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不同青贮方式对水稻秸秆发酵品质的影响

2018-04-10沈东珍

中国饲料 2018年4期
关键词:青贮饲料乳酸菌乳酸

沈东珍

(中共日照市委党校,山东日照 276800)

据统计,我国每年约有5亿t农作物秸秆产生,稻秸占到46%,但稻秸的利用率只有50%左右,稻秸一般会被浪费(丢弃、焚烧等),这不仅造成了稻秸作为动物粗饲料资源的浪费,不恰当的处理方式也对环境造成一定的污染(唐阿梅,2015)。稻秸不仅含有大量难以被微生物分解的纤维素、半纤维素和木质素,而且具有严密的表皮角质,营养成分含量低(粗蛋白质、粗脂肪、矿物质等),所以稻秸的适口性差,消化利用率低。因此,要提高稻秸的适口性和营养价值,提高其在动物肠道内的消化利用率,应对其进行合理加工。

青贮发酵是应用最为广泛、最生态化的提高秸秆类饲料营养价值的方法,其原理是有益菌乳酸等微生物以原料中可溶性碳水化合物为发酵底物,发酵产生乳酸等有机酸,降低青贮饲料pH,创造出不适合有害微生物生长繁殖的环境,同时加上青贮的厌氧环境,代谢产物乳酸等因素不仅使青绿饲料可以长期保存,也使青贮料营养成分和气味结构发生改变,从而提高秸秆饲料的适口性和消化率(洪梅和刁其玉,2009)。常见的青贮方式有地上青贮(青贮仓、堆贮、袋式青贮等)和地下青贮(青贮窑、青贮壕)。如果对青贮原料的青贮方式选择不当,会造成青贮饲料干物质、营养成分等的差异,过度呼吸作用、流质损失以及气生损坏是造成差异的主要原因(Oleskowiczpopiel等,2008;A.G.凯泽等,2008)。本试验研究桶装青贮、青贮窖青贮、真空袋装青贮、堆贮青贮4种常用青贮方式,通过感官评价和营养成分分析,综合考虑每种青贮方式的优点和缺点,为不同养殖条件的养殖户选择青贮方式提供一定的依据。

1 材料与方法

1.1试验材料乳酸菌制剂粉,乳酸菌数量为1.0×1010cfu/g,购买于日本雪印公司,于冰箱冷藏保存;青贮原料稻秸收获时间为蜡熟前期完熟后期;青贮袋、青贮桶、塑料薄膜等。

1.2青贮方式及试验设计将乳酸菌粉剂溶于去离子水中,喷洒于稻秸,添加量为0.02 g/kg。桶装青贮:将收割的稻秸切短,装入青贮桶中,注意每装入一定厚度的稻秸时,要使用工具将稻秸压实;青贮窖青贮:收获的稻秸在切短后投入青贮窖中,在青贮厚度每上升30 cm左右时压实,装好后将塑料薄膜覆盖其上,四周用土和砖压实;真空袋装青贮:将稻秸切短后直接装入专门青贮用的塑料袋中,封口,然后进行抽真空处理,使稻秸和青贮袋紧密接触;堆贮:将稻秸切短,堆于地面上,逐层进行压实,用塑料薄膜将青贮堆的顶和四周覆盖封严。

本试验共分为4组,桶装青贮为试验Ⅰ组、青贮窖青贮为试验Ⅱ组、真空袋装青贮为试验Ⅲ组、地面堆贮为试验Ⅳ组,常温下贮存发酵45 d,青贮完毕后除去上层5 cm厚的青贮稻秸,每组取样3份于塑封袋中于-20 ℃贮存,待处理检测。

1.3检测项目及方法

1.3.1不同青贮方式青贮质量的评定分别对不同青贮方式下的稻秸进行气味、颜色、结构等方面的感官评定,通过打分的方式进行比较,参照德国农业协会(DLG)青贮品质感官评分标准(Hristov和 Sandev,1998)。

1.3.2青贮品质和营养成分的测定利用pH-酸度计对青贮稻秸pH进行测定(Han等,2004);氨态氮的测定是利用苯酚-次氯酸钠的方法测定;采用蒽酮-硫酸比色法对稻秸的可溶性碳水化合物(WSC)进行测定,乳酸的测定采用对羟基联苯法(杨平平等,2013);有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)含量的测定利用气相色谱仪进行(顾拥建等,2016);中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)的测定利用全自动纤维仪(HALL等,1998);干物质(DM)、粗蛋白质(CP)等参照《饲料分析及饲料质量检测技术》的方法进行(张丽英,2007)。

