不同处理方式对大豆秸秆发酵品质和营养成分的影响

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  摘要:研究不同处理方式对大豆秸秆发酵品质和营养成分的影响,试验分为6个处理组:对照组、试验Ⅰ组(添加10%麸皮)、试验Ⅱ组(添加2 kg/t尿素)、试验Ⅲ组(添加2 kg/t尿素 10%麸皮)、试验Ⅳ组(添加4 kg/t尿素)、试验Ⅴ组(添加4 kg/t尿素 10%麸皮),每个处理组设3个重复。结果发现,各组青贮饲料的感官评定等级均为良,试验Ⅱ和Ⅲ组的V-score 评定等级分别为优和良;与对照组相比,试验Ⅱ和Ⅲ组的氨态氮和丁酸的含量下降,而pH值、乙酸和丙酸的含量升高;试验Ⅲ组的干物质、粗蛋白和单宁的含量极显著高于对照组,而中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、可溶性碳水化合物含量均极显著低于对照组。结果表明,大豆秸秆中添加2 kg/t尿素和10%麸皮青贮效果较好。
  关键词:大豆秸秆;发酵;品质;营养成分
  中图分类号:S816.5 3文献标志码: A文章编号:1002-1302(2016)05-0308-03
  目前,由于牧草资源比较紧张,秸秆作为反刍动物的饲料所占的比例越来越高。大豆从鼓粒初期开始,秸秆中的粗纤维含量呈现上升趋势,而粗蛋白含量呈下降趋[1]。因此,大豆秸秆由于粗纤维较高粗蛋白较低,使其饲料利用率较低。大豆秸秆中含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素,如果经过预处理,纤维素、半纤维素、木质素间的紧密结构被破坏,在酶的作用下可使纤维素、半纤维素水解为可溶性糖[2-3]。因此,大豆秸秆经过氨化、微生物等处理后能够提高其营养价值[4-5]。孙国强等研究发现,大豆秸秆菌糠替代50%的粗饲料可以提高鲁西牛的生产性能[6]。谢明等研究发现,在獭兔的日粮中添加20%大豆秸粉可提高经济效益[7]。包布和等研究发现,大豆秸秆揉搓粒度 1~3 cm 提高了辽宁绒山羊公羊氮表观消化率和氮的总利用率[8]。说明经过处理的大豆秸秆可以作为一种很好的粗饲料来源。南通地区农作物特点是多元多熟,尤其鲜食作物是特色,其中四青作物[鲜食糯玉米、鲜食蚕(豌)豆、鲜食大豆、鲜食花生]最为出名。通过氨化处理秸秆是提高其饲用价值的措施之一。潘存霞等研究发现,经过尿素氨化的稻草秸秆在瘤胃48 h的干物质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的降解率得到提高[9]。随着生物技术的发展和青贮工艺的进步,通过混贮及添加添加剂的方式青贮秸秆,提高其营养价值已经成为可能[10]。因此,本试验通过氨化处理大豆秸秆和麦麸混贮,研究其发酵品质和营养成分的变化,旨在为合理利用大豆秸秆作为饲料提供科学的依据。
  1材料与方法
  1.1试验材料
  2014年9月25日将种植在江苏沿江地区农业科学研究所试验基地的通豆6号(去鲜豆荚)刈割,刈割后的大豆秸秆适度切短后用于混合青贮试验。大豆秸秆的基本营养成分如下:粗蛋白含量14.76%、中性洗涤纤维含量4996%、酸性洗涤纤维含量38.07%、半纤维素含量1189%、可溶性碳水化合物含量 2.17%、单宁含量12.70%。
  1.2试验方法
  试验分为6个处理组,分别为对照组、试验Ⅰ组(添加10%麸皮)、试验Ⅱ组(添加2 kg/t尿素)、试验Ⅲ组(添加 2 kg/t 尿素 10%麸皮)、试验Ⅳ组(添加4 kg/t尿素)和试Ⅴ组(添加4 kg/t尿素 10%麸皮),每个处理组设3个重复。然后将材料装入5 L的涂料桶,边装边压实,层层压紧,便于青贮发酵。
  1.3样品测定
  1.3.1营养成分的测定开启涂料桶后,挖取适量的样品在105 ℃烘箱内烘3~4 h后测定干物质(dry matter,DM)。将烘干后的样品粉碎,称取适量的样品,根据《饲料分析及饲料质量检测技术》中的方法进行粗蛋白(crude protein,CP)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)含量的测定,并计算半纤维素的(hemicellulose,HC)含量(HC=NDF-ADF)。CP采用凯氏定氮仪(QSY-Ⅱ,武汉)进行测定,NDF和ADF采用全自动纤维分析仪(A2000i,北京)进行测定。饲料中单宁(tannin,TA)是采用钨酸钠-磷钼酸比色分光光度法来测定,而可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)则采用蒽酮-硫酸比色法来测定。
  1.3.2pH值和挥发性脂肪酸的测定称取20 g青贮饲料于三角瓶中,加入180 mL蒸馏水搅拌均匀,浸泡24 h后用4层纱布过滤,再将滤液用定量滤纸2次过滤所得浸提液用pH计测定pH值。采用苯酚-次氯酸钠比色法进行氨态氮(ammonia nitrogen,AN)含量的测定。另外,取一部分的浸提液利用日本岛津GC-14B气相色谱仪检测乙酸(acetic acid,AA)、丙酸(propionic acid,PA)、丁酸(butyric acid,BA)含量。检测条件为:毛细管柱CP-WAX(柱长30 m内径0.53 mm,膜厚1 μm);载气为高纯N2(压力0.7 Mpa,流速30 nL/min);燃气为H2(流量30 mL/min);气化室温度200 ℃,FID检测器温度200 ℃;柱温采用程序升温法,初温100 ℃,末温130 ℃,升温速率3 ℃/min,灵敏度为101,衰减为25。
