益生菌对杂交构树青贮品质的影响
时间：2023-02-13 17:50:08 来源：千叶帆 本文已影响人
刘欣宇，倪 洁，王 智，刘 煜，胡建宏*
(1.西北农林科技大学 动物科技学院，陕西 杨凌 712100；
2.陕西胖农生态农业科技有限公司，陕西 富平 711700)
杂交构树是由中国科学院植物研究所培育研发，不仅具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、降血糖、降血压等药理功效[1]，还有明显的抗逆性和速生丰产性，营养价值较高。杂交构树叶、嫩茎都可用作饲料原料，消化率高，易搭配其他饲料直接饲喂家畜，又能青贮或益生菌发酵，味道芳香，适口性好，易被动物消化吸收，是一种绿色高效的家畜饲料原料[2]。近些年，杂交构树作为饲料原料的研究主要集中在使用构树叶和构树粉来直接饲喂畜禽，而未经微生物发酵处理的杂交构树的消化吸收率低，通过在杂交构树中添加糖蜜、酶菌复合制剂及防腐剂可以显著提高其青贮发酵品质和营养价值[3]。
青贮主要是利用微生物的厌氧发酵过程来改善饲料原料的青贮品质，是一种保存和开发饲料资源、发展高效益畜牧业的有效手段[4]。侯晓静[5]利用植物乳杆菌青贮水稻秸秆，发现其pH降低，有机酸含量增加，发酵品质得到改善。傅彤[6]研究表明，植物乳杆菌能够降低全株玉米青贮pH，提高乳酸含量，降低乙酸含量。Sheperd等[7]研究发现，在进行紫花苜蓿青贮时添加纤维素酶和乳酸菌，能够降低中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)含量，促进乳酸发酵并提升苜蓿青贮发酵品质。Weinberg等[8]研究发现，布氏乳杆菌发酵产生具有抑菌作用的乙酸，可有效抑制青贮开窖后酵母菌、真菌、丝状菌等腐败菌的活动，提高青贮有氧稳定性。目前，利用乳酸菌等添加剂提高青贮饲草品质的研究多集中于玉米、苜蓿青贮等，而在杂交构树上的应用研究较少。因此，本试验在杂交构树青贮中单独添加及联合使用植物乳杆菌和布氏乳酸菌，探讨其对杂交构树青贮品质的影响，以期研发出新型构树饲料，为青贮菌剂的合理应用提供理论和技术支持。
1.1 试验材料
青贮杂交构树原料于2020年7月采自陕西康构草业科技有限公司。待株高1.0～1.2 m进行收割，留茬高度为0.2 m 左右，利用粉碎机进行全株粉碎至2 cm 左右。其营养物质组成见表1。
表1 杂交构树营养物质组成
植物乳杆菌冻干粉原料和布氏乳杆菌冻干粉原料购自陕西泰克生物科技有限公司。
1.2 试验设计与青贮方法
本试验共分4组，不同处理方式见表2。将各组所需青贮剂分别溶于30 mL 蒸馏水中，搅拌均匀后装于负压喷雾器中，在使用履带传输碎片至搅拌仓过程中，将混合好的青贮剂使用喷雾器缓慢均匀地喷洒在碎片上，不断搅拌滚动使其成型至圆柱体，使用青贮机裹包，质量为85 kg。然后通过打捆包膜机进行裹包，杂交构树青贮裹包约为4～5层，再将制作好的青贮堆置在阴凉、避光、室温条件下静置发酵贮藏，发酵时间约为30 d，发酵完成后开包取样，以待检测。
表2 试验分组与处理
1.3 测定指标及方法
1.3.1 营养成分分析 试验结束后，采集杂交构树青贮样品送至易马农牧科技有限公司测样中心测定其营养成分及青贮品质。青贮饲料于60 ℃烘干48 h，过1 mm 筛粉碎。采用凯式定氮法测定粗蛋白含量[9]、粗脂肪测定参考GB/T 6433-2006[10]、粗灰分测定参考GB/T 6438-2007[11]。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量参考Van Soest等[12]报道的方法进行测定；
钙的测定采用GB/T 6436-2018[13]。可溶性碳水化合物含量采用蒽酮-硫酸法[14]测定。
