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混合青貯對西蘭花尾菜青貯發酵品質的影響

2020-03-03 14:37:13蔡觀容董臣飛田吉鵬許能祥程云輝于懷華顧洪如
江蘇農業科學 2020年22期

蔡觀容 董臣飛 田吉鵬 許能祥 程云輝 于懷華 顧洪如

摘要:為了探究米粉、米糠與西蘭花尾菜以不同比例混合以及不同添加劑對混合飼料青貯發酵品質、營養品質和微生物數量的影響,分別進行如下試驗設計:3種輔料處理,米糠、米粉混合質量比分別為1∶1、2∶1、3∶1;4種西蘭花尾菜與輔料的混合處理,西蘭花尾菜、輔料混合的質量比分別為60∶40、65∶35、70∶30、75∶25;3種添加劑處理,分別為5×105CFU/g乳酸菌、0.2%食鹽、對照(等量蒸餾水)。結果表明,所有混合青貯飼料均取得了良好的發酵效果;在米粉、米糠及西蘭花尾菜混合青貯飼料中添加乳酸菌后,與對照組相比,pH值、氨態氮含量、乙酸(AA)含量顯著降低,粗蛋白(CP)含量顯著提高;隨著輔料中米糠占比的提高,乳酸(LA)、AA、氨態氮、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、可溶性碳水化合物(WSC)含量總體顯著增加,pH值和體外干物質消化率(IVDMD)總體顯著下降,好氧細菌、乳酸菌、真菌數量與淀粉、CP含量總體顯著減少;隨著西蘭花尾菜在青貯原料中所占比例的上升,干物質、氨態氮、WSC、淀粉含量總體顯著降低,NDF、ADF、CP含量總體顯著上升。結合發酵品質、營養品質和微生物數量等指標綜合評估,添加乳酸菌、輔料中米糠、米粉質量比為2∶1,且尾菜、輔料質量比為75∶25的處理組青貯品質最佳。

關鍵詞:西蘭花尾菜;添加劑;米糠;米粉;混合青貯;輔料

中圖分類號:S816.5+3文獻標志碼:A

文章編號:1002-1302(2020)22-0190-06

作者簡介:蔡觀容(1995—),女,湖南株洲人,碩士,主要從事飼草調制與加工研究。E-mail:643743808@qq.com。

通信作者:顧洪如,研究員,從事農區牧草育種與利用研究。E-mail:guhongrujs@163.com。

隨著人們生活水平的提高,肉蛋奶類食物在人們日常食物中的占比日益提高[1],而畜牧業的快速發展導致我國南方飼草料供不應求,給畜牧業的健康發展帶來了重大挑戰[2-3]。隨著居民對蔬菜質量要求的提高,蔬菜種植規模越來越大,在生產加工過程中產生的大量尾菜因未被利用而成為固體廢棄物[4]。西蘭花(BrassicaoleraceaL.var.italicPlanch)因營養價值高而成為一種優質的高檔蔬菜。據估算,我國的西蘭花種植面積已超過2.7萬hm2,每年的西蘭花產量超過100萬t,其中約產生45%~50%的西蘭花尾菜(包括廢棄莖葉、發育不全的莖球、因病蟲害而受損的植株等),直接丟棄尾菜會造成環境污染,危害蔬菜生產基地,影響下茬蔬菜生長,給農戶造成嚴重損失[5-6]。西蘭花莖葉是一種潛在的植物蛋白飼料資源,開發西蘭花尾菜作為非常規飼料原料來代替部分常規飼料,不僅可降低飼料成本、獲得可觀的經濟價值,亦可緩解人畜爭糧矛盾和糧食供給壓力,促進我國飼料工業的可持續發展[7]。

新鮮西蘭花尾菜的水分含量比較高,無法長期保存。將未腐爛變質的尾菜加工成青貯飼料,可以降低尾菜的營養物質損失,較長期保存尾菜的青鮮狀態,提高尾菜的適口性、消化率和營養價值,解決尾菜造成的環境問題,并實現尾菜的資源化利用[8-9]。直接青貯不能保證尾菜青貯的品質,而將高水分含量的原材料與高干物質含量的材料如麩皮、米糠或秸稈進行混合青貯,是減少滲出液、避免營養損失的有效途徑[10-11]。錢仲倉等將西蘭花莖葉含水量控制在75%以內,并添加105CFU/g乳酸菌進行青貯后飼喂土豬,結果表明,青貯料可較好地提供土豬生長所需營養,并能節省飼料成本[12]。食鹽不僅可以促進乳酸發酵,而且可以改善飼料的適口性,提高動物食欲。李大鵬在研究添加劑對玉米秸稈青貯質量的影響時發現,加入一定量的食鹽可改善青貯飼料的品質,并起到一定的防腐作用,且研究結果顯示,食鹽的添加量為0.3%時效果最佳[13]。由此可見,通過將西蘭花尾菜與干物質含量較高的輔料進行混合青貯,并添加一定量的添加劑可以提高混合青貯飼料的質量,從而實現西蘭花尾菜的長期保存。

