■徐春城 張?chǎng)螆?江 迪 李榮榮 楊富裕

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京100083；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100193）

燕麥（Avena sativa L.）是禾本科燕麥屬一年生草本植物，既是重要的糧食作物，也是優(yōu)質(zhì)禾本科飼草[1]。燕麥不僅可以在土壤貧瘠、鹽堿程度高的環(huán)境下生存，而且對(duì)于寒冷、干旱的極端天氣也具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。我國(guó)燕麥種植廣泛，華北、西北、西南及華南等地均有分布。燕麥作為國(guó)家“糧改飼”和“草牧業(yè)”實(shí)施的重要作物，其糧飼兼用的雙重價(jià)值與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展需求相契合。目前，我國(guó)燕麥年種植面積約70 萬hm2，其中飼用燕麥年種植面積約33 萬hm2[2]。長(zhǎng)期以來，飼用燕麥主要用于制備干草，在干燥過程中常因淋雨導(dǎo)致干草品質(zhì)下降，而且也會(huì)因落葉等造成一定的營(yíng)養(yǎng)損失。通過青貯的方式貯藏飼料作物，能夠有效保存原料的營(yíng)養(yǎng)成分[3]。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了大量的燕麥青貯調(diào)制與利用試驗(yàn)，取得了令人滿意的效果[4-6]。

發(fā)酵TMR，是根據(jù)家畜不同生產(chǎn)階段的營(yíng)養(yǎng)需要和飼料原料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的日糧配方，采用高密度成型、拉伸膜裹包技術(shù)，經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵而調(diào)制成的一種營(yíng)養(yǎng)平衡的日糧[3]。發(fā)酵TMR 飼料品質(zhì)穩(wěn)定，有氧穩(wěn)定性好，便于商品化流通，而且，通過發(fā)酵產(chǎn)生的生物活性物質(zhì)能夠提高家畜的免疫力，從而減少抗生素的使用。該技術(shù)在中國(guó)、日本、以色列等亞洲國(guó)家被積極推廣應(yīng)用，對(duì)奶業(yè)的健康發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用[7-9]。目前，以新鮮全株玉米、苜蓿為主要原料的發(fā)酵TMR研究較多[10-12]，但利用新鮮燕麥調(diào)制發(fā)酵TMR 的研究鮮有報(bào)道。因此，有必要對(duì)以全株燕麥為主要材料的TMR 的發(fā)酵品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)特性以及有氧穩(wěn)定性等進(jìn)行深入研究，為飼用燕麥的高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

全株燕麥和全株玉米于2018 年9 月1 日由秋實(shí)草業(yè)有限公司（河北張家口）提供，其生育期分別為抽穗初期和乳熟初期，營(yíng)養(yǎng)成分見表1。

表1 全株燕麥和全株玉米的營(yíng)養(yǎng)成分

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將新鮮全株燕麥和/或全株玉米與玉米粉、豆粕、豆腐渣、苜蓿、麩皮、維生素-礦物質(zhì)預(yù)混料、食鹽，按照干物質(zhì)30:34.5:10.5:10.5:10:3:1:0.5 的比例混合調(diào)制TMR，其中，全株鮮燕麥和全株玉米的比例分別為0:30、10:20、20:10 和30:0。共設(shè)4 個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)（見表2）。

1.3 發(fā)酵TMR調(diào)制

分別將收獲后的全株燕麥和全株玉米切短至1～2 cm，按所定的配合比例充分混合均勻，裝入青貯袋內(nèi)，每袋約500 g，用真空包裝機(jī)抽成真空并封口，室溫（15～28 ℃）條件下發(fā)酵7、14、28、56 d后開封。

1.4 微生物、發(fā)酵品質(zhì)及化學(xué)成分分析

每袋發(fā)酵TMR樣品開封后充分混勻并分成兩個(gè)子樣品。準(zhǔn)確稱取第一份樣品20 g 裝入滅菌自封袋中，加入180 ml滅菌去離子水，用無菌均質(zhì)器處理30 s，制得浸提液。將浸提液分成兩部分，一部分進(jìn)行微生物的稀釋平板菌落計(jì)數(shù)和pH值測(cè)定（Mettler Toledo-S20, Switzerland）。另一部分通過4 層紗布及定性濾紙過濾后置于-20 ℃冰箱中冷凍存放，用于有機(jī)酸和氨態(tài)氮（NH3-N）測(cè)定。準(zhǔn)確稱取第二份樣品約150 g（精確到0.01 g），置于65 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥48 h，測(cè)定干物質(zhì)（DM），并粉碎過1 mm篩備用。粗蛋白質(zhì)（CP）采用凱氏定氮法（KDY-9830 型凱氏定氮儀），WSC 采用蒽酮-硫酸比色法，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維采用范氏纖維洗滌法，有機(jī)酸含量采用HPLC法（日本島津LC-20A 型；色譜柱：Shodex KC-811；流動(dòng)相：3 mmol/l 高氯酸溶液；流速：1 ml/min；進(jìn)樣量：5 μl；柱溫：50 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)：210 nm）[10]。NH3-N采用苯酚-次氯酸鈉比色法[13]。乳酸菌（LAB）采用MRS培養(yǎng)基（Difco，美國(guó)）置于厭氧培養(yǎng)箱中（30 ℃），培養(yǎng)48 h 后計(jì)數(shù)。好氧細(xì)菌采用NA 培養(yǎng)基（Nissui，日本），酵母菌采用PDA 培養(yǎng)基（Nissui，日本），置于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)48 h后計(jì)數(shù)。

