郭曉軍++郭威++周賢++楊繼業(yè)+朱寶成

摘要：為了考察產(chǎn)有機酸芽孢桿菌R42-16對玉米秸稈青貯品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的影響，試驗設(shè)對照組和3個不同菌濃度（高、中、低）的R42-16添加組，青貯30 d后，測定青貯秸稈的pH值、有機酸及常規(guī)物質(zhì)含量，并連續(xù)15 d室溫暴露放置，測定溫度和pH值。結(jié)果表明，與不加菌劑組相比，菌濃度中、高水平的R42-16添加組乳酸、乙酸含量顯著提高（P<0.05），丁酸含量顯著降低（P<0.05）。添加R42-16菌劑不能顯著影響干物質(zhì)、粗蛋白、粗纖維、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌木質(zhì)素的含量，但顯著降低氨態(tài)氮/總氮值（P<0.05）。在整個有氧暴露過程中，對照組在11 d時開始出現(xiàn)“二次發(fā)酵”，而試驗組始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。綜合考慮，添加R42-16菌劑能夠改善青貯玉米秸稈發(fā)酵品質(zhì)，提高其有氧穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：有機酸；芽孢桿菌；玉米秸稈；青貯；有氧穩(wěn)定性

中圖分類號： S816.5+3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）08-0163-03

草食性家畜養(yǎng)殖規(guī)模的擴大，使得對青綠飼料的需求逐年增加。為響應國家“發(fā)展秸稈畜牧業(yè)”“糧改飼”的號召，各養(yǎng)殖場努力推進農(nóng)作物秸稈的飼料化利用，同時對青貯飼料的質(zhì)量要求也越來越高。常規(guī)青貯是依靠青綠飼料自身附著的乳酸菌起作用而達到保存其營養(yǎng)特性的目的[1]。但在實際的青貯過程中，由于所用原料種類和新鮮度不同，青貯表面附著的乳酸菌很少或者根本就沒有乳酸菌附著，導致青貯經(jīng)常發(fā)生敗壞、變質(zhì)現(xiàn)象。為了促進青貯發(fā)酵，提高青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)與穩(wěn)定性，往往加入一些不同類型的青貯添加劑。其中，產(chǎn)酸芽孢桿菌作為一種新型微生物青貯添加劑[2]，具有生產(chǎn)容易、價格低廉、倉儲期長等特點，能夠保證青貯秸稈快速而良好地發(fā)酵。筆者所在課題組篩選到1株解淀粉芽孢桿菌 R42-16，具有較強的產(chǎn)有機酸能力，尤其是乙酸和乳酸[3]。本試驗旨在探討菌株R42-16對去穗玉米秸稈青貯品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的影響，為新型青貯劑的開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗材料

去穗青玉米秸稈，購自河北省保定市清苑區(qū)。

解淀粉芽孢桿菌R42-16菌株發(fā)酵液，20億CFU/mL，由河北眾邦生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

1.2試驗方法

1.2.1玉米秸稈青貯取同一塊玉米地剛收割的去穗青玉米秸稈經(jīng)揉絲粉碎后，加入不同菌濃度的R42-16發(fā)酵液，然后用液壓打包機打包，每包50 kg，每個試驗組3包，密封發(fā)酵30 d。分組如下：CK，不添加任何菌劑；WZL，添加R42-16菌劑，有效活菌數(shù)為8億CFU/kg；WZM，添加R42-16菌劑，有效活菌數(shù)為10億CFU/kg；WZH，添加R42-16菌劑，有效活菌數(shù)為12億CFU/kg。

1.2.2青貯玉米秸稈的感官評價按德國農(nóng)業(yè)協(xié)會（DLG）青貯質(zhì)量感官評分標準[4]，對各試驗組的感官指標進行評價。

1.2.3青貯玉米秸稈的pH值及有機酸、干物質(zhì)等營養(yǎng)成分含量的測定水分含量的測定參照GB/T 6435—2014《飼料中水分的測定》；pH值的測定參照劉禎等的pH計方法[5]；氨態(tài)氮含量測定參照鄭喜春的滴定法[6]；有機酸、干物質(zhì)（DM）、粗蛋白（CP）、粗纖維（CF）、酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌木質(zhì)素（ADL）含量委托農(nóng)業(yè)部飼料效價與安全監(jiān)督檢驗測試中心測定。

