添加不同酶制劑對全株玉米青貯發(fā)酵品質的影響
青貯是提高玉米秸稈利用率并有效保存其營養(yǎng)價值的重要手段。在制作青貯飼料的過程中，加入青貯添加劑可抑制好氧酸敗和致病微生物，減少青貯飼料營養(yǎng)物質的損失。酶制劑作為一種生物活性物質添加劑可用于青貯飼料生產(chǎn)來提高青貯飼料的營養(yǎng)價值與品質，青貯用酶制劑主要為纖維素酶與半纖維素酶類。添加酶制劑有助于植物細胞壁的分解，增加可溶性碳水化合物含量，為乳酸菌的繁殖發(fā)酵提供充分的底物，從而提高青貯的發(fā)酵品質。前人研究發(fā)現(xiàn)，纖維素酶和木聚糖酶都是目前常用的綠色型添加劑，適當添加纖維素酶能夠提高飼料的干物質采食量和纖維降解率；添加木聚糖酶則能有效地將纖維素與半纖維素分解為可溶性單糖；果膠酶可有效地分解植物細胞壁間的果膠質，破壞細胞組織，釋放營養(yǎng)成分；α-半乳糖苷酶可催化α-半乳糖苷鍵的水解，將飼料中的抗營養(yǎng)因子α-半乳糖苷類轉化分解，改善其營養(yǎng)成分；β-甘露聚糖酶是一種內切水解酶，主要分解細胞壁半纖維素組分中的甘露聚糖，產(chǎn)物可被動物腸道中的有益菌吸收，改善腸道菌群組成；β‐葡聚糖是植物秸稈中的一種抗營養(yǎng)因子，動物本身的消化酶無法消化，但β‐葡聚糖酶可降解秸稈中的葡聚糖，使秸稈質地松軟，提高營養(yǎng)價值，增強適口性和采食量，提高畜禽的生長速度和飼料轉化效率。然而，目前酶制劑對青貯品質的影響主要集中在纖維素酶和木聚糖酶，對添加果膠酶、α‐半乳糖苷酶、β‐甘露聚糖酶和β‐葡聚糖酶的研究鮮有報道。因此，本試驗以全株玉米青貯為試驗對象，設定不同酶制劑試驗組，以青貯飼料營養(yǎng)品質為指標，研究其對全株玉米青貯品質和營養(yǎng)價值的影響，為生產(chǎn)優(yōu)質全株玉米青貯提供科學依據(jù)。
1.1 材料
1.1.1 青貯原料 青貯原料為內蒙古自治區(qū)通遼市豐田鎮(zhèn)青貯試驗田蠟熟期刈割的全株玉米。
1.1.2 酶飼料添加劑 纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶、α‐半乳糖苷酶、β‐甘露聚糖酶和β‐葡聚糖酶均購自北京挑戰(zhàn)農業(yè)科技有限公司， 酶活力均為2000U／g 。
1.1.3 青貯飼料制作 將刈割后的全株玉米切短至１~２cm，經(jīng)過６h萎蔫脫水（含水量為67％）后，每個處理均按照５g／kg 的添加量加入酶制劑，倒入容器內攪拌均勻后裝入36cm×25 cm 的聚乙烯真空包裝袋內，每個袋中填充全株玉米500g，真空包裝，室溫條件下貯藏56d 后進行分析。
1.2 試驗設計
試驗分為７組，分別為對照組、纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶、α‐半乳糖苷酶、β‐甘露聚糖酶和β‐葡聚糖酶處理組，試驗組在青貯袋中添加5g／kg 相應酶制劑，對照組添加等量蒸餾水，每組３個重復。
1.3 測定指標與方法
1.3.1 感官評定 青貯56d后拆開封口，用四分法取出樣品，觀察其顏色、莖葉結構狀態(tài)、氣味并記錄。使用德國農業(yè)協(xié)會青貯感官評分法評價青貯飼料的發(fā)酵品質，評分標準見表１。根據(jù)各指標評分再得出總評分：＞16分為優(yōu)；9～16分為良；5～９分為中等；＜５分為劣質。
1.3.2 養(yǎng)分含量 將青貯飼料在烘箱中烘干至恒定重量測定干物質（DM）含量，烘干后粉碎過40目，待測各養(yǎng)分含量；采用凱氏KDN‐B 定氮儀（上海新嘉電子有限公司）測定粗蛋白質（CP）含量；范氏纖維測定法測定中性洗滌纖維（NDF） 、酸性洗滌纖維（ADF） 、粗纖維（CF）含量；蒽酮－ 硫酸比色法測定可溶性碳水化合物（WSC）含量；索氏脂肪提取法測定粗脂肪（EE）含量。
