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添加微生物发酵剂对油菜秸秆品质的影响及在肉山羊上的应用

2020-02-13 16:37:10      点击:

四川是我国农业大省,每年会产生大量农作物秸秆,油菜秸秆占其中的20%~30%,大部分油菜秸秆的处理方式为就地还田或焚烧,这造成了极大的环境污染。由于油菜秸秆整体的营养价值及动物对其的消化利用率偏低,CP含量为2.06%~6.92%,NDF含量为50.51%~82.12%,消化率仅为35%~50%(王芳彬,2016;李晟,2015;黎力之,2014),且油菜秸秆适口性较差,采食率低,自然状态下体积大、易霉变,这些都制约油菜秸秆饲用化的发展(翟明仁,2013)。改善油菜秸秆营养价值水平,提高消化利用率,使其作为反刍动物的粗饲料来源,目前主要有氨化及添加微生物发酵剂两种方法。孟春花(2016)等在油菜秸秆中添加不同比例(10%、15%、20%)硫酸氢铵氨化处理,使油菜秸秆CP含量均增加了2倍以上,NDF、ADF含量下降10%以上。陈丽园等(2010)研究表明,在油菜秸秆中添加微生物(自筛菌种BF14)并混合麸皮和食盐,可有效降低秸秆纤维素的含量。许兰娇等(2016)利用乳酸粪肠球菌微贮油菜秸秆与皇竹草饲喂锦江黄牛,其采食量、日增重有一定提高。成都麻羊是南方亚热带湿润山地陵丘山羊,具有生长发育快、早熟、适应性强、耐湿热、耐粗放饲养等特性。四川地区多为丘陵,油菜秸秆难以机械化收获和运输,如能就地转化,将有利于饲料资源利用与环境保护,而油菜秸秆在山羊上的应用报道较少。

本试验通过比较发酵过程中油菜秸秆营养成分、总霉菌数量及黄曲霉毒素B1含量,研究以油菜秸秆为发酵底物,硫酸铵为氮源,添加发酵剂与自然发酵对油菜秸秆营养成分、总霉菌数量及黄曲霉毒素B1含量的影响;同时选择成都麻羊作为试验对象,采用添加发酵剂的发酵油菜秸秆替代部分粗饲料进行饲喂试验,研究其在肉羊上的应用。

1材料与方法

1.1 试验材料

油菜秸秆从四川省成都市周边两个县、市收集;发酵剂由河北农业大学提供,为乳酸菌、酵母菌、解淀粉芽孢杆菌混合菌剂。

1.2 试验方法

1.2.1 实验室发酵试验

试验于2016 年5 月23 日在西南民族大学动物营养实验室进行,收集干秸秆,粉碎,采用二因素有重复试验设计,按照发酵方式A(加菌发酵A1、自然发酵A2)和秸秆类型B(无根B1、带根B2)分为4 组,如表1 所示。处理组A1B1、A1B2 加菌量为100 mg/kg,处理组A2B1、A2B2 不加菌, 每个处理组按总重量的4 %添加硫酸铵, 且总含水量为50% ~ 60%,混匀,用密封袋包装后抽真空,室温(28 ~ 30 ℃)堆放发酵, 每个处理设15 个重复, 分别于0、20、30、40、50 d 采集样品,每次采样单独开袋(3袋),进行相关检测。

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1.2.2 现场发酵试验

试验于2016 年5 月23 日在成都某公司成都麻羊种羊场进行,选用无根秸秆加菌发酵,采用地下发酵池发酵方式,上下覆膜,上方采用泥土压实,发酵量约为12 t, 发酵配方与实验室一致, 发酵时间为50 d。

1.2.3 饲喂试验

试验于2016 年9 月15 日在成都某公司成都麻羊种羊场进行。饲喂所用的油菜秸秆为现场发酵试验所出。选择体重11.6 kg 左右的公肉羊40 只, 分为2 个处理组,每组4 个重复,每个重复5 只羊。本试验采用先饲喂精料,后饲喂粗料的饲喂方式,对照组和试验组精料饲喂量为每日120 g,配方一致;对照组粗料为新鲜羊草,试验组以20 %的油菜秸秆发酵饲料替代对照组中粗料。饲养方式为舍饲,试验期2 个月。在试验期间记录每天饲喂日粮的数量和剩余量。预试期对测试羊只进行驱虫和传染性疾病的免疫注射。每周进行一次圈舍消毒,每两天清除羊粪一次,保持羊舍清洁卫生。

1.3 指标测定及方法

1.3.1 营养成分的测定

用Van Soest 法测定中性洗涤纤维( NDF) 和酸性洗涤纤维(ADF)含量,烘箱干燥法测定干物质(DM) 含量,凯氏定氮法测定粗蛋白质(CP)的含量,具体方法详见张丽英主编的《饲料分析及饲料质量检测技术》。

