菌酶复合添加剂对花生秸混合青贮饲料品质的影响

田吉鹏 程云辉 韦青 刘蓓一 顾洪如 丁成龙 王书玲

摘要 为评估菌酶复合添加剂对花生秸及花生秸混合青贮饲料发酵效果的影响，以花生秸为原料分别制作花生秸单独青贮饲料（PA），花生秸和玉米芯混合青贮饲料（PC），花生秸和稻壳粉混合青贮饲料（PR），添加菌酶复合添加剂（包含植物乳杆菌、副干酪乳杆菌、纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、果胶酶），以等量蒸馏水为对照组（CK）。对不同处理青贮饲料的发酵品质、微生物数量和营养品质进行检测。结果表明，PC具有最低的pH、氨态氮和ADL含量，最高的体外干物质消化率，但是也有一定负面效果，如增加了霉菌和酵母菌数量，降低了粗蛋白含量。菌酶复合添加剂的使用显著提升了乳酸产量，降低了青贮饲料中的pH和氨态氮含量，同时降低了aNDF含量，提升了体外干物质消化率。且PC在菌酶复合添加剂处理下pH降低到4.16。因此，菌酶复合添加剂的使用对于提升花生秸青贮饲料以及花生秸混合青贮饲料发酵品质和营养品质效果显著，具有显著的应用价值。

关键词 花生秸；菌酶复合添加剂；稻壳粉；玉米芯；青贮

中图分类号 S 816.7  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）12-0088-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.12.018

Compound Additives of Cellulase and Lactic Acid Bacteria on Silage Quality of Peanut Vine Mixture Silages

TIAN Ji-peng1，2，CHENG Yun-hui1，2，WEI Qing1，2 et al

（1.Institute of Animal Science，Jiangsu Academy of Agricultural Science，Nanjing，Jiangsu  210014;2.Key Laboratory of Crop and Animal Integrated Farming，Ministry of Agriculture，Nanjing，Jiangsu 210014）

Abstract In order to evaluate the effect of microbial enzyme comppsite additives on the fermentation quality of peanut vine and peanut vine mixed silage， this experiment used peanut vine as raw material to prepare peanut vine single silage （PA）， peanut vine and corn cob mixed silage （PC）， and peanut vine and rice husk powder mixed silage （PR）. Microbial enzyme comppsite additives （including Lactobacillus plantarum， Lactobacillus paracasei， cellulase， xylanase， glucanase， pectinase）  were added， and a same volume of distilled water was used as the control group （CK）. The fermentation quality， microbial quantity and nutritional value of different silage treatments were detected. The results showed that PC had the lowest pH value， ammonia nitrogen and ADL contents， and the highest in vitro dry matter digestibility， but it also had certain negative effects such as increasing the counts of mould and yeast， and reducing crude protein content. The use of microbial enzyme comppsite additives significantly increased lactate production， reduced pH value and ammonia nitrogen content in silage， while reducing aNDF content and improving in vitro dry matter digestibility. And the pH value of PC decreased to 4.16 under the treatment of microbial enzyme comppsite additives. Therefore， the use of microbial enzyme comppsite additives has significant application value in improving the fermentation and nutritional quality of peanut vine silage and peanut vine mixed silage.

Key words Peanut vine;Complex additives;Rice husk powder;Corn cob;Silage

基金项目 江苏省苏北科技专项（XZ-SZ202122）；江苏现代农业产业技术体系建设专项资金项目［JATS（2022）440］。

作者简介 田吉鹏（1987—），男，山东烟台人，副研究员，博士，从事牧草饲料加工与利用研究。*通信作者，研究员，博士，从事饲草加工与反刍动物营养研究。

收稿日期 2023-07-31；修回日期 2023-08-28

我国农业生产废弃物资源量大面广，包括大量秸秆资源及农产品加工副产物。秸秆资源以玉米、小麦、水稻秸秆为主，但其他秸秆如花生秸等秸秆产量也非常大。花生秸产量主要集中在华中和华东地区，两者合计超过1 200万t，占全国总产量的67.6%［1］。农产品加工副产物方面，稻壳和玉米芯的全国产量约为4 000万t［2-3］。现有秸秆和农产品加工副产物用于饲料的仅有20%左右。这主要是因为秸秆和农产品加工副产物具有大量的半纤维素、纤维素、木质素组分，非结构性碳水化合物含量少，消化率低，适口性差，难以直接被反刍动物利用。有效提升花生秸等秸秆以及稻壳和玉米芯等农产品加工副产物饲料品质，提升适口性和消化率对提升秸秆和农产品加工副产物饲料化利用具有重要意义。

