混合型乳酸菌制剂对不同品种青饲玉米青贮品质的影响

马淑敏， 焦 婷*， 师尚礼， 秦伟娜， 王正文， 赵生国， 祁 娟

(1. 甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心， 甘肃 兰州 730070；2. 甘肃农业大学动物科学技术学院， 甘肃 兰州 730070)

青贮玉米具有柔软多汁、营养价值高、利于动物消化吸收等优点，是反刍动物重要的饲料来源[1]。随着农业供给侧结构性改革的推进和种植业结构调整的需要，优质青贮玉米的市场需求增大。会宁县属农牧交错区[2]，种植青饲玉米[3-4]是适应玉米产业结构调整的新措施，而研究表明不同玉米品种之间，营养成分差异较大，对青贮发酵品质有较大影响[5]，因此，筛选适宜的青饲玉米新品种是首要任务。为此前人做了大量品种筛选试验，梁礼刚等[6]、路亮霞等[7]通过种植多个青贮玉米品种进行产量比较试验，筛选出大京九23号等适宜种植品种；秦伟娜等[11]在会宁种植不同青饲玉米并进行青贮试验，通过对不同品种青饲玉米青贮品质进行分析，筛选了金凯3号等优质品种，而关于乳酸菌制剂的添加对不同品种青饲玉米青贮品质的影响研究少见报道。

研究表明，玉米自然状态下叶片周围附着乳酸菌数量较少，酵母菌、霉菌等不利于青贮发酵的微生物较多[8-9]，适量添加乳酸菌主导青贮发酵，具有增加青贮饲料中乳酸菌群数量、迅速降低pH、抑制有害微生物增殖，从而提高青贮饲料发酵品质等特性[10]。付浩等[11]、吴鹏昊等[12]通过在全株玉米青贮饲料中添加复合型乳酸菌制剂，显著降低了饲料pH，NH3-N和ADF含量，显著增加了LA，AA和CP含量；穆麟等[13]在全株籽粒苋和稻秸混合青贮饲料中添加乳酸菌制剂可显著降低饲料pH，减少干物质损失，并显著增加LA和CP的含量；席兴军等[14]在青贮玉米秸秆中添加乳酸菌，青贮中NH3-N下降28%，BA下降100%，ADF降低20%，显著提升了青贮玉米秸秆的营养价值；赵政等[15]对早籼稻秸秆青贮添加乳酸菌和纤维素酶，发现ADF和NDF含量降低，而CP含量增加，因此在制作青贮玉米过程中添加乳酸菌制剂进行青贮发酵的方式可提升青饲玉米的青贮品质。

因此，本研究采用双因子交互设计(品种、添加剂)，通过对种植在甘肃会宁的14个青饲玉米品种，进行蜡熟期2/3乳线刈割后的混合型乳酸菌添加剂处理，通过对比分析供试品种的营养成分和发酵品质，研究乳酸菌添加剂对不同品种青饲玉米青贮品质的影响，为优质青贮玉米的推广及其加工调制提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃中部白银市会宁县，属温带季风性气候，年均降水量332.6 mm，蒸发量1 800 mm，年均温7.9℃，无霜期155 d左右。该区水资源短缺，干旱是造成该区农业减产的主要自然灾害。

1.2 供试材料

供试材料为14个专用型青饲玉米品种，分别为‘宁单34号’、‘桂青贮1号’、‘陇单339’、‘陇单10号’、‘潞鑫66号’、‘利农368’、‘屯玉168’、‘晋单73’、‘金凯3号’、‘金穗715’、‘利单295’、‘豫青贮23’、‘和盛5288’、‘蜀玉201’。

试验所用青贮添加剂为Sila-Max (混合型乳酸菌制剂，购自美国瑞科公司，主要成分是植物乳酸杆菌发酵产物、乳酸片球菌发酵产物、纯化纤维素酶、低聚糖，乳酸菌≥1×1011cfu·g-1)，添加量为2.5×108cfu·kg-1发酵底物。

1.3 试验设计

试验采用双因子交互设计，品种(‘宁单34号’、‘桂青贮1号’、‘陇单339’、‘陇单10号’、‘潞鑫66号’、‘利农368’、‘屯玉168’、‘晋单73’、‘金凯3号’、‘金穗715’、‘利单295’、‘豫青贮23’、‘和盛5288’、‘蜀玉201’)为因子一，混合型乳酸菌制剂(Sila-Max)和空白对照(CK)为因子二，共28个处理，每个处理3个重复。

