不同添加剂对水葫芦发酵品质的影响

时间：2024-05-23

李桂娟,韩宇轩,佘禄明,高海

(1.松原职业技术学院,吉林松原 138001；2.吉林省农业科学院,吉林长春 130033；3.吉林财经大学,吉林长春 130033)

反刍动物生产在农业经济中占有重要地位。由于缺乏充足的饲料原料，特别是在旱季，利用作物废弃物和水葫芦等纤维性原料来提高反刍动物产量的可能性变得更加有意义。水葫芦由于生长迅速，已成为全球热带和亚热带地区主要的漂浮水草，同时无性繁殖能力使这种水生植物能迅速占据所有可用空间。水葫芦因其在动物饲料、净水、肥料、沼气生产等方面的潜在优势，近年来备受关注。Sophal（2010）研究了水葫芦作为反刍动物的饲料来源。同时Manh等（2002）也评估了添加剂对水葫芦青贮饲料品质的影响，其研究发现，青贮时应避免水分流失，因为水分流失说明水溶性营养物质的损失，在非常潮湿的作物中可能达到10%。为了减少水分流失，McDonald等（2011）建议将饲料作物枯萎以达到干物质含量为260～300 g/kg，同时萎蔫可以减少有害微生物的生长，促进有益发酵，增加动物采食量。甘蔗糖蜜因其高含量的水溶性碳水化合物而被广泛用于青贮饲料的制作，这种添加剂可以降低青贮饲料中的pH和氨含量（McDonald等，2011）。此外，米糠是碾米业的主要副产品之一，可以用作青贮饲料中的吸收剂。因此，本研究旨在探讨糖蜜、米糠及发酵蔬菜汁对水葫芦发酵品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验原料与设计将水葫芦萎蔫7 h至干物质含量为240～250 g/kg后进行以下处理：T1组发酵原料仅含水葫芦，T2组T1+40 g/kg糖蜜，T3组水葫芦+10 mL菌剂，T4组T2+T3，T5组T1+150 g/kg米糠，T6组T3+T5，T7组T2+T5，T8组T2+T3+T5。添加添加剂后不同处理的青贮原料混合在一起，取800 g原料储存在1500 mL的聚乙烯罐中。将白菜（去除黄色和腐烂的叶子）作为发酵蔬菜汁原料，彻底清洗并晒干约2 h。蔬菜首先在沸水中焯水2 min，使酶活性最小化。焯水后将其沥干，浸泡在无菌冷水中。发酵一周后，在1 kg蔬菜中加入1 L冷却的无菌水和5 g盐，然后榨汁、过滤。每个处理都准备3个发酵桶，总共有24个，储存在室内，温度为27～31℃，相对湿度为65%～75%。

1.2 样品分析在青贮前收集混合的所有样品进行pH、干物质和化学成分分析。储存期间的重量损失是通过称重筒仓确定的。分别在青贮后0、3、7、14 d记录仓的重量，之后每隔1周记录1次，直到开箱取样，在取样前将表面发现的发霉青贮饲料弃掉。青贮结束后，取样测定化学成分、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙醇、氨氮和pH。

1.3 统计分析每个分析的数据包括2（糖蜜水平）×2（米糠水平）×2（接种水平）×3（重复）。采用SAS软件多因素方差对数据进行分析，采用Tukey法进行多重比较，同时研究各因素之间的交互效应，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 原料成分组成由表1可知，米糠和糖蜜的干物质含量分别为920 g/kg和814 g/kg，而枯萎的水葫芦在青贮前的干物质含量为244 g/kg，水溶性碳水化合物初始含量为4.3 g/kg。发酵液和枯萎水葫芦中乳酸菌浓度分别为2.1×107CFU/mL和1.2×107CFU/mL。

表1 水葫芦、米糠和糖蜜养分组成 g/kg

2.2 不同处理对水葫芦青贮后营养成分的影响试验过程中，每个发酵仓均未出现液体渗出。肉眼观察发现，T1和T5组发酵仓顶部出现霉变，但T7组中几乎未见任何霉菌生长，CAM青贮饲料中几乎没有霉菌生长，其他组有少许霉菌生长。水葫芦青贮56 d后，青贮物颜色由青黄色变为棕黄色。由表2可知，青贮料添加米糠使青贮水葫芦干物质含量从242 g/kg显著提高至301 g/kg，再次添加糖蜜后，青贮水葫芦干物质含量进一步显著提高至334 g/kg（P＜0.05）。各处理组对青贮水葫芦干物质、粗蛋白质、粗灰分中性洗涤纤维和水溶性碳水化合物含量的影响均具有统计学意义（P＜0.05）。青贮料中添加米糠和糖蜜均使水溶性碳水化合物提高5 g/kg（P＜0.05），而添加米糠显著降低了青贮水葫芦的粗蛋白质和中性洗涤纤维含量（P＜0.05）。