青贮发酵能够改善粗饲料适口性和提升消化率。但是秸秆和农产品加工副产物往往纤维含量高，非结构性碳水化合物含量少，难以单独青贮。通过将2种营养成分互补的青贮原料混合能够获得发酵良好的混合青贮饲料。其中最常见的是将豆科作物与禾本科作物秸秆和农产品加工副产物混合后进行青贮，一方面能够提升混合青贮饲料蛋白含量，提升纤维消化率，改善适口性，另一方面能够降低青贮饲料中的缓冲能值，提升可溶性糖含量，调节水分含量，促进青贮发酵。对于花生秸来说，通过与玉米［4］、狼尾草［5］等进行混合青贮，均取得了不错的发酵效果。将玉米芯、稻壳粉与乳酸菌联用，能够提升花生秸青贮饲料的发酵品质［6］。因此，将不同秸秆及农产品加工副产物进行混合青贮发酵有助于改善部分不适合青贮的原料的发酵品质，提升青贮饲料质量。

秸秆与农产品加工副产物由于非结构性碳水化合物分离用于食品等其他用途，剩余物纤维含量高、消化率低。通过微生物添加剂、酶添加剂以及菌酶复合添加剂的使用降低纤维含量，增加非结构性碳水化合物含量，对于提升秸秆与农产品加工副产物消化率和青贮成功率具有重要作用。菌酶复合添加剂在青贮发酵过程中发挥重要作用。纤维素酶在青贮饲料中能够显著提升体外消化率［7］。Cheng等［8］研究表明，乳酸菌与纤维素酶的复合添加剂同样能够提升玉米秸秆与大豆混合青贮饲料的质量。通过菌酶复合添加剂的配制和在花生秸混合青贮饲料中的应用对于改善花生秸单独青贮发酵品质差，稻壳粉和玉米芯等纤维含量高、消化率低等问题具有重要意义。该研究分别制作花生秸单独青贮饲料（PA）、花生秸和玉米芯混合青贮饲料（PC）以及花生秸和稻壳粉混合青贮饲料（PR），同时添加含有2种乳酸菌、4种纤维素分解酶类的复合添加剂，旨在改善花生秸混合青贮饲料发酵质量，降低纤维含量，提升消化率，为花生秸混合青贮饲料的利用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

花生秸为徐州冠达羊业有限公司提供。菌酶复合添加剂由植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）、副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracei）、纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、果胶酶复合而成。其中，复合所用植物乳杆菌和副干酪乳杆菌活菌数大于1×1011 CFU/g，果胶酶活性大于1×104 U/g，纤维素酶和木聚糖酶活性大于1×105 U/g，葡聚糖酶活性大于1×106 U/g。玉米芯和稻壳粉从当地市场购得，避光常温储存备用。

1.2 菌酶复合添加剂配制及混合青贮制作

在试验开始前半天对2种乳酸菌菌种进行活化，称取每1 kg青贮发酵所需乳酸菌菌种（总添加量为5×105 CFU/g，植物乳杆菌和副干酪乳杆菌比例为2∶1）加入2 mL的灭菌脱脂奶粉溶液中室温活化2 h。纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、果胶酶分别以10、120、40、20 U/g的添加量按照1 kg青贮发酵所需量进行称重并添加进18 mL蒸馏水中混合均匀，在青贮前将菌液和酶液混合加入喷壶，均匀喷洒在混合青贮饲料中。

