不同添加劑及貯藏溫度對發酵全混合日糧品質和真菌數量的影響
摘要:本試驗旨在探究添加劑及貯藏溫度對發酵全混合日糧(Fermented?。裕铮簦幔臁。停椋澹洹。遥幔簦椋铮睿?,FTMR)的影響,為FTMR在生產實踐中的應用提供科學依據。試驗設置了布氏乳桿菌(Lactobacillus buchneri,LB)、沒食子酸(Gallicacid,GA)、果膠酶(Pectinase,PE),共3個添加劑和對照組(CK),4個不同的貯藏溫度(10℃、20℃、30℃和40℃),發酵7d后取樣。結果表明,隨著貯藏溫度的升高,各處理的pH值均顯著降低,CK、LB和GA處理組的pH值于30℃達到最低,PE處理組于40℃達到最低(P<0.05);隨著貯藏溫度的升高,各處理組中乙酸和丙酸的含量均顯著升高(P<0.05),其中乙酸的含量于30℃時達到最高,丙酸的含量于40℃時達到最高;添加PE后,FTMR的pH值在10℃、30℃和40℃下均顯著低于其他處理組(P<0.05)。綜上,貯藏溫度為30℃和40℃時FTMR的發酵品質較好,當貯藏溫度為10℃、30℃和40℃時添加果膠酶可以提高FTMR的發酵品質。
全混合日糧(Total Mixed?。遥幔簦椋铮睿?,TMR)是依據不同生長發育階段和生產階段反芻動物的營養需等日糧成分用特制的攪拌機混合成均勻一致、營養平衡的日糧,其在牛羊的飼養過程中使用比較廣泛。但TMR的制作也需要大量專業的價格高昂的機器設備,需要較多的固定資本投入。為了解決TMR的上述缺點,日本率先開發了發酵全混合日糧(Fermented Total?。停椋澹洹。遥幔簦椋铮睿螅疲裕停遥┘夹g。FTMR是普通青貯發酵技術和全混合日糧技術的結合,其具有飼料利用率及營養價值較高、可長距離運輸實現商品化流通等特點,使得缺乏相關機器設備的生產單位也可以獲得優質的日糧。但FTMR作為青貯飼料的一種,其品質與多種因素有關。有研究表明,在制作青貯飼料時合理地使用添加劑不但可以提高青貯效果,而且還可以獲得品質優異的青貯飼料。乳酸菌是青貯制作過程中的首選添加劑,其可以有效降低青貯飼料的pH值,抑制不良微生物的代謝生長,減少干物質和蛋白質等營養物質的損失。布氏乳桿菌(Lactobacillus?。猓酰悖瑁睿澹颍椋┳鳛楫愋桶l酵乳酸菌同樣可以提高青貯飼料的青貯品質,而且還會增強青貯飼料的有氧穩定性。一般認為,青貯中主要存在的真菌是霉菌和酵母菌,其中霉菌可以利用糖和乳酸,分解纖維素等細胞壁成分,是造成青貯飼料腐敗變壞的主要微生物。而沒食子酸(Gallic acid)是一種天然有機酚酸,可以抑制腐敗菌和食源性致病菌。He等認為沒食子酸是綠色添加劑,其可以提高青貯的發酵品質,有利于蛋白質的保存。果膠(Pectin)廣泛存在于植物細胞壁的初生壁和細胞中間片層,是一類雜多糖。果膠酶(Pectinase)可分解植物細胞壁中的果膠,使得細胞內的營養物質釋放地更加完全,且分解產生的底物也有可能會促進乳酸菌的發酵。有研究表明,添加含果膠酶的組合酶制劑可以分解植物細胞壁中的果膠物質,提高了青貯的青貯品質、營養價值和飼料利用率。除添加劑外,貯藏溫度也是影響青貯飼料品質的重要因素之一。較高的貯藏溫度下青貯容易導致丁酸發酵,發酵品質變差;較低的貯藏溫度下青貯則乳酸菌發酵較弱,需要較長的時間發酵來抑制不良微生物。目前,國內外對沒食子酸、果膠酶等添加劑應用在FTMR中的研究較少。
