黑曲霉菌液對苧麻副產物與水稻秸稈混合青貯的影響

唐艷儀，周玥琳，揭紅東，劉小春，刑虎成，揭雨成

（1. 湖南農業大學苧麻研究所，湖南 長沙 410128；2. 湖南省草類作物種質創新與利用工程技術研究中心，湖南 長沙 410128）

苧麻（Boehmeria nivea）是蕁麻科苧麻屬多年生草本植物[1]，其粗蛋白含量含量高，營養成分結構合理，且年生物產量大，是一種優質的新型蛋白牧草資源[2]。但是長期以來，人們對苧麻的利用以纖維作紡織原料為主[3]，紡織工業利用的苧麻纖維只占全株苧麻的5%左右，且苧麻副產物利用率低，造成了資源的極大浪費[4]。

根據聯合國糧食及農業組織（FAO）提供的數據，我國大米產量常年居世界第一位[5]，產生了大量的稻草。由于稻草中二氧化硅含量高、蛋白質含量低，不適宜作動物飼料[6]，于是，將其焚燒或直接粉碎還田成為目前稻草的主要處理方式。雖然稻草焚燒還田可以有效殺滅田間的雜草種子和致病微生物孢子，但其產生的煙霧會造成環境污染[7]，已被叫停。因此，急需探索新的稻草處理方法。

我國南方地區飼草商品市場需求強勁[8]，但由于人工草場少，飼草質量難以保證，產量不理想，開發利用率不高，制約著我國草食畜牧業的發展[9]。青貯是指把鮮棵植物壓實封閉起來，使貯存的青飼料與外部空氣隔絕，造成內部缺氧、致使厭氧發酵，從而產生有機酸，使鮮棵飼料保存經久不壞，既減少養分損失又有利于動物消化吸收的一種貯存技術或方法[10]。近年來，國內外有很多關于添加外源微生物以提高青貯飼料發酵品質，為反芻動物提供優質粗飼料的報道。丁浩等[11]以象草為原料，單獨添加纖維素酶、木聚糖酶或組合添加多種酶后進行青貯，發現添加酶后，青貯飼料的中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、纖維素（CEL）含量較對照（不添加酶）顯著降低。任付平等[12]以玉米秸稈為試驗材料，添加黑曲霉后進行青貯，發現試驗組的NDF、ADF 含量分別比對照降低了13.81%、12.67%。鄧薈芬等[13]在80%苧麻+18%麥麩+2%蔗糖中添加黑曲霉進行青貯，發現可以顯著提升飼料中干物質（DM）、可溶性碳水化合物（WSC）、粗蛋白（CP）的含量，顯著降低了ADF、NDF、酸性洗滌木質素（ADL）含量。

實驗室前期研究發現，80%苧麻副產物+18%水稻秸稈+2%蔗糖混合青貯后可產生更多乳酸，更有利于改善青貯飼料品質。因此，研究以此混合比例的青貯原料為材料，添加不同比例的黑曲霉菌液，分析不同比例黑曲霉菌液對苧麻副產物與水稻秸稈混合青貯飼料感官評分、發酵品質及營養品質的影響，篩選最適黑曲霉菌液添加量，以期為合理利用苧麻副產物及同區域水稻秸稈提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用水稻秸稈為去除籽粒的莖稈，苧麻副產物為湘飼纖兼用1 號，包括麻骨、麻葉、麻殼。青貯原料均取自湖南農業大學耘園基地。黑曲霉（Aspergillus niger）由湖南農業大學苧麻研究所提供，菌活性為5.42×106CFU/mL。水稻秸稈和苧麻副產物切至2～3 cm 備用，其營養成分見表1。

表1 苧麻副產物和水稻秸稈青貯前營養成分 （%）

1.2 試驗設計

采用單因素試驗設計，將苧麻副產物、水稻秸稈、蔗糖按80 ∶18 ∶2 的比例混合均勻，分別加入5%、10%、15%、20%的黑曲霉菌液（指菌液體積與青貯原料質量之比），依次編號為處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；以不添加黑曲霉菌液的處理為對照（CK），共5 個處理；每個處理6 個重復。

