王憲舉， 閆 琦， 魏海燕， 張嬌嬌， 丁路明

（蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室，蘭州大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)與生態(tài)修復(fù)教育部工程研究中心，蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州730000）

高粱是世界上五大谷類作物之一，僅次于小麥、水稻、玉米和大麥。具有食用、釀造、飼料、工業(yè)加工等多種用途（盧慶善，1999），并且具有抗旱、耐澇、抗鹽堿、耐貧瘠、耐高溫等優(yōu)良性狀，適宜在青藏高原地區(qū)種植。除此之外，其還具有單位面積產(chǎn)量高、光合效率高、生長迅速、糖分積累快等特點，能為我國畜牧業(yè)的發(fā)展提供大量的優(yōu)質(zhì)飼料（何敏，2016；盧慶善等，2009；邵艷軍等，2004）。甜高粱除具有普通高粱的一般特征外，其植株高大，含糖量高（11% ～21%），是粒用高粱的 2～5倍（郭平銀等，2007）。因此，大力推廣甜高粱種植，能夠提高土地的生產(chǎn)效率，降低畜牧業(yè)飼料成本，為草食性畜禽提供充足的飼料，有效緩解人畜爭糧的突出矛盾（郭麗君等，2011；竟麗麗等，2011）。

甜高粱作為動物飼料的傳統(tǒng)貯藏方法是將其莖葉通過晾曬和風(fēng)干制作成干草，但這種方法使甜高粱莖葉中粗蛋白質(zhì)含量、適口性和消化率下降，降低了飼料的利用率。而經(jīng)過青貯后的甜高粱，營養(yǎng)損失少，能夠保持原料的鮮嫩多汁。青貯調(diào)制是有效利用高粱作為牧草經(jīng)濟而安全的方法（李改英等，2010；Marco等，2009）。 經(jīng)過乳酸發(fā)酵調(diào)制成的高粱青貯，氣味芳香，酸甜可口，耐貯藏，可全年飼喂，可為家畜提供高營養(yǎng)多汁飼料（李建平，2004）。青貯飼用高粱中的有機酸能促進家畜消化腺的分泌活動，增加采食量，并提高消化率（管武大等，2002）。

本研究在大力士品種和牛魔王品種甜高粱的拔節(jié)期和抽穗期植株青貯時，添加一定量的乳酸菌添加劑，通過觀察青貯后高粱的營養(yǎng)成分和發(fā)酵品質(zhì)的差異，探尋不同生育期及乳酸菌添加對甜高粱青貯品質(zhì)和營養(yǎng)成分的影響，以期為甜高粱青貯飼料加工利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗選用大力士和牛魔王兩個甜高粱品種的拔節(jié)期和抽穗期植株，均采自甘肅省定西市（35°07′N，104°59′E，海拔 1899 m）。該地區(qū)屬于中溫帶半干旱區(qū)，年均氣溫5.7～7.7℃，無霜期122～160 d，年均降雨量350～600 mm。兩個甜高粱品種均在2017年6月上旬播種，大力士品種高粱播種株距25 cm，行距35 cm；牛魔王品種高粱播種株距35 cm，行距45 cm。兩種甜高粱原樣化學(xué)成分如表1所示。

乳酸菌添加劑由臺灣亞芯生物技術(shù)有限公司提供，主要成分為植物乳桿菌LP70（Lactobacillus plantarum LP70，1×109cfu/g）， 總?cè)樗峋鷶?shù) 1.0×1011cfu/g。

1.2 青貯調(diào)制 試驗采取雙因素完全隨機設(shè)計。在大力士和牛魔王兩種甜高粱的拔節(jié)期（2017年7月29日）和抽穗期（2017年9月17日），收割距地面10 cm以上的植株部分，分別裝袋后帶回實驗室。