1.3.2 发酵品质分析 杂交构树青贮样品pH利用pH仪检测；
采用高效液相色谱(SHIMADZE-10A)分析乳酸(LA)、乙酸(AA)和丁酸(BA)的有机酸含量[15]。
1.4 数据处理与分析
2.1 青贮前杂交构树主要营养成分(干物质基础)
青贮前杂交构树主要营养成分如表1所示。青贮前杂交构树的脂肪、水溶性碳水化合物含量较低，分别为3.0%和3.37%；
粗蛋白、NDF和ADF含量较高，分别为17.7%、44.6%和38.4%；
钙、磷含量分别为1.89%和0.35%。
2.2 青贮后杂交构树营养成分含量
青贮后杂交构树主要营养成分如表3所示。在本试验中，与青贮前相比较，青贮后对照组中的粗蛋白含量和酸性洗涤纤维含量降低1%左右；
粗灰分含量降低1%左右；
中性洗涤纤维含量增加0.77%；
粗脂肪增加0.14%；
钙磷含量变化不大。在青贮后的杂交构树组中，TA组的粗蛋白含量显著高于对照组和TB、TC组(P<0.05)，TB和TC组的粗蛋白含量高于对照组，但差异不显著(P>0.05)；
TA、TB、TC 3组的NDF和ADF含量均显著低于对照组(P<0.05)，TA组的NDF和ADF含量显著低于其它组(P<0.05)；
TA和TB组粗灰分显著高于其它组(P<0.05)；
TA组的粗脂肪含量显著高于其它组(P<0.05)；
各组中的钙磷含量差异均不显著(P>0.05)。
表3 不同配伍益生菌青贮后杂交构树主要营养物质含量(干物质基础)
2.3 青贮杂交构树的pH和有机酸含量
不同配伍益生菌对青贮杂交构树pH和有机酸含量影响见表4，青贮后对照组杂交构树的pH显著高于3个处理组(P<0.05)，但3个处理组间差异不显著(P>0.05)，TA组pH最低；
乳酸含量3个处理组显著高于对照组(P<0.05)，TA组最高；
乙酸含量3个处理组显著高于对照组(P<0.05)，TA组显著高于TB和TC组(P<0.05)；
丁酸含量3个处理组均显著低于对照组(P<0.05)。
表4 杂交构树青贮饲料的有机酸含量(干物质基础)
青贮是指将青绿饲料在密闭条件下发酵使其营养成分在较长时间内保持相对稳定的一种保存饲料的方法。饲料含水量是影响青贮效果的关键因素，含水量过高易造成梭菌发酵，养分损失较大；
含水量过低则会抑制发酵，其中干物质含量较高使青贮料不易压实形成空气残留甚至会导致青贮霉烂[16]。本试验中，杂交构树在青贮发酵后，比发酵前粗蛋白含量和酸性洗涤纤维含量降低1%左右，粗灰分含量降低1%左右，可能是因为杂交构树饲料含水量较高易引起梭菌发酵导致青贮养分损失;中性洗涤纤维含量增加0.77%；
粗脂肪增加0.14%，总体来说，各营养成分含量发酵前后均变化不大，可能因为杂交构树中干物质和水溶性碳水化合物含量较低，粗蛋白含量较高，缓冲能力高，属难青贮饲料，在未添加青贮菌剂情况下效果不明显[3]。
近年来，青贮饲料微生物添加剂的应用越来越广泛，作为一种绿色添加剂，成本低廉，应用方便，克服了其它青贮添加剂腐蚀性强，添加量大和成本高等缺陷[17]。因此，很多研究利用乳酸菌制剂来提高青贮饲料发酵品质，例如布氏乳杆菌、植物乳杆菌等[18]，均达到了很好的青贮效果。王丽学等[19]研究发现，添加植物乳杆菌后可显著提高苜蓿青贮粗蛋白含量，提高了2%左右。穆胜龙等[20]将植物乳杆菌和布氏乳杆菌用于新鲜甘蔗尾青贮发酵，与对照组相比，两个处理组青贮后的粗蛋白含量都有一定程度的提高，以植物乳杆菌组效果更好。在本试验中，3个处理组中粗蛋白含量均高于对照组，以TA组效果最显著，与上述研究结果一致，这是因为在构树青贮中添加植物乳杆菌和布氏乳杆菌等乳酸菌，促进了发酵，更快降低pH，抑制蛋白质水解并且可以利用饲料中的各种氨基酸合成菌体蛋白，提高青贮饲料的营养价值[21]。
