布氏乳杆菌对高湿玉米青贮饲料品质的影响

■王 磊 包锦泽 田逢博 徐生阳 谢艺潇 冯雪莹 吴 哲 玉 柱

（中国农业大学草业科学与技术学院，北京 100193）

玉米（Zea maysL.）属禾本科玉米属植物，是我国主要的粮食作物和重要的饲料作物。玉米中75%的能量来源于淀粉，日粮中淀粉含量代表了其能量的大小。玉米中的淀粉和蛋白质等物质形成淀粉-蛋白质基质结构，瘤胃微生物利用相对困难，从而影响反刍动物对淀粉的消化率。青贮后的高湿玉米具有较高的营养价值，可替代部分反刍动物日粮中的玉米粉。通过青贮可以把淀粉-蛋白质基质结构破坏，让更多的瘤胃微生物接触到淀粉颗粒，提高对淀粉的利用率，使青贮后的玉米淀粉消化率高于未青贮的玉米籽实，提高转化效率，提高动物生产性能。在青贮过程中，使用添加剂有利于促进青贮饲料的发酵，改善发酵品质。布氏乳杆菌（Lactobacillus buchneri）是青贮中常用的乳酸菌，添加布氏乳杆菌在全株玉米青贮中可快速降低青贮饲料pH、减少营养物质损失并抑制其他微生物繁殖，提高青贮饲料品质。目前国内对高湿玉米青贮过程中的发酵品质、营养品质的变化研究较少。因此，本研究从高湿玉米青贮过程中的不同时间和添加布氏乳杆菌入手，探究发酵过程中pH、乳酸等有机酸类和淀粉等营养物质的变化，并通过总可消化养分、体外干物质消化率、产气量等指标来分析高湿玉米青贮35 d的体外发酵性能，为高湿玉米青贮饲料在生产中应用提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用材料为河北省某公司生产过程中破碎完成的高湿玉米（包括玉米籽实和玉米穗轴），玉米收获时期为完熟期。选用乳酸菌添加剂为布氏乳杆菌，由中国农业大学草业科学与技术学院青贮实验室筛选。

1.2 试验设计

以破碎完成的高湿玉米为原料（M组），设置布氏乳杆菌添加组（LB 组）、对照组（CK 组）两个处理组，LB组的布氏乳杆菌添加量为1×106CFU/g，溶于9 mL纯化水中均匀喷洒在高湿玉米上，对照组添加等量纯化水，充分混匀后进行装填至1 L青贮罐中，装填密度为900 kg/m3，含水量为40.92%，密封。每个处理设3 个重复，于发酵第1、3、7 d和35 d后开罐取样分析。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 发酵品质测定

发酵第1、3、7 d和35 d后进行开罐，每罐混合均匀后随机取20 g 青贮料加入180 mL 纯化水，用九阳榨汁机搅碎1 min，经四层纱布滤渣后用定性滤纸过滤得到浸出液。浸出液用来测定pH、有机酸和氨态氮（AN）。pH 采用METTLER TOLEDO 型pH 计测定，使用岛津高效液相色谱仪测定青贮料的乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）含量。采用苯酚-次氯酸钠比色法测定AN。

1.3.2 营养品质测定

开罐后从青贮料中取150 g左右于烘箱中，65 ℃烘48 h，用来测定干物质（dry matter, DM）。将烘干后的青贮料粉碎过40目筛。

取青贮1、3、7 d 和35 d 的烘干过筛样品采用蒽酮-硫酸比色法测定可溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate, WSC）；采用高氯酸水解-蒽酮比色法测定淀粉（Starch）；采用凯式定氮法测定蛋白质（CP）；采用AOAC法测定粗脂肪（EE）。

取青贮35 d的烘干过筛样品采用Van Soest法测定中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）；采用Van Soest 法测定酸性洗涤木质素（acid detergent lignin, ADL）的含量；采用AOAC 法测定灰分（Ash）的含量；取烘干过筛后的原料及青贮样品采用王菲（2016）的方法测定总可消化养分（total digestible nu⁃trient，TDN）。