1.3.3 品質評定 取20g青貯樣品，加入180mL蒸餾水，在立體式全溫震蕩培養(yǎng)箱（HZQ‐F160，常州首創(chuàng)儀器設備有限公司）震蕩2h，然后通過６層紗布和１層定性濾紙過濾，用pH測定儀（雷磁pHS‐3c精密pH計，上海精密科學儀器有限公司）測其pH ；參照侯美玲等法測定乳酸含量；采用苯酚—次氯酸鈉比色法測定氨態(tài)氮含量。
1.4 數(shù)據(jù)處理與分析
數(shù)據(jù)采用Excel進行初步整理，采用SPSS19.0軟件中One一WayANOVA進行單因素方差分析，多重比較采用S‐N‐K法，結果用平均值±標準差表示，以P＜0.05為差異顯著性判斷標準。
2.1 全株玉米原料的養(yǎng)分含量
由表２、可知，全株玉米原料的DM、CP、WSC、NDF和ADF、含量分別達到66.50％ 、6.34％ 、6.38％ 、52.01％ 和29.95％ 。
2.2 青貯飼料感官評定
由表３可知，纖維素酶組、β‐葡聚糖酶組和木聚糖酶組評分依次為20、20和19分。３組青貯飼料品質均較高，等級為優(yōu)；這３組全株玉米青貯飼料都有較重的香味，優(yōu)于對照組；在結構上來看，各處理組的青貯全株玉米莖葉結構完整，無黏結成塊現(xiàn)象；從顏色上來看，纖維素酶組、α‐半乳糖苷酶組、β‐甘露聚糖酶組和β‐葡聚糖酶組青貯飼料顏色和青貯前的顏色最為接近。
2.3 酶制劑對全株玉米青貯飼料發(fā)酵品質的影響
由表４可知，與對照組相比，木聚糖酶組、α‐半乳糖苷酶組和β‐甘露聚糖酶組pH顯著升高（P＜0.05） ，果膠酶組pH 最低，為3.56，與對照組差異顯著（P＜0.05） ，而纖維素酶組也有所降低但與對照組差異不顯著（P＞0.05）；除了α‐半乳糖苷酶組，其余各處理組的乳酸含量與對照組相比均顯著升高（P＜ 0.05） ；添加酶制劑各處理組氨態(tài)氮／總氮均顯著降低（P＜0.05），其中α‐半乳糖苷酶組的氨態(tài)氮／總氮最低，為0.44％；纖維素酶組、木聚糖酶組、β‐甘露聚糖酶組和β‐葡聚糖酶組處理均顯著提高了全株玉米青貯的WSC含量（P＜ 0.05） 。
2.4 酶制劑對全株玉米青貯飼料營養(yǎng)成分的影響
由表５可知，β‐葡聚糖酶處理組DM 與其他處理組相比顯著降低（P＜ 0.05），其他酶制劑處理組DM 與對照組相比無顯著差異（P＞0.05），其中纖維素酶組DM 含量最高；纖維酶組的CP 與對照組相比顯著升高（P＜0.05），但與α‐半乳糖苷酶組相差不大，其余處理組CP 含量都與對照組接近（P＞0.05）；各處理組的粗脂肪與對照組相比無顯著差異（P＞0.05）；與對照組相比，β‐甘露聚糖酶組和β‐葡聚糖酶組NDF含量顯著降低（P＜ 0.05）；纖維素酶組、β‐葡聚糖酶組ADF與對照組相比均顯著降低（P＜0.05）。
3.1 酶制劑對全株玉米青貯發(fā)酵品質的影響
青貯是利用好氣性微生物和植物細胞本身的呼吸作用使青貯窖內盡快形成厭氧環(huán)境，然后在密閉厭氧條件下利用乳酸菌的活動，產(chǎn)生乳酸，抑制其他腐敗微生物的活動，達到飼料長期保存及使用的目的，一般包括好氧細菌活動階段、乳酸菌發(fā)酵階段和發(fā)酵穩(wěn)定階段等。本研究表明，經(jīng)過56d 發(fā)酵后，各組全株玉米青貯感官評價綜合評分均在15～20分，說明各處理組青貯效果均較好；各組pH均為3.56～3.73，均達到了青貯臨界值（4.2）以下，發(fā)酵效果均較好。乳酸含量分析結果表明，添加酶制劑可提高發(fā)酵后的乳酸含量，說明添加酶制劑可提高青貯早期乳酸生成量，改善青貯品質。但α‐半乳糖苷酶組的乳酸含量顯著低于對照組，可能是因為本試驗采用的α‐半乳糖苷酶可催化α‐半乳糖苷鍵的水解，改善和消除飼料及豆制品中的抗營養(yǎng)成分，但產(chǎn)生的可利用糖很少，從而導致乳酸減少。青貯飼料中氨態(tài)氮主要由植物酶對蛋白質的降解和微生物分解利用蛋白質和氨基酸產(chǎn)生，總氮中氨態(tài)氮含量反映了青貯飼料蛋白質降解的程度。從氨態(tài)氮的結果來看，各處理組均顯著降低，說明各處理的蛋白分解較少，而WSC含量顯著增加，改善了發(fā)酵品質，這與玉柱等和李靜研究結果一致。說明酶制劑增加了乳酸發(fā)酵底物數(shù)量，促進了乳酸發(fā)酵過程，并且加快了發(fā)酵的進程。
