饲料稻新材料的特性及添加物对其青贮品质的影响

陈明霞，刘秦华，张建国

（华南农业大学农学院，广东 广州510642）

随着我国畜牧业，特别是现代奶牛业的快速发展，优质粗饲料的短缺日益增大。水稻（Oryzasativa）是世界上主要的粮食作物之一，近年，随着各国生活水平的提高，肉、奶等动物产品消费量增加，粮食消费量不断减少，一些以水稻为主要粮食作物种植的国家和地区出现大米过剩，影响了稻米的顺畅生产和流通。因此，为有效利用低质水田，充分发挥水稻的优势，种植饲料稻已成为新的利用方向。全株饲料稻因籽实和茎叶同时利用具有较高的生物产量和营养品质，含水量适宜，是优质粗饲料的有益来源。种植饲料稻，在需要水田转种、低质水田种植食用稻品质不佳或荒废湿地再利用等地区，作为转种或再植作物优势明显，不仅可以保住水田面积，还能生产较为优质的饲料，带来较高的经济和生态效益［1］。

在国内外的研究中，饲料稻的利用主要以青贮为主。日本对饲料稻青贮的研究比较早，发现它的含水量比较适宜，但由于可溶性糖和乳酸菌较少，自然发酵不佳［2］，通过切短、压碎、添加物处理等能有效提高其发酵品质［3－6］。我国对于饲料稻青贮的研究很少，范传广等［7］将2个乳酸菌添加到6个食用稻品种中，发现乳酸菌的添加对其全株青贮的pH值、NH3－N和有机酸含量无显著影响，水稻品种不同发酵品质存在差异。吴晓杰和韩鲁佳［8］研究了乳酸菌制剂对早籼稻青贮饲料品质的影响，发现添加乳酸菌制剂可使青贮饲料品质得到明显改善。由于水稻的茎是中空的，在青贮的过程中不易排净空气，促进了酵母的生长，在温暖的季节则易霉菌生长，相对一般的饲草青贮会丢失更多的干物质［9］。因此，如何提高饲料稻的青贮效果有待于进一步研究。

菠萝皮是菠萝罐头生产时的下脚料（约占原果的60%）。长期以来，菠萝皮被认为是农产品废弃物而丢弃或填埋，导致环境污染。研究发现，菠萝皮的可溶性碳水化合物含量较高，但国内对菠萝皮的深加工及应用较少［10］。将菠萝皮作为饲草青贮添加物是一个尝试。本试验研究了饲料专用稻新材料（栽培稻与普通野生稻杂交选育）的特性，及乳酸菌、蔗糖、菠萝皮的添加对青贮发酵品质和有氧稳定性的影响，为饲料稻的青贮加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

全株饲料专用稻是我校通过栽培稻与普通野生稻杂交选育的新品系，于2009年4月23日在华南农业大学实验农场种植，2009年7月13日黄熟期全株收割、使用。菠萝皮是从水果市场收集的新丢弃物，切成小块备用。

1.2 试验设计

青贮试验按照富含糖添加物和乳酸菌两因素三水平设计，形成以下9个处理：CK（无添加物）、G（2%葡萄糖）、B（10%菠萝皮）、LS（鼠李糖乳杆菌）、LP（植物乳杆菌）、GLS（G＋LS）、BLS（B＋LS）、GLP（G＋LP）和BLP（B＋LP），每个处理3个重复。

1.3 测定方法

1.3.1 青贮材料的调制 水稻切短1～2cm，混合均匀，留0.5kg用于鲜样分析，剩余材料分别进行以上处理，每个处理3袋，每袋约200g。乳酸菌的添加量为105cfu／g FM（鲜重），处理后的材料装入30cm×20cm的聚乙烯青贮袋，用真空密封机（SINBO Vacuum Sealer，Hong Tai Home Electrical Appliance Co.Ltd.）抽气、密封，置于室温贮藏100d。