分別將兩種甜高粱材料切短至2～3 cm，自然晾曬。晾曬期間采用微波爐快速測定高粱含水量，當含水量降到65%左右時，稱取1 kg原料，用噴壺噴灑10 mL事先活化好的乳酸菌菌液（5×108cfu/mL），充分混勻后，平均分裝入三個青貯袋，記為LAB。同時，用10 mL的純水代替乳酸菌菌液作為對照，記為CK。用真空包裝機抽真空并封口，以保證青貯過程中的厭氧狀態(tài)。將袋裝青貯置于陰涼干燥處，常溫條件下（25～30℃）貯藏發(fā)酵，于60 d后，開封取樣測定發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)成分。

1.3 青貯質(zhì)量感官鑒定 按照德國農(nóng)業(yè)協(xié)會（DLG）青貯評分標準及等級評定方法，從色澤、氣味、質(zhì)地等方面對試驗后高粱青貯進行綜合評定（張子儀，2000）。

1.4 發(fā)酵品質(zhì)及營養(yǎng)成分的測定 取青貯后樣品各20 g，加入180 mL去離子水，用組織攪碎機攪碎1 min，然后用4層紗布過濾，用pH儀（雷磁pHS-29A型）測濾液的pH；將濾液3500 r/min離心15 min，經(jīng)0.22μm濾膜過濾，用高效液相色譜儀（SHI-MADZE-10A）分析乳酸、乙酸、丙酸及丁酸含量，色譜柱為ShodexRspak KC-811S-DVB gel Column 300 mm×8 mm，流動相為3 mmol/L高氯酸，流速為1 mL/min，進樣量為5μL，柱溫50℃，檢測波長210 nm （侯建建等，2016；陶蓮等，2009）。將各品種約100 g青貯樣品置于65℃烘箱中，48 h后測定干物質(zhì)（DM）含量。烘干樣品用微型植物粉碎機粉碎后過0.42 mm篩用于常規(guī)養(yǎng)分的測定（楊勝，1993）。 粗灰分（Ash）測定參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》（第三版）進行測定；粗蛋白質(zhì) （CP）含量使用凱氏定氮儀 （JK-9830，中國）測定；中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）使用纖維分析儀（ANKOM-2000i，美國）進行測定?？扇苄蕴妓衔铮╓SC）的測定采用蒽酮-硫酸比色法（余汝華等，2003）?？偡雍浚═P）和單寧含量（Tannin）使用 Folin-Ciocalteu法進行測定；用ANKOM DAISY II體外模擬培養(yǎng)箱測定消化率（IVDMD）（魏春秋，2012）。

1.5 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2016做基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理，用SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行析單因素方差分析和一般線性模型分析，結(jié)果表示為“平均值±標準偏”差。

表2 生育期和乳酸菌添加劑對大力士高粱青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

表3 生育期和乳酸菌添加劑對牛魔王品種高粱青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

2 結(jié)果分析

2.1 高粱青貯的感官評價 青貯發(fā)酵60 d后，所有處理的青貯飼料樣品均接近原料原色，色澤上無顯著差別，烘干后呈淡褐色；質(zhì)地較好，莖葉間沒有發(fā)生霉變，莖葉結(jié)構(gòu)清晰可見，無黏手現(xiàn)象產(chǎn)生；均有芳香味。各處理后的樣品青貯按照德國農(nóng)業(yè)協(xié)會（DLG）青貯感官評分標準及等級進行感觀評定，均達到了優(yōu)良等級。各處理的青貯成功率均達到100%。

2.2 生育期和乳酸菌添加劑對高粱青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響 生育期和乳酸菌添加劑對大力士品種和牛魔王品種甜高粱青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響分別見表2、表3。甜高粱經(jīng)過青貯處理后，pH顯著降低（P ＜ 0.05），乳酸含量顯著升高（P ＜ 0.05）。高粱青貯的各處理中均沒有丁酸產(chǎn)生，且乳酸是總酸中含量最高的成分?？傮w上，高粱青貯后pH隨著總酸含量升高而降低。乳酸菌添加劑以及和生育期二者之間的交互作用對大力士高粱青貯的pH、乳酸、乙酸、丙酸和總酸均有顯著影響（P＜0.05）。

