孫向麗，菅復(fù)春，許來(lái)鵬，曹艷芳，萬(wàn)鮮花，王彥彬*

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河南鄭州 450046；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院 河南鄭州 450046）

高粱是一種重要的雜糧作物，主要用于工業(yè)釀造和飼料[1]。甜高粱因其莖稈含糖量高、生物產(chǎn)量高和適口性好等特點(diǎn)，可作為反芻動(dòng)物的飼糧，在很大程度上能夠節(jié)省畜牧養(yǎng)殖成本，也可以成為緩解國(guó)內(nèi)外飼料原料緊張難題的來(lái)源飼料[2]。李俊等[3]研究發(fā)現(xiàn)，青貯高粱所需的成本比青貯玉米略高，但甜高粱具有營(yíng)養(yǎng)豐富、轉(zhuǎn)化效率高的優(yōu)勢(shì)，其飼喂價(jià)值優(yōu)于青貯玉米。

青貯飼料是利用乳酸菌在厭氧條件下代謝產(chǎn)酸來(lái)降低pH，從而抑制其他微生物的生長(zhǎng)繁殖，具有保鮮、改善品質(zhì)和提高瘤胃降解率的作用[4]。青貯后可更好地保存飼料原料、擴(kuò)展飼料來(lái)源，有利于發(fā)展“節(jié)糧型”畜牧產(chǎn)業(yè)，還可更好解決枯草時(shí)期飼用草供給問(wèn)題。董妙音等[5]研究顯示，添加乳酸菌制劑可增強(qiáng)甜高粱青貯質(zhì)量。目前，市場(chǎng)上青貯添加劑的類別日益增多，但對(duì)于青貯高粱的青貯劑研究和開(kāi)發(fā)不足。乳酸菌是青貯劑中的主要微生物，包括異型發(fā)酵乳酸菌和同型發(fā)酵乳酸菌[6]，布氏乳桿菌（Lactobacillus Buchneri）屬異型發(fā)酵菌，而植物乳桿菌（Lactobacillus Plantarum）屬同型發(fā)酵菌。青貯原料中可利用底物存在差異，其對(duì)乳酸菌的選擇具有影響。故研究出適于青貯高粱的添加劑，可更好地降低青貯高粱的成本，還可提高高粱的發(fā)酵質(zhì)量及養(yǎng)分構(gòu)成，對(duì)青貯高粱的廣泛應(yīng)用具有重大意義。本試驗(yàn)旨在評(píng)價(jià)不同類型的乳酸菌（布氏乳桿菌和植物乳桿菌）對(duì)青貯高粱發(fā)酵品質(zhì)的影響，為乳酸菌在青貯高粱中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 海牛高梁購(gòu)于河南省聚有科技有限公司。高梁種植于新鄉(xiāng)市豐收農(nóng)業(yè)合作社的實(shí)驗(yàn)田中，在高粱蠟熟期收獲進(jìn)行粉碎1 cm 處理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分別設(shè)對(duì)照組（添加等量的蒸餾水）、1×107CFU/kg 布氏乳桿菌、1×107CFU/kg 植物乳桿菌，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)。將切短的原料與不同的乳酸菌制劑攪拌均勻，分別裝入250 mL白色不透明的塑料罐內(nèi)壓緊壓實(shí)，壓實(shí)的密度為900 g/L，蓋上蓋且用薄膜及膠帶進(jìn)行嚴(yán)格密封。青貯制作結(jié)束后，將青貯罐放在陰暗無(wú)光處進(jìn)行保存。

1.3 樣品制備 分別在青貯30、45、60 d 時(shí)打開(kāi)采樣，每一種處理分別抽取3 瓶保持完整的青貯罐，打開(kāi)后除去瓶口下端3 cm 厚和瓶底上端2 cm 厚的青貯高粱，將其余青貯飼料混合均勻后，精準(zhǔn)稱量200 g 青貯高粱，置于紙質(zhì)信封中，在65℃烘箱中烘48 h，計(jì)算干物質(zhì)重，然后利用攪碎機(jī)將其粉碎，過(guò)1 mm 篩，用于營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定。另準(zhǔn)確稱量20 g 青貯料置于勻漿機(jī)內(nèi)，同時(shí)加入180 mL 蒸餾水，勻漿2 min，用4 層紗布和雙層濾紙進(jìn)行過(guò)濾，將得到的浸出液置于50 mL 離心管內(nèi)，放置-20℃冰箱保存，用來(lái)測(cè)定pH、氨態(tài)氮（NH3-N）和有機(jī)酸[7]。

1.4 青貯飼料品質(zhì)測(cè)定

1.4.1 感官評(píng)定 青貯高粱質(zhì)量感官評(píng)定的方法選用德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（DLG）[8]，根據(jù)視覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)等感官對(duì)青貯高粱色澤、氣味、質(zhì)地等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，可分為優(yōu)、良、劣3 個(gè)等級(jí)。

