黄芩(Scutellaria baicalensis)是一种中药材,根部为主要入药部分,具有清热解毒、去湿抗菌和止血安胎等功效[1]。近年来,黄芩种植量增加,根部入药,秸秆若资源化利用,可解决反刍家畜饲料资源季节性短缺和单一问题,解决黄芩收获期秸秆产量大、不宜保存等环境污染和资源浪费问题。粗饲料青贮技术能够延长粗饲料利用期,改善粗饲料的适口性,保存饲料的营养成分。粗饲料贮后柔软多汁,家畜喜食,能够促进反刍动物瘤胃分泌消化液,提高饲料转化利用率,促进家畜日粮内其他饲料消化作用。本研究分析添加不同青贮剂后黄芩秸秆发酵物的品质特性,筛选最佳的黄芩秸秆青贮剂和添加量,为黄芩秸秆资源化利用提供参考。1材料与方法1.1试验材料采集收获期黄芩地上植株(地下部分入药),粉碎至1~2 cm,与不同添加剂按比例混合,均匀装入乙烯塑料袋青贮。1.2添加剂种类青贮剂主要成分为乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌等多种复合益生菌及生物酶,有效活菌总数≥2.0×109 CFU/g,购自线上EM菌发酵厂家;秸秆发酵活干菌主要成分为植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌等多种微生物的纯培养混合物,活菌保证值≥10×108个/g,酿酒酵母≥5.0×108个/g,枯草芽孢杆菌≥3×108个/g、植物乳杆菌≥2.0×108 CFU/g,市售;混合有机酸为甲酸、乙酸和丙酸混合液,混合比例7∶1∶2,分析纯,浓度99.7%,购自银川嘉恒科工贸有限公司;纤维素酶购自沧州夏盛酶生物技术有限公司;青贮专用复合酶购自沧州夏盛酶生物技术有限公司。1.3仪器和设备6890N气相色谱仪购自美国Agilent;1260高效液相色谱仪购自安捷伦科技有限公司;KDN-103A全自动凯氏定氮仪购自上海纤检仪器有限公司;UV752N紫外可见分光光度计购自上海佑科仪器仪表有限公司;SLQ-6A粗纤维测定仪购自上海纤检仪器有限公司;SQP电子天平购自赛多利斯科学仪器(北京)有限公司。1.4试验设计采用单因素随机分组设计,分为6个组,每组5个重复。对照组为无添加剂青贮,试验1组添加0.03 g/kg秸秆发酵活干菌;试验2组添加0.02 g/kg秸秆青贮剂;试验3组添加6 mL/kg混合有机酸;试验4组添加1.0 g/kg纤维素酶;试验5组添加1.0 g/kg青贮专用复合酶。各组添加量依据产品使用说明。1.5青贮样品制备秸秆粉碎长度至1~2 cm,测定水分。使用100 mL水充分溶解添加剂,根据原料水分含量,稀释原液,控制水分含量为65%,均匀洒在青贮原料上(乳酸菌和酵母菌使用前需加入3 g的白糖复活),搅拌均匀,装入乙烯塑料袋,压实,抽气,封口,编号。青贮45 d,开袋进行感官评价,采样检测分析。1.6测定指标及方法1.6.1感官评定依据1996年《青贮饲料质量评定标准(试行)》[2]划分等级。感官评定参数为气味、色泽、质地,按照总得分划分为4个等级,优等(76~100分)、良好(51~75分)、一般(26~50分)、劣质(25分以下),青贮饲料质量评定标准见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.05.021.T001表1青贮饲料质量评定标准(试行)项目气味色泽质地pH值水分总得分25分20分10分25分20分优等甘酸香味舒适感(18~25分)棕褐色(14~20分)松散软弱不粘手(8~10分)3.6(25分)、3.7(23分)、3.8(21分)、3.9(20分)、4.0(18分)70%(20分)、71%(19分)、72%(18分)、73%(17分)、74%(16分)、75%(14分)良好淡酸味(9~17分)褐黄色(8~13分)淡黄褐色(4~7分)4.1(17分)、4.2(14分)4.3(10分)76%(13分)、77%(12分)、78%(11分)、79%(10分)、80%(8分)一般刺鼻酒酸味(1~8分)暗褐色(1~7分)略带黏性(1~3分)4.4(8分)、4.5(7分)、4.6(6分)、4.7(5分)、4.8(3分)、4.9(1分)81%(7分)、82%(6分)、83%(5分)、84%(3分)、85%(1分)劣质腐败味、霉烂味(0分)黑褐色(0分)腐烂发黏结块(0分)4.8以上(0分)86%以上(0分)1.6.2水分、pH值和有机酸常规烘干法测定水分。