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中國是農業大國，玉米作為主要種植的農作物，其副產物玉米秸稈資源更為豐富，年產量約2億t。玉米秸稈是有著巨大潛力而尚未被充分開發利用的飼料資源，玉米秸稈中含有豐富的營養成分，是反芻動物粗飼料的主要原料之一。但是，就我國目前的情況來說，被用作飼料的玉米秸稈卻很少。這主要是因為玉米秸稈中粗蛋白(CP)含量較低，中性洗滌纖維(NDF)含量較高，而使其適口性較差。正常情況下，一般要求反芻動物飼料CP含量不低于8％，而玉米秸稈中CP含量低于8％，且消化率低，導致瘤胃內沒有足夠的氮源，最終影響到瘤胃微生物的增殖和發酵翻。因此，為了克服這些限制玉米秸稈作為飼料利用的因素，提高其利用價值，我們需要對玉米秸稈進行物理、化學和生物學處理，以改善玉米秸稈品質，解決其存在的消化能低、適口性差以及粗蛋白含量低的問題，從而研發出適合我國反芻動物養殖業使用的優質粗飼料。同時也能更好的利用這個豐富而廉價的資源，解決我國反芻動物粗飼料利用率低的難題。

然而，當飼料進入瘤胃后，瘤胃中微生物發酵飼料中非纖維性碳水化合物和植物纖維，產生可吸收利用的揮發性脂肪酸(VFA)的同時，瘤胃內產甲烷菌生成大量的甲烷。瘤胃內飼料總能量的12％左右以甲烷的形式損失掉的同時，甲烷作為溫室氣體也極大地加劇全球變暖。全球每年甲烷的排放量約為525Tg，其中反芻動物甲烷的排放量約為85Tg。大量的反芻動物不僅需要提供龐大數量的飼料，而且排放甲烷量也急劇上升。因此，利用秸稈調制發酵生物飼料，在擴大飼料來源，節約飼料成本，減少資源的浪費，降低空氣污染，同時也能減少瘤胃甲烷的排放，對減緩地球變暖具有重要意義。

研究通過添加糖蜜和乳酸菌，對風干玉米秸稈進行小規模發酵處理，常溫貯存30d后開封，感官評定發酵玉米秸稈的物理性狀，分析水分，pH以及微生物組成及數量，探討玉米秸稈發酵飼料調制的可行性技術，提高豐富而廉價的玉米秸稈資源的利用率。

1.1 試驗材料

試驗所用風干玉米秸稈來源于黑龍江八一農墾大學農學院試驗田；糖蜜采購自濟南市歷城區圣茂化工有限公司；乳酸菌制劑(LAB，Lactobacillus plantarum，購自日本雪印公司)。

1.2 玉米秸稈的發酵及處理

采用單因素試驗設計，試驗處理包括無添加組、乳酸菌(LAB)、糖蜜(Molasses)以及乳酸菌和糖蜜共同(LAB+M)添加組。將收獲籽粒后的風干玉米秸稈粉碎至1-2cm，菌液按照每公斤飼料1mL添加，糖蜜的添加量為4％。添加蒸餾水調整水分為60％并混合均勻。發酵用塑料袋尺寸為16x25cm，每個處理3袋，每袋200g，使用真空密封機(AT-620，北京吉奧德，北京)，真空密封包裝室溫貯存30d后開封，測定各項指標。

1.3 菌種準備

將乳酸菌制劑用滅菌水溶解，每毫升菌液中含活乳酸菌數不少于1.0x105 cfu(Colony-Forming Units)，4℃冰箱保存備用。

1.4 培養基

預先配制足夠的固體培養基，包括培養乳酸菌(MRS，de man，rogosa，sharpe agar)、大腸桿菌(BLU，blue light broth agar)、酵母菌和霉菌(PDA，potatodexuose agar)、好氧菌和奶熱菌(NA，nutrient agar)、酪酸菌(CLO，clostridial agar)的培養基，以上培養基均購自青島海博生物有限公司。

1.5 pH測定方法

開封后，立即從4種發酵玉米秸稈樣品中分別取20g，放入聚乙烯袋內，再加入180mL蒸餾水，隨后，用均質器拍打90s，再用定性濾紙進行過濾，收集濾液，同時測定濾液的pH。

