不同比例菠萝皮与木薯茎叶混合青贮对发酵品质和瘤胃消化率的影响

吕仁龙 张立冬 李 茂 周汉林 栾爱萍*

（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.海南大学热带作物学院，海南儋州571700）

海南岛地处我国热带区，植被资源非常丰富，其副产物（如木薯茎叶、香蕉叶、热带水果残渣等）种类繁多，产量大，营养物质含量高，具有作为动物粗饲料资源的巨大潜力[1]。尽管如此，由于岛内没有良好的副产物回收机制，致使大部分副产物资源被直接废弃。近年来，为了解决岛内粗饲料不足问题，越来越多的研究人员开始寻求更好的副产物利用方法[2]。

木薯在海南地区被广泛种植，其副产物木薯茎叶由于饲用价值高[3]，产量大[4]，很多研究已将其作为粗饲料补充到反刍动物日粮中[5]。由于木薯茎叶中含有抗营养物质氢氰酸，无法用其直接饲喂动物，但通过青贮或者自然晾干，大部分氢氰酸被降解[6]。研究发现，如果单独青贮木薯茎叶，其pH 值和乙酸含量较高，青贮品质偏低[7]，这是由于其内部糖分较低，无法促进乳酸产生，为此，研究者试图将木薯茎叶与其他高糖分作物混合进行青贮[8]，或者在青贮木薯茎叶前补充一些添加剂来提升其青贮品质[9-10]。

菠萝皮是菠萝加工后的副产物[11]，不仅含有较高的粗蛋白质，而且含有大量的钙、磷、铁等矿物元素[12]。同时，菠萝皮中糖分和纤维含量也较高，这不仅为其发酵提供了充足碳源，还可以抑制了杂菌生长，从而提升发酵品质[12]。此外，由于海南地区空气湿度大，收割的作物难以调控水分，因此，制备高水分青贮将大大提高其生产效率。综上所述，本研究目的是探究不同比例组合的菠萝皮和木薯茎叶在高水分条件下青贮后对发酵品质和瘤胃降解的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

菠萝栽培于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所菠萝圃，品种为台农11号（AnanascomosusL.Tainong11），收割后取皮。木薯栽培于中国热带农业科学院木薯基地，采集茎叶部分后自然晾干至水分约80%(剩余水分)，用于制备青贮。

1.2 试验设计

本试验设定6 个不同木薯茎叶与菠萝皮干物质混合比例处理组，分别为100∶0（对照组）、90∶10（T1 组）、80∶20（T2 组）、70∶30（T3 组）、60∶40（T4组）、50∶50（T5组）。

1.3 青贮调制

将半干的木薯茎叶和菠萝皮切至长度约2 cm左右，按照总干物质100 g重量称取，充分混合后装入一个聚乙烯材质袋中（规格：30 cm×20 cm），再用真空包装机（SINBO，上海）密封，保存于暗室，发酵60 d。

1.4 动物体外培养试验

1.4.1 试验动物管理

选用3只体况良好，平均体重在24.2 kg的成年海南黑山羊进行单栏饲养。上午8：30 和下午16：00 各饲喂1 次（粗精比例为5∶5，粗饲料部分为新鲜王草），自由饮水和采食矿盐。

1.4.2 缓冲液配制

每升缓冲液各试剂成分见表1。将配好的溶液放入39 ℃水浴，通入CO2直至溶液透明后放到4 ℃冰箱保存等待使用。

表1 缓冲液各试剂成分

1.4.3 培养方法

在青贮开封后，称取部分样品进行送风干燥48 h，测定水分后、将其粉碎用于体外培养。早上饲喂3 只黑山羊2 h 后，分别从其口腔部位插入导管，抽取他们的瘤胃液，然后将其保存在玻璃密封瓶内，带回实验室（39 ℃水浴保温），四层纱布过滤后，将瘤胃液等比进行混合。将混合瘤胃液与缓冲液按照1∶2 的比例混合后（缓冲液使用前将其放入水浴中，并通入CO2以便排除溶液中的O2），放入39 ℃恒温水浴，并持续通入CO2（5 min）。称取约0.3 g 待培养样品装入50 ml 培养瓶中，再抽取30 ml培养液加入培养瓶中，并用CO2将培养瓶中的空气排净，使其保持无氧状态，用1 个橡胶内盖和1 个塑料外盖将培养瓶密封，放入39 ℃的水浴摇床中进行6 h 的培养。