1.4.2 營(yíng)養(yǎng)成分 取1.3 中采集的200 g 樣品經(jīng)65℃烘48 h后，裝入自封袋中準(zhǔn)確稱重，計(jì)算干物質(zhì)（DM）含量。粗蛋白質(zhì)（CP）含量使用凱氏定氮法[9-10]測(cè)定。中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量采用范式（Van Soest）分析法[11]測(cè)定。

1.4.3 其他指標(biāo) 取制備好的浸出液，采用雷磁PHSJ-4F pH 計(jì)測(cè)定pH[12]，待數(shù)值穩(wěn)定后，記錄數(shù)值。使用苯酚-次氯酸鈉比色法來(lái)檢測(cè)NH3-N[13]?？扇苄蕴妓衔铮╓SC）含量使用蒽酮比色法[14]測(cè)定。青貯飼料打開(kāi)后，每個(gè)樣本取相同的量，將其放進(jìn)100 mL 聚乙烯瓶中（每個(gè)樣本3 個(gè)重復(fù)），用塑料薄膜封口，并扎數(shù)個(gè)小孔，將其放在室溫，利用多通道溫度記錄儀來(lái)記錄青貯飼料的溫度變動(dòng)狀況，在樣品的溫度超出環(huán)境溫度2℃時(shí)停止檢測(cè)[15]，記錄有氧暴露時(shí)間，即為有氧穩(wěn)定性（AS）。使用安捷倫Agilent 1290 Infinity II 型液相色譜儀檢測(cè)有機(jī)酸（OA）含量[16]。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件中的ANOVA過(guò)程進(jìn)行單因素方差分析，并采用Duncan's 法進(jìn)行多重比較，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值± 標(biāo)準(zhǔn)差表示，P＞0.05表示差異不顯著，P＜0.05 表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加不同乳酸菌的青貯高粱感官評(píng)定 如表1 所示，添加不同乳酸菌發(fā)酵后的青貯高粱色澤為淡綠色，結(jié)構(gòu)清晰、柔軟松散，氣味酸香，故其感官評(píng)定等級(jí)都屬于優(yōu)等；乳酸菌組的感官評(píng)定等級(jí)好于對(duì)照組；對(duì)照組結(jié)構(gòu)不清晰，有些粘連，甚至個(gè)別還有發(fā)霉，品質(zhì)等級(jí)總體處于良好等級(jí)。

表1 添加不同乳酸菌的青貯高粱感官評(píng)定

2.2 不同乳酸菌對(duì)青貯高粱營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH 的影響 如表2 所示，在30、45、60 d 時(shí)，植物乳桿菌組中的CP含量與對(duì)照組均無(wú)顯著差異，且不同乳酸菌添加組間無(wú)顯著差異；在60 d 時(shí)植物乳桿菌組的ADF 和NDF 值均顯著低于對(duì)照組，布氏乳桿菌組的ADF 和NDF 值稍低于對(duì)照組（P＞0.05），不同乳酸菌添加組間無(wú)顯著差異；在30 d 時(shí)，乳酸菌組的pH 均低于對(duì)照組（P＜0.05），不同乳酸菌添加組間差異不顯著；在45 d 時(shí)，布氏乳桿菌組的pH 低于對(duì)照組（P＜0.05）、植物乳桿菌組（P＞0.05）。在60 d，不同乳酸菌組與對(duì)照組間pH 均無(wú)顯著差異。

表2 不同乳酸菌對(duì)青貯高粱營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH 的影響

2.3 不同乳酸菌對(duì)青貯高粱有機(jī)酸含量的影響 如表3 所示，30 d 時(shí)乳酸菌組中乳酸和乙酸含量均高于對(duì)照組（P＜0.05），而不同乳酸菌組間乳酸含量差異不顯著，但植物乳桿菌組的乙酸含量高于布氏乳桿菌組（P＞0.05）；45 d 時(shí)布氏乳桿菌組的乳酸含量高于對(duì)照組和植物乳桿菌組（P＜0.05），布氏乳桿菌組的乙酸含量高于對(duì)照組和植物乳桿菌組（P＞0.05）；60 d時(shí)植物乳桿菌組的乳酸含量高于布氏乳桿菌組和對(duì)照（P＞0.05），植物乳桿菌組的乙酸含量高于布氏乳桿菌組和對(duì)照組，但植物乳桿菌組和布氏乳桿菌組間差異不大；3 組間30、45、60 d 丙酸含量均無(wú)顯著差異。

表3 不同乳酸菌對(duì)青貯高粱有機(jī)酸含量的影響 %

2.4 不同乳酸菌對(duì)高粱青貯有氧穩(wěn)定性的影響 由表4得知，30、45、60 d 時(shí)乳酸菌組的有氧暴露時(shí)間均高于對(duì)照組（P＜0.05），布氏乳桿菌組的有氧暴露時(shí)間絕對(duì)數(shù)值均高于植物乳桿菌組（P＞0.05）。