按處理配方分別將青貯原料與黑曲霉混合菌液均勻后，采用袋裝青貯方式，每袋400 g 青貯材料。在室溫環境下存放，青貯30 d 后打開青貯包，采用四分法取樣20 g 放入250 mL 錐形瓶，加入去離子水180 mL，于4℃冰箱放置24 h 后使用九陽榨汁機將樣品榨碎，通過紗布過濾，制備青貯浸提液備用。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 感官評定青貯30 d 后開袋，使用德國農業協會青貯感官評分法評價青貯飼料的色澤、結構及氣味，進而確定青貯樣品的等級[14]。

1.3.2 營養成分測定干物質（DM）、粗脂肪（EE）、粗蛋白（CP）含量參照郭望山等[15]的方法測定；粗灰分（Ash）含量參考標準GB/T6438—2007[16]測定；可溶性碳水化合物（WSC）含量采用蒽銅比色法[17]測定；酸性洗滌木質素（ADL）、酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）與纖維素（CEL）含量采用范氏洗滌纖維法[18]測定。

1.3.3 發酵品質測定采用pH 計（意大利HANNA公司）直接測定浸提液pH 值，將剩余浸提液分裝在2 個10 mL 離心管中，放入-20℃冰箱保存，用于測定氨態氮（NH3-N）、乳酸（LA）和揮發性脂肪酸（VFA，包含乙酸AA、丙酸PA 和丁酸BA）。揮發性脂肪酸（VFA）含量采用氣相色譜法[19]測定，乳酸（LA）含量采用對羥基聯苯比色法[20]測定，NH3-N 含量采用苯酚-次氯酸鈉法[21]測定，V-Score 評分參考Score分數分配計算表[22]。

1.4 數據統計

采用Excel 2010 對原始數據進行計算處理后，采用DPS 數據處理系統對數據進行單因素方差分析，結果用“平均值±標準差”表示，P＜0.05 表示各處理間存在顯著差異。

2 結果與分析

2.1 添加不同比例黑曲霉菌液對苧麻副產物與水稻秸稈混貯感官評定的影響

根據感官評定結果（表2）可知，各處理樣品均達到一級優等青貯品質要求，CK、處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ評分依次為16、17、19、19 和18 分。處理Ⅱ、Ⅲ綜合評分最高，品質最好。

表2 添加不同比例黑曲霉處理混合青貯飼料的感官評定結果

2.2 添加不同比例黑曲霉菌液對苧麻副產物與水稻秸稈混貯營養品質的影響

如表3 所示，處理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的DM 含量顯著高于CK（P＜0.05），其中處理Ⅲ的DM 含量最高，為30.69%；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的CP含量顯著高于CK（P＜0.05），其中處理Ⅲ的CP 含量最高，為16.62%；處理Ⅰ的EE 含量顯著低于CK（P＜0.05），處理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的EE 含量與CK 差異不顯著；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的NDF 含量均顯著低于CK（P＜0.05），其中Ⅳ組混合青貯飼料的NDF 含量最低，為50.19%；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的ADF 含量均顯著低于CK（P＜0.05），其中處理Ⅳ的ADF 含量最低，為26.38%；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的ADL 含量均顯著低于CK（P＜0.05），其中處理Ⅳ的ADL 含量最低，為10.62%；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的CEL 含量均顯著低于CK 組（P＜0.05），其中處理Ⅳ的CEL 含量最低，為8.64%；處理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的Ash 含量均顯著高于CK（P＜0.05），其中處理Ⅱ的Ash 含量最高，為9.98%；處理Ⅱ的WSC含量為3.87%，顯著高于CK（P＜0.05），處理Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ的WSC 含量顯著低于CK（P＜0.05）。

表3 添加不同比例黑曲霉處理混合青貯飼料的營養成分 （%）

2.3 添加不同比例黑曲霉菌液對苧麻副產物與水稻秸稈混貯發酵品質的影響

如表4 所示，處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的pH 值均顯著低于CK（P＜0.05），且所有處理的pH 值均低于4.2，符合優良青貯飼料品質要求；處理Ⅰ和Ⅱ的乳酸含量均顯著低于CK（P＜0.05），處理Ⅲ組的乳酸含量最高，且顯著高于CK（P＜0.05）；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的乙酸含量均顯著低于CK（P＜0.05）；處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氨態氮/總氮均顯著低于CK（P＜0.05），以處理Ⅲ的最低，為3.42；各處理的丙酸含量均為0.01%；各處理均無丁酸存在。從表4 中還可看出，根據V-Score 評分體系，添加黑曲霉的處理青貯飼料發酵品質總分均高于CK，達到93 分以上，青貯等級為良好以上，與感官評定結果一致；其中以處理Ⅱ的評分最高，為95.23 分。