TDN=96.447-0.110CP+0.988EE-0.799Ash-0.361NDF-0.161ADF-0.811ADL-0.083Starch

采用王莹（2019）的方法测定体外干物质消化率（in vitrodry matter digestibility, IVDMD）与产气量。

1.4 统计分析

用Excel 2016 软件对所测数据进行整理，采用SPSS 25.0 统计软件进行分析，以P<0.05 作为差异显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 青贮原料的化学成分（见表1）

高湿玉米的营养成分含量见表1。

表1 高湿玉米营养成分（干物质基础，%）

2.2 青贮时间及添加剂对高湿玉米青贮发酵品质的影响（见表2）

由表2 可知，青贮时间及添加剂分别对发酵后pH、LA、AA、AN 变化有显著或极显著影响（P<0.05 或0.01）；青贮时间及添加剂互作对pH、AA 的变化有极显著或显著影响，对LA、AN 无显著影响（P>0.05）。在各时间点均未检测到BA。

表2 青贮时间及添加剂对高湿玉米青贮发酵品质的影响

青贮过程中，pH 呈现下降趋势，LA、AA、PA、AN逐渐增加，添加布氏乳杆菌在青贮3 d 后显著降低了pH并显著提高了LA的含量（P<0.05）。

2.3 青贮时间及添加剂对高湿玉米青贮营养成分的影响（见表3、表4）

由表3可知，青贮时间及添加剂对WSC含量的变化分别有极显著影响（P<0.01），青贮时间对EE 的含量有显著影响（P<0.05），对CP和Starch的含量没有显著影响（P>0.05），添加剂及青贮时间互作对WSC含量变化有极显著的影响（P<0.01），对CP、Starch 和EE 的含量没有显著影响（P>0.05）。

表3 青贮时间及添加剂对高湿玉米青贮营养成分的影响（%DM）

从表4 可以看出，添加布氏乳杆菌青贮35 d 后显著降低了NDF、ADF 的含量（P<0.05），对Ash、ADL没有显著影响（P>0.05）。通过比较M 组（86.60%）、CK 组（86.96%）和LB 组（89.24%）的TDN 发现，添加布氏乳杆菌青贮35 d 后的TDN 显著高于CK 组和M组（P<0.05）。

表4 青贮35 d对高湿玉米中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、灰分及总可消化养分的影响

2.4 青贮35 d对体外干物质消化率及体外产气量的影响（见图1、图2）

由图1可知，就M组和CK组而言，两组的IVDMD差异不显著（P>0.05）；对于M、CK 组和LB 组，添加布氏乳杆菌后的IVDMD 显著高于M 组和CK 组（P<0.05）。由图2 可知，体外产气分为缓慢、快速和稳定三个阶段；M组总产气量略高于CK组和LB组。

图1 高湿玉米青贮35 d体外干物质消化率情况

图2 高湿玉米青贮35 d体外产气情况

3 讨论

3.1 青贮过程中高湿玉米发酵品质的变化

pH 是评价青贮品质的重要指标之一，pH 为4.1～4.3 的青贮饲料质量良好，pH 在3.9 以下的青贮饲料质量优等。本研究中，两种处理下的高湿玉米pH 在3.93 左右，青贮饲料质量较好，这可能与原料中发酵底物丰富且本身附着乳酸菌数量充足有关，这与罗撄宁等（2020）的研究结果相似。AA等有机酸含量同样是反应发酵品质的指标之一。在发酵早期，产酸的速度是青贮产品高质高效生产的重要因素，CK组和LB组在发酵前7 d 中AA 含量显著增加，导致pH 迅速降低，保证了高湿玉米青贮后的质量；布氏乳杆菌在发酵过程中会产生AA，AA 具有抑制真菌的作用，从青贮3 d到35 d，AA的含量增多有利于后期青贮饲料的贮藏。BA含量和AN也是评估发酵品质的重要指标；BA 由梭菌活动产生，当青贮饲料pH 较高时，会促进梭菌的生长同时降解乳酸产生臭味，降低青贮品质，AN的高低代表蛋白质的分解情况；通常情况下BA含量应低于1%，AN应小于10%。本试验中，CK组和LB组的AN含量较低，整个发酵期间均未检测到BA。分析原因可能是pH 低抑制梭菌、CP 分解酶的活性，发酵过程中产生的AA抑制了其他微生物的繁殖。从发酵品质看，CK 组与LB 组均有较好的发酵品质，LB 组的高湿玉米pH更快降到4.2以下，且产酸效率高、AN低，发酵品质佳。

