不同處理對青貯高粱發酵品質、體外消化及甲烷排放的影響

孫 永

（南京江寧高等職業技術學校，江蘇南京 211122）

在發展中國家，本地牧草、飼料秸稈和食物副產品是反芻動物的主要飼料資源，但我國西北地區反芻動物生產最重要的制約因素是飼料資源不足，特別是在旱季。當反芻動物不能采食高質量的粗飼料時，奶產量和肉產量會下降。近年來，我國開發出了許多具有耐熱、耐旱能力的飼料作物品種，并對其各種栽培條件的適應性、營養價值和生產力進行研究。通常，牧草作物在雨季生長良好，干物質產量高。因此，牧草作物應在雨季保存，在旱季為反芻動物提供飼料。青貯被認為是最有效的保存牧草飼料的方式之一，以彌補旱季的飼料資源短缺（蔡義民和杜珠梅，2019）。高粱是一種熱帶草本植物，能很好地適應多種土壤類型，通常比玉米等其他飼料作物需要更少的水，較熱的地區產量更高，同時也是世界上一種重要的飼料作物，廣泛用于青貯生產（李俊等，2016）。高粱生長速度快、耐旱，水溶性碳水化合物含量高，但其纖維含量也很高，降低了動物對營養物質的利用（葳力斯等，2009）。青貯飼料添加劑（如菌種和纖維素酶）在提高青貯品質和營養物質消化率方面發揮了重要作用，既往研究表明，接種乳酸菌可促進水溶性碳水化合物向乳酸轉化，從而促進青貯過程（Kozelov等，2008）。在青貯原料中添加纖維素酶可改善纖維降解，增加水溶性碳水化物產生乳酸，同時經纖維素酶處理的高粱秸稈、玉米和羊草青貯也顯示出體外中性洗滌纖維消化率的提高（Tian等，2014）。大氣中包括甲烷在內的溫室氣體濃度增加會導致全球變暖，特別是反芻動物排放的甲烷是造成這一問題的重要原因。甲烷是一種比二氧化碳強23倍的溫室氣體，反芻動物腸道發酵產生的甲烷主要是由于兼性厭氧條件對細菌、原生動物和真菌的生長有利（孫福昱等，2018）。乳酸菌和纖維素酶的添加可導致青貯發酵過程中乳酸含量高、pH低，說明飼喂這種優質青貯飼料可能會降低反芻動物的甲烷產量。但關于用微生物添加劑和纖維素酶處理高粱青貯發酵和體外產甲烷的資料非常有限。因此，本文旨在評估不同處理方法對青貯高粱發酵品質、體外消化及甲烷排放的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設計試驗將收割的全珠高粱切割成2 cm，隨機分為4處理，高粱樣品放入塑料桶中，在常溫下密閉。對照組高粱青貯過程中不添加任何添加劑，T1～T3組高粱在青貯過程中分別加入0.1 mg/g纖維素酶，105CFU/g植物乳桿菌及0.1 mg/kg纖維素酶+105CFU/g植物乳桿菌，在發酵30 d后進行相關指標測定。

1.2 青貯料品質分析取新鮮青貯飼料50 g，加入200 mL無菌雙蒸餾水，置于攪拌器中均質30 s，然后用2層粗紗布過濾。提取后立即進行微生物計數，然后-20℃保存，用于分析青貯發酵產物氨氮和揮發性脂肪酸、乳酸濃度和養分，試驗方法參考Kim等（2016）報道的方法。

1.3 體外消化及甲烷排放參考Makkar等（1995）的方法進行體外甲烷排放的測定，干物質和有機物的體外消化率評估參考Blummel等（1999）的方法。

1.4 數據分析試驗數據采用SAS軟件多因素方差分析模型，在試驗1中采用多項式檢驗酶濃度對指標的線性效應，組間采用Tukey法進行多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同處理對青貯高粱微生物含量的影響由表1可知，對照組與處理組對青貯高粱中酵母菌、好氧菌和霉菌數量的影響均無顯著差異（P＞0.05）。與對照組相比，T2和T3組青貯高粱中乳酸菌數量分別顯著提高8.96%和9.70%（P＜0.05），但T1～T3組青貯高粱中大腸桿菌數量較對照組分別顯著降低77.78%、72.22%和77.78%（P＜0.05）。

