴露時間在青貯飼料二次發酵過程中的影響對于指導青貯生產實踐有著重要意義。目前，塔娜等[9]、苗芳等[10]探究了異型發酵乳酸菌對青貯發酵特性、營養品質和有氧穩定性的影響，但大多都是針對布氏乳桿菌(L. buchneri)，而對短乳桿菌的研究較少。鑒于此，本研究主要探討短乳桿菌對有氧暴露過程中全株玉米青貯品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

先玉335(Ⅰ)、奧玉5102(Ⅱ)兩個品種的全株玉米，先玉335由美國先鋒公司選育，奧玉5102由北京奧瑞金種業股份有限公司選育。

添加劑為短乳桿菌，由中國農業大學牧草青貯實驗室提供。

1.2 試驗設計

本研究為雙因素對照試驗，于河北涿州實驗基地選取蠟熟期的兩個不同品種的玉米進行青貯制作。將全株玉米切碎至2 cm后混勻，每個品種添加短乳桿菌 (1 × 105cfu·g-1)為處理組，對照組為空白，之后再次混勻，裝入5 L的青貯桶中用密封條密封，各處理設置3個重復。青貯120 d后開封，在有氧暴露0、1、3、5、7 d通過四分法進行取樣，分析其發酵品質和營養品質。

1.3 指標測定及方法

采用雷磁PHS-3C型pH計測定pH，采用島津LC-20A型高效液相色譜儀(色譜柱：KC-811 column, Shimadzu，日本；檢測器：SPD-M10AVP；流動相：3 mmol·L-1高氯酸，流速 1 mL·min-1, 柱溫 50 ℃；檢測波長 210 nm，進樣量 5 μL)分析乳酸 (lactic acid, LA)和 揮 發 性 脂 肪 酸 ， 包 括 乙酸(acetic acid, AA)、 丙 酸 (propionic acid, PA)和 丁酸(butyric acid, BA)[11]。采用苯酚-次氯酸鈉法測定氨態氮/總氮 (ammonia nitrogen/total nitrogen，AN/TN)[12]。

采用Van Soest[13]的方法測青貯樣品中性洗滌纖維 (neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗滌纖維 (acid detergent fibre, ADF)含量[13]。采用硫酸-蒽酮比色法測定可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)[14]。 采 用 Goering 和 Van Soest[15]的 方 法 測 定青貯樣品中酸性洗滌木質素 (acid detergent lignin, ADL)的含量[15]。采用AACC[16]的方法測定淀粉(starch)。采用 AOAC 法測定粗脂肪 (ether extract, EE)、粗蛋白質 (crude protein, CP)和干物質 (dry matter, DM)[17]。

1.4 數據分析

采用Excel進行均值±標準誤的計算，采用SPSS 17.0軟件對品種和添加劑進行雙因素統計分析，對各處理和有氧暴露時間分別進行單因素分析，并用Duncan法對各測定數據進行多重比較。測定結果用平均值±標準誤表示。

2 結果與分析

2.1 發酵品質

添加短乳桿菌顯著降低了品種Ⅰ的AN/TN值(P＜0.05)(表 1)，品種對 AN/TN 的值無顯著影響，添加劑和品種互作對AN/TN的值影響極顯著(P ＜0.01)。添加短乳桿菌后，品種Ⅰ的LA含量顯著提高，品種Ⅱ的LA含量顯著高于品種Ⅰ，品種和添加劑互作對LA的含量有顯著影響(P＜0.05)。

在各處理的有氧暴露過程中，LA和AA的含量呈降低趨勢，BA、pH和AN/TN呈升高趨勢(表2)。品種Ⅰ對照組與處理組的pH在有氧暴露3 d時出現差異，處理組的pH顯著低于對照組(P＜0.05)。在品種Ⅱ中，相較于0 d，對照組在3 d時pH就顯著提高，而處理組在5 d時pH才顯著提高(P ＜0.05)。在對照組中，有氧暴露0、3 d時品種Ⅱ的pH顯著低品種Ⅰ(P＜0.05)。品種Ⅰ處理組中，在 0、5、7 d 時 AN/TN 顯著低于對照組 (P＜0.05)。

品種Ⅰ處理組中，有氧暴露0、1、3、7 d時LA的含量顯著高于對照組(P＜0.05)。品種Ⅱ處理組中，有氧暴露1、3 d時LA的含量顯著高于對照組(P＜0.05)，且品種Ⅱ對照組中LA的含量在0、1、3、7 d 顯著高于品種Ⅰ對照組 (P＜0.05)。兩品種中處理組AA的含量在有氧暴露1 d均顯著高于對照組(P＜0.05)。品種Ⅱ對照組中AA的含量在0、1、3 d 顯著高于品種Ⅰ對照組 (P＜0.05)。

品種Ⅰ處理組BA的含量在有氧暴露0、1 d時顯著低于對照組，品種Ⅱ處理組BA的含量在有氧暴露 0、1、3 d 時顯著低于對照組 (P＜0.05)。品種Ⅱ對照組中BA含量在0、1、3、5 d時顯著低于品種Ⅰ對照組(P＜0.05)。有氧暴露時間對發酵品質各指標影響均極顯著 (P＜0.01)(表 2)。