1.3.2 霉菌数量的测定

采用平皿计数法测定样品中总霉菌数量,所用培养基为虎红琼脂培养基。方法如下:称取1 g 发酵秸秆样品,装入盛有9 mL0.9 % 灭菌生理盐水的无菌管内,摇匀,放入摇床振荡30 min,逐级稀释,吸取适宜浓度的稀释液100 μL 于倒有虎红琼脂培养基的培养皿内,均匀涂布。进行3 次重复试验, 每次重复试验7 个平行,取平均值。计测单位为:每克鲜样所含菌落数,万个/g 鲜样。

1.3.3 曲霉毒素B1 含量的测定

采用ELISA 试剂盒测定样品中黄曲霉毒素B1 的含量。试剂盒为深圳某公司产的黄曲霉毒素B1 酶联免疫检测试剂盒,具体检测方法参考其使用说明书。

1.3.4 羊育肥效果测定

测定羊只的采食量,在试验初期、中期、末期各测一次体重。

1.4 数据分析

采用SAS 9.0 软件对实验室发酵试验数据进行二因素有重复方差分析, 方差分析差异显著时采用LSD 法对各组合平均值进行多重比较,统计结果用“平均值±标准差”表示;采用SPSS 18.0 软件对肉羊饲喂试验数据进行T 检验。

2结果与分析

2.1 发酵过程中油菜秸秆营养水平的变化

2.1.1 油菜秸秆NDF含量的变化

由表2看出,除0d,其余时间点发酵方式与秸秆类型的互作效应显著(P<0.05),且加菌发酵无根油菜秸秆组效果最好;从发酵方式来看,加菌发酵油菜秸秆NDF含量(除0d)显著低于自然发酵油菜秸秆(P<0.01);从秸秆类型来看,无根油菜秸秆NDF含量显著低于带根油菜秸秆(P<0.01)。无根、带根加菌发酵油菜秸秆NDF含量发酵结束后较发酵前均降低15%左右;无根、带根自然发酵油菜秸秆NDF含量均无明显变化。


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2.1.2 油菜秸秆ADF含量的变化

从表3可以看出,各时间点发酵方式与秸秆类型的互作效应显著(P<0.01),效果最好的为加菌发酵无根油菜秸秆组;从发酵方式来看,加菌发酵油菜秸秆ADF含量显著低于自然发酵油菜秸秆(P<0.01);从秸秆类型来看,除0d,无根油菜秸秆ADF含量显著低于带根油菜秸秆(P<0.01)。无根加菌发酵油菜秸秆ADF含量发酵结束后较发酵前降低约20%,带根加菌发酵油菜秸秆ADF含量降低约8%,无根、带根自然发酵油菜秸秆ADF含量均无明显变化。

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2.1.3 油菜秸秆CP含量的变化

由表4可知,发酵第30、40天,发酵方式与秸秆类型的互作效应显著(P<0.01),CP含量最高的为加菌发酵无根油菜秸秆组;从发酵方式来看,加菌发酵油菜秸秆CP含量显著高于自然发酵油菜秸秆(P<0.01);从秸秆类型来看,除第0、50天,无根油菜秸秆CP含量显著高于带根油菜秸秆(P<0.01)。加菌发酵无根、带根油菜秸秆发酵结束后较发酵前CP含量有所提高,自然发酵无根、带根油菜秸秆发酵前后CP含量均无明显变化。

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2.2 发酵过程中油菜秸秆总霉菌数量的变化

根据表5可以看出,各时间点(除0d)发酵方式与秸秆类型的互作效应显著(P<0.01),总霉菌数量最少的是加菌发酵无根油菜秸秆组;从发酵方式来看,各时间点(除0d)加菌发酵油菜秸秆总霉菌数量显著低于自然发酵油菜秸秆(P<0.01);从秸秆类型来看,无根油菜秸秆总霉菌数量显著低于带根油菜秸秆(P<0.01)。无根加菌发酵油菜秸秆(除0d)未检测出霉菌;带根加菌发酵油菜秸秆则从第40天未检出霉菌;自然发酵油菜秸秆各时间点均有霉菌检出,但数量呈下降趋势。

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2.3 发酵过程中油菜秸秆黄曲霉毒素B1含量的变化

对不同时间点发酵油菜秸秆黄曲霉毒素B1的含量进行测定,结果如表6所示。各时间点,无根加菌发酵油菜秸秆、带根加菌发酵油菜秸秆其黄曲霉毒素B1的含量均<5μg/kg;无根、带根自然发酵油菜秸秆黄曲霉毒素B1的含量先上升再下降,但均<15μg/kg,且无根油菜秸秆黄曲霉毒素B1含量低于带根油菜秸秆。

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2.4 规模化发酵油菜秸秆营养成分含量变化

从表7可以看出,干油菜秸秆经发酵以后,干物质状态下CP和真蛋白质的含量可提高1倍多,NDF含量降低约50%,ADF含量降低约30%,木质素含量降低约8%,极大改善油菜秸秆的营养价值。

