含水率及发酵时间对新鲜稻草发酵全混合日粮发酵品质的影响

马晓宇，李 斌，林英庭*

（1.青岛农业大学动物科技学院，山东青岛 266109；2.山东省饲料质量检验所，山东济南 250000）

水稻是世界最主要的粮食作物之一，水稻收获后会产生大量稻草，我国水稻种植面积大，目前除少部分地区将稻草粉碎以有机肥料的形式还田外，绝大部分稻草均被废弃或就地焚烧，带来严重的环境污染问题。稻草能提供丰富的粗纤维、钙、磷及某些微量元素，再加上稻草是非竞争性饲粮资源，因此作为饲粮有重要的潜在价值[1]。然而，稻草含有较高的木质素、粗纤维及不溶性硅，加上高硅化的细胞壁，用作反刍动物饲粮时，营养价值低，适口性差，瘤胃微生物降解利用率低，导致消化率较低。研究表明，低蛋白高纤维的低质稻草类粗饲粮可经过一系列加工处理形成新的产品来改善其自身的营养成分[2]。生产上，将稻草制成发酵全混合日粮（FTMR）能够改善饲粮的适口性，增加动物的采食量、提升生产性能，且能长期贮存[3]。本试验旨在探讨含水率及发酵时间对稻草FTMR 发酵品质及养分含量的影响，旨在确定稻草FTMR 的最佳发酵时间及理想含水率，为FTMR 生产及青饲粮有效保存提供理论基础，扩大禾本科作物饲粮资源的利用与开发。

1 材料与方法

1.1 FTMR 制备 试验选用收获水稻后的新鲜稻草为主要原料，粉碎长度为4～5 cm，按《饲料水分的测定方法》（GB/T 6435-2006）测定水分含量，在保持精粗饲粮比约为3:7（干物质基础）的前提下，混合干花生秧、精料等成分，配制成含水率为35%的TMR，饲粮组成及营养成分见表1。再通过添加水分调整TMR 水分含量分别为40%、45%、50% 和55%，将5 种含水率的TMR 快速装入1 000 mL 的塑料圆瓶内，压实后带回实验室置阴凉暗处制备FTMR。每种含水率FTMR 各制备30 瓶，每瓶约0.8 kg。

表1 含水率 35%饲粮组成及营养成分（干物质基础）

1.2 样品采集 在装罐后的第0、10、20、30、40、50、60、70 天，每种含水率FTMR 随机抽取3 瓶，进行感官评定、发酵指标测定，剩余部分测定初水分后，粉碎过筛，制成风干样本，测定常规营养成分含量和霉菌毒素含量。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 感官评价 以青贮饲料的品质鉴定方法为参考[4]，观察不同发酵时间FTMR 的气味、色泽、精料附着性、质地结构和发霉情况等感官指标，初步评判FTMR 的品质。

1.3.2 常规营养成分 参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[5]测定水分、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗灰分（Ash）、粗蛋白质（CP）含量。

1.3.3 发酵指标 取剪成小段的FTMR 10 g 于小烧杯中，加入90 mL 蒸馏水，冷藏浸泡48 h，每6 h 做1 次搅拌，过滤，滤液用来测定pH、乳酸以及挥发性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）。

pH 采用便携式pH 计测定[6]。挥发性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）采用Agilent6890N 气相色谱仪测定。进量1 μL；毛细管色谱柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm），流量1.5 mL/min；载气：N2；柱压：11.8 psi（6 894.757 Pa）；柱温：起始温度150℃，保持1 min，以6℃/min 升到220℃，保持15 min；进样口：分流模式，分流比：5:1。乳酸参照文献[7]进行测定。取1.5 mL 滤液，加入1.5 mL 0.01 mol/L 硫酸水溶液酸解，超声提取30 min（超声频率为320 kHz，温度为30℃），取滤液离心（11 180×g，15 min），0.22 μm 滤膜过滤后，取1.0 mL滤液测定。

1.3.4 霉菌毒素 称取粉样5 g 于50 mL 离心管中，加入提取液（乙腈:水=84:16，v/v）25 mL，涡旋混匀2 min，于摇床中提取1 h 后用定量滤纸过滤，滤液经过0.22 μm滤膜过滤，取1.0 mL 滤液测定。采用Agilent 1290 Infinity/6460 UHPLC/MS/MS 液质联用仪测定玉米赤霉烯酮、呕吐毒素以及黄曲霉毒素B1含量，进样量20 μL；柱温33℃，流速0.2 mL/min；流动相A 为乙腈，流动相B 为1%甲酸醋酸铵溶液；梯度洗脱程序：0 min 20% A，2 min 50% A，6 min 100% A，8 min 100% A，8 min 20% A，10 min 20% A。电喷雾离子源（ESI），正负离子扫描模式[8]。

