菌酶協同發酵對玉米秸稈青貯品質的影響

王 誠，范秋蘋，董桂紅，何榮彥，翟桂玉，劉德娟

1.山東健源生物科技有限公司，山東泰安 271000；2.山東省畜牧總站，濟南 250100；3.泰安市動物疫病預防控制中心，山東泰安 271000

玉米在我國種植面積廣泛，每年產生大量的玉米秸稈，但多數玉米秸稈被焚燒、廢棄或就地還田，造成了環境污染和資源浪費。因此，綜合利用玉米秸稈資源不僅可以解決畜牧業粗飼料短缺的問題，而且還能促進農業廢棄物的循環利用，對畜牧業和社會的可持續發展具有重要意義[1-2]。

由于玉米秸稈質地粗硬、適口性差，細胞壁特殊的纖維素復合結構較難分解，若直接飼喂牲畜，飼料的消化率較低?？刹捎糜衩捉斩捛噘A的方法來改善玉米秸稈的適口性和營養成分，提高玉米秸稈飼料的利用率和儲存時間，有利于畜牧產業集約化發展[2-4]。常見的青貯添加劑有益生菌、酶、有機酸、非蛋白氮等，主要作用為調節發酵過程，經發酵后可以降低青貯飼料中雜菌和粗纖維含量，提高粗蛋白含量，產生多種有機酸等[5]。本試驗采用菌酶協同發酵玉米秸稈飼料，利用纖維素酶和木聚糖酶對玉米秸稈進行高效降解，通過植物乳桿菌與布氏乳桿菌產生多種有機酸和代謝產物，旨在降低青貯飼料的pH 值，抑制其中有害細菌和霉菌的繁殖，改善青貯飼料的發酵品質和營養品質。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

山東健源生物科技有限公司自主分離的布氏乳桿菌和植物乳桿菌，經發酵、冷凍干燥制得高活性菌粉，二者混合比例為1∶1，活菌數為2.0×1010cfu/g。纖維素酶與木聚糖酶均購于夏盛（北京）生物科技開發有限公司，酶活力分別為10 000 U 和30 000 U，纖維素酶與木聚糖酶按照質量比1∶1 混合備用。選取泰安市玉米收獲后的新鮮秸稈，將其切碎至3～5 cm 備用。

1.2 試驗方法

1）青貯飼料制備。本試驗設4 個處理：CK 對照組（無添加劑）、E 組（添加0.1%復合酶）、L 組（添加106cfu/g 復合乳酸菌）、EL 組（添加0.1%復合酶+106cfu/g 復合乳酸菌），每組做3 次平行。將1 kg 玉米秸稈原料與上述添加劑混勻裝入聚乙烯袋中，充分壓實并抽真空后密封，室溫下發酵60 d 后開封，檢測玉米秸稈青貯的感官品質并測定發酵指標、營養成分和微生物數量。

2）青貯飼料感官評定。根據《青貯飼料質量評定標準》對玉米秸稈青貯的色澤、質地和氣味進行評定[6]。

3）青貯飼料發酵指標測定。采用精密pH 計測定玉米秸稈青貯的pH，苯酚-次氯酸比色法測定氨態氮含量，計算氨態氮/總氮，采用蒽酮－硫酸比色法測定可溶性碳水化合物含量[7]，采用高效液相色譜儀檢測乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量[8]。

4）青貯飼料營養成分測定。參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》，采用65 ℃烘干48 h 方法測定干物質含量，凱氏定氮法測定粗蛋白含量[9]。采用范氏法測定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量[10]。

5）青貯飼料微生物數量測定。本試驗采用平板計數法測定玉米秸稈青貯中微生物數量，乳酸菌、酵母菌、霉菌和好氧細菌分別采用MRS 培養基、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基、高鹽察氏培養基和營養瓊脂培養基進行培養[11-13]，微生物數量采用對數形式lg(cfu/g)表示。

6）數據統計分析。通過Excel 2010 初步整理數據，數據采用“平均值±標準差”表示，使用SPSS 26.0 對數據進行單因素方差分析，P<0.05 表示差異顯著[14]。

2 結果與分析

2.1 玉米秸稈青貯飼料感官評價

經感官評定，各組玉米秸稈青貯飼料的色澤為黃褐色，質地松軟不粘手，莖葉結構保持良好，無霉變腐爛，酸香味濃郁，均為優質青貯飼料。

2.2 玉米秸稈青貯飼料的發酵指標

由表1 可知，與CK 組相比，E 組、L 組和EL 組青貯飼料的pH 降低，丁酸、氨態氮/總氮、可溶性碳水化合物的含量顯著下降，乳酸、乙酸、丙酸含量顯著提高，EL 組青貯飼料的pH、氨態氮/總氮含量顯著低于另外3 組，E 組和L 組的乳酸、丙酸、可溶性碳水化合物含量無顯著性差異。表明菌酶協同發酵玉米秸稈青貯飼料的發酵品質優于其他組。