表4 添加不同比例黑曲霉處理混合青貯飼料的發酵品質

3 討 論

3.1 感官評定

感官評定是評價青貯發酵品質的重要依據之一，通過感官評定可以簡單有效地判斷青貯飼料發酵品質。根據青貯飼料質量評定標準[23]，開包后現場對青貯飼料氣味、色澤和質地進行感官評定，添加黑曲霉菌液能明顯提高青貯飼料的感官評分，其中添加10%和15%黑曲霉菌液處理的青貯樣品感官評分最高，達到19 分，比對照樣品高3 分，表明添加黑曲霉菌液可以提高青貯飼料的感官評分。

3.2 營養品質

優良的青貯發酵過程能夠改善青貯飼料的營養品質，提高其營養價值。青貯提高飼料的CP 含量主要是依賴于微生物把飼料中可溶性碳水化合物發酵生成乳酸，同時把含氮物質發酵生成菌體蛋白，從而使飼料中的CP 能夠被動物吸收利用[24]。飼料中的NDF和ADF 難以被單胃動物消化，反芻動物中的瘤胃微生物可以降解NDF 產生揮發性脂肪酸，以供自身吸收利用，但反芻動物很難消化吸收利用ADF。在試驗中，各處理組CEL 含量較對照組顯著降低，CP 含量增加，NDF 和ADF 含量減少，可能是黑曲霉菌促進了混貯原料中粗纖維類物質的降解，從而降低了混貯原料中NDF 和ADF 含量；與此同時，青貯微生物可以利用纖維類物質被降解時產生的大量糖類物質而迅速生長繁殖，進而產生大量乳酸，有效阻止了有害微生物的繁殖，減少了飼料中CP 等營養物質的損耗，最終增加了青貯飼料中的CP 含量。試驗結果表明，添加一定量的黑曲霉菌液能顯著降低青貯飼料中纖維素含量，其中添加15%和20%黑曲霉菌液處理青貯飼料的纖維素含量最低，說明黑曲霉對青貯原料中的粗纖維降解能力較好，可作為青貯飼料添加劑，該結果與郭凱等[25]將黑曲霉用于棉花秸稈青貯的研究結果相一致。

3.3 發酵品質

氨氮含量能夠反映青貯飼料中腐敗微生物分解蛋白質的情況，氨氮含量越低，青貯品質越好。農作物秸稈不易于直接調質成優質青貯飼料，其表面附著乳酸菌數量有限，發酵底物含量低，結構性碳水化合物降解難度大[26]。經美國FDA 和我國農業農村部認證的安全菌株黑曲霉，可產生纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶等多種酶[27]。植物細胞壁中的結構性碳水化合物被纖維素酶和木聚糖酶降解，產生可溶性碳水化合物，并在青貯期間為乳酸菌的繁殖提供基質[28]。青貯發酵過程中，青貯微生物能夠利用青貯料中的糖類物質進行發酵，產生大量乳酸，降低青貯飼料的pH 值，從而達到抑制有害菌生長繁殖的目的。在試驗中，各處理組pH 值均低于對照且都在4.2 以下，其中添加15%黑曲霉菌液處理組的pH 值最低，乳酸含量最高。優質的青貯飼料中乳酸含量最高，乙酸次之，不含或含極少量丁酸。乙酸可抑制腐敗菌的生長繁殖，提高青貯飼料的好氧穩定性[29]。在試驗中，各處理組均沒有檢測到丁酸，表明試驗青貯樣品符合優質青貯飼料品質要求。各處理組綜合評分均高于對照組，再次說明黑曲霉適用于苧麻與水稻秸稈混貯，可能是因為黑曲霉的最佳碳源為復雜的生物質碳源[30]。

4 結 論

試驗結果表明，在苧麻副產物與水稻秸稈混合青貯過程中添加不同比例的黑曲霉菌液，在一定程度上降低了混合青貯樣品中的NDF、ADF、ADL 和CEL含量，有效改善了苧麻副產物與水稻秸稈混合青貯飼料的品質。綜合感官評分、發酵品質、營養品質分析，添加15%黑曲霉菌液處理的青貯飼料DM、CP 含量最高，CEL 含量顯著低于CK，V-Score 評分最高。