添加乳酸菌和纤维素酶对王草青贮品质和瘤胃降解率的影响

李 茂，字学娟，吕仁龙，胡海超，唐 军，周汉林*

（1.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南儋州 571737；2.海南大学林学院，海南儋州 571737）

热研4号王草（Pennisetum purpureum×P.americanumcv.Reyan No.4）是我国主要热带牧草品种之一，茎叶柔嫩多汁、适口性好、饲用价值高、生物量大，是南方热带地区草食畜牧业发展的重要生产资料，王草的大面积推广利用可有效缓解南方热区优质饲草短缺的难题[1-2]。南方热区雨热同期、高温高湿，干草调制困难，通过青贮贮藏多余王草，对均衡家畜全年饲料供应具有重要意义[3]。此外，青贮可以改变饲草纤维结构，提高消化率，促进生产性能[4-8]。但青贮发酵进程启动需要一定数量的乳酸菌，植物本身附着的乳酸菌较少，直接青贮则品质欠佳，通过添加外源乳酸菌可促进青贮发酵，改善青贮品质[4,5,9-11]。热带牧草通常含有较多结构性多糖，纤维含量高，直接青贮难以调制优质青贮饲料，添加纤维素酶则能提高青贮发酵品质[6]。青贮过程添加纤维水解酶可增加可溶性碳水化合物含量、改善青贮品质，对纤维成分含量高的低质粗饲料（如秸秆、禾本科牧草）青贮效果更好[4-7]。此外，糖类、山梨酸等化学添加剂以及乳酸菌、绿汁发酵液等生物添加剂等均能改善青贮品质[3,6-7,12-14]，但是关于添加乳酸菌与纤维素酶对王草青贮品质、营养成分以及瘤胃降解率的影响报道较少。因此，本试验旨在研究添加乳酸菌、纤维素酶以及二者混合添加对王草青贮饲料发酵品质及其瘤胃降解率的影响，为王草的加工调制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 热研4 号王草作为本试验的青贮原料，化学成分（干物质基础，均为实测值）为干物质（DM）21.54%、粗蛋白质（CP）8.29%、中性洗涤纤维（NDF）63.57%、酸性洗涤纤维（ADF）44.61%、饲料相对值（RFV）79.24。乳酸菌分别为植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum，LP）、鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus Rham nosus，LR），活菌数≥1×1010CFU/g，由日本国际农林水产研究中心蔡义民研究员惠赠；纤维素酶（Cellulase，CE），酶活力≥15 000 U/g，购自国药集团。

1.2 青贮调制及样品制备 刈割株高约180 cm的营养期王草，用铡草机切短为约2 cm 备用。设6 个处理，对照组（CK）直接青贮，试验组分别添加植物乳杆菌（LP 组）、鼠李糖乳杆菌（LR 组）、纤维素酶（CE 组）、LP+CE混合添加（LP+CE 组）、LR+CE 混合添加（LR+CE 组）共6 组，每组3 个重复。2 种乳酸菌添加量均为5mg/kg，即1.0×105CFU/g（鲜重），纤维素酶为20 mg/kg（鲜重），原料和添加剂混匀装入青贮袋中，抽真空后室温保存。30 d 开封后取出10 g 草样，放入锥形瓶中，再加入90 mL 去离子水，置于4℃冰箱中保存24 h，用双层滤纸过滤于50 mL 离心管中，最后将滤液存放在4℃冰箱中，用于检测pH 和乳酸、有机酸。剩余的草样放在65℃烘箱中烘干48 h 后粉碎保存。

1.3 青贮饲料指标测定

1.3.1 营养成分测定 取出烘干的草样，称重DM 含量，分析CP、NDF 和ADF[15]。RFV 是由美国牧草草地理事会饲草分析小组委员会提出粗饲料质量评定指数，计算公式参照文献[16]。

1.3.2 青贮品质分析 前期处理的滤液取出静置30 min，用雷磁PHS-3C 精密pH 计测pH，乳酸等有机酸含量用高效液相色谱仪（岛津LC-20A）进行分析，分析条件参考文献[3,9]。

1.3.3 青贮饲料Flieg 氏评分 以乳酸、乙酸及丁酸的含量占总酸之比来表示青贮品质高低。很好：81～100 分；好：61～80 分；合格：41～60 分；失败：0～20 分[17]。