3.2 青贮过程中高湿玉米营养成分的变化

WSC 是发酵过程中乳酸菌的重要底物，充足的WSC是提高青贮成功率、获得高质量青贮产品的关键因素。在本研究中，原料的高DM保证了WSC含量充足，添加布氏乳杆菌对WSC含量的降低有显著影响，说明布氏乳杆菌及时将WSC 转化为LA 等产物。淀粉是高湿玉米中最主要的营养物质，其含量决定玉米青贮饲料的质量高低。本研究中，随着青贮天数的增加，CK 组和LB 组对淀粉含量影响不显著，主要营养物质流失少；青贮后淀粉含量略微提高，可能是因为在青贮过程中部分成分被降解，而淀粉损失较少，使淀粉在DM 中占比提高。高湿玉米青贮可以保留大部分营养物质，具有良好的营养品质。饲料营养成分含量是反映饲料品质的直接指标，通过化学成分可以直接评定饲料品质的优劣。在本研究中，M、CK、LB组的TND均在85%以上，可消化的营养成分含量较多；添加布氏乳杆菌的LB 组相较于CK 组和M 组提高了TND，可以获得品质更优的青贮饲料。

3.3 青贮35 d对动物体外发酵性能的影响

IVDMD 是衡量家畜对饲料消化能力的重要指标。产气量是反映饲料总体可发酵程度的指标，取决于可发酵有机物含量和瘤胃微生物活力。本试验中，M 组、CK 组和LB 组IVDMD 均达到了80%以上，这可能与高湿玉米中含有丰富的非结构性碳水化合物有关。根据Hoffman 等（2011）的研究发现，随着青贮时间延长至240 d，高湿玉米中淀粉-蛋白质基质结构被显著降解，淀粉消化率得以提高，但不同玉米品种降解程度不一，本研究中原料与对照组的IVDMD 没有显著差异，可能与青贮时间较短以及玉米品种有关。但添加布氏乳杆菌显著提高了高湿玉米的IVDMD，分析原因是高湿玉米中含有一定量的纤维素，一般认为纤维素含量与IVDMD 呈负相关关系。而布氏乳杆菌能够降解纤维素架构，其通过破坏纤维素之间的碳链，导致纤维素结构疏松，最终使得消化液与细胞内容物接触更充分，提高了IVD⁃MD。根据前人研究结果，异型发酵菌剂的添加在不同程度上会抑制体外瘤胃发酵产气，CK 组和LB 组的青贮高湿玉米产气量略低于原料产气量，可能是因为在发酵过程中产生了AA，在一定程度上抑制了瘤胃微生物的活力。从体外发酵特性来看，高湿玉米青贮后总可消化养分含量较高，添加LB 进行青贮可以促进纤维素的降解并利于动物对营养物质的消化和利用。

4 结论

①高湿玉米青贮后发酵品质较好，青贮饲料质量良好；添加布氏乳杆菌可提高LA 含量，降低AN、NDF和ADF含量，改善发酵品质和营养成分。

②添加布氏乳杆菌可有效增加高湿玉米青贮饲料的TDN和IVDMD，具较高饲喂价值。

③后续可开展高湿玉米青贮饲料的饲喂研究，探究其对反刍动物生产性能、消化吸收的影响。