pH值测定:于青贮袋的中间位置取样10 g,放入锥形瓶,加入去离子水90 mL,封口膜密封,4 ℃浸提24 h,双层纱布过滤,酸度pH计测定浸提液的pH值,重复2次。剩余浸提液于-20 ℃冷冻保存,测定氨氮(NH3-N)[3]、乳酸、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸有机酸含量。1.6.3活性成分委托通标标准技术服务有限公司广州公司检测活性成分,参考中国药典2020年版一部黄芩LC-DAD。1.6.4营养成分委托宁夏昊标检测服务研究院(有限公司)检测粗蛋白(CP)、粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗脂肪(EE)含量。饲料总能(GE)参照熊本海等[4]方法计算。消化能(DE)和代谢能(ME)参照刁其玉[5]方法计算。相对饲用价值(RFV)评价方法参照Rohweder等[6]方法计算。碳水化合物(CHO)含量参考文献[6]计算。GE(MJ/kg DM)=[4 153+(56×EE)+(15×CP)-(44×Ash)]×0.004 186 8(1)DE(MJ/kg DM)=17.211-0.135NDF(2)ME(MJ/kg DM)=0.046-0.135NDF+0.820DE(3)RFV=DMI(%BW)×DDM(%DM)/1.29(4)CHO(%)=100%-CP(%)-EE(%)-Ash(%)(5)1.7数据统计与分析试验数据用Excel 2007整理归纳,采用SPSS 25软件分析差异显著性检验,LSD法多重比较。结果以“平均值±标准差”表示,P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1不同处理对黄芩秸秆感官评价的影响(见表2)由表2可知,各组总分处于51~75分之间,均为良好,对照组总分最低为56.5分,试验1组总分最高为71分,说明黄芩秸秆添加秸秆发酵活干菌发酵后可提高青贮感官效果。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.05.021.T002表2不同处理对黄芩秸秆感官评价的影响组别pH值水分气味色泽质地总分等级对照组20.00±3.0115.00±0.839.50±0.717.00±1.415.00±2.8356.50±4.95良好试验1组18.00±2.3319.00±2.2115.50±0.7111.50±4.957.00±0.0071.00±5.66良好试验2组7.00±1.0518.00±1.9814.50±0.7112.00±8.495.50±4.9557.00±14.14良好试验3组20.00±3.2216.00±1.4411.00±7.0710.00±4.243.00±1.4160.00±12.73良好试验4组8.00±1.6217.00±2.2518.00±2.8317.00±1.419.00±0.0068.50±4.95良好试验5组10.00±2.1218.00±2.0113.50±6.3614.50±0.719.00±0.0065.50±4.95良好2.2不同处理对黄芩秸秆活性成分的影响(见表3)由表3可知,未发酵的黄芩原样检测到黄芩苷含量为0.046%,发酵后的黄芩样品均未检测出黄芩苷。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.05.021.T003表3不同处理对黄芩秸秆活性成分的影响项目黄芩苷/%检测限/%黄芩原样(未发酵)0.0460.04对照组ND0.04试验1组ND0.04试验2组ND0.04试验3组ND0.04试验4组ND0.04试验5组ND0.04注:ND表示未检出;下表同。