1.3.4 瘤胃降解率 根据李茂等[2]的方法测定瘤胃降解率。选用3 只体重约20 kg、装有永久瘤胃瘘管的海南黑山羊，试验于2018 年4 月—2018 年7 月在中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所畜牧试验基地进行，预试期10 d。试验羊单圈饲养，饲喂由精料和新鲜王草组成的基础日粮，每天08:00 和15:00 分2 次饲喂，自由饮水。精料组成及营养成分见表1。尼龙袋大小为5 cm×10 cm，标号并称重。称取样品5 g 左右放入尼龙袋中，每个样品3 个重复。于清晨饲喂前放入尼龙袋，分别在72 h 后从瘤胃中取出，立即用自来水冲洗尼龙袋，直至水清为止。再将尼龙袋放入65℃烘箱内，烘干至恒重，营养成分测定同1.3.1。

72 h 营养成分降解率=[（降解前样品营养成分含量-样品降解后营养成分含量）/降解前样品营养成分含量]×100%

1.4 统计分析 采用SAS 9.0 软件和Excel 2007 软件进行数据处理和统计分析，所有指标均采用单因素Duncan's方法分析，P＜0.05 表示差异显著，结果表示为平均值±标准差。

2 结果

2.1 王草青贮饲料发酵品质 由表2 可知，与对照组相比，添加剂处理组的pH 显著降低；添加剂处理组乳酸含量显著高于对照组，其中混合添加处理组又显著高于单独添加组。对照组的乙酸含量高于添加剂处理组，LP+CE 组乙酸含量最低（P＜0.05）。3 个纤维素酶处理组的丙酸含量显著高于其他3 组。与对照组相比，添加剂处理组中丁酸含量显著降低，其中混合添加处理组未检出丁酸。添加剂处理组中总酸含量较对照组均显著提高，其中LR+CE 组含量最高（P＜0.05）。与对照组相比，添加剂处理组中的氨态氮含量显著降低，混合添加处理组显著低于单独添加组。综上所述，添加乳酸菌和纤维素酶处理能明显降低王草青贮饲料的pH，减少丁酸和氨态氮含量，增加乳酸、总酸含量，提高了王草青贮品质，混合添加效果较好。

表1 精料组成与营养成分（干物质基础）

2.2 王草青贮饲料营养成分 由表3 可见，混合添加处理组DM 含量显著高于其他组。各处理组间CP 含量无显著差异。与对照组相比，添加剂处理组ADF 含量显著降低，其中CK 组ADF 含量最高（42.85%），LR+CE 组ADF 含量最低（37.41%）。添加剂处理组的NDF 含量显著低于对照组，其中LR+CE 组显著低于其他添加剂处理组。与对照组相比，添加剂处理组王草青贮饲料RFV显著提高。与对照组相比，添加剂处理组一定程度上提高了DM 含量，降低了纤维成分含量，提高了RFV，提高了王草饲用价值。

2.3 王草青贮饲料Flieg 氏青贮评分 由表4 可见，对照组与纤维素酶处理组Flieg 氏青贮评分较低，但青贮品质仍属于等级“好”。2 个乳酸菌处理组总分相近，2 个混合添加处理组分数相同（92 分），这4 组的等级为“很好”，说明添加乳酸菌能明显改善王草青贮品质，其中乳酸菌和纤维素酶混合添加青贮品质最好。

2.4 王草青贮饲料72 h 瘤胃降解率 由表5 可见，添加剂处理组DM 瘤胃降解率显著高于对照组，混合添加处理组显著高于LP 和LR 组。添加剂处理组CP、ADF和NDF 瘤胃降解率显著高于对照组，混合添加处理组显著高于单独添加组。LR+CE 组DM、CP、ADF 和NDF 瘤胃降解率均高于LP+CE 组（P＞0.05）。

