青贮饲料由含水分多的植物性饲料经过密封、发酵而成。青贮饲料比新鲜饲料耐贮存,营养成分高[1]。玉米作为禾本科植物,碳水化合物含量高,可使玉米青贮过程中乳酸菌大量繁殖,形成足量乳酸[2]。玉米的碳水化合物中75%是淀粉,经过青贮发酵后,淀粉-蛋白质基质结构被破坏,从而在一定程度上提高了淀粉的利用率[1]。但玉米秸秆直接饲喂利用率低、适口性差。与未青贮玉米相比,青贮后玉米淀粉消化率显著升高,淀粉转化效率均得到提升[3]。青贮饲料添加剂能够有效改善青贮饲料品质,提高了其营养价值和利用效率[4-7]。布氏乳杆菌(LB)属于异性发酵乳酸菌,最终产物含有乳酸、乙醇、二氧化碳等成分,理论发酵率为50%[8]。在青贮过程中加入LB能够改善发酵品质,增加青贮饲料的营养物质含量,提高青贮饲料的有氧稳定性[8-9]。研究表明,青贮中添加LB对pH值及乳酸、乙酸含量具有显著影响,能够提高青贮的发酵品质和稳定性[10-11]。本研究在玉米秸秆青贮过程中添加LB,探究LB添加剂对玉米秸秆的青贮品质及体外消化率的影响,为LB添加剂在玉米秸秆青贮中的应用提供参考。1材料与方法1.1试验材料青贮料制作原料购自滨州禾跃牧草有限公司,将玉米秸秆均切至2~3 cm的小段,作为青贮料制作原料,玉米秸秆营养水平和微生物数量见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.21.025.T001表1玉米秸秆营养水平和微生物数量项目干物质/%粗蛋白/%DM中性洗涤纤维/%DM酸性洗涤纤维/%DM水溶性碳水化合物/%DM乳酸菌/(lgCFU/g FM)霉菌/(lgCFU/g FM)酵母/(lgCFU/g FM)含量36.28±5.456.03±0.8161.89±7.8446.83±6.236.58±3.483.95±0.082.04±0.224.28±0.58LB菌粉购自上海北诺生物科技有限公司(CICC 6067),乳酸菌含量为5×1010 CFU/g。苯甲酸钠购自国药集团化学试剂有限公司,均为分析纯。纤维素酶(β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶)购自诺维信(中国)生物技术有限公司(Cellic CTec2产品)。聚乙烯单向呼吸阀厌氧袋(22 cm × 40 cm)购自本地商铺门面。1.2玉米秸秆青贮制备配制活菌数为1×1010 CFU/mL的LB菌液,试验组分别添加10(LB1组)、30(LB2组)、50 mL/kg(LB3组)的LB菌液与已粉碎的玉米秸秆混匀,对照组(CK组)添加等量无菌水,混匀后装入真空双层聚乙烯青贮袋中。分装标准为1 kg/袋,置于室内(25 ℃)避光保存60 d后开封取样。取20 g样品于180 mL蒸馏水中,用于测定发酵品质。剩余样品置于60 ℃,烘干48 h,过40目筛,每组3个重复,分别称取200 g装入样品袋中,用于后续指标测定。1.3测定指标及方法1.3.1青贮品质分析1.3.1.1感官分析感官评定主要观察青贮饲料的色泽、气味和质地,本试验从青贮饲料的气味、结构、色泽对玉米秸秆青贮进行感官评价,采用德国农业协会的饲料评价方法进行感官平均,青贮饲料感官评定标准见表2。将总得分分为:1级(20~16分)、2级(15~10分)、3级(9~5分)、4级(4~0分)。评价由专人负责进行。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.21.025.T002表2青贮饲料感官评定标准项目评分标准分数气味气味有明显的面包香味或芳香果味,无丁酸臭味14微弱的丁酸臭味,芳香味弱,或有较强的酸味10丁酸味较重,或有刺鼻的焦煳霉味或臭味4有很强的丁酸臭味或氦味,或几乎无酸味2结构茎叶结构保持良好4叶子结构保持较差2有轻度霉菌或轻度污染或茎叶结构保持极差1茎叶有腐烂或污染严重0颜色与原料相似,烘干后呈淡褐色2色泽稍有变色,带褐色或呈淡黄色1变色严重,墨绿色或褪色成黄色,具有较强的霉味01.3.1.2营养成分采用烘干法、凯氏定氮法、索氏浸提法、范氏洗涤纤维法分别测定玉米秸秆青贮前和青贮后干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)与酸性洗涤纤维(ADF)含量[12-13]。1.3.1.3发酵品质将20 g样品匀浆2 min,过滤,测定玉米秸秆青贮pH值、乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸PA)和丁酸(BA)含量。采用雷磁PHSJ-4F型pH计测定pH值,苯酚-次氯酸钠比色法测定氨态氮(NH3-N)[14-15],SHIMADZE-10A型高效液相色谱仪(色谱柱:ShodexRspakKC-811S-DVBgelColumn,30 mm×8 mm;检测器:SPD-M10AVP;流动相:3 mmol高氯酸;流速:1 mL/min;柱温:50 ℃;检测波长:210 nm;进样量:5 μL)测定LA、AA、PA、BA含量。