1.6 發酵玉米秸稈物理性狀的感官評定

根據青貯質量評定標準的說明，主要從質地、氣味、色澤和有無霉變這4個方面進行感官評定。

1.7 微生物培養與細菌形態及計數

試驗分別對4種處理的發酵玉米秸稈樣品中所含有的乳酸菌、大腸桿菌、酵母菌、霉菌、好氧菌、耐熱細菌和酪酸菌進行培養與計數。首先，制作足夠數量的MRS、BLU、NA、DRCA、PDA(需加入20％酒石酸)的固體培養基備用。按照Cao等所述的方法，將4種處理的發酵玉米秸稈樣品待測菌液的原菌液依次進行梯度稀釋，分別稀釋為10倍液、30倍液及50倍液，大腸桿菌、好氧菌和耐熱細菌、酵母菌和霉菌分別在BLU、NA、PDA培養基上30℃恒溫培養48 h；乳酸菌、酪酸菌分別在MRS、CLO培養基上30℃恒溫厭氧培養48 h。最后，觀察平板上長出的菌落，依依進行區分并計數(單位質量新鮮樣品中微生物數量cfu·g-1)。

1.8  In Vitro體外培養

1.8.1 人工唾液

采用McDougll's緩沖液的配制方法進行配制，1 L人工唾液的組成分別為NaHCO3(9.8g)，KCl(0.57g)，CaCl2(0.04g)，NaH2PO4 12H2O(9.3g)，NaCl(0.47g)，MgSO4 ·7H2O(0.12g)，Cysteine hydrochloride(0.25g)，Resazurin(0.001g)。

1.8.2 瘤胃液的收集

3頭安裝永久性瘤胃瘺管的綿羊提供瘤胃液。上午采食2 h后，通過3頭綿羊的瘤胃瘺管進行采集瘤胃液，采集的瘤胃液用4層紗布過濾后，等體積混合，并通入CO2保持厭氧環境。

1.8.3 培養液的制備

人工唾液和瘤胃液以體積比4：1的比例混合后，通人CO2，并置于39℃水浴鍋中備用。

1.8.4 生物飼料培養

稱取粉碎(2mm)的風干樣品1g，分別置于體積為128mL的培養瓶中，稱取50mL的培養液注入培養瓶內，通入氮氣保持厭氧環境，立即蓋上膠蓋，并用專用封口鉗子壓緊鋁蓋，將培養瓶置于恒溫震蕩水浴鍋內，39℃震蕩培養48h。

1.8.5 干物質消失率、pH及甲烷測定

根據Cao Y的方法，分別對培養后樣品的干物質消失率、培養液的pH以及甲烷進行了測定。

1.9 數據處理

試驗采用SAS9.0軟件對4組秸稈生物發酵飼料水分、pH、in vitro干物質消失率和瘤胃甲烷生成量的數據進行方差分析和多重比較。

2.1 感官評定

各組玉米秸稈經30 d發酵處理，其中無添加處理的玉米秸稈顏色為褐黃色、松軟不粘手、有酒酸味，無發霉現象。經其他3種處理的玉米秸稈質地柔軟、疏松稍濕潤，松軟不粘手，無發霉現象，顏色為黃色，有淡酸味。結果見表1。根據玉米秸稈青貯感官評價標準，得出各處理的感官評分均在51分以上(總分100分)。屬于良好的黃貯玉米秸稈。

2.2 秸稈生物發酵的水分與pH

玉米秸稈經過無添加、M、LAB、M+LAB 4種處理后的水分和pH見表2。4種處理水分含量關系為LAB>無添加>M>M+LAB，各處理間差異不顯著(P>0.05)。經過LAB、M+LAB處理后的pH顯著(P<0.05)低于糖蜜處理組。

2.3 秸稈生物發酵飼料的微生物組成及數量

發酵玉米秸稈飼料中微生物組成及數量見表3。乳酸菌在4個處理組中的數量為106～107(cfu·g-1)；大腸桿菌僅在無添加組檢測出106(cfu·g-1)；好氧菌在4個試驗處理組中的數量為106～107(cfu·g-1)；耐熱細菌在添加組和對照組中的數量分別為103和105(cfu·g-1)；酵母菌在和M添加組中的數量為106(cfu·g-1)，而在LAB和M+LAB添加組中為102(cfu·g-1)；在添加組和對照組均沒有發現酪酸菌和霉菌。

2.4 In Vitro干物質消失率和瘤胃甲烷生成量

不同處理對秸稈飼料體外培養干物質消失率和甲烷生成量的影響見表4。糖蜜、乳酸菌以及二者共同添加組的干物質消失率顯著高于無添加組(P<0.05)，而乳酸菌添加組的甲烷生成量顯著低于無添加組和糖蜜添加組(P<0.05)。