试验将14个品种的青饲玉米种植于白银会宁县，在蜡熟期2/3乳线时刈割铡短后进行桶装青贮。每个品种分2个青贮处理，即添加混合型乳酸菌制剂组(添加量为2.5×108cfu·kg-1发酵底物)，记为Sila-Max组；添加等量无菌水组(添加量5 mL·kg-1)，记为CK组，每个处理3个重复。添加剂的添加方法：将混合型乳酸菌制剂按剂量溶于无菌水(5 mL·kg-1)，将其与原料混合均匀，CK组添加同样剂量的无菌水，加工处理方法相同。青贮桶体积为20 L，装填后每桶重量约13 kg。青贮60 d后开桶，取样分析青贮饲料营养成分。

1.4 测定项目及方法

1.4.1营养指标测定 开封后，每个桶子的青贮料全部倒出，混合均匀后，用四分法取样，取出的样品称取鲜重后，在65℃烘箱内烘干48 h，称取风干重后粉碎，过40目筛，制成风干样，用于常规营养成分测定。

干物质(Dry matter，DM)含量采用105℃烘干法测定[16]，粗蛋白(Crude protein，CP)含量采用凯氏定氮法测定[17]，中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber，ADF)采用范氏洗涤纤维法测定[16]；水溶性碳水化合物(Water soluble carbohydrate，WSC)含量采用蒽酮-硫酸比色法测定[18]；粗脂肪(Ether extract，EE)含量采用索氏浸提法测定[19]；粗灰分(Crude ash，Ash)含量在马弗炉550℃下灼烧4 h测定[16]；单糖(Monosaccharide，ESC)含量采用蒽酮比色法测定[24]；淀粉(Starch)含量采用分光光度法测定[20]；按照青贮料青贮前后重量和DM含量计算干物质损失率(Dry matter loss rate),干物质损失率=(原料重×原料DM%-青贮重×青贮DM%)×100%/(原料重×原料DM%)[21]。

1.4.2发酵指标测定 准确称取30 g混匀青贮鲜样放入匀浆机，加入300 mL蒸馏水，间歇匀质30 s，4层纱布过滤得到浸提液，用于发酵参数的测定[22]。

使用pH计(P611型)测定pH，采用苯酚-次氯酸钠比色法测定氨态氮(Ammoniacal nitrogen，NH3-N)[23]，使用SHI-MADZE-10A型高效液相色谱分析浸提液的乳酸(Lactic acid，LA)、乙酸(Acetic acid，AA)、丁酸(Butyric acid，BA)含量，分析条件：色谱柱(Shodex Rspak KC-811)，检测器(SPD-M10Avp)，流动相：3 mmol·L-1高氯酸溶液，流速1 mL·min-1,柱温50℃，检测波长210 nm，进样量5 μL[24]。

1.4.3V-Score评分分析 V-Score评分体系是以青贮饲料中所含的氨态氮/总氮值和乙酸、丙酸、丁酸含量来评定青贮发酵品质的优劣，总分按100分计，计算方法详见表1，根据评分结果将青贮饲料品质分为3个等级，即良好(>80分)、尚可(60～80分)、不良(<60分)。

表1 青贮饲料V-Score评分Table 1 V-Score evaluation of silage

1.4.4综合评价体系 按照灰色系统理论，该研究将宁单34号、桂青贮1号等14个青贮玉米品种的15个性状视为一个整体，应用灰色关联度分析法进行综合评价[25]。分析中选用DM，干物质损失率，CP，ADF，NDF，EE，Ash，Starch，ESC，WSC，pH，LA，AA，BA，NH3-N 15 个指标进行权重比较，在此基础上构建综合评价模型，进行灰色关联度分析和综合评价。对引进的青贮玉米进行评判时，先设置1个参考品种，选取所有参试青贮玉米各项指标的最优值为参考列，记为{X0(k)} (k=1，2，3，…，n)，参试品种的各项指标作为评价指标，构成比较数列，即参评指标观测值集合，记为{Xi(k) } (i=1,2,3,…,m；k=1,2,…,n)。参试品种以X表示，性状以k表示，各参试品种X在性状k处的值构成比较数列Xi，X0为构建的理想参考品种[26-27]。参考判断矩阵法给各指标赋权重，式中εi(k)为X0与Xi在第k点的关联系数[28]。ρ为分辨率系数，ρ∈(0，1)，该研究取值0.5。关联系数越大表明参试品种与参考品种的关联度大。