大力士和牛魔王兩個品種甜高粱抽穗期植株青貯的pH較拔節(jié)期分別顯著降低了8.72%和7.85%（P＜0.05）。兩個品種高粱試驗組（添加乳酸菌）的pH均顯著低于對照組（P＜0.05）。在各個處理中，牛魔王品種抽穗期植株添加乳酸菌青貯的pH最低，為3.77。大力士品高粱拔節(jié)期未添加乳酸菌青貯的pH最高，為4.47。

在兩個高粱品種的抽穗期植株青貯中，其乳酸及總酸含量均顯著高于拔節(jié)期 （P＜0.05），其中乳酸含量大力士品種升高了20.01%，牛魔王品種升高了4.64%。在添加乳酸菌處理后，大力士高粱的拔節(jié)期和抽穗期以及牛魔王品種的拔節(jié)期植株，其乳酸含量均較不添加處理升高了10%以上（P＜0.05），其總酸含量也顯著升高（P＜0.05）。但乳酸菌添加劑對牛魔王品種抽穗期植株青貯的乳酸、總酸含量沒有顯著影響 （P＞0.05）。乙酸和丙酸含量雖隨著生育期或乳酸菌添加而發(fā)生變化，但整體含量較少，變化幅度相對較小。

2.3 生育期和乳酸菌添加劑對高粱青貯營養(yǎng)成分及體外消化率的影響 不同生育期以及是否添加乳酸菌添加劑對大力士品種和牛魔王品種高粱青貯后各項營養(yǎng)指標的影響分別見表4、表5。乳酸菌添加劑雖對甜高粱青貯后可溶性碳水化合物的含量影響不顯著，但添加乳酸菌后有升高甜高粱青貯可溶性碳水化合物含量的趨勢。青貯時添加乳酸菌對大力士和牛魔王兩種高粱青貯其余各項營養(yǎng)指標的影響均不顯著（P＞0.05）。生育期與添加乳酸菌添加劑之間交互作用對各項青貯營養(yǎng)成分的影響不顯著（P＞0.05）。

表4 生育期和乳酸菌添加劑對大力士高粱青貯營養(yǎng)成分的影響

高粱抽穗期莖葉青貯后的可溶性碳水化合物含量在7.4%以上，顯著高于拔節(jié)期（＜2.5%）（P＜0.05），大力士甜高粱抽穗期青貯可溶性碳水化合物含量較拔節(jié)期的升高了274.84%，牛魔王品種則升高了580.99%。大力士和牛魔王甜高粱抽穗期全株青貯后的粗蛋白質(zhì)含量較拔節(jié)期分別降低了31.59%和58.87%（P＜0.05）。與拔節(jié)期植株青貯相比，抽穗期植株青貯中性洗滌纖維含量顯著升高了11.83%（P＜0.05），酸性洗滌纖維含量差異不顯著（P＞0.05），粗灰分含量顯著降低30%以上（P＜0.05），這也導(dǎo)致高粱抽穗期植株青貯的相對飼喂價值和體外消化率顯著降低（P＜0.05）。單寧含量在兩個生育期的青貯中沒有顯著性差異（P ＞ 0.05）。

表5 生育期和乳酸菌添加劑對牛魔王品種高粱青貯營養(yǎng)成分的影響

3 討論

3.1 生育期對兩種高粱青貯發(fā)酵品質(zhì)、營養(yǎng)成分及消化率的影響 用于青貯的飼草除了要有適宜的含水量外，可溶性糖、粗蛋白質(zhì)的含量也直接影響青貯品質(zhì)。從拔節(jié)期到抽穗期，高粱植株中的粗蛋白質(zhì)含量逐漸減少，可溶性糖含量逐漸增加。大力士品種和牛魔王品種的拔節(jié)期的粗蛋白質(zhì)含量分別為7.50%、13.84%，到達抽穗期時則分別降到了5.69%、7.47%?？扇苄蕴呛縿t分別由拔節(jié)期的20.69%、16.62%上升到27.86%、17.36%。抽穗期高粱較高的可溶性糖含量，為乳酸菌發(fā)酵提供了充足的底物。較多的可溶性糖經(jīng)過發(fā)酵后可產(chǎn)生更多的乳酸、乙酸、丙酸等酸性物質(zhì)，加快了青貯飼料酸化的過程，能夠更好的抑制霉菌等有害菌的繁殖，提高了青貯效果及品質(zhì)。另外鮮樣中蛋白質(zhì)含量下降到適宜水平，青貯底物的緩沖性降低，青貯發(fā)酵過程pH下降迅速，不容易發(fā)生酪酸發(fā)酵，青貯容易成功（白彥福，2017）。