1.2.4青貯玉米秸稈有氧穩(wěn)定性測試取發(fā)酵30 d的青貯玉米秸稈4.0 kg裝入白色塑料自封袋中，不封口，室溫下暴露于空氣中，連續(xù)測定其溫度和pH值的變化。

2結(jié)果與分析

2.1青貯玉米秸稈的感官評價

發(fā)酵30 d后，各試驗組玉米秸稈均呈黃綠色，未發(fā)現(xiàn)霉變，無丁酸臭味，有芳香味，松軟不黏手，緊壓后濕潤但不形成水滴，符合發(fā)酵秸稈感官評定的優(yōu)級標準。

2.2青貯玉米秸稈的pH值、有機酸含量、氨態(tài)氮含量/總氮含量測定

pH值是衡量青貯玉米秸稈品質(zhì)的重要指標，能夠反映青貯飼料發(fā)酵的整體效果[7]，一般要求小于4.2。由表1可以看出，與CK相比，WZL、WZM、WZH組的pH值顯著降低，均小于4.0，且隨著添加菌濃度的增加，各組的pH值變化顯著（P<005），證明添加菌株R42-16發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸發(fā)揮了作用。

乳酸、乙酸、丁酸含量是評價青貯品質(zhì)的重要指標[8]。從圖1至圖5可以看出，與CK相比，WZL組中各有機酸含量差異均不顯著（P>0.05）；WZM組和WZH組的乳酸、乙酸含量顯著提高（P<0.05），乳酸含量分別提高24.38%、25.00%，乙酸含量分別提高292.87%、338.52%；丁酸的含量顯著降低（P<0.05），分別降低47.34%、53.36%。再次證明菌株R42-16發(fā)酵過程中可以產(chǎn)生大量的乳酸和乙酸。

氨態(tài)氮含量/總氮含量從蛋白質(zhì)降解角度評價青貯發(fā)酵品質(zhì)[8]。從圖6可知，WZM組和WZH組秸稈中氨態(tài)氮含量/總氮含量比CK分別顯著降低10.62%、14.74%（P<0.05）。說明菌株R42-16發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的乳酸和乙酸，抑制了其他腐敗菌的生長，降低了粗蛋白的損失。

發(fā)酵30 d后，青貯玉米秸稈中各物質(zhì)含量見圖7。與CK相比，添加菌株R42-16的3個試驗組的DM、CF、ADF、NDF、ADL含量有所降低，但差異不顯著（P>0.05），說明菌株R42-16產(chǎn)纖維素酶能力較低。

2.3青貯玉米秸稈的有氧穩(wěn)定性

2.3.1青貯玉米秸稈開窖后的料溫變化取發(fā)酵30 d的青貯玉米秸稈裝袋暴露于空氣中，在試驗進行的前9 d，各組的料溫均接近于室溫，并且3個試驗組之間的溫度差也較小。暴露后9 d時，CK的物料溫度開始上升，而此時各試驗組的溫度仍與室溫相近。暴露后13 d時，CK的物料溫度較室溫高 3.09 ℃，而各試驗組的物料溫度僅高于室溫1.1 ℃左右（圖8）。一般認為當青貯秸稈高于環(huán)境溫度3 ℃時就開始發(fā)生“二次發(fā)酵”[9]，說明添加R42-16菌劑延遲了“二次發(fā)酵”的時間。

2.3.2青貯玉米秸稈開窖后的pH值變化由圖9可知，開窖后的前 7 d，各組的物料pH值彼此之間相差不大（P>005），直到開窖后7 d，CK的pH值開始上升，開窖后11 d時，pH值已達到5.59。有報道顯示，當青貯物料pH值達到5.0時，則說明已發(fā)生“二次發(fā)酵”[4]。WZL、WZM、WZH組的pH值在開窖后14 d時測定分別為4.23、4.03、4.03，仍處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，表明添加R42-16菌劑能夠提高青貯玉米秸稈的有氧穩(wěn)定性，且物料pH值隨著R42-16菌劑添加量的增加而降低。