采用计数法检测微生物数量指标,乳酸菌采用MRS固体培养基进行培养;酵母菌和霉菌均采用孟加拉红培养基进行培养,结果均以10为底的对数表示。1.3.2体外消化率称取1 g烘干后青贮饲料样品于滤袋中,每个处理3个重复,在血清瓶中密封保存。体外消化率利用两步法测定:将混合好的缓冲溶液与瘤胃液按1∶1比例配制混合培养液,在其中加入样品,39 ℃恒温培养48 h;在血清瓶中加入胃蛋白酶溶液,摇晃混匀,于60 ℃水浴锅振荡消化24 h[16],分离残渣,计算DM、CP、NDF、ADF、纤维素和半纤维素体外消化率。养分体外消化率=A-BA×100%式中:A为样品中该成分消化初始含量;B为消化后该成分含量。1.4数据统计与分析试验数据采用SPSS 20.0软件进行统计分析,Duncan's法进行多重比较。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2.1LB对玉米秸秆青贮感官评价的影响(见表3)由表3可知,各试验组的玉米秸秆青贮感官得分均高于对照组。对照组玉米秸秆青贮存在微弱丁酸味,芳香味较弱,茎叶结构保持较差,且略有变色。各试验组玉米秸秆青贮样品具有清新的果香气,外观良好,结构致密均匀,呈优质青贮的果绿色,评定为1级。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.21.025.T003表3LB对玉米秸秆青贮感官评价的影响组别气味结构颜色总分等级CK组有微弱丁酸臭味(11)叶子结构保持较差(2)略有变色呈褐色(1)142LB1组无丁酸臭味,芳香果味(13)茎叶结构保持良好(3)黄绿色(2)181LB2组无丁酸臭味,芳香果味(13)茎叶结构保持良好(4)黄绿色(2)191LB2组无丁酸臭味,芳香果味(12)茎叶结构保持良好(4)黄绿色(2)1812.2LB对玉米秸秆青贮营养成分的影响(见表4)由表4可知,与对照组相比,LB2组、LB3组玉米秸秆青贮CP含量显著升高(P0.05);各试验组玉米秸秆青贮NDF和ADF含量显著降低(P0.05),EE含量均显著增加(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.21.025.T004表4LB对玉米秸秆青贮营养成分的影响组别DMCPNDFADFEECK组31.48±1.157.22±0.56b58.52±0.72a41.25±0.23a2.67±0.31cLB1组30.63±0.837.32±0.18b55.64±0.36b39.02±0.46b3.53±0.26bLB2组30.82±0.537.38±0.35a53.54±0.16c38.25±0.24b3.65±0.21aLB3组29.98±0.627.37±0.55a56.34±0.28b39.25±0.41b3.48±0.26b注:同列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);表6与此同。%研究表明,不同添加剂量LB对青贮中CP、EE和NDF影响较大。2.3LB对玉米秸秆青贮品质及微生物的影响(见表5)由表5可知,与对照组相比,各试验组玉米秸秆青贮pH值均显著降低(P0.05),AA、NH3-N含量显著增加(P0.05);LB2组、LB3组玉米秸秆青贮LA含量显著升高(P0.05)。与对照组相比,各试验组玉米秸秆青贮乳酸菌含量显著升高(P0.05),酵母菌、霉菌含量显著降低(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.21.025.T005表5LB对玉米秸秆青贮品质及微生物的影响项目CK组LB1组LB2组LB3组pH值3.89±0.05a3.43±0.14b3.33±0.18b3.28±0.26bLA/%DM3.48±0.21b3.52±0.16b3.62±0.21a3.59±0.11aAA/%DM0.68±0.02b0.82±0.04a0.93±0.14a0.90±0.08aPA/%DM0.12±0.010.10±0.030.09±0.050.11±0.04BA/%DM0.01±0.020.02±0.020.02±0.030.01±0.03NH3-N/%DM1.68±0.03c1.79±0.05b2.03±0.12a1.86±0.04b乳酸菌/(lgCFU/g FM)6.91±0.14c7.35±0.23b7.82±0.13a7.86±0.22a酵母菌/(lgCFU/g FM)2.35±0.08a2.01±0.10b1.73±0.12c1.76±0.15c霉菌/(lgCFU/g FM)2.10±0.06a1.83±0.03b1.69±0.08c1.66±0.13c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)。