本文通過FTMR青貯試驗,研究了4種貯藏溫度下3種添加劑對FTMR真菌數量和青貯品質的影響,探索適合FTMR的添加劑及FTMR的最佳貯藏溫度,為FTMR在生產實踐中的應用提供科學依據和參考,以促進FTMR的深度推廣。
1材料與方法
1.1 試驗材料
苜蓿青貯(Medicago?。螅幔簦椋觯?nbsp;L.)、燕麥干草(Avena sativa?。?)、玉米(Zea?。恚幔蟆。?)、玉米青貯、氯化鈉、豆粕(Glycine?。恚幔ǎ?)Merr.)、預混料均來自于寧夏吳忠市鹽池縣巨峰農業開發有限公司,按照表1制作TMR;布氏乳桿菌來自于中國農業大學青貯加工實驗室;沒食子酸來自國藥集團化學試劑有限公司;果膠酶來自阿拉丁試劑(上海)有限公司;
1.2 試驗設計
試驗設置了布氏乳桿菌(Lactobacillus?。猓酰悖瑁睿澹颍?,LB)、沒食子酸(Gallic?。幔悖椋?,GA)、果膠酶(Pectinase,PE)3個添加劑,添加量分別為1×106cfu·g-1,0.3%和0.015U·g-1,溶于30mL蒸餾水中添加,對照組(CK)添加等量的蒸餾水;對4個處理的青貯原料分別設置了4個不同的貯藏溫度(10℃、20℃、30℃和40℃),共16個處理,每個處理3個重復。稱?。常埃埃绲模裕停已b入青貯袋中,用真空封口機封口。在溫度為(10℃、20℃、30℃和40℃)的恒溫培養箱中發酵,發酵7d之后開封,測定相關指標。
1.3 測定方法
采用田吉鵬的方法進行酵母菌和霉菌計數;采用雷磁PHS-3C型pH計測定pH值;采用島津LC-20A型高效液相色譜儀(色譜柱:KC-811column,Shimadzu,日本;檢測器:SPD-M10AVP;流動相:3mmol·L-1高氯酸,流速1mL·min-1,柱溫50℃;檢測波長210nm,進樣量5μL)分析乳酸(Lactic?。幔悖椋?,LA)、乙酸(Aceticacid,AA)、丙酸(Propionic acid,PA)和丁酸(Butyricacid,BA);采用苯酚-次氯酸鈉法測定氨態氮/總氮(NH3-N/TN,AN/TN);采用張麗英的方法計算干物質(Dry matter,DM)含量;采用凱氏定氮法測定粗蛋白(Crude protein,CP)的含量,采用范氏法測定中性洗滌纖維(Neutral?。洌澹簦澹颍纾澹睿簦妫椋猓澹?,NDF)和酸性洗滌纖維(Acid?。洌澹簦澹颍纾澹睿簟。妫椋猓澹颍粒模疲┑暮俊?br/>
1.4 統計分析
采用Excel進行均值和標準誤的計算,采用SPSS 17.0軟件對溫度和添加劑進行統計分析,并用Duncan法對各測定數據進行多重比較,測定結果用平均值±標準誤表示。
2結果與分析
2.1 不同添加劑及貯藏溫度對FTMR真菌數量的影響
由表2可知,當貯藏溫度為20℃時,添加LB、GA和PE顯著降低了FTMR中酵母菌的數量(P<0.05)。添加PE后在10℃、30℃和40℃均沒有發現酵母菌。
2.2 不同添加劑及貯藏溫度對FTMR發酵品質的影響