為了提高混合西蘭花尾菜青貯飼料的發酵品質及營養品質,本研究將米糠、米粉按不同比例混合后作為輔料,與西蘭花尾菜按不同比例進行混合青貯,并添加乳酸菌、食鹽2種添加劑,分析青貯飼料的發酵品質、營養品質和微生物數量的變化,從中選出物料類型、混合比例及添加劑的最佳組合,以期為西蘭花尾菜的資源化利用提供技術支持。

1材料與方法

1.1試驗材料

青貯原料:西蘭花尾菜于2018年10月用鐮刀收獲于江蘇省農業科學院試驗基地,收獲后摘掉腐爛變質的部分,取莖葉部分用粉碎機粉碎,備用。米粉、米糠于2018年在江蘇省南京市農貿市場購得,其中米糠為純糠。青貯原料的基本理化性質見表1。

食鹽添加劑由分析純NaCl加水配制而成;乳酸菌來自江蘇省農業科學院畜牧研究所,活力單位為5×105CFU/g,主要成分包括植物乳桿菌、布氏乳桿菌和副干酪乳桿菌。

1.2試驗設計與方法

采取3因素隨機區組設計,設3次重復。添加劑處理(A,各組添加量均以青貯原料的鮮質量為基礎)包括對照組(CK):添加2%蒸餾水的空白對照組,乳酸菌添加組(LAB):添加量為5×105CFU/g,食鹽添加組(NaCl):添加量為0.2%;輔料設置3個處理(MT,以各自的鮮質量為基礎),米糠∶米粉1∶1,米糠∶米粉2∶1,米糠∶米粉3∶1;尾菜和輔料設置4個混合質量比(MR,以各原料的鮮質量為基礎),尾菜:輔料分別為60∶40、65∶35、70∶30和75∶25。

青貯加工方法:將西蘭花尾菜用碎草機打成長度為1~2cm的小段后,按照比例與米粉、米糠等物料混合均勻,將乳酸菌、NaCl等添加劑稀釋液噴灑加入,充分混勻后,快速裝入青貯袋中并進行真空封口,每個青貯袋200g左右,每個處理3袋,共36個處理,108袋,在室溫貯藏60d后開袋取樣。

1.3測定內容及方法

1.3.1樣品前處理將青貯后的混合青貯料充分混勻后,取10g青貯樣品置于三角瓶中,加入90mL0.9%無菌生理鹽水,用封口膜封口,用于好氧細菌、乳酸菌和真菌(霉菌和酵母菌)的計數。同時稱取20g青貯樣品于三角瓶中,加入180g去離子水,攪拌均勻后于4℃下浸提24h,之后用4層紗布和定性濾紙過濾,得到浸提液,將浸提液置于-20℃冷凍冰箱中保存待測。稱取100g左右青貯料,于75℃烘箱中烘48h以上至恒質量,測定并計算干物質(drymatter,簡稱DM)含量,并將烘干的樣品用高速萬能粉碎機粉碎,過1mm篩后放入聚乙烯自封袋中,排盡空氣,密封保存,用于青貯飼料飼用品質的測定。

1.3.2分析方法采用平板培養法進行微生物計數。將裝有樣品、生理鹽水的三角瓶置于搖床上,于120r/min下搖2h。用1層無菌紗布過濾青貯草渣,然后逐級稀釋,選擇3個合適的稀釋梯度,每個稀釋梯度設3個重復。將100μL細菌、500μL真菌和乳酸菌不同稀釋梯度的懸浮液置于無菌培養皿中,傾注乳酸細菌(MRS)培養基,直至蓋滿培養皿底部,混合均勻并凝固后置于37℃厭氧培養箱中培養48h,計算乳酸菌數量。將懸浮液涂布于盛有孟加拉紅培養基的培養皿中,于30℃培養5~7d,計算霉菌、酵母菌數量。將懸浮液涂布于盛有牛肉膏瓊脂(NB)培養基的培養皿中,于37℃下培養24h,計算好氧細菌數量[14]。