花生秸铡切为2～3 cm的小段并充分混合均匀，利用四分法分为3份，每份1 kg。花生秸和稻壳粉，花生秸和玉米芯的混合比例均为20∶1。混合均匀后分别喷洒等量蒸馏水（CK组）、菌酶复合添加剂（CLE组）。每份1 kg均匀分为3份并装入青贮袋中，抽真空封口后储藏，作为每个处理的3个重复，室温储藏时间为1年。

1.3 发酵和营养品质测定

1.3.1 发酵品质。

开封后每个重复的青贮饲料混合均匀，并利用五点取样法取20 g青贮饲料，加180 mL蒸馏水，用手振荡均匀后放入4 ℃冰箱中浸提24 h，4层纱布和定性滤纸过滤后利用梅特勒公司的pH计对青贮饲料的pH进行测定。浸提液利用0.22 μm一次性水系滤器过滤，滤液用于有机酸和氨态氮的测定。有机酸的检测方法参考许庆方等［9］的研究，色谱条件：安捷伦1260高效液相色谱仪（配备VWD检测器）；色谱柱，Shodex RSpak KC-811S-DVB gel C （8.0 mm×30.0 cm，岛津公司）；进样体积5 μL；流动相，3 mmol/L HClO4；流速1 mL/min；柱温60 ℃；检测波长210 nm；运行时间20 min。分别配制苯酚和次氯酸钠溶液，亚硝酰铁氰化钠作为催化剂，利用分光光度计测定氨态氮含量［10］。

1.3.2 微生物数量。

利用五点法另取20 g样品放入无菌自封袋中，加入180 mL灭菌生理盐水，置于180 r/min的恒温摇床中振荡30 min用于乳酸菌、霉菌和酵母菌计数。在超净工作台中获得待测样品10-1～10-6的稀释液，利用倾注法分别注入含有MRS培养基（北京路桥）和孟加拉红培养基（北京路桥）的培养皿中混合均匀，MRS平板倒置于37 ℃恒温培养箱中培养48 h，孟加拉红平板28 ℃恒温培养箱中倒置培养3～7 d。

1.3.3 营养品质。

将剩余约250 g样品105 ℃杀青后于65 ℃烘干至恒重，计算干物质含量（DM）。样品粉碎（1 mm筛）后装入自封袋密封用于营养品质的测定。粗蛋白和纤维组分参考AOAC的方法进行测定［11］。其中总氮含量采用福斯公司的凯氏定氮仪测定，以总氮×6.25计算青贮饲料的粗蛋白含量。中性洗涤纤维（aNDF，经过淀粉酶处理）、酸性洗涤纤维（ADF）、酸性洗涤木质素（ADL）采用安康公司的Ankom200i自动纤维分析仪进行检测。半纤维素、纤维素含量分别以aNDF和ADF以及ADF和ADL的差值计算。采用胃蛋白酶和纤维素酶两步法处理分析青贮饲料的体外干物质消化率（IVDMD）［12］。

1.4 数据分析

采用EXCEL 2016整理原始数据，使用SPSS 20.0的一般线性模型（GLM）对混合青贮和添加剂进行双因素方差分析。对于差异显著的指标在0.05水平上进行简单效应分析，分别对不同混合青贮原料中的CK组和CLE组进行比较以及对不同添加剂组中的不同混合青贮原料PA、PB和PC进行比较。