由表3可知,隨著貯藏溫度的升高,各處理的pH值均顯著降低,CK、LB和GA處理組的pH值于30℃達到最低,PE處理組于40℃達到最低(P<0.05)。添加PE后,FTMR的pH值在10℃、30℃和40℃下均顯著低于其他處理組(P<0.05)。添加LB后,FTMR的AN/TN在各個貯藏溫度下均顯著高于其他處理組(P<0.05)。從10℃到30℃,隨著貯藏溫度的升高,各處理組中LA的含量顯著升高,但當貯藏溫度為40℃時,LB、PE處理組和CK的LA的含量均顯著低于30℃時LA的含量(P<0.05)。隨著貯藏溫度的升高,各處理組中AA和PA的含量均顯著升高(P<0.05),其中AA的含量于30℃時達到最高,PA的含量于40℃時達到最高。
添加劑對AN/TN的影響極顯著(P<0.01)。溫度對pH值、LA、AA、PA的影響均極顯著(P<0.01)。添加劑與溫度互作對pH值、AN/TN、LA、AA、PA的影響均極顯著(P<0.01)。
2.3 不同添加劑及貯藏溫度對FTMR營養成分的影響
由表4可知,LB處理組中,當貯藏溫度為40℃時其DM的含量顯著高于貯藏溫度為10℃和20℃時其DM的含量(P<0.05)。當貯藏溫度為10℃和20℃時,對照組中DM的含量顯著高于LB和PE處理組(P<0.05)。LB處理組中,當貯藏溫度為40℃時,其NDF和ADF的含量顯著低于其他貯藏溫度和其他處理組(P<0.05)。GA處理組中,當貯藏溫度為20℃和30℃時,其NDF的含量顯著低于其他貯藏溫度,當貯藏溫度為30℃時ADF的含量顯著低于其他貯藏溫度(P<0.05)。添加GA后,隨著貯藏溫度的升高,ADF的含量先顯著降低,于30℃時達到最低,之后又顯著升高(P<0.05)。添加LB后,隨著貯藏溫度的升高,ADF的含量逐漸降低且差異顯著(P<0.05)。LB處理組中,在各個貯藏溫度中,其CP的含量均顯著高于對照組(P<0.05)。GA處理組中,當貯藏溫度為10℃和40℃時,其CP的含量顯著高于對照組(P<0.05)。
3討 論
3.1 不同添加劑及貯藏溫度對FTMR真菌數量的影響
酵母菌和霉菌是青貯飼料中主要存在的真菌。酵母菌以糖為底物發酵生成二氧化碳和乙醇,造成糖分和干物質的損失,利用乳酸導致青貯飼料的pH升高,而pH上升會促進其它雜菌的生長。本研究在FTMR中發現了酵母菌,沒有發現霉菌。當貯藏溫度為20℃時,添加布氏乳桿菌、沒食子酸和果膠酶顯著降低了FTMR中酵母菌的數量。添加果膠酶后在10℃、30℃和40℃均沒有發現酵母菌。有研究表明,添加布氏乳桿菌抑制了酵母菌和霉菌的數量,使得TMR的有氧穩定性得以提高,但是對TMR的干物質造成了一定的損失,這與本研究的結果類似,貯藏溫度為20℃時,添加布氏乳桿菌不僅降低了FTMR中酵母菌的數量,也降低了FTMR中干物質的含量。對沒食子酸的研究表明,其對在體外對6種食物中常見的腐敗菌和食源性致病菌具有較好的抑制作用。本研究中,添加沒食子酸降低了FTMR中酵母菌的數量可能是由于沒食子酸的抑菌性能導致的。而添加果膠酶后在各個溫度下的酵母菌的數量顯著低于對照組,這可能是果膠酶水解產生的底物促進了乳酸菌的發酵,降低了pH值,最終抑制了酵母菌。
3.2 不同添加劑及貯藏溫度對FTMR發酵品質的影響