表1 品種及添加劑對全株玉米青貯發酵品質的影響Table 1 Fermentation quality of whole plant corn silage with different hybrids and additives

2.2 營養品質

添加短乳桿菌顯著降低了品種Ⅰ中ADF和NDF的含量，品種Ⅱ中ADF和NDF的含量顯著高于品種Ⅰ(P＜0.05)(表 3)。品種和添加劑互作對 ADF 和NDF的含量有極顯著影響(P＜0.01)。添加短乳桿菌后顯著減少了品種Ⅰ淀粉的損失，品種Ⅰ淀粉的含量顯著高于品種Ⅱ(P＜0.05)。品種和添加劑互作對淀粉的含量有極顯著影響(P＜0.01)。添加短乳桿菌后兩品種DM含量均顯著降低，品種Ⅱ的DM含量顯著低于品種Ⅰ(P＜0.05)。品種和添加劑互作對淀粉含量有極顯著影響(P＜0.01)。

表2 品種及添加劑對有氧暴露過程中全株玉米青貯發酵品質的影響Table 2 Fermentation quality of whole plant corn silage with different hybrids and additives during aerobic exposure

表3 品種及添加劑對全株玉米青貯發酵品質的影響Table 3 Nutrient content of whole plant corn silage with different hybrids and additives

在各處理的有氧暴露過程中，NDF的含量呈顯著增加趨勢，淀粉、EE、DM、CP的含量呈顯著降低趨勢 (P＜0.05)(表 4)。品種Ⅰ處理組中，0、3、5 d 時 ADF 的含量顯著低于對照組 (P＜0.05)。品種Ⅰ處理組中，有氧暴露各個時期內NDF的含量顯著低于對照組(P＜0.05)。對照組中，有氧暴露各個時期內品種Ⅰ的NDF和ADF含量始終顯著低于品種Ⅱ(P＜0.05)。

表4 品種及添加劑對有氧暴露過程中全株玉米青貯營養成分的影響Table 4 Nutrient content of whole plant corn silage with different hybrids and additives during aerobic exposure

品種Ⅰ處理組中0、1、3 d淀粉的含量顯著高于對照組(P＜0.05)。對照組中，有氧暴露各個時期內，品種Ⅰ淀粉的含量始終顯著高于品種Ⅱ(P ＜0.05)。品種Ⅰ處理組中，3、5、7 d時DM的含量顯著高于對照組，0、1 d時DM的含量顯著低于對照組(P＜0.05)。在對照組有氧暴露過程中，品種Ⅰ的DM含量始終顯著高于品種Ⅱ(P＜0.05)。

品種Ⅰ對照組中，有氧暴露1 d時WSC的含量顯著降低，7 d 時 WSC 的含量顯著提高 (P＜0.05)。品種Ⅰ處理組中，3 d時WSC的含量顯著降低，5、7 d 時 WSC 的含量顯著提高，3、5 d 時 WSC 的含量顯著低于對照組(P＜0.05)。有氧暴露時間對營養品質各指標影響均極顯著(P＜0.01)。

3 討論

3.1 品種及添加劑對有氧暴露過程中全株玉米青貯發酵品質的影響

pH是評價青貯品質的重要指標，pH越低，酸度越高，青貯越容易保存[18]。有氧暴露條件下，隨著時間的延長，好氣性微生物大量繁殖使得青貯的pH逐漸升高[19]。通常認為制作成功的青貯pH應在4.2以下，AN/TN應低于10%[20-21]。

在整個有氧暴露過程中，本研究中所有AN/TN的值均小于10%。品種Ⅰ對照組與處理組的pH在有氧暴露3 d時出現差異，處理組的pH顯著低于對照組。在品種Ⅱ中，相較于0 d，對照組在3 d時pH就顯著提高，而處理組在5 d時pH才顯著提高。說明添加短乳桿菌能夠延緩各品種pH的升高。

有機酸、水溶性碳水化合物和蛋白質可以被梭菌等有害菌作為發酵底物，產生氨態氮和丁酸，不但造成了營養物質的損失，而且還會影響飼料口感，甚至造成動物中毒，因此氨態氮和丁酸的含量是評價青貯飼料品質的重要指標[22]。王旭哲[23]的研究表明，隨著有氧暴露天數的增加，氨態氮的含量逐漸增加，這與本研究的結果相類似，品種Ⅰ處理組與對照組在有氧暴露1 d時AN/TN的含量顯著提高，之后AN/TN的值隨著有氧暴露天數的增加而增加，說明有氧暴露使得青貯品質變劣。品種Ⅰ處理組AN/TN的值在有氧暴露0、5、7 d時顯著低于對照組，說明添加短乳桿菌有利于減少AN/TN中的含量。