青貯浸提液用來測定pH值、氨態氮(ammonianitrogen,簡稱AN)含量、乳酸(lacticacid,簡稱LA)含量、乙酸(aceticacid,簡稱AA)含量、丙酸(propionicacid,簡稱PA)含量和丁酸(butyricacid,簡稱BA)含量等。使用Micro-Bench型pH計測定青貯飼料的pH值。使用安捷倫1260型高效液相色譜儀測定分析有機酸含量[15]。氨態氮含量的測定采用苯酚-次氯酸鈉比色法[15]。

烘干、粉碎后的樣品用來測定原料和混合青貯飼料的飼用品質。水溶性碳水化合物(WSC)、淀粉含量的測定采用高氯酸水解-蒽酮-硫酸比色法[16]。粗蛋白(CP)含量的測定采用凱氏定氮法,測定儀器為丹麥FOSS公司的KjeltecTM2300型凱氏定氮儀[15]。中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量采用Ankom公司的Ankom200i型半自動纖維測定儀利用Van-Soest法[15]進行測定。干物質體外消化率(IVDMD)的測定采用胃蛋白酶-纖維素酶2步法[17]。

1.4數據統計

用Excel對數據進行基本處理分析后,采用SPSS軟件中的多因素方差對試驗數據進行分析,并用最小顯著性差異法(LSD)進行多重比較,數據采用平均值。

2結果與分析

2.1米粉米糠及添加劑對混合青貯飼料發酵品質的影響

試驗中各處理均沒有檢測到丙酸(PA)、丁酸(BA)。由表2可以看出,不同添加劑(A)對青貯飼料pH值、氨態氮含量、乙酸含量有極顯著影響(P<0.01);輔料類型(MT)對青貯飼料pH值、氨態氮含量、LA含量、AA含量均有極顯著影響(P<0.01);輔料、尾菜的混合比例(MR)對青貯飼料pH值、DM含量、氨態氮含量有極顯著影響(P<0.01);MT、MR、A對青貯飼料pH值、氨態氮含量、LA含量、AA含量等指標均存在顯著或極顯著互作效應。

由表2還可以看出,添加乳酸菌處理組的pH值、氨態氮含量、AA含量顯著低于CK、0.2%食鹽處理組(P<0.05),添加0.2%食鹽處理組的pH值亦顯著低于CK(P<0.05)。隨著米糠所占比例的提高,混合青貯飼料的氨態氮、LA、AA含量均表現出顯著增加的趨勢(P<0.05),pH值則有顯著下降的趨勢(P<0.05),輔料米糠、米粉質量比為3∶1的處理氨態氮、LA、AA含量最高,分別為0.92mmol/L、2.80%、0.15%,pH值最低為3.26。隨著尾菜在混合青貯飼料中所占比例的提高,青貯飼料的DM、氨態氮含量有顯著下降趨勢(P<0.05),pH值有顯著上升趨勢(P<0.05);尾菜、輔料的質量比為75∶25處理的DM、氨態氮含量最低,分別為30.14%、0.39mmol/L,尾菜、輔料的質量比為70∶30時,混合青貯飼料的pH值最高,達到3.47。

2.2米粉米糠及添加劑對混合青貯營養品質的影響

由表3可以看出,A對混合青貯飼料的WSC含量有極顯著影響(P<0.01),對CP含量有顯著影響(P<0.05);MT對混合青貯飼料的IVDMD以及NDF、ADF、WSC、淀粉、CP含量均有極顯著影響(P<0.01);MR對混合青貯飼料的NDF、ADF、淀粉、WSC含量的影響極顯著(P<0.01),對CP含量有顯著影響(P<0.05);MR、MT、A僅對混合青貯飼料的NDF含量存在顯著的互作效應(P<0.05);MR、A對混合青貯飼料的IVDMD和淀粉含量有極顯著的互作效應(P<0.01);MT、MR對混合青貯的IVDMD和NDF、CP含量存在極顯著的互作效應(P<0.01),對ADF含量有顯著的互作效應(P<0.05)。