1.4数据统计与分析试验数据经过WPS统计后,运用SPSS17.0进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1不同青贮方式对稻秸感官品质的影响通过发酵青贮的气味、结构、色泽比较不同青贮方式对稻秸感官品质的影响,由表1可知,第Ⅰ组、第Ⅱ组、第Ⅲ组可评为优良,而第Ⅳ组评为尚可。

表1 稻秸青贮后感官评定

2.2不同青贮方式对稻秸发酵品质的影响

2.2.1不同青贮方式对稻秸pH、氨态氮含量和氨态氮与总氮质量比的影响由表2可知,不同方式青贮pH由大到小分别是第Ⅳ组、第Ⅱ组、第Ⅰ组、第Ⅲ组,且第Ⅳ组pH比第Ⅲ组显著高4.72%(P<0.05),其他各组间差异不显著(P>0.05);氨态氮值第Ⅳ组最大,其次是第Ⅱ组、第Ⅰ组,第Ⅲ组最小,第Ⅳ组与第Ⅰ组和第Ⅲ组差异显著(P<0.05),第Ⅰ组、第Ⅱ组和Ⅲ组之间差异不显著(P>0.05),第Ⅰ组和第Ⅲ组之间差异不显著(P>0.05);氨态氮/总氮值第Ⅳ组最大,其次是第Ⅱ组、第Ⅰ组,第Ⅲ组最小,且各组之间差异显著(P < 0.05)。

表2 稻秸青贮pH、氨态氮含量和氨态氮与总氮质量比

2.2.2不同青贮方式对稻秸有机酸含量的影响由表3可知,不同方式青贮对有机酸的影响不同,乳酸含量由大到小分别是第Ⅲ组>第Ⅰ组>第Ⅱ组>第Ⅳ组,乳酸含量第Ⅲ组和第Ⅰ组差异不显著(P>0.05),但分别比Ⅱ、Ⅳ组显著提高8.71%和36.84%(P<0.05);乙酸、丙酸含量,乙酸/总酸值由小到大第Ⅲ组<第Ⅰ组<第Ⅱ组<第Ⅳ组,与第Ⅲ组相比,第Ⅳ组乙酸和丙酸含量分别提高15.63%和40%(P<0.05),但第Ⅰ组、第Ⅱ组和第Ⅲ组差异不显著(P>0.05);丁酸含量第Ⅰ组和第Ⅲ组未检测到,第Ⅳ组丁酸含量显著高于第Ⅱ组(P<0.05);乙酸/总酸第Ⅳ组与第Ⅰ组和第Ⅲ组差异显著(P<0.05),与第Ⅱ组差异不显著(P>0.05);总酸含量第Ⅲ组最大,为3.67,其次是第Ⅰ组、第Ⅱ组,第Ⅳ组最小且与其他各组差异显著(P<0.05)。

2.2.3不同青贮方式对稻秸营养成分的影响由表4可知,不同青贮方式下对稻秸营养成分影响不同,干物质由小到大分别是第Ⅲ组<第Ⅰ组<第Ⅱ组<第Ⅳ组,各组间差异不显著(P>0.05);中性洗涤纤维含量第Ⅳ组最大,为60.20%,比第Ⅲ组显著提高3.94%(P<0.05),与其余各组差异不显著(P>0.05),第Ⅰ组、第Ⅱ组、第Ⅲ组之间差异不显著(P>0.05);酸性洗涤纤维含量由小到大分别是第Ⅲ组<第Ⅰ组<第Ⅱ组<第Ⅳ组,第Ⅳ组比第Ⅰ组和第Ⅲ组分别高3.55%和5.73%(P<0.05),第Ⅰ组和第Ⅲ组差异不显著(P>0.05),第Ⅱ组比第Ⅲ组高3.62%(P<0.05);粗蛋白质含量第Ⅲ组含量最大,为4.83%,比第Ⅳ组高12.06%(P<0.05),第Ⅰ组>第Ⅱ组>第Ⅳ组,但各组间差异不显著(P>0.05);可溶性碳水化合物第Ⅲ组>第Ⅰ组>第Ⅱ组>第Ⅳ组,各组之间差异不显著(P>0.05)。