1.5 化学分析

1.5.1 营养成分分析

菠萝皮、木薯茎叶原料和各处理组青贮营养成分的干物质（DM）、粗蛋白质（CP）、粗脂肪（EE）、粗灰分（CA）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量的测定参照了AOAC（1999）[13]的方法。非纤维性碳水化合物（NFC）含量的计算参照了National Research Council(NRC，2001)[14]，计算方法：

1.5.2 发酵全混合日粮（FTMR）的发酵品质

上述制备的FTMR经过60 d发酵后开封，取50 g样品，切碎后放入500 ml烧杯中，加入200 ml蒸馏水，使样品置于液面之下，密封后放入4 ℃冰箱静置24 h，用四层纱布将抽出液过滤，滤液用雷磁PHS-3C精密pH计测定pH值。取部分过滤后的抽出液倒入离心管，用离心机离心（HERMLE, USA）（12 000 r/min），再用一个0.22 μm微孔滤膜（聚醚砜材质）过滤至进样瓶。挥发性脂肪酸含量测定：采用配备HP-INNOWAX 毛细管柱（长度30 m，内径0.25 mm，薄膜厚度0.25 μm）的气相色谱仪（GC-7890A；Agilent Techonlogies，美国）进行测定。分析条件如下：进样口温度为220 ℃，检测器温度为220 ℃，恒流0.8 ml/min，柱温初始温度为90 ℃，然后以10 ℃/min 升温到240 ℃。用扩散法测定挥发性氨态氮，使用1 个康卫皿，在中间皿内滴入1 ml 指示剂（指示剂由溴甲酚绿和甲基红混合配制），在外皿将1 ml 滤液与1 ml 饱和碳酸钾溶液，接触混合后封盖，密闭环境挥发24 h 后，用0.01 mmol/l标准滴定盐酸滴定（福建厦门海标科技有限公司）。

1.5.3 干物质消化率与蛋白质消化率

干物质消化率用过滤法测定[15]，用抽滤瓶与布氏漏斗，将培养液与残渣抽滤到滤纸，将包有残渣的滤纸放入100 ℃干燥箱高温风干3 h 后称重，计算干物质消化率。测定上述滤纸和包有样品的滤纸中粗蛋白质含量，计算蛋白质消化率。干物质与蛋白质消化率的计算方法参照吕仁龙等[2]的计算方法。

干物质消化率（%）=（1-培养后样品中干物质重量/培养前样品中干物质含量）×100

粗蛋白质消化率（%）=（1-培养后样品中蛋白质总量/培养前样中品蛋白质总量）×100

1.5.4 瘤胃发酵特性

培养结束后，将培养瓶迅速放入冰槽中快速冷却，同时，用一个玻璃注射器插入胶皮瓶盖中，测定气体产量，另取2 ml 样品保存于样品管用于分析使用。培养液中的pH值、挥发性脂肪酸、挥发性氨态氮的分析方法同上。

1.6 统计分析

试验数据采用SAS 9.2 GLM 程序进行统计分析,各处理组青贮的营养成分、青贮品质和体外培养后各指标（产气量、瘤胃发酵、干物质与蛋白质消化率）采用单因素模型统计分析，对比各处理组间的平均差异(P＜0.05)。

2 结果（见表2～表5）

表3 各处理组的混合青贮中的营养成分(g/kg DM)

表4 各处理组的混合青贮发酵品质

表5 体外培养6 h后，各处理组产气、干物质消化率、蛋白质消化率及瘤胃发酵参数

表2 显示了本试验原料的营养成分组成。木薯茎叶和菠萝皮的CP 含量分别为25.6%和4.1%，木薯茎叶中的NDF 和ADF 含量显著高于菠萝皮中的含量。表3 显示了经过60 d 发酵后各处理组营养成分的变动，即随着菠萝皮添加量的增加，混合青贮中的CP、NDF 和ADF 含量逐渐降低。表4 显示，随着菠萝皮添加量的增加，pH值显著降低，同时乳酸含量显著提升，丙酸含量有逐渐升高趋势。挥发性氨态氮/总氮菠萝皮添加组显著低于对照组（P＜0.05）。在T3 组和T4处理组的青贮中，乙酸含量表现最低，有效提升了发酵品质。表5表明了在体外培养6 h后的消化率和瘤胃液发酵参数，结果显示，菠萝皮的添加显著提升了青贮的消化率，但T1～T5组处理之间没有显著差异（P＞0.05）。培养后，瘤胃液pH 值和乙酸在各处理组之间没有显著差异（P＞0.05），丙酸含量，随着菠萝皮添加量的增加而有升高趋势，丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸含量在各处理组之间没有显著差异，菠萝皮添加组（T1～T5 组）瘤胃液的挥发性氨态氮含量显著高于对照组（P＜0.05）。