3結(jié)論與討論

為了獲得優(yōu)質(zhì)的青貯飼料，各國專家學者都在積極研究

各類復合的微生物青貯接種劑。相對于普遍添加的乳酸菌類，芽孢桿菌具有其自身獨特的優(yōu)勢，它不僅繁殖旺盛，具有較強的抗逆性，在飼料制作、貯存、運輸過程中能夠保持穩(wěn)定和較高的活性[10]，且生產(chǎn)容易、成本低廉。研究發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌還能夠產(chǎn)生多種消化酶，其中包括淀粉酶、纖維素酶等，在這些酶的作用下，飼料中復雜的碳水化合物被降解，有助于動物的消化吸收。因此，研究新型芽孢桿菌青貯制劑具有廣泛的應用價值。

本試驗所用菌株R42-16具有較強的產(chǎn)乳酸、乙酸能力，在對其青貯效果進行研究后發(fā)現(xiàn)，試驗中乳酸含量最高為20 g/kg，與劉圏煒等在青貯飼料中添加復合乳酸菌制劑后，最高的乳酸含量15.6 g/kg[11]相比，提高了28.21%，乙酸含量最高為2.69 g/kg，與劉圏煒等的研究結(jié)果[16]相差不大，但與CK相比，WZM組和WZH組分別提高了292.87%、338.52%。在氨態(tài)氮方面，本試驗中WZH組氨態(tài)氮與總氮的比值較對照組下降14.74%，比興麗等在青貯飼料中添加乳酸菌和纖維素酶后，氨態(tài)氮/總氮值較對照組下降18.75%的結(jié)果[12]略低，但與張新慧等在玉米青貯中添加乙酸鈉鹽降低氨態(tài)氮含量/總氮含量值的結(jié)果[14]相似。這與韓麗英等報道在青貯過程中添加乳酸菌或復合的乳酸菌制劑能夠提高乳酸和乙酸的含量，并且使丁酸含量及氨態(tài)氮含量/總氮含量降低的結(jié)果[13-14]也是一致的。

目前對青貯玉米秸稈的發(fā)酵品質(zhì)主要是以乳酸、乙酸、丁酸含量以及氨態(tài)氮含量占總氮含量的比值來評價[15]。乳酸和乙酸能夠迅速降低秸稈的pH值，有效地防止霉菌和酵母菌等好氣性有害微生物對青貯秸稈的有氧腐敗[16-17]。Kung等認為，乙酸可能是抑制好氣性變質(zhì)的主要物質(zhì)，同時乙酸是一種發(fā)酵抑制劑，能夠參與動物體的能量代謝過程，是反芻動物在合成脂肪過程中一種主要的前體物質(zhì)，不僅能夠提高乳脂率，而且對動物沒有毒害作用[18]。Schmidt等研究表明，在青貯料中添加乙酸后能夠有效地降低pH值，抑制好氣性微生物在青貯飼料中的繁殖，防止青貯飼料腐敗變質(zhì)[19]。氨態(tài)氮主要是由原料中的蛋白質(zhì)和含氮化合物經(jīng)一些腐敗微生物的分解產(chǎn)生，氨態(tài)氮的含量越高，則青貯飼料品質(zhì)越差，營養(yǎng)價值也就越低。

在青貯中添加R42-16后，不僅能夠提高乳酸、乙酸含量，降低氨態(tài)氮含量/總氮含量，還延遲了“二次發(fā)酵”時間，提高了其有氧穩(wěn)定性。因此，R42-16作為一種青貯劑菌種，不僅滿足了一般青貯接種劑的要求，而且因其自身為芽孢桿菌的優(yōu)勢，所以能夠更好地應用到青貯玉米秸稈中。然而，由于該菌產(chǎn)纖維素酶能力較低，所以將該菌與具有產(chǎn)纖維素酶能力的菌株復合在一起使用，大大提高了秸稈的發(fā)酵效果，這也是本研究應繼續(xù)努力的方向。

總之，解淀粉芽孢桿菌R42-16在發(fā)酵玉米秸稈后，乳酸、乙酸含量顯著提高，丁酸含量顯著降低，同時氨態(tài)氮含量/總氮含量值也有所降低，延遲了“二次發(fā)酵”時間，改善了秸稈的發(fā)酵品質(zhì)，提高了其有氧穩(wěn)定性，為新型芽孢桿菌秸稈青貯菌劑的復配菌種之一，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]孟慶翔，楊軍香. 全株玉米青貯制作與質(zhì)量評價[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社，2016.