1.3.2 材料营养成分及微生物分析 干物质（DM）含量采用70℃干燥法测定，粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定（定氮仪KDN－103F，上海纤检仪器有限公司），粗纤维、中性洗涤纤维含量采用滤袋法测定［11］，粗脂肪含量采用残余法测定（SLF－06，杭州托普仪器有限公司），粗灰分含量采用灼烧法测定［11］。可溶性碳水化合物（water soluble－carbohydrates，WSC）含量采用蒽酮－硫酸法测定［12］，氨态氮（NH3－N）含量用凯氏定氮仪直接蒸馏测定，缓冲能采用盐酸、氢氧化钠滴定法测定［13］，乳酸菌、细菌、酵母菌和霉菌数量分别采用 MRS（de－Man Rogosa Sharpe）琼脂培养基、营养琼脂培养基（nutrient ager，广东环凯微生物有限公司）、马铃薯葡萄糖琼脂培养基（potato－dextrose agar，广东环凯微生物有限公司）计数［14］。乳酸菌用厌氧箱（YQXⅡ型，上海新苗医疗器械制造有限公司），37℃培养2～3d；细菌、酵母菌、霉菌用生化培养箱，30℃培养2～4d。

1.3.3 发酵品质分析 青贮袋开封后，取20g混匀的青贮料放入聚乙烯塑料封口袋中，加入80mL蒸馏水，在4℃下浸泡18h后过滤，用pH计（PHS－3B，上海鹏顺科学仪器有限公司）测定浸提液pH值［15］。有机酸含量采用岛津LC－20AT型高效液相色谱仪测定［16］，色谱条件：色谱柱（KC－811）流动相为3mmol／L的 HClO4液，流速1mL／min，柱温60℃，检测波长210nm。

1.3.4 有氧稳定性分析 青贮袋开封后，无菌操作混匀材料，然后取出一部分进行发酵品质分析，剩下的材料不封口放置于30℃的培养箱内，用自动温度记录器（Thermo Recorder TR－TIU，日本）测定其温度变化。有氧放置5d后，取袋中已混匀样品20g，测定pH值。温度和pH值上升幅度越小，有氧稳定性则越好，反之则较差。

1.4 统计方法

采用Excel和SPSS 10软件对试验数据进行统计分析。其中，乳酸菌与含糖物质的添加使用双因素方差分析。有氧稳定性测定的数据采用Excel处理。

2 结果与分析

2.1 材料特性

乳酸菌的数量和可溶性碳水化合物（WSC）含量是影响青贮饲料发酵品质的2个重要因素，其中之一不足都会限制乳酸发酵［17］。一般情况下，青贮原料乳酸菌超过105cfu／g FM［17］，WSC含量超过25～35g／kg［18］，才能获得优质青贮料。本研究所用饲料稻的乳酸菌少于105cfu／g FM，缓冲能较低，干物质 WSC含量为6.08%DM（表1）。该材料中WSC的含量比一般水稻明显偏高［8，19］，基本达到一般优质青贮饲料WSC含量要求的下限（鲜物中25.1g／kg）。水稻硅质多，较坚硬，茎中空，空气的排除和 WSC的外渗可能不及其他牧草容易，WSC含量和乳酸菌数量可能仍是限制其青贮成功的主要因素。近年来，生产者多使用糖作为青贮材料的添加剂［20］，这样可以提高青贮品质，但成本比较高，经济效益差。菠萝皮是一种安全、无污染、无公害的废弃物，它的WSC含量较高（31.62%DM）（表1），若将其添加于水稻中混合青贮，不仅可以解决水稻WSC含量低、难以青贮的问题，同时可使菠萝皮得到有效利用，提高经济效益。

2.2 添加物对青贮发酵品质的影响

一般情况下，青贮成功的关键在于促进乳酸菌的大量繁殖，然而，材料上附着的乳酸菌数远低于好气性微生物（好气细菌和真菌等）。在厌氧条件下，当材料水分、缓冲能、可溶性碳水化合物含量适宜时，附着的乳酸菌大量繁殖，材料pH值迅速降低，有害菌（大肠杆菌、梭菌、芽孢杆菌、酵母菌、霉菌等）则受到抑制，因此，pH值是判别青贮品质好坏的指标之一［18］。本试验中，对照的pH最高，超过4.5，但也比用一般食用稻青贮的pH要低［7，8］，这可能是因为所用的新饲料稻的 WSC含量较高所致。LS组的pH与对照差异不显著（P＞0.05），说明添加LS不能降低饲料稻青贮的pH值。pH值一般在4.2以下为佳［18］，GLP和BLP处理的pH 值与此值相近（分别为4.18和4.17），其他处理的pH值都在4.2以上。B和BLS的pH值显著低于G和GLS（P＜0.05），说明添加菠萝皮比葡萄糖更易降低饲料稻青贮的pH值。