1.4 统计分析 试验数据采用Excel 软件进行整理，用SPSS 17.0 中的一般线性模型（GLM）分别对含水率、发酵时间及二者互作效应进行方差分析，并用Duncan´s法进行多重比较，以P＜0.05 和P＜0.01 分别表示差异显著和极显著。

2 结果

2.1 含水率及发酵时间对稻草FTMR 的感官评定的影响刚配制好的TMR 带有稻草芳香味无酸味，随着发酵时间的延长，逐渐出现酸香味，酸味随着发酵时间的延长和含水率的增加愈加明显；刚配制好的TMR 质地湿润均匀，呈不同程度的鲜黄绿色，随着发酵时间的延长，颜色逐渐由黄绿色变为黄褐色，含水率越高颜色越深；35%组发酵至70 d 时，在茎叶结构上较其余发酵组稍硬，精料在粗料的附着上较其余发酵组也较差；除50%、55%组在发酵后期瓶口出现不同程度的白霉外，其余组在整个发酵期均无霉变（表2 和图1）。

2.2 含水率及发酵时间对稻草FTMR 常规营养成分的影响 由图2 可见，发酵时间可显著影响饲粮中水分、NDF、ADF、Ash 含量，各指标含量均随发酵时间的延长先上升后保持稳定，其中发酵50 d 后水分含量趋于稳定，发酵20 d 后NDF 含量趋于稳定，发酵30 d 后ADF 含量趋于稳定，发酵40 d 后Ash 含量趋于稳定。由表3 可知，含水率对饲粮ADF、Ash 含量影响差异不显著，但显著影响饲粮中干物质回收率（DMR）、NDF 含量，极显著影响饲粮中水分含量，其中35%发酵组NDF 含量显著高于55%发酵组。发酵时间和含水率均对CP 含量影响不显著，其中随着发酵时间增加，CP 含量有增加的趋势，第70 天比第0 天提高了5.4%。在常规营养成分测定的试验中，发酵时间和含水率之间无互作效应（P＞0.05）。

2.3 含水率及发酵时间对稻草FTMR 发酵指标及霉菌毒素含量的影响 由表4 及图3 可知，发酵时间对饲粮pH 的影响显著，pH 随发酵时间的增加先下降后保持稳定，发酵第10 天pH 迅速下降，第0 天与之后的各个时间点差异显著；含水率对饲粮pH 影响显著，50%和55% 组pH 显著低于35%、40% 和45% 组，其中50%和55% 组的pH 差异不显著，35%、40% 和45% 组的pH 差异也不显著。发酵时间对乳酸含量影响显著，发酵第10、20、30 天乳酸含量呈现显著性升高，之后保持稳定；含水率对乳酸含量影响显著，35%、40% 和45% 发酵组乳酸含量显著低于50%、55% 组。发酵时间和含水率均对饲粮的乙酸含量影响差异不显著。发酵时间对饲粮的丙酸含量影响显著，在发酵过程中，发酵第10、20、30 天丙酸含量呈现显著性升高，之后保持稳定；含水率对饲粮丙酸含量影响不显著。此外，只在发酵的第10 天与第20 天检测到丁酸的存在。对新鲜稻草FTMR 发酵指标的检测中，发酵时间和含水率之间均无互作效应（P＞0.05）。

表2 不同含水率及发酵时间的FTMR 感官评价

经过检测发现，发酵前后各组样品中均未检测到玉米赤霉烯酮、呕吐毒素以及黄曲霉毒素B1等霉菌毒素。

3 讨 论

3.1 含水率及发酵时间对FTMR 感官评定的影响 常规青贮发酵，饲料颜色随发酵时间的延长而加深，适宜的含水率有利于乳酸菌发酵，提高发酵品质[9]。青贮发酵过程中，乳酸菌数量和可溶性碳水化合物含量是影响发酵效果的重要因素，而鲜稻草自身乳酸菌数量（＜103CFU/g）低于青贮所需标准（105CFU/g），且稻草可溶性还原糖含量（2.35%DM）也低于青贮原料最佳还原糖含量（3%～8%DM）[10]。不同于常规青贮发酵，FTMR 制作原理类似半干青贮，当把饲粮含水量控制在45%～50%时，此时植物细胞渗透压范围为55×105～60×105Pa。在这种情况下，乳酸菌、腐败菌、醋酸菌、酪酸菌等的生命活动接近于生理干燥，生长繁殖受到限制。此外，虽然在发酵初始酵母菌、霉菌等好氧菌能利用原料间隙存在的一部分氧气而在植物体上大量繁殖，但在切短压实和厌氧条件下，菌类很快停止各项活动，达到长期保存饲粮的目的。本试验中，各含水率的FTMR 发酵组在整个发酵过程中感官品质良好，FTMR 的颜色、气味、质地均属正常，无霉变现象。

