田祖光， 孙悦龙， 刘 浩， 赵蕊蕊， 郭晓军*

（1.保定市生产力促进中心，河北保定071000；2.河北农业大学生命科学学院，河北保定071000）

我国是农业大国，谷类作物栽培面积及产量位居世界第一（郭永庆等，2009），尤其在北方地区，谷类作物产量远高于其他地区。大量谷类作物的种植也带来了谷草资源利用不充分等问题，因此，提高谷草资源利用率是亟需解决的问题（江平，2004）。谷草是一种优质的饲料原料，其在养殖业中的推广与应用在一定程度上缓解了我国由于饲料资源不足带来的饲料短缺问题（毕于运，2010），同时提高了谷草的资源利用率。研究表明，谷草营养价值较高，将其替代牲畜日粮中部分粗饲料具有良好的饲喂效果（孙茂红等，2015）。虽然谷草是一种可被反刍动物利用的粗饲料替代品，但是粗蛋白质含量仅在5%左右，高含量的木质纤维素导致谷草饲喂反刍动物后采食量与营养物质的吸收利用率降低（王旭等，2005）。

研究表明，谷草经微生物发酵后，可明显提升其品质和营养价值，有效降解谷草中残留的霉菌毒素和抗营养因子（Okeke Chiamaka等，2015）。此外，发酵谷草中含有众多益生菌、消化酶和有机酸等，有助于改善动物肠道微生物区系的动态平衡，促进对营养物质的吸收利用，还能够降低反刍动物等的瘤胃pH，抑制病原菌的繁殖，提高动物机体的免疫力，减少疾病的发生率 （Niu等，2019）。饲料经过微生物发酵后，还可显著减少家禽粪便氨态氮的排放，有效改变重金属的化学形态，降低氨气和硫化氢的排放量，明显改善饲喂环境，减少畜禽养殖污染（Sheng等，2016；Ahmed等，2014）。因此，本试验采用两株枯草芽孢杆菌和一株魏斯氏菌发酵干谷草，通过发酵品质评定与绵羊体内和体外法评价发酵干谷草的营养价值，进一步明确发酵干谷草在反刍动物饲喂中的作用，为干谷草的综合利用提供种质资源，为反刍动物的饲养提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料 复合菌剂：有效活菌数为1×1010cfu/g，由枯草芽孢杆菌F-1、枯草芽孢杆菌2N-14和魏斯氏菌X-2以4:4:2混合。委托河北众邦生物技术有限公司生产。营养性添加剂：硫酸铵。“张杂谷”干谷草。

1.2 谷草发酵方法 将“张杂谷”谷草用粉碎机粉碎成＜2.0 cm的小段，用喷雾器均匀地喷洒自来水，使其含水量达到50%左右。将微生物发酵菌剂（添加量1%，湿重）溶解于自来水中，用喷雾器均匀地喷洒在粉碎的谷草上，搅拌均匀后称取50 kg装于白色塑料袋中，压实密封，制成加菌发酵谷草（试验组）。以不添加复合菌剂和硫酸铵的谷草作为对照（对照组）。每组制作60袋，各3 t。室温下放置60 d，开封后各取2个打包袋进行样品采集，样品用于感官评价、营养成分测定、体外产气试验和尼龙袋降解率试验。

1.3 试验动物与饲养管理 提供瘤胃液的动物为4只装有永久瘤胃瘘管的新疆细毛羊与杜泊羊杂交的4周岁公绵羊，体重为（40.83±4.11）kg，参照《肉羊饲养标准》（NY/T 816-2004）推荐的营养需要配制基础饲粮，精粗比为3：7，其组成及营养水平见表1。每天于07:00和17:00等量饲喂2次，先粗后精，自由饮水。

表1 基础饲粮组成及营养水平

1.4 测定指标及方法

1.4.1 感官评价 按德国农业协会（ADLG）质量感官评分标准，对各试验组的感官指标进行评价（农业部畜牧兽医司，1996）。

1.4.2 水分、pH、有机酸测定 水分的测定参照GB/T6435-2006；pH的测定参照刘祯等（2012）的pH计方法；有机酸含量测定参照赵蕊蕊等（2019）方法进行。

1.4.3 营养成分测定 发酵干谷草干物质（DM）、粗蛋白质（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、酸性洗涤木质素（ADL）的测定参照赵蕊蕊等（2019）方法进行。

1.4.4 发酵干谷草绵羊瘤胃降解率测定 将加菌和不加菌发酵谷草样品分别烘干、粉碎并混合均匀。精确称取5.000 g谷草样品放于预先恒重的尼龙袋内，参照吴立坡（2020）方法测定瘤胃降解率。