表4 不同乳酸菌對(duì)高粱青貯有氧穩(wěn)定性的影響 h

2.5 不同乳酸菌對(duì)青貯高粱NH3-N 和WSC 的影響 由表5 得知，30 d 時(shí)，布氏乳桿菌組中NH3-N 含量低于對(duì)照組（P＜0.05），而不同乳酸菌組間的NH3-N 含量無(wú)顯著差異；在45、60 d 時(shí)，乳酸菌組間以及與對(duì)照組間NH3-N 含量無(wú)顯著差異；在30、45、60 d 時(shí)，不同乳酸菌組間以及與對(duì)照組間WSC 含量沒(méi)有顯著差異。

表5 不同乳酸菌對(duì)青貯高粱NH3-N 和WSC 的影響 %

3 討論

青貯高粱配制時(shí)加入青貯劑可顯著提高青貯高粱的品質(zhì)。在青貯的微生物發(fā)酵初期，由于乳酸菌天然含量不足，致使發(fā)酵品質(zhì)較差，發(fā)酵進(jìn)度緩慢，添加乳酸菌制劑可增加乳酸菌含量，pH 降低，改善青貯高粱的發(fā)酵速度和發(fā)酵品質(zhì)[17-18]。本研究結(jié)果表明，高粱青貯時(shí)添加乳酸菌能夠顯著改善青貯品質(zhì)，降低發(fā)酵過(guò)程中的營(yíng)養(yǎng)損失；不同乳酸菌組的乳酸含量均高于對(duì)照組，且在30、45 d 差異顯著，表明添加乳酸菌能夠提高青貯高粱中乳酸菌活性。青貯高粱中的NDF 和ADF 含量影響動(dòng)物的采食率和瘤胃消化率[19]。本研究結(jié)果顯示，乳酸菌組青貯高粱的NDF 和ADF 含量均低于對(duì)照組，其中以植物乳桿菌組最為顯著，說(shuō)明青貯高粱時(shí)添加乳酸菌可能會(huì)改善青貯飼料的利用率，這一結(jié)果與李蕎蕎等[6]報(bào)道的結(jié)果一致。

乳酸發(fā)酵需要WSC 作為底物，pH 在4.2 以下時(shí)乳酸發(fā)酵受到抑制，各組在不同時(shí)間點(diǎn)（30、45、60 d）WSC 含量差異不顯著，但在30 d 和45 d 時(shí)，乳酸菌組的WSC 絕對(duì)含量均高于對(duì)照組，表明添加乳酸菌能夠加速進(jìn)入青貯穩(wěn)定期，減少營(yíng)養(yǎng)損失[20]。此外，乳酸菌組中乳酸和乙酸含量顯著高于對(duì)照組，乳酸和乙酸含量增加，進(jìn)一步使青貯高粱中酸性增強(qiáng)，pH 降低，進(jìn)而達(dá)到防止雜菌增殖的效果。乳酸是各種乳酸菌的主要代謝產(chǎn)物，乳酸含量提高可以改善青貯高粱的品質(zhì)。而乙酸主要通過(guò)果膠聚糖單磷酸鹽途徑生成，乙酸對(duì)酵母具有抑制作用，在有氧條件下酵母能夠代謝利用乳酸致青貯料中的酸值升高，對(duì)其他菌的抑制作用減弱，最終使青貯料的有氧穩(wěn)定性下降，故乙酸含量與青貯高粱的有氧穩(wěn)定性相關(guān)[21]。植物乳桿菌屬于同型發(fā)酵菌，其代謝產(chǎn)物以乳酸為主，而布氏乳桿菌屬于異型發(fā)酵菌，在其代謝產(chǎn)物除乳酸外，乙酸含量高于植物乳桿菌，因此，從理論上講布氏乳桿菌的乙酸產(chǎn)量高，其青貯料的有氧穩(wěn)定性更好。但是，由于青貯原料不同，其WSC的種類不同，因此，其代謝產(chǎn)生有機(jī)酸的種類除受乳酸菌種類影響之外，還可能受青貯原料的影響[22]。

在本研究中，45 d 時(shí)布氏乳桿菌的乙酸含量高于植物乳桿菌，其他時(shí)間點(diǎn)均無(wú)顯著差異，這一現(xiàn)象可能是原料、青貯條件、青貯菌種等多種因素綜合作用的結(jié)果。高粱青貯后，乳酸菌組中NH3-N 含量（30 d 和45 d）均低于對(duì)照組，NH3-N 主要由青貯高粱中的蛋白質(zhì)和氨基酸分解產(chǎn)生，分析原因可能是由于乳酸菌組中pH 降低，導(dǎo)致蛋白酶活性受到抑制，減少了蛋白質(zhì)和氨基酸的分解，使青貯高粱中NH3-N 的生成量減少，青貯料的質(zhì)量和風(fēng)味得到很大改善，更好地解決了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失問(wèn)題[23-24]。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，高粱青貯時(shí)添加乳酸菌能增加高粱在青貯過(guò)程中的有機(jī)酸（乳酸和乙酸）含量和有氧穩(wěn)定性，能夠減少NH3-N，從而達(dá)到改善高粱的感官評(píng)級(jí)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和發(fā)酵品質(zhì)，布氏乳桿菌與植物乳桿菌在青貯高粱上的有氧穩(wěn)定性差異不顯著。