纤维素含量也是评价饲料青贮品质的主要指标。谭之良等[22]发现，纤维含量高的饲料中易发酵的非结构性碳水化合物含量低，采食动物不易消化吸收且影响饲料适口性。与对照组相比，添加乳酸菌组NDF和ADF含量显著降低，可能是由于较低的pH形成的酸性环境加速了细胞壁成分的酸解作用。Jones等[23]报道紫花苜蓿青贮过程中，部分细胞壁多糖由于酸解作用发生降解。本试验中3个处理组的NDF和ADF含量均显著低于对照组，且TA组的酸解效果最好，可提高杂交构树的适口性和消化利用率，提高了饲料的营养价值。穆胜龙等[20]研究也发现，使用植物乳杆菌和布氏乳杆菌作为青贮剂均可以显著降低甘蔗尾的NDF和ADF含量，以植物乳杆菌组效果更明显，但两组间差异不显著。孙向丽等[24]发现，将高粱青贮分别添加1×1010CFU/t植物乳杆菌和布氏乳杆菌处理后，其NDF和ADF含量均低于对照组，其中以植物乳杆菌组最为显著。这些都与本文结果一致，可能因为与异型发酵菌布氏乳杆菌相比，青贮发酵以使用植物乳杆菌等同型发酵乳酸菌制剂为宜。王丽学等[19]发现，添加植物乳杆菌处理组可显著降低苜蓿的ADF含量，NDF也有所下降，但是结果并不显著，这可能是由于添加植物乳杆菌的剂量不同或者青贮原料不同导致。
植物乳杆菌和布氏乳杆菌等益生菌不仅促进了青贮前期乳酸发酵，降低干物质损失，也表现在乳酸菌青贮试验组有较高的乳酸含量、较低的pH。陈甜甜等[25]发现，pH随青贮发酵产生的乳酸含量升高而降低，在一定范围内，pH越低，青贮品质越好。在本试验中，3个处理组中杂交构树青贮后的pH均显著低于对照组，而乳酸含量与pH规律刚好相反，3个处理组均高于对照组，3个处理组均表现出青贮品质不同程度的改善，但以TA组乳酸含量最好，青贮效果最好。这是因为植物乳杆菌和布氏乳杆菌分属于同型和异型发酵乳酸菌，而乳酸菌同型与异型发酵相比，它们可以更有效地利用饲料中的可溶性碳水化合物产生更多的乳酸迅速降低PH,且没有物质损失，而布氏乳杆菌效率较植物乳杆菌低，因此青贮菌制剂以同型发酵乳酸菌为宜[12]，与本研究结果一致。Cao等[26]报道，用植物乳杆菌接种处理的青贮饲料pH降低，乳酸含量和干物质降解率均提高；
同样在黄秋连等[27]研究中认为，添加LactobacillusplantarumChikuso-1乳酸菌组与对照组相比，乳酸含量增加，pH显著降低。陆永祥等[28]在蜡熟期的燕麦中接种布氏乳杆菌青贮后，与对照组相比其pH值降低，乳酸含量升高，均与本文研究结果一致，这是因为添加乳酸菌增加了青贮发酵初期的乳酸菌数量，克服了原料中乳酸菌数量不足的问题，加速了进入乳酸发酵阶段，生成大量乳酸使pH迅速下降，抑制有害微生物的活性[29]。
在反刍动物瘤胃中乙酸作为能量被利用。同时，乙酸浓度与青贮品质成正相关关系，原因是乙酸可以抑制青贮过程中酵母菌、霉菌等活性，减慢青贮过程中微生物的发酵作用从而减少饲料营养物质的流失[30]。本试验中3个处理组的乙酸含量均显著高于对照组，与黄秋连等[27]结果一致。同样，穆胜龙等[20]也发现，在青贮甘蔗尾中添加植物乳杆菌和布氏乳杆菌后其乙酸含量均显著升高。对于丁酸，三个处理组丁酸含量均较对照组显著下降，刘晶晶[31]发现丁酸对发酵过程不利，一般来说丁酸含量越高，青贮品质越差，与本研究结果一致。
本试验中，在杂交构树青贮过程中添加植物乳杆菌、布氏乳杆菌以及混合添加两种益生菌后，在青贮品质和营养价值方面均有不同程度的改善，纤维含量和pH均降低，乳酸含量和粗蛋白含量均有所升高，有效地改善了杂交构树适口性并提高了营养价值，但总体而言，单独添加5×1010CFU/t的植物乳杆菌青贮效果最好且最经济实用。
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