1.5 数据处理与分析

用Microsoft Excel 2010完成进行数据记录和作图，数据均以“均值±标准误”，采用SPSS 26.0软件进行品种和添加剂的双因素方差分析，差异显著性用LSD法进行多重比较(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 混合型乳酸菌制剂对不同品种青饲玉米营养成分的影响

2.1.1纤维类养分及粗蛋白含量的变化 由表2可知，品种、添加剂及二者的交互作用对ADF，NDF含量有极显著影响(P<0.01)，品种对CP含量有极显著影响(P<0.01)。

表2 营养指标方差分析Table 2 Analysis of variance of nutritional indicators

由表3可知，对照组的‘利农368’、‘利单295’ ADF含量显著低于其他品种(P<0.05)；添加Sila-Max组的陇单339 ADF，NDF含量显著低于除利单295以外的其他品种(P<0.05)，‘蜀玉201’ CP含量最高。与对照相比，加入Sila-Max后，‘宁单34号’、‘陇单339’、‘陇单10号’、‘潞鑫66号’、‘金穗715’ ADF和NDF含量显著降低了28.28%和22.20%，34.67%和30.83%，14.80%和13.82%，31.46%和21.25%，27.30%和22.11%(P<0.05)。

表3 纤维类及粗蛋白含量的方差分析Table 3 Analysis of variance of fiber and crude protein content %DM

2.1.2干物质及灰分含量的变化 由表2可知，品种对DM，Ash含量，干物质损失率有极显著影响(P<0.01)。

由表4可知，对照组的陇单10 DM含量显著性高于‘利农368’、‘屯玉168’及‘利单295’(P<0.05)，‘利农368’、‘蜀玉201’的干物质损失率显著低于除‘潞鑫66号’、‘和盛5288’以外的其他品种(P<0.05)；添加Sila-Max组‘潞鑫66号’、‘晋单73’的DM含量显著性高于‘屯玉168’(P<0.05)，‘蜀玉201’的干物质损失率显著低于除‘利农368’以外的其他品种(P<0.05)；两组‘利单295’的Ash含量均最低。与对照相比，加入Sila-Max后，‘潞鑫66号’、‘利农368’干质损失率显著高于对照(P<0.05)。

表4 干物质及灰分含量的方差分析Table 4 Analysis of variance of Dry matter and Ash content %DM

2.1.3碳水化合物及脂肪类成分含量的变化 由表2可知，品种、品种与添加剂的交互作用对Starch，WSC，ESC有极显著影响(P<0.01)，品种对EE含量有极显著影响(P<0.01)。

由图1、表5可知，对照组的‘蜀玉201’、‘利农368’、‘利单295’的Starch含量显著高于其他品种(P<0.05)，‘蜀玉201’ WSC，ESC含量最高，且其WSC含量显著高于其他品种(P<0.05)；与对照相比，加入Sila-Max后，‘陇单339’、‘陇单10号’、‘潞鑫66号’和‘金穗715’ Starch含量分别显著升高了96.23%，46.35%，51.48%和77.77%(P<0.05)；晋单73、和盛5288 WSC和ESC含量分别升高了35.09%和57.18%，42.64%和32.40%(P<0.05)，而陇单339 WSC含量则有所降低(P<0.05)。

表5 碳水化合物类成分Table 5 Carbohydrate ingredients %DM

图1 不同品种青饲玉米粗脂肪含量差异Fig.1 EE content of different silage corn varieties

2.2 混合型乳酸菌制剂对不同品种青饲玉米青贮发酵品质的影响

由表6可知，品种、添加剂及二者的交互作用对LA，AA，NH3-N含量有极显著影响(P<0.01)，品种对pH，BA含量有极显著影响(P<0.01)。

表6 发酵指标方差分析Table 6 Analysis of variance of fermentation indexes

由图2、图3、表7可知，对照组的‘潞鑫66号’AA含量显著高于其他品种(P<0.05)；添加Sila-Max组的‘桂青贮1号’AA含量显著高于其他品种(P<0.05)，‘宁单34号’、‘陇单339’、‘陇单10号’NH3-N含量显著低于除‘屯玉168’以外的其他品种(P<0.05)；而两组的‘宁单34号’、‘金凯3号’LA含量均显著高于其他品种(P<0.05)。与对照相比，添加Sila-Max后，‘桂青贮1号’、‘利农368’的LA和AA含量分别显著升高了183.00%和54.17%，16.92%和44.83%(P<0.05)；‘宁单34号’、‘陇单339’、‘陇单10号’、‘金穗715’、‘利单295’ NH3-N含量显著降低了93.33%，87.50%，88.89%，57.14%，44.00%(P<0.05)。