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2.5 肉羊饲喂试验结果

由表8可知,在肉羊饲喂试验中对照组与20%发酵油菜秸秆组饲喂的精料与粗料总重量在干物质重量上差异均不显著(P>0.05),总采食量的差异也不显著(P>0.05)。肉羊的增重情况如表9所示,肉羊在试验初期、中期、末期的重量差异均不显著(P>0.05);中期日增重与全期日增重20%发酵油菜秸秆组低于对照组,但差异均不显著(P>0.05)。

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3讨 论

3.1 发酵过程中油菜秸秆营养水平变化

油菜秸秆CP含量为2.06%~6.92%,NDF含量为50.51%~82.12%,整体营养价值偏低,对油菜秸秆进行发酵,可提高油菜秸秆的营养价值。在发酵过程中,微生物使得部分纤维素和半纤维素被降解,转换成可利用的可溶性碳水化合物,而可溶性碳水化合物的合成及添加的硫酸铵可促进微生物的生长繁殖,从而增加菌体蛋白的含量。与自然发酵相比,添加微生物如乳酸菌等,对油菜秸秆进行发酵是近几年来研究与应用较多的方式。万楚筠(2010)用混合菌剂发酵油菜秸秆,纤维素、半纤维素的质量分数较自然发酵的油菜秸秆分别减少了15.2%、6.5%;吕育财(2012)等发现,加菌发酵与自然发酵相比,加菌发酵能有效提高油菜秸秆的降解,纤维素降解率最高为22.47%,半纤维素为9.16%。

本试验中加菌发酵油菜秸秆NDF含量在发酵结束后较未发酵时降低约20%,ADF含量降低10%~20%。与孟春花(2016)、王亮(2013)、陈丽园(2010)等的试验结果基本一致。本试验中加菌发酵油菜秸秆CP含量较自然发酵油菜秸秆提高40%~50%,加菌发酵油菜秸秆在发酵结束后较未发酵时提高约40%。与龚剑明(2015)、王亮(2013)、Tuyen(2013)等的试验结果一致。在油菜秸秆发酵过程中添加乳酸菌、酵母菌、解淀粉芽孢杆菌或不同真菌,CP含量都可提高。无根油菜秸秆发酵效果优于带根油菜秸秆,这可能因为秸秆根部木质化程度更高,发酵过程中更难被降解利用。现场发酵试验油菜秸秆营养水平优于实验室发酵结果,这可能是因为实验室发酵所用的油菜秸秆量少,在堆放发酵过程中中心温度低于现场发酵试验。

3.2 发酵过程中油菜秸秆总霉菌数量及黄曲霉毒素B1含量变化

霉菌是导致有氧腐败最主要的有害微生物。在发酵过程中,未压实或未密封好都可能导致霉菌大量生长。大量生长的霉菌不仅消耗营养物质,抑制其他有益菌生长,部分的霉菌在其生长过程中还会产生一些毒素,这不仅导致发酵品质降低,甚至会影响家畜健康。本试验中,发酵后期加菌发酵油菜秸秆未检出霉菌,这可能是因为发酵过程中乳酸菌等的生长降低了pH,从而抑制霉菌的生长。这和杨云贵等(2012)在玉米青贮、陶雅等(2015)在大麦草青贮、司丙文等(2012)在尖叶胡枝子青贮试验中的结果一致。本试验自然发酵油菜秸秆虽检测出霉菌,但检出的总霉菌数量<1000个。加菌发酵油菜秸秆所使用的发酵剂为乳酸菌、酵母菌、解淀粉芽孢杆菌混合菌剂,这相对于自然发酵而言额外添加了乳酸菌等有益微生物,抑制了霉菌的生长,故加菌发酵油菜秸秆总霉菌数量更低甚至未检出。

黄曲霉毒素B1是最常见、毒性最强的仓储型毒素。其可以直接危害家畜的健康及生产性能,还会残留在各种动物产品中,通过食物链进入人体,影响人类健康。微生物可破坏黄曲霉毒素毒性基团从而达到去毒的目的(张玲玲,2015;冯鹏,2011;韩丽英,2010)。本试验中,各处理组不同时间点均检出黄曲霉毒素B1,但含量均<15μg/kg,远低于饲料原料标准。冯鹏(2011)等发现,青贮后沙打旺单贮处理黄曲霉毒素含量最高达到8.21μg/kg;韩立英(2010)等试验中青贮玉米未检出黄曲霉毒素。其原因可能是在发酵过程中微生物降解了大部分黄曲霉毒素,使其含量低于标准安全限,甚至未检出。

3.3 肉羊饲喂试验结果

本试验发现与对照组相比,当发酵油菜秸秆替代粗料比例为20%时,山羊的采食量有所下降,但在干物质基础下相当;日增重无论是中期还是全期均无明显差异。其原因可能是本试验所选用羊只较小,对粗料的适应性较差。

4结 论

本试验结果表明,加菌发酵油菜秸秆品质优于自然发酵油菜秸秆,无根油菜秸秆品质优于带根油菜秸秆, 品质最优为加菌发酵无根油菜秸秆。另外,以20 % 的发酵油菜秸秆替代粗料对肉羊生长性能无明显影响。


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