3 讨论

热带地区粗饲料来源广泛，各种副产物种类也很繁多，如何有效地整合利用这些资源成为近年来的热点话题。菠萝皮中富含多种芳香族化合物[16]，当这些化合物被反刍动物充分摄入后，经过体内代谢会直接沉积到畜产品中（奶制品、肉制品），从而大大提升产品品质和产量[11]。本试验选用的菠萝皮粗蛋白质含量仅为4.1%，略低于王坚等[17]（CP：7.8%）和朱琳等[18]（CP：6.8%）的研究。研究表明了菠萝残渣中的CP 含量与品种、土壤环境、栽培方式等多种因素存在关联[19-20]。在海南地区，不同来源的菠萝皮中CP和纤维含量的差异不大，因此，在饲料化的研究过程中应重点探究其使用方法及使用量。

添加菠萝皮后，各处理组的pH 值有显著偏低趋势，这与很多研究结果吻合[17，21]。在青贮中，pH 值在4.2 以下可以有效抑制梭菌活动，是青贮品质是否良好的重要衡量标准[18]。本试验显示，在T2、T4 组和T5 组处理下pH 值在4.2 以下。乳酸含量随着菠萝皮增加而显著升高，这是由于菠萝皮中糖分含量较高，使更多乳酸菌进一步转化成乳酸。在青贮中，乙酸生成的主要途径是异型乳酸发酵和异化生成[22]，而王坚等[17]研究认为，在菠萝皮与其他作物混合青贮过程中，其发酵类型主要是同型乳酸发酵。丙酸含量高低不影响青贮发酵品质，但是主要作用是促进乳酸发酵而进一步降低pH 值，丙酸菌发酵乳酸生成丙酸的过程中同时也产生乙酸和二氧化碳，可见，影响乙酸、丙酸含量的因素是复杂的。良好的青贮产品，丁酸含量应低于2 g/kg DM[23]，本试验中，各处理组均低于该值。在菠萝皮添加处理中，挥发性氨态氮/总氮显著低于对照组，研究表明pH 值的低下会抑制蛋白质分解[24]，高青贮品质可以显著降低挥发性氨态氮/总氮，因此，本试验中菠萝皮处理组青贮中的挥发性氨态氮/总氮显著低于对照组。此外，有报告指出，菠萝皮内的蛋白质分解酶可以分解部分蛋白质产生了氨态氮[25]，所以，菠萝皮青贮中的氨态氮含量高于稻草青贮[26]。杨正楠等[27]的研究表明，适当添加复合发酵菌发酵菠萝皮更有助于提升营养价值，主要表现在三氯乙酸（TCA）蛋白质和有机酸含量大幅提高，所以，菠萝皮混合青贮工艺也有待进一步探究。

菠萝皮中含有较高的非蛋白氮（NPN），主要由游离态氨基酸氮、肽氮、氨态氮组成[28]，这使得在瘤胃内降解速率偏快，不利于营养物质充分利用，因此，菠萝皮的添加比例不宜过高[18]。有报告指出，菠萝渣青贮的干物质消化率可达72%[29]，本试验结果显示，培养6 h 后，各处理组的干物质消化率在24%～27%，菠萝皮与牧草混合饲喂可得到良好效果。培养后的瘤胃液挥发性脂肪酸（VFA）的各组成含量受到日粮纤维组成的影响[30]，本试验中，瘤胃液中仅有丙酸含量显著受到菠萝皮添加量影响，这也可能是由菠萝皮内的一些芳香族化合物成分引起的。瘤胃液中的挥发性氨态氮随菠萝皮添加量增加而增加，这是由菠萝皮中可溶性蛋白含量偏高引起的。有报告表明橙渣和菠萝渣饲喂绵羊后，随着其添加量的增加，绵羊的粪尿中氮含量有显著升高趋势[31]，这也可能源于菠萝皮日粮在瘤胃内产生了较多的挥发性氨态氮的原因。

4 结论

菠萝皮与木薯茎叶混合青贮可以有效提升青贮品质以及干物质消化率。本试验结果中，在30%和40%处理组中，青贮中的乙酸和丁酸含量最低，尽管在40%处理组中乳酸含量较高，但由于其菠萝皮中较高的非蛋白氮（NPN），在使用过程中比例不宜过大，因此，建议在木薯茎叶青贮中菠萝皮的最佳添加比例为30%～40%。