  1.3.3青贮饲料现场感官评定和发酵品质评定现场感官评定参照农业部《青贮饲料质量评定标准》上的方法对青贮饲料质量进行评定。青贮饲料的色泽15分,气味15分,质地10分,其中优等为30~40分,良好为20~30分,一般10~20分,差为10分以下,而发酵品质的评定则采用V-Score 评价体系中的方法来进行[11](表1)。
  1.4统计分析
  用Excle 2007对数据进行预处理,然后采用SPSS 17.0单因素方差分析(One-Way ANOVA)、LSD法多重比较,P<0.05 表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。   2结果与分析
  2.1青贮饲料的质量评定
  各试验组青贮饲料感官评定的结果均为良好,但是从总评分来看,对照组的分数最低,其他各处理组均高于它(表2)。
  2.2青贮饲料的发酵品质
  与对照组相比,试验Ⅱ~Ⅴ组的氨态氮极显著降低,但pH值、乙酸和丙酸的含量极显著升高。试验Ⅱ、Ⅲ组的丁酸极显著低于其他各组,其他各组之间无显著差异(表3)。
  2.3青贮饲料的V-score评分
  根据V-score 评分,对照组、试验Ⅰ和Ⅳ组的评分较低,等级为差;试验Ⅱ组的评分最高,等级为优,说明其发酵效果最好(表4)。
  2.4青贮饲料的营养成分
  试验Ⅲ和Ⅴ组的干物质和粗蛋白的含量极显著高于对照组,试验Ⅱ组的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素的含量极显著高于其他各组,试验Ⅱ和Ⅲ组的可溶性碳水化合物极显著低于其他各组,试验Ⅲ组的单宁含量最高(表5)。
  3讨论与结论
  氨化秸秆饲料品质的鉴定主要采用感官评定法、化学分析法、生物技术法。现场感官评定主要通过观察色泽、气味和质地等来粗略评判。在生产中通常采用该评定法,其优点是简便易行,但准确性较差[12]。而V-score评定则是通过氨态氮、挥发性脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)的含量计算分数,最终确定青贮的等级。利用该评定体系比较客观地反映青贮饲料的发酵品质。在本试验中,添加2 kg/t尿素和10%麸皮组的氨态氮和挥发性脂肪酸的含量较低,说明该组的发酵品质较好。吕贞龙等研究添加不同剂量尿素处理小麦秸秆,结果表明随着尿素的含量升高,氨态氮和乙酸的含量也升高[13]。本试验结果与其相似。说明添加过高的尿素,会降低秸秆发酵品质。
  氨态氮是饲料在青贮过程中蛋白质和氨基酸降解而产生表5青贮饲料的营养成分的,其含量的高低是衡量青贮质量好坏的指标之一[14]。氨态氮/总氮的值越大,说明蛋白质和氨基酸的分解越多。本试验结果表明,添加少量尿素来氨化处理大豆秸秆,有利于乳酸菌发酵,提高发酵品质。而随着尿素剂量的升高,氨态氮含量升高,可能是促进了有害微生物的繁殖,导致秸秆的营养物质被其分解,降低发酵品质。水分含量是影响青贮饲料青贮质量的一个重要的因素,水分含量过高会导致微生物的繁殖增强,不利于青贮[15]。一般认为水分含量在60%~70%比较适合青贮。本试验用来青贮的大豆秸秆水分含量处于比较适合的范围内。青贮饲料pH值、挥发性脂肪酸是评定青贮质量的指标之一。研究发现,氨化处理小麦秸秆,能够显著提高秸秆的pH值,挥发性脂肪酸有不同程度的降低[13]。本试验所得pH值结果与其相似,原因可能是尿素转化成氨,然后溶于水形成氢氧化氨,导致秸秆具有一定的碱性。然而挥发性脂肪酸的结果与其相反,可能是青贮对象不同造成发酵方式不同所致。
  秸秆被氨化预处理后,纤维部分官能团发生断裂,导致表层的亲水性增加以及秸秆的热稳定性提高。另外,氨化作用能够破坏纤维结构,有利于厌氧微生物接触到更多的可发酵物质,提高了秸秆的利用率[16]。秸秆经过氨化后,粗蛋白含量显著提高,质地改善[17]。吕贞龙等研究发现,氨化处理可使秸秆的粗蛋白含量提高4%~6%[13]。甄二英研究发现,用尿素处理麦秸,其粗蛋白提高1.2倍,半纤维素含量降低136%[18]。而本试验也发现,经过氨化处理的秸秆粗蛋白都有所升高。另外,试验Ⅲ和Ⅴ组的NDF、ADF的含量均降低,说明氨化处理下大豆秸秆和麦麸混贮有助于提高青贮效果。但是尿素添加较高时,pH值升高,导致有害菌繁殖,增强不良发酵和酶的分解作用,进而更多营养物质流失,降低青贮品质。单宁是植物体内的一种次生代谢产物,具有多元酚结构,主要存在于植物体的皮、根、叶、壳和果肉中[19]。单宁在豆科牧草及其加工副产品中的含量较高,单宁化学性质活泼,具有很强的生物和药理活性,能够与蛋白质、糖类、金属离子等结合生产沉淀物质,具有抗肿瘤、抗氧化等多种功能[20-21]。本试验结果表明,随着尿素剂量的升高,单宁的含量降低,这可能是尿素大量转化成氨,然后与单宁结合反应所致。
  经过氨化处理麦麸和大豆秸秆混贮,能够提高青贮效果,从本试验的结果来看,大豆秸秆中添加2 kg/t尿素和10%麸皮青贮效果较好。
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