由表3還可以看出,相比于CK組和0.2%食鹽處理組,添加乳酸菌能顯著降低混合青貯飼料的WSC含量,增加CP含量(P<0.05),與CK組相比,添加0.2%食鹽的處理組能顯著降低WSC的含量(P<0.05)。隨著米糠所占比例的提高,混合青貯飼料的IVDMD和淀粉、CP含量均顯著降低(P<0.05),在米糠、米粉的質量比為3∶1時最低,分別為55.73%、12.01%、7.26%;NDF、ADF、WSC含量有顯著增加趨勢(P<0.05),米糠、米粉質量比為3∶1時最高,分別達到45.13%、30.86%、2.53%。隨著西蘭花尾菜所占比例的提高,混合青貯飼料的NDF、ADF、CP含量呈顯著上升的趨勢(P<0.05),當尾菜、輔料質量比為75∶25時最高,分別為60.10%、42.65%、29.49%、7.88%;WSC、淀粉含量呈顯著下降趨勢(P<0.05),當尾菜、輔料質量比為75∶25時最低,分別為1.57%、16.50%。

2.3米粉米糠及添加劑對混合青貯中微生物數量的影響

由表4可以看出,A、MR分別僅對混合青貯飼料的真菌數量有極顯著、顯著影響,而MT對好氧細菌、乳酸菌、真菌數量均有極顯著影響(P<0.01);A與MT、MT與MR對混合青貯飼料的真菌數量分別存在極顯著、顯著的互作效應,而A與MR對乳酸菌數量存在極顯著的互作效應(P<0.01)。

由表4還可以看出,相比于CK組,添加0.2%食鹽處理組的真菌數量顯著升高(P<0.05);隨著米糠在物料中所占比例的提高,好氧細菌、乳酸菌、真菌數量均有顯著下降的趨勢(P<0.05),在米糠、米粉比例為3∶1時最低,分別為3.11、6.27、2.63lgCFU/g(以鮮質量計)。

3討論

3.1添加米糠能有效改善青貯效果

青貯原料的含水量和可溶性糖含量是影響青貯飼料品質的重要因素。西蘭花尾菜的蛋白質含量較高,而水分含量很高。一般情況下,單獨青貯很難成功,容易發生丁酸發酵。米糠是常見的農業副產品,按其中米粉含量的不同,可分為純糠和不同比例的油糠,將米糠進行飼料化利用可提升其附加值。前期研究發現,將米糠添加到禽、豬飼料中,效果良好[18-19]。米糠干物質含量高,與西蘭花尾菜進行混合能有效降低青貯原料的含水量;同時,由于米糠中含有米粉,其中的淀粉、可溶性糖含量較高,可補充發酵底物,促進乳酸菌增殖。在本研究中,為了方便明確米糠中純糠、米粉含量,采用純糠和米粉混合的方法開展試驗。將米糠與尾菜混合,可以有效調節青貯原料的水分含量,增加發酵底物供應量,促進青貯發酵。

3.2添加劑對混合青貯的影響

有機酸是青貯過程中乳酸菌等微生物的代謝產物,其中LA、AA、BA含量及其占比對青貯飼料質量評估具有重要意義。發酵后LA含量越高、BA含量越低,表示青貯飼料保存效果越好,發酵品質越高[20]。pH值、有機酸含量是青貯品質的關鍵性評價指標[21-23],本試驗中,各處理組在貯藏60d后開袋,青貯料的pH值均小于4.0,且未檢測到丁酸,飼料品質均為優等,可能是因為在厭氧條件下,乳酸菌繁殖占主導,從而產生大量LA,使得青貯料pH值迅速下降,厭氧條件和較低的pH值能夠抑制梭菌等腐敗菌發酵,從而減少丁酸產生,提高青貯發酵品質。添加乳酸菌可以降低青貯pH值、氨態氮含量、AA含量,可能是由于添加乳酸菌后,乳酸菌迅速繁殖成為優勢菌而產生LA,使得青貯飼料的pH值迅速下降,從而抑制有害微生物對CP的分解,提高青貯營養成分含量[24]。添加0.2%食鹽能降低青貯料的pH值,這與薛祝林等研究高丹草青貯時,食鹽添加量為0.2%的結果[25]一致。本試驗中使用0.2%食鹽未能夠有效降低青貯飼料中氨態氮的含量,這與冀旋等在研究添加劑對高丹草青貯效果的影響時得到的結果[26]相反。