3 讨 论

3.1 不同处理对王草青贮饲料发酵品质的影响 pH 是衡量青贮发酵品质的重要指标，当pH 低于4.2 时，可有效抑制杂菌，保存营养物质。本研究中，王草直接青贮pH 为4.88，发酵品质较差，添加乳酸菌处理后pH显著降低。本试验结果与刘秦华等[12]报道结果相近，略高于绿汁发酵液处理王草的pH[18]，说明乳酸菌的来源和种类会影响青贮效果。添加纤维素酶处理显著降低王草pH，略高于马清河等[19]报道的纤维素酶处理王草的pH，可能与纤维素酶活力以及原料特性差异有关。pH 并非评判青贮饲料的唯一指标，发酵品质还应综合考虑乳酸、挥发性脂肪酸和氨态氮等多种因素。一般来说，优质青贮饲料应具备的条件是pH 较低、乳酸含量高，较少的乙酸和丙酸，极少量丁酸，氨态氮含量较低。本研究中王草直接青贮品质较差，而添加乳酸菌和纤维素酶处理后青贮乳酸含量高，降低了乙酸、丙酸、丁酸和氨态氮含量，明显提高了青贮发酵品质。与玉米秸秆青贮中添加乳酸菌改善青贮发酵品质的结果一致[20]。饲草直接青贮的不利因素就是乳酸菌含量较少，青贮开始阶段乳酸菌发酵缓慢，腐烂菌等有害微生物活跃。添加乳酸菌能增加青贮初期乳酸菌数量，促进乳酸产生，降低pH，抑制不良菌群活动，改善青贮饲料品质。添加纤维素酶是分解植物细胞壁，增加能被乳酸菌利用的发酵底物，促进乳酸菌繁殖，产生更多乳酸，促进了乳酸发酵。但并非添加乳酸菌都能改善青贮品质。任海伟等[21]报道，约有40%的乳酸菌不能降低pH、提高乳酸含量，这可能是青贮原料养分不足、贮存温度以及乳酸菌种类和接种量等多方面的因素差异所致。因此，有必要针对特定的青贮原料和乳酸菌进行青贮验证，提出适宜的青贮调制方法。

表2 王草青贮饲料发酵品质

表3 王草青贮饲料营养成分含量（DM 基础） %

表4 王草青贮饲料Flieg 氏青贮评分

表5 王草青贮饲料72 h 瘤胃降解率 %

3.2 不同处理对王草青贮饲料营养成分的影响 本研究中，添加乳酸菌、纤维素酶的不同处理组CP 含量均高于对照组，与前期的研究结果吻合，即王草添加绿汁发酵液和纤维素酶青贮后，CP 含量提高，纤维成分含量降低[3]。添加乳酸菌能一定程度上减少营养物质的损失。CP 含量的高低是决定饲草营养价值高低的重要标准，CP 含量越高，牧草营养价值越好。添加乳酸菌青贮皇竹草可减少蛋白质的损失，有效保存营养成分[22]。纤维是影响家畜对饲草的消化率的重要因素，纤维含量越高，家畜消化饲料的程度越低，反之，则越容易被消化。本研究中，添加乳酸菌和纤维素酶处理组，ADF和NDF 含量显著低于对照组，RFV 明显提高。这一现象与羊草、柱花草和象草的研究结果没有明显差异[4,8,23]，是乳酸菌及其产生的多种酶以及添加的纤维素酶对纤维结构破坏的综合结果。因此，添加乳酸菌和纤维素酶是对高纤维含量原料的有效青贮处理方式。

3.3 不同处理对王草青贮饲料瘤胃降解率的影响 本研究中，添加乳酸菌、纤维素酶处理均能提高王草营养成分瘤胃降解率。微生物发酵可以改变饲草原料细胞壁的微观结构，破解纤维素之间的碳链使纤维结构疏松，有利于瘤胃微生物附着并产生消化酶，促进纤维成分快速降解，同时也有利于被木质化成分包被的营养成分释放，提高营养物质的瘤胃降解率。柱花草、玉米秸秆、水稻秸秆通过微生物青贮发酵均能显著提高瘤胃降解率[8,24-25]。上述研究说明，青贮是提高粗饲料瘤胃降解率的有效方法，可以在秸秆、纤维含量较高的牧草中推广应用。

4 结 论

王草青贮时添加乳酸菌和纤维素酶能改善青贮品质，降低纤维成分含量，提高RFV；提高主要营养成分72 h 瘤胃降解率。植物乳杆菌（5 mg/kg）与纤维素酶（20mg/kg）混合添加效果最好。