1.4.5 发酵干谷草绵羊体外产气量测定 在采集瘤胃液进行体外产气试验之前先预饲10 d。采用单因素完全随机试验设计，体外发酵系统有2个发酵罐（每个发酵罐的有效容积为200 mL），其中1个发酵罐设为空白对照组（不添加发酵底物和谷草，用于发酵罐中产气量的校正），1个发酵罐添加培养液+发酵底物+加菌发酵谷草，发酵12 h，试验连续进行5 d，即每个添加水平设置5个重复。参照张仲卿（2019）方法测定产气量、pH和挥发性有机酸。

1.5数据统计 发酵干谷草发酵品质和营养价值评价的数据采用SAS 9.3中的T-test进行统计分析。以P＜0.05为差异显著评判标准。

2 结果与分析

2.1 发酵干谷草的感官评价 发酵后，试验组未发现霉变，有芳香味道，无丁酸臭味，谷草松软，紧压后呈团状且无水滴流下，符合感官评价的优级标准。对照组未发现霉变，但发酵效果明显低于试验组。

2.2 发酵干谷草的水分、pH、有机酸含量 由图1可知，试验组含水量为49.87%，较对照组降低了0.85%（P＞0.05）；试验组的乳酸、乙酸含量分别为5.42%、1.80%，较对照组分别提高431.37%（P＜0.05）、63.64%（P＞0.05），乳酸、乙酸含量的升高使得发酵后的谷草具有芳香性，有助于提高干谷草的适口性。试验组pH为3.98，较对照组降低了23.46%（P＜0.05），发酵饲料的pH小于4被认为是优质饲料。

图1 发酵谷草发酵指标

2.3 谷草营养成分分析 发酵谷草的营养价值分析结果见图2。干谷草在添加了微生物菌剂和硫酸铵后DM含量为60.34%，较对照组提高了0.13%（P＞0.05）；CP含量为13.04%，较对照组提高了61.19%（P＜0.05）；NDF、ADF、ADL含量分别为65.95%、43.59%、7.47%，较对照组分别降低了9.06%、12.28%、14.92%（P＜0.05）。

图2 发酵谷草营养价值分析

2.4 发酵干谷草的瘤胃降解率结果 由表2可知，试验组DM的快速降解部分为11.04%，较对照组 提 高16.83%（P＜0.05）；慢 速 降 解 部 分 为55.93%，较对照组降低了2.60%（P＞0.05），慢速降解部分的降解率为0.05%，较对照组提高25.00%（P＜0.05）；有效降解率为39.01，较对照组提高11.55%（P＜0.05）。试验组CP的快速降解部分为15.82%，较对照组提高了8.50%（P＜0.05）；慢速降解部分为32.83%，较对照组降低了2.18%（P＞0.05）；慢速降解部分的降解率为0.05%，较对照组提高了25.00%（P＜0.05）；有效降解率为32.24，较对照组提高了9.29%（P＜0.05）。试验组NDF的快速降解部分为13.36%，较对照组提高了15.87%（P＜0.05）；慢速降解部分为80.54%，较对照组提高了0.6%（P＞0.05）；慢速降解部分的降解率为0.03%，较对照组提高了50.00%（P＜0.05）；有效降解率为43.56，较对照组提高了26.85%（P＜0.05）。试验组ADF的快速降解部分为8.06%，较对照组提高了20.66%（P＜0.05）；慢速降解部分为65.65%，较对照组降低了1.34%（P＜0.05）；慢速降解部分的降解率为0.04%，较对照组提高了33.33%（P＜0.05）；有效降解率为37.24，较对照组提高了17.74%（P＜0.05）。

表2 发酵干谷草瘤胃降解参数

2.5 培养液pH及挥发性脂肪酸浓度和比例由图3可知，试验组培养液的pH为6.84，较对照组降低了1.58%（P＜0.05），pH的降低可有效抑制腐败菌的繁殖生长。试验组培养液中乙酸和丙酸含量为62.56%、26.38%，分别较对照组提高了3.87%、8.96%（P＜0.05）；丁酸含量为11.16%，较对照组降低了28.28%（P＜0.05），丁酸含量的降低减少了臭味，同时乙酸/丙酸比例降低。

图3 发酵谷草体外发酵指标的分析

2.6 总产气量和甲烷产量 由表3可知，试验组总产气量为93.53 mL/g，较对照组提高了4.28%（P＜0.05）；而甲烷产气量为42.56 mL/g，较对照组降低了5.92%（P＜0.05）。