表7 青贮发酵品质Table 7 Fermentation index %DM

图2 不同品种青饲玉米pH值差异Fig.2 pH content of different silage corn varieties

图3 不同品种青饲玉米NH3-N含量差异Fig.3 NH3-N content of different silage corn varieties

由表8可知，两种青贮处理下，不同青饲玉米品种青贮质量评级均为良好，说明不同品种发酵效果均较好。对照组的蜀玉201总分最高，Sila-Max组的陇单10号总分最高。

表8 不同品种青饲玉米青贮质量评分Table 8 Silage quality score of different silage corn varieties

2.3 灰色关联度分析

关联值越大，样本数列与参考数列的关系就越接近，说明其综合品质越好。本次灰色关联度析结果表明(表9)：对照组，‘利农368’、‘利单295’青贮品质较好；在加入混合型乳酸菌制剂Sila-Max后，‘宁单34号’，关联值最高，为0.721；‘宁单34号’、‘金穗715’、

表9 灰色关联度综合评价Table 9 Comprehensive evaluation of grey relational degree

‘蜀玉201’、‘豫青贮23’、‘桂青贮1号’、‘陇单10号’、‘陇单339’、‘金凯3号’、‘潞鑫66号’、‘屯玉168’、‘晋单73’青贮品质改善，‘利农368’、‘利单295’青贮品质降低。而筛选出适宜雨养区推广的青饲玉米品种有‘宁单34号’、‘金穗715’、‘蜀玉201’、‘利农368’、‘利单295’、‘豫青贮23’、‘桂青贮1号’。

3 讨论

3.1 品种对青饲玉米青贮品质的影响

全株玉米青贮饲料在现代反刍动物养殖业中，特别是奶牛养殖业中已经成为不可或缺的粗饲料[29]，因此选择优质青贮玉米品种进行饲喂可给生产带来巨大的经济效益。生产实践中玉米品种的选择应着重考虑产量、CP含量以及纤维物质的可消化性等因素[30]，本试验表明‘宁单34号’、‘利单295’等品种CP含量显著高于其他品种，纤维含量显著低于其他品种，同时方差分析表明本试验中各品种养分含量有极显著差异，这与秦伟娜等[31]研究结果一致。我国目前青贮玉米品质分级选择的指标包括CP，ADF，NDF和Starch含量[32]，分级标准为：一级青贮玉米NDF含量≤45%，ADF含量≤23%，Starch含量≥25%，CP含量≥7%；二级青贮玉米NDF含量≤50%，ADF含量≤26%，Starch含量≥20%，CP含量≥7%；三级青贮玉米NDF含量≤55%，ADF含量≤29%，Starch含量≥15%，CP含量≥7%。可以看出，优质的青贮玉米应具有较高的CP和Starch含量，较低的ADF和NDF含量。这是因为CP是氮素营养的主要来源，对于饲料和饲草的营养价值具有决定作用[33]；Starch是反刍动物主要的能量来源，容易被吸收利用[34]；ADF和NDF含量分别与家畜的采食率和消化率负相关，ADF含量越高，采食率越低，NDF含量越高，消化率越低[35]。本试验中，CP含量介于7.60%～8.92%之间，Starch含量介于7.87%～42.72%，NDF，ADF含量分别介于32.57%～52.51%和18.24%～32.68%之间，根据分级标准，14个参试品种中有6个品种达到了国家三级标准，有1个品种达到了国家二级标准，有1个品种达到了国家一级标准，而达不到国家标准的6个品种，其ADF含量>29%，Starch含量<15%。本试验中各品种发酵指标存在显著性差异，说明不同品种间发酵品质差异较大，可能是由于品种自身特性引起的差异，这与任丽娟[36]的研究结果一致。研究表明，LA含量是评价青贮饲料质量的重要指标，LA含量高表明青贮发酵充分，LA含量的标准是≥4.8%[37]，而BA含量代表梭菌等有害微生物的增殖[38]，‘宁单34号’、‘金凯3号’LA含量显著高于其他品种(P<0.05)，而屯玉168等7个品种青贮时LA含量未达到青贮标准，同时各品种BA含量均较低，这可能是由于LA含量升高，pH迅速下降，抑制了丁酸梭菌、肠细菌等有害微生物的生长，从而使BA含量降低[39]，而综合分析NH3-N/TN值和AA，PA，BA含量以及V-Score评分，结果表明，本试验中14个青饲玉米发酵品质均达到良好。