2.3 不同处理对水葫芦青贮后品质的影响由表3可知，各处理组pH、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙醇和失重方面存在总体差异（P＜0.05）。所有添加剂对终产物的形成和pH均有显著影响（P＜0.05）。除糖蜜和菌剂对青贮水葫芦氨氮含量的影响无显著交互作用外（P＞0.05），几乎所有的添加剂组合对发酵终产物和pH的影响都存在交互作用（P＜0.05）。除青贮饲料的重量损失外，米糠、糖蜜和菌剂对其他变量的影响均存在显著交互作用（P＜0.05）。添加糖蜜和米糠显著降低了青贮水葫芦中的氨氮水平（P＜0.05），而添加菌剂对氨氮无显著影响（P＞0.05）。青贮料添加的添加剂中，仅有米糠降低了水葫芦青贮后重量损失（P＜0.05）。与其他处理相比，T3组乳酸含量（95.4 g/kg）显著提高（P＜0.05）。各组青贮水葫芦的丁酸含量均相对较低，其中以T7组丁酸含量最高（1.9 g/kg），T1组最低（0.3 g/kg）。各处理间氨氮含量也存在显著差异（P＜0.05），T2组最低（8.4 g/kg），T4组最高（15.6 g/kg）。此外，在试验的56 d内，每隔1周测定青贮水葫芦的pH变化（数据未列出）。在青贮7 d后，除T1和T3组外，各处理组pH均下降至约4.0，并至少在第14天保持这一水平。青贮56 d后pH上升至4.8。在青贮第7天，T1和T3组青贮水葫芦的pH分别下降到5.0和4.5，然后在第14和56天上升到大约5.3。

表2 不同处理对水葫芦青贮后营养成分的影响 g/kg

表3 不同处理对水葫芦青贮品质的影响

3 讨论

植物由于其腐败迅速，水分含量高，且长期的作物萎蔫已被证明会导致作物的水溶性碳水化合物含量较低，且会降低发酵乙酸和N氨氮的生成（Liu等，2011）。本研究结果显示，T3组pH从青贮第3天开始一直到14 d都在降低。由于水溶性碳水化合物是青贮发酵的关键和限制因素，本研究中，枯萎水葫芦和糖蜜的水溶性碳水化合物含量分别为4 g/kg和700 g/kg。pH随时间变化证实，由于只有T1和T3组似乎缺乏水溶性碳水化合物，使得其很难将青贮饲料的pH降低到与其他处理相同的水平。

米糠的添加对水葫芦青贮料水溶性碳水化合物水平的影响与糖蜜相似。Manh等（2002）发现，加入4.5%的糖蜜可以成功保存水葫芦。虽然米糠中仅含有53 g/kg水溶性碳水化合物，而糖蜜中含有700 g/kg水溶性碳水化合物，即使米糠添加量是糖蜜添加量的4～5倍，其水溶性碳水化合物贡献也仅为7 g/kg，因此，糖蜜比米糠更能促进发酵（Ngoan等，2000）。青贮饲料pH是发酵过程的标准指标，但它受干物质含量的影响很大，意味着它只适用于干物质含量较低的指标，在较高的干物质含量下，青贮料在较高pH下趋于稳定，如果pH下降不足以阻止大肠菌和梭状芽孢杆菌的生长，它可能会再次上升（Wilkinson，2005）。但本研究的青贮饲料中不含丁酸盐，这就排除了梭菌的致病因素。

关于给动物饲喂水葫芦的报道数据有限。Islam等（2011）认为，限制水葫芦作为反刍动物饲料的主要因素是水分含量过高。此外，水生植物青贮料中较高的丁酸含量可能会抑制动物干物质摄入量。在本研究中，T7组青贮饲料中丁酸含量最高，达到1.9 g/kg，但低于Castle和Watson（1985）提出青贮料中2 g/kg丁酸的可接受限度。另一种碳水化合物来源，如糖蜜，本研究中添加量为4%，是生产可接受的，青贮饲料所必需的。由于水葫芦水分含量高，导致青贮过程中可溶性物质过度损失，因此需要添加合适的吸收剂来降低水分含量，并使水溶性碳水化合物与水分的损失最小化。