2.3不同处理对黄芩秸秆有机酸含量的影响(见表4)由表4可知,试验5组的乳酸含量最高,为18.10 g/kg,试验1组的乳酸含量最低,为9.97 g/kg。试验2组的乙酸含量为11.42 g/kg,显著高于其他组(P0.05)。仅试验3组检测出丙酸含量,为0.965 g/kg。试验4组和试验5组的异丁酸含量相同,为0.13 g/kg,显著高于其他组(P0.05)。试验4组和试验5组的异戊酸含量相同,为0.21 g/kg,显著高于其他各组(P0.05)。试验4组和试验5组的异戊酸含量相同,为0.21 g/kg。试验4组和试验5组的戊酸含量相同,为0.14 g/kg,试验2组的氨态氮/总氮值为8.43,显著高于其他各组(P0.05)。因此,试验5组青贮效果最好。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.05.021.T004表4不同处理对黄芩秸秆有机酸含量的影响项目对照组试验1组试验2组试验3组试验4组试验5组乳酸/(g/kg)13.10±1.01b9.97±0.70c17.30±2.20a10.10±1.13c14.00±1.54b18.10±2.32a乙酸/(g/kg)3.80±1.00c6.26±3.00b11.42±2.12a1.14±1.05d6.20±2.91b4.88±1.50c丙酸/(g/kg)NDNDND0.965NDND异丁酸/(g/kg)0.00±0.000.03±0.00b0.01±0.00bND0.13±0.02a0.13±0.03a丁酸/(g/kg)NDNDNDND0.14±0.01a0.14±0.03a异戊酸/(g/kg)0.13±0.01b0.16±0.03b0.10±0.01b0.08±0.05c0.21±0.00a0.21±0.02a戊酸/(g/kg)NDNDNDND0.14±0.00a0.14±0.02a氨态氮/总氮/%7.92±0.02a7.41±0.01b8.43±0.02a6.76±0.05c5.49±0.04d4.70±0.01dpH值3.68±0.004.01±0.014.51±0.013.93±0.014.41±0.014.32±0.03综合评分99.0093.0092.50100.0092.5097.00质量评价优优优优优优注:同行数据肩标不同字母表示差异显著(P0.05),相同字母或无字母表示差异不显著(P0.05)。2.4不同处理对黄芩秸秆营养成分及相对饲喂价值的影响(见表5)由表5可知,6组CF含量由高到低为:试验1组对照组试验3组试验4组试验5组试验2组。RFV值由高到低为:对照组试验5组试验3组试验4组试验1组试验2组。对照组、试验3组、试验4组、试验5组的等级评价均为Ⅳ级,试验1组和试验2组为Ⅴ级,说明对照组和试验3组、4组和5组相对饲喂价值高。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.05.021.T005表5不同处理对黄芩秸秆营养成分及饲喂价值的影响项目对照组试验1组试验2组试验3组试验4组试验5组营养成分含量/%DM92.30±5.2292.50±4.1491.80±3.2092.50±4.4892.3±5.1292.1±2.28CP7.36±1.027.20±2.237.70±2.037.22±1.897.18±1.437.35±1.26EE2.19±1.110.82±1.230.97±0.210.92±0.380.97±0.131.51±0.54CF46.10±3.2348.90±2.2824.10±2.2542.70±2.5440.90±1.9840.00±2.02NDF54.50±1.9261.70±0.7362.60±6.2561.90±13.3556.20±0.7355.50±7.29ADF52.30±9.8052.50±7.0453.80±2.9247.20±1.0054.90±1.6652.10±4.71Ash6.40±0.566.50±0.227.40±0.986.30±1.029.20±0.879.10±2.01CHO84.05±5.6185.48±13.0283.93±7.4185.56±8.1182.65±15.6082.04±7.64能量/(MJ/kg)GE17.39±1.1017.39±1.9117.39±3.7517.39±0.2116.37±1.2716.53±1.43分级评价RFV0.820.720.690.780.760.80分级Ⅳ级Ⅴ级Ⅴ级Ⅳ级Ⅳ级Ⅳ级3讨论目前,饲料资源的短缺影响畜牧产业的可持续发展[7]。