3.2 混合型乳酸菌制剂对不同青饲玉米青贮品质的影响

方差分析表明，混合型乳酸菌制剂会对青贮品质产生极显著影响。试验中，各玉米品种的DM，Ash，EE含量对照组与混合型乳酸菌制剂组无显著性差异，这与万江春等[40]研究相似，添加乳酸菌可显著提高棉花秸秆青贮饲料的CP含量，但对DM，EE，NDF，ADF和Ash则无显著影响。本试验中，混合型乳酸菌制剂会对各品种养分含量产生显著影响，使原本达不到国家标准的‘宁单34号’和‘潞鑫66号’ADF含量下降至22.55%和22.40%，Starch含量上升达15.95%和20.92%，符合国家二级标准。CP含量除‘蜀玉201’外其他品种与对照无显著差异，而‘蜀玉201’的CP含量在加入混合型乳酸菌制剂后显著升高(P<0.05)，这可能是由于‘蜀玉201’与其他玉米品种相比其原料所携带的乳酸菌数量相对较少，从而导致自然青贮下有害菌分解CP，而加入乳酸菌制剂后，pH迅速下降抑制有害菌生长[41]，从而保存CP导致其含量显著上升。NDF，ADF等营养物质含量是决定青贮玉米后期饲喂价值的重要因素[42]，本试验中添加混合型乳酸菌制剂后，‘宁单34号’等品种纤维含量显著下降，这可能是由于纤维素酶在适宜pH下发生作用降解纤维，而纤维素酶最适pH为4.0～7.0[43]，在酶解时需要调到适宜的pH才能最大的发挥酶解功能，‘桂青贮1号’、‘利农368’等品种ADF，NDF含量与对照无显著性差异，可能是由于纤维素酶没有达到适宜的pH环境；青贮饲料的pH与发酵优劣之间有着密切的关系[44-45]。pH越低，青贮饲料品质越好。各处理的pH均为4.2以下，达优等质量，说明乳酸菌制剂对各玉米品种的pH影响不大，其自身附着的乳酸菌能满足迅速降低pH的要求。在青贮发酵过程中LA含量越高则青贮品质越好[46]，而乙酸对其他有氧发酵菌的生长具有良好的抑制效果[20]，本试验中，‘桂青贮1号’、‘金凯3号’在加入混合型乳酸菌制剂后LA含量显著增加，该结果说明乳酸菌添加剂对青贮玉米品质的提升有显著作用，而宁单3号等品种与对照组无显著性差异，这可能是因为玉米自身的WSC含量高，为乳酸菌提供充足的发酵底物，可以产生大量LA，即使不使用乳酸菌添加剂，也可以保证产出足够多的LA[47]。BA含量是衡量青贮饲料优劣的重要指标，一般认为优质青贮饲料的BA含量应低于1%[48]，本试验中对照组与混合型乳酸菌制剂组BA含量均低于1%，符合优质青贮标准。NH3-N意味着蛋白质和氨基酸的分解，因此优质青贮饲料应该具有较低含量NH3-N[49]，本试验中‘宁单34号’、‘陇单339’、‘陇单10号’、‘金穗715’、‘利单295’的NH3-N含量显著低于对照组，说明加入混合型乳酸菌制剂能更有效的保存部分玉米品种蛋白，同时V-Score评分分析结果表明加入混合型乳酸菌制剂后14个青饲玉米发酵品质均达到良好。

4 结论

本研究表明，品种和混合型乳酸菌制剂会对青饲玉米青贮品质产生影响，乳酸菌制剂能增加部分品种Starch，LA，AA含量，同时降低ADF，NDF，NH3-N，BA含量，而‘利农368’、‘利单295’不适宜添加乳酸菌制剂进行青贮发酵。自然青贮状态下青贮品质较好的品种有‘利农368’、‘利单295’；加入混合型乳酸菌制剂Sila-Max后青贮品质较好的品种有‘宁单34号’、‘金穗715’、‘蜀玉201’、‘豫青贮23’、‘桂青贮1号’。