表3 稻秸青贮有机酸含量 mg/L

表4 稻秸青贮化学成分分析 %DM

3 讨论

3.1青贮发酵的过程研究表明,青贮原料青贮发酵实际是各种微生物菌群活动代谢,同时伴随发生相应生化反应,改变青贮原料品质的过程(吴晓杰,2006;张新平,2005)。青贮过程根据微生物种类及其代谢活性的变化可以分为预备发酵期、酸化成熟期和完熟保存期。预备发酵期主要是厌氧环境形成和青贮饲料pH下降过程,在刚开始青贮时,由于少量空气残留于原料间,霉菌、酵母菌、腐败菌等好气和兼性厌氧菌迅速消耗空气,同时,伴随微生物和酶的活动,这些因素将残留青贮原料间的氧气迅速耗尽,进而厌氧环境形成;微生物活动伴随着二氧化碳、氢气及有机酸(乳酸、醋酸等)的形成,从而使青贮原料pH降低,腐败菌、霉菌等的生长繁殖在酸性环境下被抑制,为乳酸菌成为优势菌群创造条件(余汝华等,2007)。酸化成熟期为优势菌群(乳酸菌)的形成和发酵过程的稳定,青贮环境的厌氧状态为乳酸菌利用WSC和其他营养物质创造了良好条件,乳酸菌大量繁殖,产生大量使青贮饲料pH降低的乳酸,抑制其他微生物的增长繁殖,乳酸菌的活动在pH小于4.2时会减缓下来,青贮饲料在此时发酵慢慢成熟稳定。完善保存期是pH降低到一定程度,乳酸积累量达到稳定。发酵后期,整个发酵系统处于低pH和厌氧状态,当乳酸菌的积累量达到1.5%~2.0%,pH在3.8~4.2时,乳酸菌活动减弱,伴随着部分乳酸菌的逐渐消亡(曲琪环和高学军,1999),厌氧和酸性环境使青贮饲料得以长期保存。

表5 不同青贮方式的优缺点比较

3.2不同青贮方式感官鉴定及优缺点比较感官评定可以直观的显示出青贮饲料的优劣,本试验中,第Ⅰ组、第Ⅱ组和第Ⅲ组青贮稻秸无丁酸臭味,而是可以闻到芳香果味,并且茎叶结构比较完整,颜色与青贮之前稻秸差别不大,而第Ⅳ组的青贮发酵稻秸有微弱的丁酸气味,芳香味不明显,但茎叶基本保持完整,颜色与原有颜色相比,略有变色。

3.3不同青贮方式对稻秸发酵品质的影响在制作青贮饲料时获得优质青贮饲料最关键的一个控制点就是将青贮原料间的空气降到最低,残留有空气会降低乳酸菌的活动,增加某些好氧菌的呼吸作用和活动,致使青贮饲料营养物质损失,乳酸发酵底物缺失。

因此,青贮前可以通过降低青贮原料间的空气,使发酵环境尽快达到厌氧环境,使乳酸菌尽快成为优势菌,从而得到良好的青贮饲料。青贮原料的压实程度对青贮饲料的品质有显著影响,对青贮原料的压实程度越高、封闭性越好,青贮饲料的发酵品质越好(王坤龙等,2014;毛玉霞,2012)。任杰等(2005)研究表明,如果在制作青贮饲料时的透气、渗水等不利因素会使氧气进入青贮原料,延长植物的呼吸时间,发酵温度会因好气性微生物旺盛的生长代谢不断升高,进而使乳酸菌大量生长繁殖优势减弱,破坏青贮营养成分,最终导致青贮饲料品质下降,严重会导致青贮失败。田瑞霞等(2005)研究紫花苜蓿青贮过程中pH和营养物质变化规律发现,青贮早期空气的存在会使植物细胞破裂和酸度降低速度减缓,使呼吸作用增强,加快青贮饲料干物质和能量的损失速度,最终会使青贮饲料的品质降低。Kung等(2001)研究发现,在制作青贮时,操作缓慢或者青贮原料的压实程度低,会使青贮饲料的有氧稳定性降低。

在本试验中,由于堆贮青贮很难压实,而其他青贮方式压实程度较高,所以堆贮营养损失较大;采用堆贮,青贮堆中残留部分空气,不利于乳酸菌的生长繁殖,其他方式青贮由于压实程度较高,残留空气较少,尤其真空袋装青贮,有益于乳酸菌的生长繁殖,青贮饲料品质相对堆贮要好一些。

4 结论

稻秸堆贮青贮因压实难度大、残留空气多,所以其品质与真空袋装青贮、桶装青贮、青贮窖青贮相比质量较差,而且不利于机器取料,对于规模化养殖场不建议采用此种方法进行青贮;真空袋装青贮发酵品质最好,适宜资金实力较大的规模化养殖场;桶装青贮、青贮窖青贮发酵品质一般,适宜养殖规模较小、资金实力一般,有放牧基础的养殖户采用。

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