2 结果与分析

2.1 菌酶复合添加剂对花生秸混合青贮饲料发酵品质的影响

由表1可知，混合青贮原料的变化及添加剂的使用显著影响了pH和氨态氮含量（P<0.05）。在未添加添加剂的青贮饲料中，PC组具有最低的pH和氨态氮含量。PR组相进行比于PA也具有更低的pH。菌酶复合添加剂CLE的使用显著降低了青贮饲料的pH（P<0.05）和氨态氮含量（P<0.05），并且显著提升了乳酸和乙酸的比值（P<0.05）。在pH、乳酸、乙酸含量上混合青贮和添加剂表现出了明显的交互效应。PA中的CK组pH最高，达到了4.60，青贮发酵效果差。在对照组中PC具有最低的pH（P<0.05），而在CLE组中PC与PA的pH则无显著差异（P>0.05）。菌酶复合添加剂CLE在PA中降低pH的效果最好，数值下降了0.42（P<0.05）。相比于CK组，菌酶复合添加剂CLE仅在PA中显著提升了乳酸和乙酸含量（P<0.05），在PC以及PR中菌酶复合添加剂CLE提升乳酸和乙酸含量的效果不显著（P>0.05），这使得PA组的乳酸和乙酸由对照组中的最低变为了CLE组的最高。在所有处理组中未检出丙酸和丁酸含量。

2.2 菌酶复合添加剂对花生秸混合青贮饲料微生物数量的影响

由表2可知，菌酶复合添加剂CLE的使用对于青贮饲料来说整体上显著降低了青贮开封后乳酸菌的数量（P<0.05），但是对于酵母菌则无显著影响（P>0.05）。在CK组中，混合青贮原料则显著影响了青贮后酵母菌数量（P<0.05）。CK组的PC具有最高的酵母菌数量，而PR酵母菌数量与PA无显著差异（P>0.05）。在多数处理组中未检出霉菌，只有PC中的菌酶复合添加剂CLE组检出少量霉菌，但数量仅有1.41 logCFU/g，远少于4.00 logCFU/g。对于青贮发酵后乳酸菌数量来说，混合青贮和添加剂具有明显的交互效应。PA中的CK组具有最高的乳酸菌数量，为5.30 logCFU/g。菌酶复合添加剂CLE在PA中降低乳酸菌数量的效果最好（P<0.05），最终乳酸菌数量最低（2.73 logCFU/g）。在PR中，菌酶复合添加剂CLE相比于CK组也能显著降低乳酸菌数量（P<0.05）。但是在PC中，乳酸菌数量的降低效果不显著（P>0.05）。

2.3 菌酶复合添加剂对花生秸混合青贮饲料干物质、蛋白质和体外消化率的影响

由表3可知，PC和PR组相比PA组显著提升了青贮饲料的干物质（DM）含量（P<0.05），其中菌酶复合添加CLE处理的PC组具有最高的干物质含量。与CK相比，菌酶复合添加剂的使用在PA和PC组中显著提升了青贮饲料的干物质含量（P<0.05），但从整体上看提升幅度很小。混合青贮和添加剂在提升青贮饲料干物质含量上具有明显的交互效应。与其他2种青贮饲料不同，在PR中菌酶复合添加剂的使用降低了青贮饲料的干物质含量（P<0.05）。对于粗蛋白（CP）含量来说，混合青贮、添加剂均有显著影响（P<0.05）。在CK组中，PC以及PR显著降低了粗蛋白含量（P<0.05）。PA组中菌酶复合添加剂CLE的使用也显著降低了粗蛋白含量（P<0.05）；PA中的CK组具有最高的粗蛋白含量（P<0.05），达到11.40%，其他处理组之间则无显著差异（P>0.05）。混合青贮和添加剂对于体外干物质消化率（IVDMD）均具有显著的影响（P<

0.05），这种影响主要体现在对照组当中。CK组中的PR具

有最低的体外干物质消化率（P<0.05）；菌酶复合添加剂CLE的使用提升了青贮饲料的体外干物质消化率，尤其是在PA组之中提升效果显著（P<0.05）。

2.4 菌酶复合添加剂对花生秸混合青贮饲料纤维组分的影响

由表4可知，菌酶复合添加剂CLE能够在PA组中显著降低青贮饲料的aNDF含量（P<0.05），这使得CLE组当中PA相比于其他组具有最低的aNDF含量。混合青贮原料对于ADL含量具有显著影响。总体上看，PC具有最低的ADL含量。混合青贮和添加剂对于半纤维素含量具有显著的交互效应（P<0.05）。这主要是由于菌酶复合添加剂CLE显著降低了PA的半纤维素含量（P<0.05），在其他2个混合青贮饲料中则无显著影响（P>0.05）。纤维素和ADF含量不受添加剂和混合青贮的影响，基本保持稳定。