本研究中，纖維素酶和木聚糖酶的發(fā)酵品質相對較好，有研究者認為其與對照組相比能夠降低青貯pH和氨態(tài)氮的含量，增加WSC、乳酸的含量。興麗等發(fā)現(xiàn)，添加纖維素酶使玉米青貯飼料中的氨態(tài)氮含量顯著降低。許留興發(fā)現(xiàn)添加纖維素酶會顯著降低pH 和氨態(tài)氮含量，顯著提高WSC的含量。本研究中，纖維素酶處理青貯后，與對照組相比，氨態(tài)氮含量顯著降低，pH降低，但效果不明顯，而乳酸及WSC含量顯著增加。原因可能是纖維素酶降解了細胞壁成分，使細胞壁結構松散，同時木質素中的苯環(huán)被解鏈，并進一步降解使得其松軟，表面積增大，微生物與其接觸面積增大，從而促進纖維的降解 。
3.2 酶制劑對全株玉米青貯營養(yǎng)成分的影響
全株玉米青貯的營養(yǎng)成分是評價青貯質量好壞的另一項重要指標。本研究發(fā)現(xiàn)，添加纖維素酶可一定程度上提高全株玉米青貯DM中的CP含量。陳興等報道纖維素酶能提高玉米秸青貯CP含量，降低NDF與ADF含量，并增加玉米秸青貯的DM與CP在奶牛瘤胃中的有效降解率。上述試驗結果與本研究類似，推測纖維素酶可能通過降低全株玉米在儲存過程中蛋白質的降解作用或抑制腐敗微生物的分解作用，從而降低總氮中氨態(tài)氮含量，間接提高CP含量，提高了其營養(yǎng)價值。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，其他組青貯DM中NDF和ADF含量不同程度地降低，這與花梅等研究結果類似。玉米秸稈中含有較為豐富的WSC，為乳酸菌的繁殖提供了豐富的營養(yǎng)物質，酶制劑的加入可能促進了秸稈中WSC 的分解利用，使得細胞壁中難以降解的碳水化合物如NDF等組分有所下降。綜合各營養(yǎng)成分指標結果發(fā)現(xiàn)，盡管試驗組CP含量較對照組提高，但各組的含量差異并不顯著，說明試驗組全株玉米青貯的無氮化合物含量存在一定程度降低，這可能與乳酸菌利用了全株玉米青貯的WSC等營養(yǎng)成分進行生長繁殖有關，乳酸菌的生長抑制了腐敗微生物作用引起的蛋白質降解，從而使青貯品質維持在較高水平。
對于纖維素酶，有研究者認為其與對照組相比能夠降低青貯DM中NDF和ADF的含量 。馬慧等發(fā)現(xiàn)，添加纖維素酶使玉米青貯飼料DM含量顯著升高。本研究中，與對照組相比，纖維素酶處理組DM 中ADF含量顯著降低，NDF含量降低，但效果不明顯，這可能是纖維素酶降解了細胞壁成分，使細胞壁結構松散，同時木質素中的苯環(huán)被解鏈，使其表面積增大，微生物與其接觸面積增大，從而促進纖維的降解。而Jr等研究結果則認為纖維素酶青貯飼料DM中NDF和ADF含量沒有明顯變化，原因可能是與所選的纖維素酶的種類有關。莊蘇等認為木聚糖酶與對照組相比能夠降低青貯DM中NDF和ADF的含量，與本研究結果相一致。本研究發(fā)現(xiàn)β‐葡聚糖酶可提高DM含量，使NDF和ADF含量顯著下降，改善了營養(yǎng)品質，這可能是β‐葡聚糖酶降解了秸稈中的葡聚糖，使秸稈質地松軟，從而提高營養(yǎng)價值。
本試驗結果顯示，添加酶制劑有利于全株玉米青貯發(fā)酵，在提高發(fā)酵品質方面纖維素酶和木聚糖酶效果優(yōu)于其他酶制劑；在營養(yǎng)品質方面纖維素酶、木聚糖酶和β‐葡聚糖酶的效果優(yōu)于其他酶制劑。綜合考慮，纖維素酶、木聚糖酶和β‐葡聚糖酶３種酶制劑更適合作為全株玉米青貯的添加劑。
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