隨著高粱生育期的推進，兩個品種高粱中粗灰分含量下降，中性洗滌纖維含量升高，導(dǎo)致相對飼用價值和體外消化率降低。高粱青貯后的粗灰分、中性洗滌纖維和相對飼用價值以及體外消化率也隨生育期的推進表現(xiàn)相應(yīng)的變化趨勢。

研究表明當飼草中單寧含量超過2%時，會降低草食動物的采食量（Provenza，1995）。采食量下降是因為高含量單寧可與動物唾液黏蛋白結(jié)合并沉淀，引起粗糙皺折的收斂感和干燥感，產(chǎn)生澀味，降低適口性。并且攝食后產(chǎn)生短期的不適，導(dǎo)致動物的食欲下降（Butler，1989）。本研究中，兩個高粱品種經(jīng)過青貯后的單寧含量均為0.40～0.45%，因此不會對家畜采食量產(chǎn)生不利影響。

3.2 乳酸菌添加劑對兩種高粱青貯發(fā)酵品質(zhì)、營養(yǎng)成分及消化率的影響 作物青貯時接種乳酸菌，可以迅速增加農(nóng)作物表面的乳酸菌數(shù)目，使乳酸發(fā)酵占主導(dǎo)地位，從而降低pH值，抑制有害微生物的活動，提高青貯成功率，保存和提高飼料營養(yǎng)價值（趙慶杰等，2014）。在本研究中，處理組和試驗組青貯的感官評價均為一級優(yōu)等。添加乳酸菌添加劑對兩個高粱品種的兩個生育期青貯的各項營養(yǎng)成分幾乎沒有影響，對體外消化率的影響也不明顯。這與先前添加乳酸菌對青貯營養(yǎng)成分影響的研究結(jié)果不一致，推測可能是本試驗在實驗室內(nèi)完成，青貯發(fā)酵在真空包裝中進行。青貯材料按壓緊實且厭氧環(huán)境嚴格，即使沒有額外添加乳酸菌，發(fā)酵初期乳酸菌也迅速處于競爭優(yōu)勢。另外，高粱原料莖葉表面附著的乳酸菌較多，縮短了青貯發(fā)酵前期乳酸菌成為優(yōu)勢種的時間。故處理組添加乳酸菌沒有顯著作用。

添加乳酸菌后的青貯與對照組相比，pH顯著降低，總酸含量增加了8%～13%。同時，可溶性碳水化合物的含量也相對升高。由此可見，在添加乳酸菌后的青貯發(fā)酵中，發(fā)酵消耗了相對較少的可溶性糖，但產(chǎn)生了較多的酸。推測原因可能是添加乳酸菌后的青貯前期，大量乳酸菌利用可溶性糖迅速代謝轉(zhuǎn)化為酸性物質(zhì)，環(huán)境酸化過程較對照組快。有氧呼吸期中雜菌的生命活動較對照組提前被抑制，因此，用于代謝消耗的糖減少。

4 結(jié)論

大力士和牛魔王兩個甜高粱品種的抽穗時期具有相對較高的可溶性碳水化合物含量以及相對較低的粗蛋白質(zhì)含量，能夠提高青貯的成功率，并且該時期青貯發(fā)酵品質(zhì)較好。添加乳酸菌增加了發(fā)酵后總酸的含量，降低了青貯的pH。由此可見，在實際生產(chǎn)中用大力士和牛魔王這兩種高粱做青貯時，選用抽穗期植株并添加乳酸菌會有較高的成功率和較好的發(fā)酵品質(zhì)。