表1 玉米秸稈青貯的發酵指標測定結果

2.3 玉米秸稈青貯飼料的營養成分

由表2 可知，4 組青貯飼料的干物質含量無顯著性差異，CK 組、E 組與L 組的粗蛋白、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量無顯著性差異，但EL 組與其他組相比，粗蛋白含量顯著升高，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量顯著降低。表明菌酶協同發酵改善了玉米秸稈青貯的營養成分，其營養品質優于其他組。

表2 玉米秸稈青貯的營養成分測定結果 %

2.4 玉米秸稈青貯飼料的微生物數量

由表3 可知，與CK 組相比，E 組、L 組與EL 組青貯飼料的乳酸菌數量均明顯升高，霉菌與好氧細菌的數量明顯下降。EL 組的乳酸菌數量顯著高于CK 組和E 組，酵母菌數量顯著低于CK 組和L 組。

表3 玉米秸稈青貯的微生物數量測定結果 lg(cfu/g)

3 討 論

3.1 菌酶協同發酵對青貯飼料發酵品質的影響

在青貯飼料制備中將pH 作為重要判斷指標，本試驗中4 組青貯飼料的pH 均在4.2 以下，表明發酵品質良好。各試驗組的pH 均低于對照組，主要原因是添加復合酶加速玉米秸稈降解，為乳酸菌提供充足底物，添加復合乳酸菌提高優勢菌群數量，提高發酵過程產酸能力，快速降低pH；各試驗組乳酸、乙酸、丙酸含量均顯著高于對照組，丁酸、氨態氮/總氮含量顯著低于對照組，這與尹珺伊等[15]、譚樹義等[16]的研究結果基本一致。由于本試驗采用了植物乳桿菌和布氏乳桿菌，產生了較高水平的乳酸和乙酸，另外復合酶的降解作用為乳酸菌提供更多底物，促使發酵過程快速產生乳酸，降低青貯飼料的pH，有效抑制雜菌對粗蛋白的分解，降低了氨態氮的產生；各試驗組的可溶性碳水化合物含量均低于對照組，這與萬江春等[17]的研究結果一致，可能原因是在青貯過程中添加復合酶與復合乳酸菌提高了乳酸菌對底物的利用[2-4]。

3.2 菌酶協同發酵對青貯飼料營養成分的影響

4 組青貯飼料的干物質含量差異不顯著，但各試驗組的粗蛋白含量明顯高于對照組，這與馮鵬等[8]、張適等[18]的研究結果一致，主要原因是復合酶和復合乳酸菌的添加促進了發酵過程快速產生乳酸，降低了青貯飼料的pH，抑制了酪酸梭菌和霉菌等對蛋白的分解。菌酶協同發酵能夠顯著降低青貯飼料的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，這與尹珺伊等[15]、譚樹義等[16]研究結果一致，可能原因有2個：一是纖維素酶與木聚糖酶的作用是降解玉米秸稈中的纖維素和木質素，能夠破壞玉米秸稈的細胞壁結構；二是適宜的乳酸菌能夠調節青貯飼料內的微生物變化，調控發酵過程，促進多糖與粗纖維的轉化[19]。

3.3 菌酶協同發酵對青貯飼料中微生物數量的影響

在本試驗中，菌酶協同發酵青貯飼料的乳酸菌數量顯著高于對照組，酵母菌、霉菌和好氧細菌數量顯著低于對照組，這與孫貴賓等[7]、王嘯林等[20]的研究結果一致。由于在青貯過程中添加復合酶和復合乳酸菌能為乳酸菌提供更多底物，使乳酸菌在發酵前期快速建立優勢，產生大量乳酸以降低青貯飼料的pH，抑制了青貯飼料中酵母菌、霉菌和好氧細菌的繁殖代謝活動，另外布氏乳桿菌還能產生乙酸等揮發性短鏈脂肪酸，具有一定的防腐效果，有助于提高青貯飼料的安全性和有氧穩定性。

4 結 論

本試驗采用菌酶協同發酵玉米秸稈，促進了玉米秸稈厭氧發酵過程，顯著提高了青貯的發酵品質和營養價值，降低了酵母菌、霉菌和好氧細菌的數量，提高了青貯飼料的安全性，為玉米秸稈資源的飼料化利用提供了理論基礎。