短乳桿菌能夠進行異型乳酸發酵，具有高產酸能力[8]。本研究中，品種Ⅰ處理組中在有氧暴露0、1、3、7 d時的LA顯著高于對照組，品種Ⅱ處理組中，有氧暴露1、3 d時LA的含量顯著高于對照組。品種Ⅰ處理組中，有氧暴露1 d時AA的含量顯著高于對照，品種Ⅱ處理組中，有氧暴露1、3 d時AA的含量顯著高于對照組。乳酸和乙酸的含量較高在玉米青貯中是良好的指標[24]。且有研究表明，乙酸可以穩定提高青貯飼料有氧穩定性[25]。說明添加短乳桿菌有利于增強各品種的有氧穩定性。

乙酸可以有效抑制青貯飼料有氧暴露階段酵母、霉菌和真菌的生長繁殖[26]。在本研究中，品種Ⅰ處理組在有氧暴露0、1 d時BA的含量顯著低于對照組；在品種Ⅱ處理組中，有氧暴露1、3 d時BA的含量顯著低于對照組。說明，添加短乳桿菌產生了酸類物質，抑制了梭菌等有害菌的繁殖，從而減少了BA的含量。

對照組中，品種Ⅱ品種在有氧暴露0、3 d時pH顯著低品種Ⅰ，LA的含量在0、1、3、7d時顯著高于品種Ⅰ對照組，AA的含量在0、1、3 d時顯著高于品種Ⅰ對照組，BA的含量在0、1、3 d時顯著低于品種Ⅰ對照組。綜上，添加短乳桿菌可以提高各品種在有氧暴露時期全株玉米青貯的發酵品質，品種Ⅱ在有氧暴露時期全株玉米青貯的發酵品質要好于品種Ⅰ。

3.2 品種及添加劑對有氧暴露過程中全株玉米青貯營養成分的影響

ADF影響家畜對飼料的消化，NDF含量與飼料適口性相關，二者含量可以間接反映飼料品質，ADF和NDF含量越多，說明可供牲畜吸收的營養成分就越少[27-28]。在有氧暴露過程中，本研究所有處理中NDF的含量呈顯著增加趨勢。品種Ⅰ處理組中，有氧暴露0、3 d時ADF的含量顯著低于對照組，有氧暴露各個時期內NDF的含量顯著低于對照組。有研究表明，NDF和ADF的含量會隨著青貯開窖后含量會逐步增加[29]，與本研究結果相類似。這可能是隨著有氧暴露時間的增加，易分解的部分逐步分解，從而造成不易分解部分濃度的相對增加[30]。說明，有氧暴露時間會減少品種Ⅰ可供牲畜吸收的營養成分，而添加短乳桿菌會減少有氧暴露過程中品種Ⅰ可供牲畜吸收的營養成分的損失。

淀粉是玉米青貯中重要的營養物質，影響著瘤胃發酵，淀粉含量的降低可能是有氧暴露過程中，霉菌等一些有害微生物增長所導致的[8,31]。品種Ⅰ對照組中，有氧暴露1 d時淀粉的含量顯著降低，品種Ⅰ處理組中3 d時淀粉的含量顯著降低。說明，添加短乳桿菌可以延緩淀粉的降解。品種Ⅰ處理組中，有氧暴露0、1、3 d淀粉的含量顯著高于對照組(P＜0.05)，說明添加短乳桿菌有利于減少有氧暴露過程中品種Ⅰ淀粉的損失。青貯有氧暴露后，會由于好氣性微生物的增殖導致青貯飼料不穩定，具體表現為DM下降等[32]，所以品種Ⅰ對照組中有氧暴露3 d時DM含量顯著降低。但品種Ⅰ處理組中，有氧暴露1、3 d時DM的含量顯著提高，這可能是由于所取青貯樣較少，添加短乳桿菌減緩了全株玉米青貯的有氧腐敗，玉米青貯滲出液的流失導致了青貯中DM的含量相對增加[8]。品種Ⅰ處理組0、1 d時DM的含量顯著低于對照組，3、5、7 d時DM的含量顯著高于對照組。雖然初期的DM小于對照組，但后期處理組DM的含量仍高于對照組，說明短乳桿菌在有氧暴露過程中減緩DM的損失效果依然是明顯的。品種Ⅰ對照組中，有氧暴露1 d時WSC的含量顯著降低，7 d時WSC的含量顯著提高。品種Ⅰ處理組中，有氧暴露3 d時WSC的含量顯著降低，3、5、7 d時WSC的含量顯著低于對照組。說明有氧暴露初期，好氧性微生物利用WSC等營養物質大量增殖使得WSC含量不斷減少，而后期WSC含量增加可能是由于部分不溶性碳水化合物降解所造成的[8]。綜上，添加短乳桿菌可以提高有氧暴露過程中品種Ⅰ的營養品質。

4 結論

奧玉5102在有氧暴露時期全株玉米青貯的發酵品質要好于先玉335。添加短乳桿菌可以提高有氧暴露過程中先玉335和奧玉5102的發酵品質，可以提高有氧暴露過程中先玉335的營養品質。