本試驗中添加乳酸菌對混合青貯飼料的IVDMD和NDF、ADF含量的影響不明顯,這與劉輝等在苜蓿青貯中的試驗結果[27]一致,與覃方銼等在燕麥捆裹青貯中的試驗結果[28]不一致。添加乳酸菌會降低青貯飼料WSC的含量,提高淀粉、CP含量,這與劉輝等在苜蓿青貯中的試驗結果[27]不一致,一方面可能是因為所用乳酸菌菌種不同,另一方面可能是因為本試驗所用原料可溶性糖含量充足,發酵條件良好。

添加乳酸菌劑可以加快LA的發酵進程,改善青貯發酵品質,抑制有害微生物的生長。但在本試驗中,添加乳酸菌對乳酸菌、真菌數量無明顯影響,添加0.2%食鹽增加了真菌的數量,這與郭海明等在蘆筍青貯試驗中得到的結果[29]不一致,可能是由于本試驗中的最終pH值太低,造成有害微生物生長受到了顯著抑制。

3.3輔料類型對混合青貯的影響

純糠在輔料中所占比例的增加可以提高混合青貯飼料LA、AA含量,降低pH值,這與李秀花等在杏渣、米糠混合青貯中得到的結果[30]一致,說明添加米糠對提高青貯發酵品質有促進效果。新鮮西蘭花尾菜、米糠、米粉混貯后的NDF、ADF、WSC含量隨著純糠添加量的增加而增大,IVDMD及淀粉、CP含量隨著純糠添加量的增加而減少,這可能與純糠NDF、ADF含量高,IVDMD及淀粉、CP含量低有關。青貯飼料中的好氧細菌、乳酸菌、真菌數量均隨著米糠添加量的增加而減少,可能是由于隨著米粉用量的增加,可溶性糖含量下降,淀粉含量增加,而青貯原料中的可溶性糖可作為發酵底物被乳酸菌直接利用,但是淀粉需要水解后才能被乳酸菌利用,可溶性糖含量不足時乳酸菌很難大量繁殖,因此產生的LA少,不能及時有效抑制有害微生物的活動,而部分有害微生物能夠利用淀粉等多糖[31-32]。在西蘭花莖葉、稻秸和苜蓿混合青貯中添加糖蜜促進了LA發酵,提高了青貯飼料的發酵品質[33]。

3.4尾菜與輔料混合比例對混合青貯的影響

優質的青貯原料具有低的緩沖能值和適宜的含水量,青貯飼料的水分含量過高時,細胞汁液流出,營養物質損失,容易腐敗。在本試驗中,西蘭花尾菜比例的增加導致DM、氨態氮含量下降,pH值雖上升,但低于4.0,含水量在合適范圍內,說明控制好原料的含水量可有效提高發酵品質[34]。

隨著西蘭花尾菜比例的增加,青貯飼料的IVDMD和NDF、ADF、CP含量均升高,WSC、淀粉含量下降,可能是因為西蘭花的IVDMD和CP含量比米糠、米粉混合物高;各混合比例的好氧細菌數量均較低,可能由于前期乳酸菌迅速繁殖,抑制了有害微生物的繁殖。

4結論

本試驗結果表明,在西蘭花尾菜、米粉和米糠混合青貯中添加乳酸菌可以降低混合青貯飼料的pH值、氨態氮含量、AA含量,提高LA、CP含量。新鮮西蘭花莖葉含水量很高,添加米糠、米粉等物料可以降低青貯原料的含水量,提高DM含量。米糠、米粉比例為1∶1的處理組pH值為3.81,氨態氮含量最低,為0.23mmol/L,IVDMD、CP含量最高,分別為65.00%、8.03%;米糠、米粉比例為3∶1的處理組LA含量最高,達到了2.80%,但由于米糠營養物質含量低,且米粉價格貴,綜合考慮后,選擇米糠、米粉比例為2∶1。隨著尾菜添加量的增加,氨態氮含量下降,IVDMD、CP含量總體上升,尾菜、輔料比例為75∶25的處理組氨態氮含量最低,為0.39mmol/L,LA含量次高,為1.84%,IVDMD、CP含量最高,分別為60.10%、7.88%,青貯飼料的發酵品質最好。綜上所述,添加乳酸菌、輔料為米糠∶米粉=2∶1且尾菜∶輔料=75∶25的處理組青貯效果最佳。

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