通常情況下認為青貯成功的青貯飼料其pH值應該在4.2以下,其氨態氮/總氮應該在10%以下。但也有研究表明,當青貯飼料干物質含量較高時,即使pH值略高于4.2,青貯飼料也可以得到良好保存。本研究中由表5可知,FTMR原料的干物質含量為51.59%,在干物質含量相對較高的情況下,植物細胞水分較少、滲透壓較高,因此可以抑制不良微生物的活性,從而可以使得在pH值較高的情況下青貯飼料保存良好。一般認為乳酸菌在青貯發酵過程中的適宜溫度為19℃~37℃。本研究中,隨著貯藏溫度的升高,各處理的pH值降低,說明貯藏溫度逐漸達到了乳酸菌的適宜溫度,其中除果膠酶處理組外,其他處理組均于30℃達到最低pH。乳酸是青貯飼料發酵過程中產生的有益酸,也是飼料中碳水化合物在瘤胃中被瘤胃微生物發酵產生乙酸、丙酸等揮發酸的中間代謝產物。本研究中,布氏乳桿菌、果膠酶處理組和對照組中LA的含量于30℃達到最高,40℃時LA的含量反而降低,可能是由于貯藏溫度超過了最適溫度,抑制了乳酸菌的繁殖與生長,這與王文博等的研究結果相類似。乙酸是含量僅次于乳酸的有機酸,對青貯飼料有氧穩定性有著積極的作用。本研究中,各處理AA的含量均于30℃達到最高,說明貯藏溫度為30℃時對FTMR的有氧穩定性有利。添加布氏乳桿菌后,FTMR的AN/TN在各個貯藏溫度下均顯著高于其他處理組,這與丁良等的研究結果相類似,可能是由于布氏乳桿菌為異型發酵乳酸菌,其可以利用乳酸和水溶性碳水化合物產生揮發性脂肪酸、二氧化碳等,造成FTMR干物質的損失。本試驗中添加了布氏乳桿菌后,貯藏溫度為10℃和20℃時DM的含量低于對照組的情況印證了上述觀點。本研究中添加果膠酶后,FTMR的pH值在10℃、30℃和40℃下均顯著低于其他處理組,這與張玉丹等的研究結果相類似,可能是果膠酶的水解產物促進了乳酸菌發酵。
3.3 不同添加劑及貯藏溫度對FTMR營養成分的影響
植物性飼料經過中性洗滌劑和酸性洗滌劑分解后的剩余物就是NDF和ADF,它們與飼料的適口性和消化率有關,NDF和ADF的含量越多,那么可以被牲畜吸收的營養成分就越少。本研究中,添加布氏乳桿菌,貯藏溫度為40℃時,其NDF和ADF的含量顯著低于其他貯藏溫度和其他處理組,在各個貯藏溫度中,其CP的含量均顯著高于對照組。有研究表明,微生物添加劑主要通過兩方面來提高青貯飼料的品質,一方面是微生物在發酵過程中會消耗飼料中的一些營養物質,如碳水化合物等,同時產生一些酶類來降解飼料中的纖維素、半纖維素等大分子物質,使得NDF和ADF的含量降低。另一方面,隨著青貯過程的進行飼料中會損失一些DM,但CP的總量基本不變,相對的青貯飼料開封后CP的含量會增加。沒食子酸處理組中,當貯藏溫度為10℃和40℃時,其CP的含量顯著高于對照組。張雅麗等研究表明,沒食子酸在體外對6種食物中常見的腐敗菌和食源性致病菌具有較好的抑制作用。說明添加沒食子酸可能抑制了FTMR中的不良微生物,從而減少了可消化營養物質的損失,減少了CP含量的損失。
4結論
綜上所述,貯藏溫度為30℃和40℃時FTMR的發酵品質較好。當貯藏溫度為10℃、30℃和40℃時添加果膠酶可以提高FTMR的發酵品質。當貯藏溫度為40℃時,添加布氏乳桿菌可以提高FTMR的營養品質。
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