表3 含水率及发酵时间对FTMR 常规养分含量的影响（DM 基础） %

表4 含水率及发酵时间对FTMR 发酵指标的影响（DM 基础）

3.2 含水率及发酵时间对稻草FTMR 常规养分含量的影响 生产FTMR 的最主要目的是最大限度地保持TMR的营养价值，并保证饲喂安全。本试验发现，发酵时间对FTMR 的DMR 影响不显著，含水率对FTMR 的DMR 影响显著，其中50%和55%组的DMR 显著低于其余3 组，表明这2 个组的干物质损失程度较大。

FTMR 的含水率在发酵前后会产生一定变化，随着发酵时间的延长，各组均不同程度地出现了水分上升的趋势，50% 和55% 组的水分含量显著增多，这可能是因为发酵初期植物细胞的呼吸及发酵过程中微生物的发酵作用，可分解饲粮养分而产生一定量的二氧化碳和水，从而引起水分增加。

在整个发酵阶段，各组的CP 含量会由于部分微生物的合成作用而有一定的增加，但发酵带来的作用效果并不显著。发酵使饲粮中的一部分CP 分解为氨基酸，实际上氮总量并未有损失，因而发酵对CP 含量影响不显著。

ADF 是衡量饲草能量的重要指标[10]，发酵过程中浸出液没有损失，大量干物质的损失、水溶性碳水化合物的减少导致营养物质含量相对提高，这可能是引起ADF 含量升高的原因，此外Ash 含量增高的原因与此一致。

目前，NDF 是衡量纤维饲料品质优劣的一项重要指标[11]。本试验中NDF 含量随发酵时间的增加而下降，可能是由于发酵过程产生的有机酸和微生物酶分解的共同作用，引起半纤维素的降解，而促使NDF 含量下降。宁婷婷[12]研究表明，不同水分含量FTMR 半纤维素含量的损失情况与含水率有关，其中FTMR 水分含量越高，其半纤维素含量降低幅度越大，故55%含水率组NDF含量低于35%组。

3.3 含水率及发酵时间对稻草FTMR 发酵指标的影响pH 是衡量青贮是否成功的一项重要指标，优质青贮饲料pH 要求在3.4～3.8[13]。本试验中，稻草TMR 在发酵过程中，不同含水率的发酵组随着发酵时间的延长，pH均呈先下降而后保持稳定的趋势，且随着含水率的提高，pH 下降幅度逐渐增加。在整个发酵过程中pH 高于常规青贮，原因可能为FTMR是利用半干青贮原理制作的饲粮。对于半干青贮来说，饲粮含水量范围在45%～50%时，由于细胞的高渗透压（55×105～60×105Pa），将抑制饲粮中的各种微生物（乳酸菌、酪酸菌、醋酸菌和腐败菌）的生长繁殖，乳酸发酵意义不大，因此FTMR 的pH 虽高于青贮要求的范围值，饲粮仍旧可以得到良好的保存。

FTMR 随着发酵时间的增加，各个发酵组的乳酸含量先急剧上升后缓慢上升。在发酵初期，同型发酵乳酸菌（乳酸乳球菌、戊糖片球菌、琛肠球菌等）迅速繁殖生长，产生大量乳酸，此后随着发酵程度的减弱，发酵进入稳定期，微生物代谢活动保持稳定。在不同含水率的影响下，高水分组具有较高的乳酸含量，说明可溶性碳水化合物损失较多，35%、40%、45%组可溶性碳水化合物损失量低于50%和55%组。

乙酸和丁酸的含量是影响饲粮发酵品质的重要指标，若丁酸含量高，会造成能量损失和蛋白质分解，使得饲粮具有恶臭气味，不仅影响饲粮品质，而且会降低动物的采食量、引起动物疾病。郭旭生等[14]研究表明，异型发酵产生的乙酸利于饲粮营养价值的保存。本试验中各种含水率FTMR 发酵前后乙酸含量均显著增加，丁酸含量变化很小，只在发酵第10 天和第20 天检出丁酸含量，说明饲粮发酵状况良好。

正常情况下，霉菌只存在于发酵饲料的外表层。本试验在整个发酵过程中未检测到玉米赤霉烯酮、呕吐毒素以及黄曲霉毒素B1，说明饲粮发酵品质良好。

4 结 论

本试验结果表明，新鲜稻草型FTMR 发酵的适宜含水率为45%和50%，发酵时间以大于30 d 为宜。少于30 d 以及含水量过低均会使发酵不充分，含水量过高则易导致饲料发霉变质。