表3 发酵谷草体外发酵总产气量和甲烷产量分析mL/g

3 讨论

谷草营养丰富，具有较高的营养价值，作为一种粗饲料替代品，被广泛应用于饲喂牲畜等。谷草中粗蛋白质（CP）含量大约为7.5%，其营养价值远高于其他禾本科植物（范光宇等，2016），但是谷草中高含量的粗纤维导致其不能被充分利用。研究表明，谷草的纤维品质比青干草等较差，但优于玉米等（张吉鹍等，2004）。任伟忠等（2020）研究了不同比例全株玉米青贮、谷草等对于奶牛的影响，试验发现，当谷草添加比例为45%时，饲喂效果较好，表观消化率提高了9%～14%。为了充分利用谷草，使用益生菌将其发酵是一种提高资源利用率的有效方式。本试验中，利用两株枯草芽孢杆菌和一株魏斯氏菌发酵干谷草。干谷草发酵后，试验组未发现霉变，有芳香味道，无丁酸臭味，谷草松软，紧压后呈团状且无水滴流下，符合感官评价的优级标准。谷草发酵后，含水量无明显差异，pH降低，乳酸、乙酸含量升高，丁酸含量降低。丁酸含量的降低对谷草发酵后没有丁酸臭味进行了合理解释。研究表明，乳酸、乙酸含量的升高能有效提高饲料的适口性，显著提高动物采食量，高含量的乳酸对动物的肠道健康和生长性能具有正向作用（任伟忠等，2020）。此外，pH的降低明显改善了肠道屏障功能，可有效防止大肠杆菌等病原菌在肠道中定植（张强等，2018）。

通过对发酵后的干谷草进行营养成分分析，试验发现，干谷草在添加了微生物菌剂和硫酸铵后CP含量显著升高，NDF、ADF、ADL的含量显著降低。吴宝华等（2015）发现，未发酵干谷草CP含量为8.5%左右，郭庆勇等（2009）试验发现，谷草的CP含量为5%左右。本试验中谷草经过发酵后，CP含量为13.04%，较未发酵的谷草具有较大的提升，这说明发酵对于干谷草CP含量的提高具有明显的促进作用。干谷草中粗纤维的高含量是造成谷草利用率低的主要原因，干谷草中NDF含量为70.15%，ADF含量为43.43%（李蓓蓓等，2017）。尽管反刍动物的瘤胃中含有大量能够分解木质纤维素的菌株，但其利用率低仍未得到有效解决。本试验结果表明，谷草经过发酵后，NDF、ADF、ADL含量分别为65.95%、43.59%、7.47%，明显低于未发酵谷草。这些大分子营养物质经过菌株的分解，转化为可供动物易消化利用的小分子营养物质。

瘤胃体内法试验发现，试验组ED、CP、NDF、ADF的有效降解均显著高于对照组。ED的降解率说明了其被消化利用的难易程度，饲料中的粗纤维是影响干物质降解率的关键因素，纤维含量高会降低ED的降解率（薛红枫等，2007）。试验中，由于添加了能够降解纤维素的菌株，饲料中粗纤维含量减少，进而提高了ED的利用率。CP含量是判断饲料蛋白质营养价值的主要依据，经过发酵后，谷草的蛋白质分子产生差异，而这种差异主要体现在酰胺II区（Yu，2004）。研究发现，酰胺II区主要由N-H弯曲、C-N伸展和少量的C=O伸展、C-C伸展和N-C伸展组成，由于发酵等工艺，影响了酰胺II区的结构，产生了与未经发酵谷草处理的差异，这种差异决定了动物机体对CP的消化吸收（Liu等，2020）。

体外法试验发现，试验组总产气量显著高于对照组，甲烷产气量显著低于对照组。谷草发酵的主要产气来源是碳水化合物和CP，当饲料中可发酵和瘤胃微生物活性的提高，产气量就越大（雷冬至等，2009）。碳水化合物包括结构性碳水化合物和非结构性碳水化合物，由于复合菌株的发酵作用，改变了碳水化物的结构，提高其含量，进而提高了总产气量（田雨佳等，2018）。这可能是菌株产生的消化酶，作用于谷草的茎秆，将内部的营养物质释放了出来。而甲烷产气量的减少，可能是加入的复合菌剂抑制了产甲烷菌的生长繁殖，或是谷草发酵后，提高了饲料的吸收利用率，减少了饲料在瘤胃中的存留时间，进而减少甲烷的产气量，具体原因还需要进一步研究与分析。

4 结论

在干谷草中添加复合菌剂和硫酸铵发酵后，粗蛋白质和乳酸含量显著提高，不同纤维素含量显著降低，改善了干谷草的发酵品质。各营养组分的瘤胃有效降解率均显著提高；总产气量显著提高，而产甲烷量显著降低。