表2 TMR原料的營(yíng)養(yǎng)成分與微生物組成

1.5 有氧穩(wěn)定性

將經(jīng)過發(fā)酵56 d 的TMR 開封混合均勻，在樣品中心插入溫度傳感器，利用data Taker DT 85 數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和采集，采集時(shí)間設(shè)置為每30 min 記錄一次。當(dāng)樣品中心溫度高于環(huán)境溫度2 ℃時(shí)視為發(fā)生好氧變質(zhì)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

發(fā)酵品質(zhì)、微生物、化學(xué)成分、有氧穩(wěn)定性采用IBM SPSS Statistics for Windows（Version 19.0）軟件分析，利用一般線性模型作二因素方差分析，并作Dun?can's多重比較，顯著水平設(shè)置為P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 全株燕麥和全株玉米的化學(xué)成分

新鮮的全株燕麥和全株玉米的水分含量較高，分別達(dá)到77.5%和80.5%。全株玉米的WSC含量約為全株燕麥的1.7倍達(dá)到21.4% DM，而全株燕麥的粗蛋白質(zhì)含量約為全株玉米的1.3 倍，NDF 和ADF 含量?jī)烧唛g無差異（表1）。

2.2 TMR原料的化學(xué)成分與微生物組成

未發(fā)酵的四組TMR，其DM、CP、NDF 和ADF 含量隨著全株燕麥配合比例的增加而增加，而WSC 含量則顯著降低（P＜0.05）（表2）。乳酸菌、好氧細(xì)菌和酵母的數(shù)量分別為107、106～107CFU/g FM 和102～103CFU/g FM，各組TMR間無顯著性差異（P＞0.05）。

2.3 TMR發(fā)酵過程中發(fā)酵品質(zhì)和微生物組成的動(dòng)態(tài)變化

發(fā)酵過程中，四組TMR 的pH 值均極顯著降低（P＜0.01）（表3），發(fā)酵7 d 后pH 值降至4.2 以下，發(fā)酵28 d降至最低，之后基本保持不變。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，乙酸含量極顯著降低（P＜0.01），乳酸和NH3-N含量極顯著升高（P＜0.01），但各組NH3-N占總N的比例始終保持在5%以下。隨全株燕麥比例的增加，pH 值、乳酸和NH3-N 含量呈升高趨勢(shì)，其中，T4處理組極顯著高于T1處理組（P＜0.01）；而乙酸含量極顯著降低（P＜0.01），T4 處理組極顯著低于T1 處理組（P＜0.01）；在整個(gè)發(fā)酵過程中所有處理組均未檢出丁酸。

隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，乳酸菌的數(shù)量先增加后降低，發(fā)酵56 d 的乳酸菌數(shù)量顯著低于其他時(shí)間（P＜0.05）；好氧細(xì)菌的數(shù)量在發(fā)酵7 d 后降低到103CFU/g FM，之后持續(xù)下降，到56 d 時(shí)好氧細(xì)菌的數(shù)量顯著低于其他時(shí)間（P＜0.05）；全株燕麥的配合比例對(duì)乳酸菌和好氧細(xì)菌的數(shù)量均無顯著影響（P＞0.05）。發(fā)酵7 d后酵母菌的數(shù)量下降至檢測(cè)限以下。

表3 TMR發(fā)酵品質(zhì)和微生物組成的變化

2.4 TMR發(fā)酵過程中化學(xué)組成的動(dòng)態(tài)變化(見表4)

隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，DM、NDF、WSC 含量極顯著降低（P＜0.01），而CP 含量無顯著性差異。經(jīng)過56 d 發(fā)酵后，WSC 被大量分解，尤其在前14 d，WSC含量迅速降低。隨全株燕麥比例的增加，DM、CP、NDF、ADF 均極顯著升高（P＜0.01），而除WSC 含量極顯著降低（P＜0.01）。

2.5 發(fā)酵TMR在有氧暴露過程中的溫度變化(見圖1)

開封后，所有處理組的發(fā)酵TMR 的溫度均在200 h 之后超過環(huán)境溫度2 ℃，其發(fā)生好氧變質(zhì)的時(shí)間為216～272 h，隨燕麥比例的增加有氧穩(wěn)定性顯著降低（P＜0.05）。