表1 不同處理對青貯高粱微生物含量的影響 CFU/g

2.2 不同處理對青貯高粱發酵品質的影響由表2可知，對照組與處理組對有機物、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、丙酸、丁酸和氨氮含量的影響均無顯著差異（P＞0.05）。T3組青貯高粱中干物質含量較對照組顯著提高8.33%（P＜0.05），而T2和T3組青貯高粱中粗蛋白質含量較對照組顯著提高17.12%和18.04%（P＜0.05）。T2和T3組青貯高粱的pH值顯著低于對照組和T1組（P＜0.05），而T2組青貯高粱乳酸含量較對照組和T1組分別顯著提高9.71%和15.06%（P＜0.05）。T2和T3組青貯高粱乙酸含量較T1組分別顯著提高64.16%和72.60%（P＜0.05）。

表2 不同處理對青貯高粱發酵品質的影響

2.3 不同處理對青貯高粱體外消化及甲烷排放的影響由表3可知，不同處理對青貯高粱干物質和有機物體外消化率及甲烷排放量（mL/L和L/kg有機物體外消化）的影響均無顯著差異（P＞0.05）。甲烷排放量以L/kg干物質表示時，對照組和T1組顯著高于T2和T3組（P＜0.05），而當以L/kg有機物表示時，對照組顯著高于T2和T3組（P＜0.05）。當以L/kg干物質體外消化和%總能表示時，對照組甲烷排放量顯著高于T3組（P＜0.05）。

表3 不同處理對青貯高粱體外消化及甲烷排放的影響

3 討論

青貯飼料現在已成為旱季和雨季越來越重要的動物飼料來源。有研究報道，乳酸菌是飼料作物中促進青貯發酵的優勢微生物種群，當附生乳酸菌達到至少105cfu/g的優勢種群時，青貯飼料通常保存良好（Cai等，2004）。在本研究中，高粱發酵30 d后乳酸菌計數增加，大腸菌群下降。高粱青貯品質良好，pH值較低，乳酸含量較高。

Xing等 和Ebrahimi等（2014）報 道，添 加纖維素酶酶和乳酸菌可導致高粱秸稈和油棕櫚葉的pH降低，乳酸含量和干物質體外消化率均增加。在本研究中，纖維素酶加乳酸菌促進了高粱青貯和纖維降解，這可能歸因于纖維降解酶的活性取決于溫度和pH條件，因為Chung等（2012）報道，纖維素酶活性的最佳溫度和pH分別為39～50℃和5.0～6.5。但在本研究中我們不認為溫度會影響酶活性，因為筒倉保存在室溫（25℃～37℃）下。

Filya等（2007）報道，乳酸菌接種劑會影響小麥、玉米和苜蓿青貯48 h后的體外消化率。在本研究中，不同處理青貯高粱對干物質和有機物體外消化率的影響均無顯著差異，但植物乳桿菌及混合處理組每千克干物質和有機物甲烷排放量顯著降低，目前我們得到的數據還不能解釋這些作用機制，但已知的機制報道，乳酸或丙酮酸會轉化為丙酸，當乳酸在瘤胃中通過乳酸菌的二次發酵后通常會產生丙酸，這可以減少甲烷的生成，因為在丙酸形成過程中使用了電子（Moss等，2000）。如果在瘤胃中利用氫氣將乳酸轉化為丙酸，則氫氣會減少，從而抑制氫氣和二氧化碳轉化為甲烷。

4 結論

在本試驗條件下添加0.1 mg/kg纖維素酶+105CFU/g植物乳桿菌可以改善青貯高粱的發酵品質，降低體外甲烷排放量。