試驗從水分、pH、色澤、氣味、質地等方面分別對無添加、M、LAB、M+LAB 4種處理的發酵玉米秸稈進行感官評定。經30 d發酵后，無添加處理的玉米秸稈顏色為褐黃色、質地松軟不粘手、有淡酸味，無發霉現象；經其他三種處理的玉米秸稈質地疏松稍濕潤、不粘手，無發霉現象，顏色為黃色，有醇香味。各處理的感官評分均在51分以上，屬于良好的黃貯玉米秸稈。但是，試驗為黃貯玉米秸稈，而感官評定中參考的是玉米秸稈青貯感官評價標準，所以水分含量比青貯玉米水分含量稍低。其中，LAB和M+LAB處理的玉米秸稈感官評分最高，而M的處理評分次之，這說明LAB處理對發酵玉米秸稈的發酵品質有益。

青貯秸稈的發酵品質主要由pH值和有機酸含量(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)等決定。pH是評價青貯飼料品質最簡單且最直觀的指標之一，pH越低，有機酸含量越高，青貯越容易保存。玉米秸稈發酵時，水分越高，發酵品質越差，試驗中各個處理的水分都在60％左右，故發酵效果較好。同時，pH的高低也是判斷風干玉米秸稈青貯是否成功的重要指標，當青貯玉米秸稈的pH在4.0以下時，青貯質量為優等；當pH在4.1～4-3時，青貯質量較為良好；當pH在4.4～5.0時，青貯質量較為一般；而當pH在5.0以上時，青貯質量則為劣等。由此可見，試驗中無添加組黃貯玉米秸稈質量較為一般，LAB、M+LAB處理組的pH顯著下降，發酵質量較好，發酵玉米秸稈青貯中的有害微生物處于被抑制狀態。

玉米秸稈黃貯中，乳酸菌是具有重要作用的益生菌，其種類和數量對發酵玉米秸稈品質有很大影響；酵母菌能夠提高奶牛干物質采食量，產奶量以及消化粗蛋白和酸性洗滌纖維的能力；而霉菌是飼料中的有害菌，不僅會造成飼料中營養物質的損失，還會危害家畜和人的健康。一般情況下，發酵品質良好的飼料，由于pH較低，會抑制微生物包括乳酸菌的活性。

試驗中，4種發酵飼料的乳酸菌均在106~107之間，說明試驗所用的玉米秸稈附著一定數目的乳酸菌，并且由于乳酸菌的耐酸性較強，在密封發酵的過程中能夠進行繁殖。添加高效產酸LAB后，發酵飼料中可溶性糖生成乳酸，降低pH，抑制了酵母菌活性，大腸桿菌和霉菌被完全抑制。所以，在LAB添加組中，乳酸菌有輕微的減少，而酵母菌明顯減少，這與以前對發酵稻草的研究結果相似。

飼料在發酵過程中，乳酸菌利用原料中的可溶性糖生成乳酸，降低pH，抑制有害微生物，減少養分損失。改變了碳水化合物的組成和降解特性，而碳水化合物的組成和降解特性在很大程度上決定了瘤胃內甲烷的生成量。根據甲烷生成量的預測模型：甲烷生成量(g·d-1)=91+50x可消化纖維素(kg·d-1)+40x可消化半纖維素(ks·d-1)+24x可消化淀粉(kg·d-1)+67x可消化糖(kg·d-1)(R2=0.84)。通常發酵飼料中的乳酸菌和其他菌類很容易發酵分解糖分、淀粉及一部分纖維素，轉變為菌體蛋白等并生成有機酸，降低了飼料中一部分碳水化合物，即改變了碳水化合物組成，并且發酵生成的有機酸可以直接被瘤胃或微生物吸收利用，使他們不參與瘤胃內發酵，可能導致甲烷生成量減少。

試驗中，盡管糖蜜和乳酸菌共同添加可以促進秸稈生物飼料乳酸發酵，降低pH，減少養分損失，進而提高干物質消失率。但由于添加糖蜜增加了飼料中的可消化糖分，便導致瘤胃甲烷生成量的增加。如上所述，乳酸菌添加后，可以分解秸稈中可溶性糖生成乳酸，減少了甲烷生成量等式中的可消化糖的含量，進而降低瘤胃甲烷的生成。

添加乳酸菌以及LAB+M可以降低pH，抑制有害微生物的生長，減少飼料養分損失，促進玉米秸稈生物飼料發酵。同時添加乳酸菌也可以提高體外培養干物質消失率，減少瘤胃甲烷生成。