非常规饲料资源化利用是解决畜牧业饲料种类单一、数量不足和季节供应不平衡等短缺问题的有效措施[8]。青贮是将牧草和作物秸秆等青绿饲料粉碎密封,通过乳酸菌等厌氧发酵使pH值下降至4.2以下,延长饲料保存期[9],保存饲料养分[10]。本课题组前期研究表明,青贮后饲料粗蛋白含量会有明显提升[11]。研究表明,青贮饲料中的乳酸占比和pH值是衡量饲料青贮品质的关键要素,青贮饲料的pH值低于4.2,青贮才能够成功[12]。青贮饲草发酵会产生大量的有机酸,降低pH值,抑制腐败微生物的繁殖和生长,保证饲料的营养成分不被微生物分解[10]。品质优良的青贮饲料通常具有淡淡的酸味和水果清香味。3.1不同处理对黄芩秸秆活性成分的影响黄芩具有良好的抗氧化、抗炎、调节免疫等生物活性[13]。黄芩苷是黄芩的重要活性成分,是从黄芩中提炼出的黄酮类化合物,常温下为淡黄色粉末[14],黄芩苷在pH值小于3的酸性溶液中稳定性较好,在碱性条件下极不稳定,在有机溶剂中的稳定性较好[15]。本研究中,在黄芩秸秆粉碎后加入不同类型的饲料添加剂进行发酵,感官评价得分为56.5~71.0分,综合评价等级均为良好,说明黄芩秸秆在适宜条件下能够青贮成功,且青贮效果良好;对照组、试验1组和试验3组在青贮45 d,pH值降至4.2以下,说明不添加或者添加秸秆发酵活干菌和混合有机酸均可青贮成功。但添加青贮添加剂发酵后未检测出黄芩苷,黄芩的药效消失。3.2不同处理对黄芩秸秆青贮品质的影响有机酸、氨态氮是衡量青贮饲料品质的重要指标。乳酸、乙酸和丁酸是有机酸中和青贮饲料品质相关的指标[16]。乳酸可以抑制青贮饲料中的好氧性微生物的生长和繁殖,防止青贮饲料的腐败[17-19]。本研究中,试验5组的乳酸含量最高,青贮料中的乳酸在瘤胃中转化为丙酸。丙酸在优质的发酵青贮饲料中通常检测不到或浓度很低,除试验3组外,其他组均未检测出丙酸。乙酸是主要维持青贮的有氧稳定性,延长饲料的保鲜时间。丁酸和氨态氮是反映青贮腐败程度的重要指标[20]。本研究中,试验4组和试验5组中检测出少量丁酸,其他各试验组均未检测出丁酸,与各试验组青贮感官评价的结果一致。因此,黄芩秸秆通过添加青贮添加剂后青贮品质评价均为优,易于青贮。3.3不同处理对黄芩秸秆营养成分及相对饲喂价值的影响青贮饲料的质量取决于青贮原料附着的微生物群落[21]。饲料青贮后有利于反刍动物维持肠道菌群平衡[22],提高饲料的适口性和乳、肉品质。青贮原料的养分含量和青贮品质是决定青贮饲料营养价值的关键因素[23]。粗蛋白和粗纤维是饲料重要的养分含量指标。本试验中,添加不同青贮添加剂后,黄芩秸秆的粗蛋白含量相差不大,除试验2组粗纤维含量明显低于其他各试验组外,其余各组粗纤维含量无明显差异;各试验组NDF和ADF含量无明显降低,营养成分未见提高。本试验结果与曾燕霞等[24]通过添加纤维素酶和乳酸菌提高青贮葡萄枝条的养分含量的结果不一致,与陈志龙等[25]在枸杞枝条中添加纤维素酶和乳酸菌组合降低枸杞枝条的ADF和NDF含量,提高青贮枸杞枝条的养分含量结果也不一致。本试验中,6个组CP、EE、ADF、NDF、CHO含量无明显差异,说明青贮可以延长黄芩秸秆的保存期,但相对饲用价值无明显改善。4结论黄芩秸秆原样或添加饲料添加剂均可青贮成功,且感观评价为良好,青贮品质评定为优。因此,黄芩秸秆添加饲料添加剂适合发酵青贮,能够延长保存期,但养分含量未有明显提高,同时药效消失。
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