近年来，各国研究实践证明接种产酸能力强的乳酸菌是提高牧草发酵品质经济有效的方法［21，22］，然而这些研究多针对温带牧草或作物而言。Uchida和Kitamura［23］指出接种乳酸菌到WSC含量低的热带牧草中对改善发酵品质的效果不明显。含糖物质的添加对pH值、乳酸和乙酸含量及乳酸乙酸比有极显著影响（P＜0.01），对 NH3－N 有显著影响（P＜0.05）（表2）。乳酸菌的添加除对pH值、乳酸含量及乳酸乙酸比有极显著影响外（P＜0.01），其余指标均无显著影响（P＞0.05）。含糖物质与乳酸菌的交互作用对乳酸乙酸比有极显著影响（P＜0.01），对乙酸含量有显著影响（P＜0.05）。CK处理的乳酸含量最低，除LS处理外，所有处理的乳酸含量与CK差异显著（P＜0.05）。相对于LS，LP更能提高青贮料中乳酸含量。GLP处理的乳酸含量最高，但与LP、BLS和BLP差异不显著（P＞0.05）。GLP、GLS和LS处理的乙酸含量与CK差异不显著（P＞0.05），BLP的乙酸含量最高（1.66%DM），显著高于前四者（P＜0.05）。LS与CK处理的乳酸乙酸比差异不显著（P＞0.05），其余处理的乳酸乙酸比都比CK高，GLP处理的乳酸乙酸比最高，为5.77。G和LS处理的NH3－N含量与CK处理差异不显著（P＞0.05），LP处理的NH3－N含量高于CK，为11.10%TN；GLP处理的NH3－N含量最低，为5.92%TN。

表1 青贮前全株饲料稻和菠萝皮的化学成分Table 1 Chemical composition of forage rice and pineapple residue before ensiling

表2 添加物对饲料稻青贮发酵品质的影响Table 2 Effects of additives on the fermentation quality of rice silage

以上结果表明，GLP、BLS和BLP与对照相比，所有指标都差异显著，说明将乳酸菌与含糖类物质混合添加更有利于水稻青贮品质的提高。G与B处理对饲料稻发酵品质的改善有一定的作用，二者除pH差异显著外，其余各指标均无显著差异，说明10%的菠萝皮足以替代2%的葡萄糖作为水稻青贮的添加物。LS处理的青贮效果不明显，LP处理除去促进NH3－N的产生，其余指标与对照相比都有改善，这说明添加的LP在一定程度上提高了青贮的发酵品质。此结果与范传广等［7］的研究结果不一致，与吴晓杰和韩鲁佳［8］的研究结果一致。这可能是因为本试验所用饲料稻的缓冲能较低，WSC含量较高，添加的植物乳杆菌适于水稻青贮。综上所述，GLP处理的青贮品质最好，对于饲料稻的青贮，含糖物质的添加比乳酸菌更有效，而将两者结合，效果更加明显。

图1 饲料稻青贮开封后的温度变化Fig.1 Temperature changes of rice silages after exposed to the air

图2 饲料稻青贮开封5d后pH值变化Fig.2 The pH changes of rice silages after exposed to the air for 5days

2.3 添加物对有氧稳定性的影响

青贮容器开封后，厌氧环境立即变成有氧环境，好气微生物开始活动。通常，青贮饲料的好气变质主要是由酵母、霉菌等好气微生物的活动所引起［24，25］。当青贮饲料暴露于空气中时，酵母和霉菌会利用青贮发酵产生的乳酸及牧草中的氨基酸、蛋白质和糖类，使青贮饲料中乳酸减少，二氧化碳、水和氨逐渐增加，并不断释放热量，青贮饲料的温度和pH值逐渐上升，好气变质不断加剧［26，27］。本试验所有青贮料的温度变化未超过1℃（图1），一般认为青贮料的温度变化不超过2℃，说明其有氧稳定性较好［28］。所有青贮料在开封5d后pH值均有所上升（图2），但均不显著（P＞0.05）。综上所述，包括对照在内的所有处理的有氧稳定性都比较好。

3 结论

在所有处理中，葡萄糖与植物乳杆菌混合添加青贮发酵品质最好，单独添加葡萄糖或菠萝皮比单独添加乳酸菌效果好。各处理在有氧条件下稳定性都较好。因葡萄糖的成本比菠萝皮高，所以使用菠萝皮更为经济有效。该研究利用的2个乳酸菌对水稻青贮发酵的改善效果还不够理想，筛选适合我国的水稻专用型乳酸菌十分必要。

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