表4 菌酶复合添加剂对花生秸混合青贮饲料纤维组分的影响

Table 4 Effects of microbial enzyme composite additives on the fiber composition of peanut straw mixed silage feed

处理Treatment混合青贮原料Mixed silage raw materialsaNDF%ADF%ADL%纤维素Cellulose∥%半纤维素Hemicellulose∥%

CKPA44.05±0.73 aA33.29±1.187.76±0.10 bA25.53±1.2110.75±1.09 aA

PC45.00±0.84 aA34.67±0.197.49±0.37 bA27.18±0.1810.34±0.99 aA

PR45.26±2.04 aA34.71±1.138.54±0.32 aA26.17±0.8110.55±1.00 aA

CLEPA40.06±0.60 bB32.91±0.658.42±0.13 aA24.49±0.787.15±0.05 bB

PC43.90±1.41 aA32.47±0.877.31±0.13 bA25.16±0.9811.44±0.75 aA

PR43.86±0.28 aA34.01±0.418.83±0.14 aA25.43±0.269.85±0.64 aA

注：同列不同大写字母表示不同混合青贮原料下是否使用添加剂的差异显著（P<0.05）；同列不同小写字母表示添加剂相同的情况下不同混合青贮原料之间差异显著（P<0.05）。aNDF，经淀粉酶处理的中性洗涤纤维；ADF，酸性洗涤纤维；ADL，酸性洗涤木质素。

Note：Different capital letters in the same column indicate significant differences in the use of additives among different mixed silage materials （P<0.05）;different lowercase letters in the same column indicate significant differences （P<0.05） between different mixed silage materials with the same additives.ANDF，neutral detergent fiber treated with amylase;ADF，acid washing fiber;ADL，acid washed lignin.

3 讨论

3.1 菌酶复合添加剂对发酵品质和微生物数量的影响

优质青贮饲料的pH通常低于4.2［13］。该试验当中未添加菌酶复合添加剂的花生秸和花生秸混合青贮饲料的pH均高于4.2。玉米芯、稻壳粉和花生秸的混合青贮对于降低青贮饲料pH有一定效果，但因为玉米芯和稻壳粉添加量较小，降低效果仅在0.2左右。对于乳酸、乙酸等有机酸含量无影响，这种pH的差异可能是DM含量和营养成分不同导致的缓冲能值变化导致的。同时，由于玉米芯的添加，霉菌和酵母菌数量有所增加，但是增加幅度很小，完全在可控制范围内，不会造成花生秸青贮饲料的有氧变败［14］。豆科青贮饲料氨态氮是一个很重要的指标，因为豆科作物本身蛋白质含量较高，在青贮过程中在自身蛋白酶及微生物酶的作用下其大部分真蛋白被分解成了肽、游离氨基酸、氨以及胺等形式的非蛋白氮，降低营养价值的同时降低了青贮饲料的发酵品质［15］。该研究当中不添加菌酶复合添加剂的花生秸混合青贮饲料的氨态氮占总氮的比例均超过10%。单独从花生秸混合青贮饲料角度与王洋等［16］的结果（pH 4.73，氨态氮占总氮比例12.33%）是一致的，这主要是因为所用花生秸DM含量接近，均在30%左右。王思伟等［4］报道了pH高达6.27，氨态氮占总氮比例达到61.36%的花生秸青贮饲料，其所有花生秸原料DM含量在22%～23%左右。杨艳等［17］的花生秸干物质含量在29%～35%，其pH最高为4.53。因此，对于花生秸单贮及花生秸混合青贮饲料，DM含量是决定青贮发酵质量的关键因素之一。最佳的青贮干物质水平当在30%～35%，这与全株玉米青贮饲料是一致的。过高的水分容易造成花生秸青贮饲料青贮失败。