[2]劉晗璐，桂榮，塔娜. 乳酸菌青貯添加劑的研究與應用[J]. 中國飼料，2006（23）：28-30，32.

[3]楊繼業(yè)，郭曉軍，郭威，等. 產(chǎn)有機酸芽孢桿菌的篩選、鑒定及產(chǎn)芽孢條件優(yōu)化[J]. 飼料工業(yè)，2015，36（4）：44-51.

[4]張新慧，張永根，赫英飛. 添加兩種乙酸鈉鹽對玉米青貯品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學，2008，41（6）：1810-1815.

[5]劉禎，李勝利，余雄，等. 青貯添加劑對全株玉米青貯有氧穩(wěn)定性性的影響[J]. 中國奶牛，2012（20）：6-29.

[6]鄭喜春. 脫氮除磷芽孢桿菌菌株的篩選及其應用效果[D]. 保定：河北農(nóng)業(yè)大學，2012.

[7]玉柱，劉長春. 青貯飼料技術(shù)百問百答[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2012.

[8]郭旭生，丁武蓉，玉柱. 青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)評定體系及其新進展[J]. 中國草地學報，2008，30（4）：100-106.

[9]劉建新，楊振海，葉均安. 青貯飼料的合理調(diào)制與質(zhì)量評定標準[J]. 飼料工業(yè)，1999，20（4）：3-5.

[10]邱雪興，駱宏機，劉文聰. 芽孢桿菌在動物營養(yǎng)與飼料中的應用[J]. 中國畜牧獸醫(yī)文摘，2014，30（5）：194-195，164.

[11]劉圈煒，鄭心力，王峰，等. 復合乳酸菌制劑對玉米秸稈青貯飼料品質(zhì)的影響[J]. 飼料研究，2013，01（1）：41-43.

[12]興麗，韓魯佳，劉賢，等. 乳酸菌和纖維素酶對全株玉米青貯發(fā)酵品質(zhì)和微生物菌落的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學學報，2004，9（5）：38-41.

[13]韓立英，玉柱. 三種乳酸菌制劑對苜蓿和羊草的青貯效果[J]. 草業(yè)科學，2009，26（2）：66-71.

[14]文奇男，張永根，王亮. 不同發(fā)酵劑對水稻秸青貯發(fā)酵品質(zhì)及營養(yǎng)價值的影響[J]. 飼料工業(yè)，2011，32（5）：48-51.

[15]郭旭生，丁武蓉，玉柱. 青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)評定體系及其新進展[J]. 中國草地學報，2008，30（4）：100-106.

[16]Driehuis F，Oude E S J，Spoelstra S F. Anaerobic lactic acid degradation during ensilage of whole crop maize inoculated with Lactobacillus buchneri inhibits yeast growth and improves aerobic stability[J]. Journal of Applied Microbiology，1999，87（4）：583-594.

[17]Muck R E，Pitt R E，Leibensperger R Y. A model of aerobic fungal growth in silage .1. Microbial characteristics[J]. Grass and Forage Science，1991，46（3）：283-299.

[18]Kung L，Ranjit N K. The effect of Lactobacillus buchneri and other additives on the fermentation and aerobic stability of barley silage[J]. Journal of Dairy Science，2001，84（5）：1149-1155.

[19]Schmidt R J，Kung J . The effects of Lactobacillus buchneri with or without a homolactic bacterium on the fermentation and aerobic stability of corn silages made at different locations[J]. Journal of Dairy Science，2010，93（4）：1616-1624.