研究表明,LB2组玉米秸秆青贮效果更好。2.4LB对玉米秸秆青贮体外消化率的影响(见表6)由表6可知,与对照组相比,各试验组玉米秸秆青贮的DM、NDF、ADF、半纤维素体外消化率均显著升高(P0.05);LB2组玉米秸秆青贮的CP体外消化率显著升高(P0.05);LB2组、LB3组玉米秸秆青贮的纤维素体外消化率显著升高(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.21.025.T006表6LB添加剂对玉米秸秆青贮体外消化率的影响组别DMCPNDFADF纤维素半纤维素CK组65.89±0.29c58.75±0.33b54.62±0.46b55.32±0.36c54.56±0.29b50.93±0.17bLB1组70.27±0.52b59.01±0.15b62.73±0.28a61.58±0.19b55.49±0.20b58.28±0.62aLB2组73.08±0.31a62.01±0.55a64.09±0.13a64.25±0.07a62.01±0.24a59.96±0.58aLB3组71.25±0.27b61.01±0.38ab63.48±0.22a59.14±0.21b60.32±0.18a58.69±0.43a%研究表明,玉米秸秆青贮中添加LB能够提高反刍动物对青贮玉米秸秆的利用率。3讨论3.1LB对玉米秸秆青贮营养成分的影响玉米秸秆的产量高、价格低、范围广,是一种极具发展潜力的饲料资源[17]。但玉米秸秆木质素含量较高,蛋白含量低,直接用于动物饲养消化吸收率低,效果不佳,且其可溶性碳水化合物和EE含量无法满足家畜生长发育需求[18]。青贮是玉米秸秆常用的微生物处理方式[19],能够改善玉米秸秆适口性,增加营养物质含量,提高秸秆营养成分消化率[20]。青贮饲料添加剂能够有效改善秸秆的青贮品质与消化效率[21-22],提高营养价值[9]。王丽学等[3]研究微生物青贮添加剂和贮藏时间对玉米秸秆青贮品质的影响,结果发现,不同贮藏时间与青贮添加剂处理均可对玉米秸秆青贮品质与营养物质含量产生显著影响,提高青贮饲料的消化效率,且青贮60 d时效果较好,但EE含量无明显变化。本试验中,添加LB能够显著提高玉米秸秆青贮EE含量。EE是饲料的能量载体,可为畜禽提供更多热量[6]。本研究结果与上述研究结论不同,可能是青贮添加剂不同而导致。采用添加剂青贮能够获得理想的青贮饲料,但不同添加剂造成的影响存在差异[4]。因此,在实际生产中应根据实际情况选择合适的添加剂对青贮饲料进行处理;牧草、秸秆等进行青贮前,应根据添加剂属性、环境因素等筛选适宜添加量,以确定添加剂对牧草青贮是否具有良好影响。3.2LB对玉米秸秆青贮品质的影响LB属于异性发酵乳酸菌,在发酵过程中会消耗较多营养物质[9],但能够提高青贮饲料稳定性,延长保存时间[8,23]。优质青贮饲料的pH值小于4.2[19],LA含量约为4%~6%[24],BA含量小于3%[25]。本研究中,与对照组相比,各LB添加组玉米秸秆青贮的LA与AA含量明显提升,青贮pH值明显降低,处理组玉米秸秆的各项指标均已达到优质青贮饲料标准。LA是乳酸菌的主要代谢产物,青贮中含量较高,能够有效抑制杂菌生长,提高青贮品质[26]。LB作为乳酸菌添加剂直接作用于发酵环境中的乳酸菌群,可使乳酸菌迅速增殖,从而快速产生大量LA[8],进一步降低青贮饲料pH值。研究表明,AA是比LA更好的酵母菌抑制剂[23],可防止杂菌生长增殖;且乳酸菌增加能够加速青贮发酵进程,更快进入青贮稳定期,减少营养损失[27]。3.3LB对玉米秸秆青贮体外消化率的影响本研究显示,添加LB能够显著降低青贮饲料的NDF和ADF含量,与孙向丽等[14]研究结果一致。饲料中NDF含量会直接影响青贮的相对饲喂价值[28],乳酸菌添加剂可以提高玉米秸秆、棉花秸秆和全株玉米青贮的NDF降解率[7,29-30]。王诚等[8]和孙向丽等[14]分别利用LB处理全株玉米青贮和高粱青贮,结果均显示,LB处理能够显著降低NDF和ADF含量,与本研究结果一致。反刍动物胃肠道饲料营养物质的消化和吸收效率受饲料中DM和NDF降解率的影响较大[31]。本试验结果发现,LB处理组玉米秸秆DM、NDF和ADF含量消化率显著提高,与王亚芳等[5]、成娟丽等[32]研究结果一致。关于LB添加剂对青贮饲料在畜禽体内消化率的影响还需进一步研究。4结论本研究结果表明,添加LB能够改善玉米秸秆青贮品质,降低有害微生物含量,提高CP、纤维素等体外消化率。LB2组的玉米秸秆青贮营养物质含量和各物质体外消化率最高。在玉米秸秆青贮过程中添加30 mL/kg的1×1010 CFU/mL LB菌液青贮效果较好。
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