乳酸菌与纤维素酶等的菌酶复合添加剂对于青贮发酵品质具有明显的效果，pH均达到了4.2及以下。通常情况下，菌酶复合添加剂相比于单独的乳酸菌添加剂以及纤维素酶添加剂处理的pH更低［18］。在该试验当中，菌酶复合添加剂的使用显著降低了花生秸和花生秸混合青贮饲料的pH和氨态氮含量，增加了乳酸含量和乳酸/乙酸的比值。这说明该试验当中同型发酵乳酸菌及纤维素酶等复合酶组成的菌酶复合添加剂显著增加了同型发酵乳酸菌在青贮饲料中的繁殖及乳酸的生产，显著降低了青贮饲料的pH，部分抑制了蛋白质的降解。这与黄秀声等［19］的研究结果是一致的。由于pH达到了4.2以下，经过长时间发酵稳定期以后乳酸菌被自身产生的乳酸及低pH所抑制，因此从结果上看菌酶复合添加剂的乳酸菌数量反而比对照组要小。

3.2 菌酶复合添加剂对营养品质和体外消化率的影响

作为豆科作物，花生秸的蛋白质含量较高，通常在9%～13%［20］。虽然与苜蓿［21］、饲料桑和杂交构树［22］等接近20%的粗蛋白含量相比较低，但是相应地也减小了青贮发酵的难度。在肉羊养殖中饲喂花生秸青贮虽然对生产性能影响较小，但是能够降低血清中甘油三酯和尿素氮含量，提高脂肪和蛋白利用率［23］。因此，花生秸青贮饲料作为蛋白质补充对于反刍动物营养是有益的。乳酸菌和纤维素酶的组合能够提升青贮饲料中的粗蛋白含量，但是在该试验当中菌酶复合添加剂的使用对于粗蛋白有一定负面影响，这可能是该试验中花生秸和花生秸混合青贮饲料保存时间较长，在菌酶复合添加剂更低pH的长期稳定发酵环境中蛋白质降解率变高导致的。稻壳粉和玉米芯的粗蛋白质含量均低于花生秸，因此过度增加稻壳粉和玉米芯的比例会降低青贮饲料的粗蛋白值含量。

相比于玉米芯，稻壳粉的使用增加了花生秸混合青贮饲料中的木质素含量。这可能是稻壳粉中木质素含量较高。除了木质素，植物细胞壁主要成分还有纤维素、半纤维素、果胶和结构蛋白等数十种天然高分子化合物，其中木聚糖是半纤维素的主要类型之一，纤维素属于β-1，4葡聚糖［24］。纤维素酶和葡聚糖酶组合能够降低青贮饲料中的纤维素含量，同时对于半纤维素含量也有一定效果［25］。因此，通过纤维素酶、葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶组合形成复合纤维素降解酶将有助于提升青贮饲料中纤维素、半纤维素和果胶的降解，为乳酸菌提供足够的可溶性糖来进行乳酸发酵［26］。该试验中菌酶复合添加剂能够有效降低花生秸单独青贮饲料中的半纤维素含量，从而使得菌酶复合添加剂处理组aNDF含量显著低于对照组。ADF及纤维素含量虽然在菌酶复合添加剂和对照组之间无显著差异，但是从数值上看菌酶复合添加剂的ADF和纤维素含量比对照组要低。这说明，菌酶复合添加剂中复合纤维素降解酶发挥了重要作用。菌酶复合添加剂显著提升了体外干物质消化率，在花生秸青贮饲料中表现尤其明显，从最低的59.53%提升到最高的66.18%。但在花生秸混合青贮饲料中提升幅度较小。这与Mu等［27］

的研究结果相一致，主要是因为菌酶复合添加剂的使用在花生秸青贮饲料中降低了半纤维素含量，提升了非纤维性碳水化合物，从而提升了体外干物质消化率。

4 结论

菌酶复合添加剂的使用降解了花生秸混合青贮饲料中的半纤维素，促进了乳酸菌生产乳酸，降低了青贮饲料pH，抑制了蛋白质降解，适合在实际生产中使用以改善花生秸及花生秸混合青贮饲料的饲用品质。

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