3 討論

3.1 燕麥和全株玉米不同配比對(duì)TMR發(fā)酵品質(zhì)的影響

四組TMR在發(fā)酵7 d后pH值均降至4.2以下，發(fā)酵28 d后均降至最低。經(jīng)過56 d的發(fā)酵后乳酸含量均達(dá)到了9% DM 以上，NH3-N 占總N 的比例均在5%以下，丁酸均未檢出，發(fā)酵品質(zhì)良好。這是因?yàn)門MR中含有較高的WSC 和乳酸菌，為乳酸菌發(fā)酵提供了良好的條件。發(fā)酵TMR 中，大量而且快速產(chǎn)生的乳酸使原料的pH值迅速降低，較低的pH值抑制梭菌等有害微生物的生長(zhǎng)，因此在整個(gè)厭氧發(fā)酵過程中，均未檢測(cè)到丁酸，而且，NH3-N含量較低，發(fā)酵良好。有機(jī)酸含量是評(píng)價(jià)發(fā)酵品質(zhì)的重要指標(biāo)，其中乳酸含量的多少直接影響發(fā)酵品質(zhì)的好壞，隨全株燕麥比例的增加乳酸含量顯著升高，但pH 值并未隨乳酸含量的增加而顯著下降，這可能是由于全株燕麥富含蛋白質(zhì)，導(dǎo)致緩沖能高于全株玉米阻礙了pH值的降低。

表4 TMR發(fā)酵過程中化學(xué)成分的動(dòng)態(tài)變化

圖1 發(fā)酵TMR在有氧暴露過程中的溫度變化

3.2 燕麥和全株玉米不同配比對(duì)TMR 營(yíng)養(yǎng)組分的影響

本試驗(yàn)為了使全株燕麥在收獲適宜的時(shí)期收割，致使全株玉米收割過早（乳熟初期），從而導(dǎo)致水分含量超過了80%，較常規(guī)收割的全株玉米的CP 含量偏高而NDF 和ADF 含量偏低[14-15]。四組TMR 隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，DM顯著降低，但在發(fā)酵56 d后DM損失均在3%左右。一般認(rèn)為青貯中DM損失小于5%為發(fā)酵良好的條件之一。未發(fā)酵TMR 的WSC 含量達(dá)到8.3%～11.7% DM，為迅速發(fā)酵產(chǎn)酸提供了發(fā)酵底物。經(jīng)過56 d 厭氧發(fā)酵后，WSC 含量顯著降低，且均在2% DM 以下，這是因?yàn)樵趨捬醐h(huán)境下大量的WSC 被乳酸菌為主的微生物利用產(chǎn)生以乳酸為主的有機(jī)酸。大量有機(jī)酸的產(chǎn)生，迅速降低了TMR 的pH 值，從而使四組TMR均獲得了良好的發(fā)酵品質(zhì)。在整個(gè)發(fā)酵過程中，隨著全株燕麥比例的增加，DM、CP、NDF、ADF含量均顯著增加，而WSC含量則顯著減少，這是因?yàn)槿暄帑溕鲜龀煞趾扛哂谌暧衩?，所以?dǎo)致TMR 營(yíng)養(yǎng)成分以及發(fā)酵過程中均呈現(xiàn)這一現(xiàn)象。

3.3 全株燕麥和玉米不同配比對(duì)TMR有氧穩(wěn)定性的影響

本試驗(yàn)調(diào)制的四組TMR均具有良好的有氧穩(wěn)定性，表現(xiàn)在開封200 h以后才發(fā)生好氧變質(zhì)，這與之前的研究結(jié)果一致[10-12]。好氧變質(zhì)是發(fā)酵TMR開封后，以酵母菌為主的好氧微生物，利用有機(jī)酸和WSC 生成二氧化碳和水，導(dǎo)致溫度和pH 值升高，造成發(fā)酵TMR 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失的一個(gè)過程[10-12]。一般情況下，在乳酸含量高，乙酸、丙酸和丁酸等揮發(fā)性脂肪酸含量低的青貯飼料更容易發(fā)生好氧變質(zhì)[16]。因?yàn)楫?dāng)乳酸含量高時(shí)，微生物在好氧條件下有充足的底物，而乙酸是青貯中第二高濃度的有機(jī)酸，它具有很強(qiáng)的抗真菌特性，抑制好氧變質(zhì)的能力比乳酸更強(qiáng)，所以適宜濃度的乙酸可以提高青貯飼料的有氧穩(wěn)定性。隨著燕麥比例的增加，乳酸含量顯著增加，乙酸和丙酸含量顯著減少，從而導(dǎo)致發(fā)酵TMR 隨燕麥比例的增加有氧穩(wěn)定性顯著降低。

4 結(jié)論

全株燕麥和全株玉米按不同配合比例調(diào)制的四組TMR，發(fā)酵品質(zhì)均良好。隨著全株燕麥配合比例增加，DM、CP、NDF、ADF 含量顯著升高，WSC 含量顯著降低，發(fā)酵TMR的有氧穩(wěn)定性變差。