辣木叶与黄梁木叶混贮的组合效应:发酵参数和蛋白质水解.pdf
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1、SILIAO GONGYE2023年第44卷第18期 总第687期辣木叶与黄梁木叶混贮的组合效应:发酵参数和蛋白质水解 李紫欣1 董晨曦1 刘 萍1 张 微1,2 和立文1,2*(1.中国农业大学动物科学技术学院,畜禽营养与饲养全国重点实验室,北京 100193;2.中国农业大学三亚研究院,海南三亚 572000)摘 要:研究旨在探究辣木叶与黄梁木叶混贮的组合效应及其最适混合比例,将辣木叶与黄梁木叶鲜样按一定比例混合青贮(1000、7525、5050、2575和0100),分别在青贮发酵第3、7、14、30天取样,分析发酵参数、蛋白质组分和蛋白酶活性。结果显示,黄梁木叶的青贮发酵特性与辣木叶的
2、差异较大。与辣木叶单独青贮相比,辣木叶与黄梁木叶混合青贮的干物质损失,乳酸、乙酸、非蛋白氮和氨态氮的含量均极显著下降(P0.01),其中,青贮30 d后不同处理组青贮的干物质损失为11.63%4.97%DM、乳酸含量为2.48%1.09%DM、乙酸含量为0.47%0.19%DM、非蛋白氮比例为56.31%12.77%CP、氨态氮比例为5.16%1.03%CP。同时,黄梁木叶青贮中羧基肽酶、氨基肽酶和酸性蛋白酶的活性极显著高于辣木叶青贮(P0.01);与辣木叶单独青贮相比,辣木叶与黄梁木叶混合青贮的蛋白酶活性极显著增强(P0.01)。基于组合效应指数综合评估,辣木叶与黄梁木叶按2575比例混合青
3、贮效果最好。关键词:辣木;黄梁木;蛋白质组分;青贮发酵;组合效应doi:10.13302/ki.fi.2023.18.002中图分类号:S816.5 文献标识码:A 文章编号:1001-991X(2023)18-0009-08Synergy of Moringa oleifera Leaves and Neolamarckia cadamba Leaves on Silage Fermentationand Proteolysis ActivityLI Zixin1 DONG Chenxi1 LIU Ping1 ZHANG Wei1,2 HE Liwen1,2*(1.State Key Lab
4、oratory of Animal Nutrition and Feeding,College of Animal Science and Technology,China Agricultural University,Beijing 100193,China;2.Sanya Institute of China Agricultural University,Hainan Sanya 572000,China)Abstract:This study aimed to explore the associative effect of mixing Moringa oleifera leav
5、es(MOL)with Neolamarckia cadamba leaves(NCL)in proportions during ensiling process and its proper proportion.In the present study,MOL were ensiled with NCL in proportions(1000,7525,5050,2575,0100;on a fresh matter basis),and fermentation parameter,protein fraction and protease activity were analyzed
6、 on days 3,7,14 and 30 of ensiling fermentation.The ensiling characteristics of NCL were quite different from those of MOL.Compared to MOL silage,dry matter loss,the concentrations of lactate and acetate,and the proportions of nonprotein nitrogen and ammonia nitrogen were decreased(P0.01)to some deg
7、ree in the mixed silage of MOL and NCL,where their dry matter loss,lactate and acetate concentrations,nonprotein nitrogen and ammonia nitrogen proportions after 30 days ensiling were in the ranges of 4.97%-11.63%DM,1.09%-2.48%DM,0.19%-0.47%DM,12.77%-56.31%CP,1.03%-5.16%CP,respectively.Meanwhile,the
8、activities of carboxypeptidase,aminopeptidase and acid proteinase in NCL silage were much higher(P0.01)than those in MOL silage.so their activities were 作者简介:李紫欣,研究方向为动物科学。*通讯作者:和立文,副教授,博士生导师。收稿日期:2023-07-19基金项目:财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体 系 CARS-39;海 南 省 自 然 科 学 基 金 青 年 基 金 项 目323QN26009饲料资源开发专栏2023年第44卷
9、第18期 总第687期somewhat higher(P0.01)in the mixed silage relative to those in MOL silage.Based on the comprehensive evaluation of associative effects index,MOL and NCL mixed at the ratio of 2575 got the best results.Key words:Moringa oleifera;Neolamarckia cadamba;protein fraction;silage fermentation;syn
10、ergistic effect辣木和黄梁木是(亚)热带地区优质的木本饲料资源,产量高,营养丰富,且富含多种药用活性成分,是重要的饲料蛋白和功能成分来源。由于反刍动物对非蛋白氮的沉积效率普遍低于真蛋白,因此青贮过程中蛋白质大量降解会降低青贮饲料的饲用价值。前期研究表明,高水分辣木叶青贮过程中有超过一半的蛋白质发生水解,而高水分黄梁木叶青贮的蛋白质水解却很少,可能与其较高的单宁含量及特别的蛋白酶活性有关。据此推测,混入黄梁木叶可能有助于抑制辣木叶青贮的蛋白质水解,改善青贮品质。辣木(Moringa oleifera),辣木科辣木属的多年生热带落叶乔木,原产于印度,广泛种植于非洲、亚洲的热带及亚热带
11、地区,在我国云南、贵州、广东、海南等地均有种植。由于其具有丰富的生物活性(抗氧化性、抗菌性)、营养价值高1-2和产量大3的特点,被世界广泛种植并应用于医药、食品、饲料及工业生产。目前,辣木还被开发成家畜重要的蛋白质来源和功能性饲料。研究表明,在奶牛饲粮中添加辣木(或提取物),不仅可以改善动物饲料利用效率、生产性能和健康状况4-6,还能减少温室气体的排放7-8;混入辣木叶还可以提高豆科饲草的青贮品质9-10。然而,辣木叶青贮发酵过程中有超过一半的蛋白质发生降解,这可能会降低动物氮素利用效率,导致氮排放增加。黄梁木(Neolamarckia cadamba),又称团花树,是茜草科团花属一种大型落叶
12、速生热带树种,在我国主要分布在广东、广西、云南等省区,同时也是热带和亚热带地区新兴的一种木本饲料植物,具有生长速度快、单位产量高和生物活性丰富的特点11-12。黄梁木叶具有较高的饲用价值和较好的青贮品质11,13,并且在青贮发酵过程中蛋白质水解程度很低,这可能与其含有丰富的单宁和独特的蛋白酶活性有关11,14;混入一定比例黄梁木叶可显著降低豆科青贮饲料非蛋白氮和氨态氮的含量15。混入辣木叶或黄梁木叶可以一定程度改善常规牧草青贮的发酵品质和营养保存,但两种材料在青贮发酵上是否存在协同作用尚不清楚,适宜混合比例仍不明确。因此,在本研究中,将新鲜的辣木叶和黄梁木叶按一定比例混合青贮(1000、752
13、5、5050、2575、0100,鲜样基础),并在青贮发酵的第3、7、14、30天取样,分析青贮发酵品质、氮组分、蛋白酶活性等指标,以研究这两种木本饲料在青贮发酵方面的组合效应。1 材料与方法1.1 原料准备与青贮制作从试验田人工采集新鲜的辣木嫩枝叶和黄梁木叶,在实验室用铡草刀分别将其剪碎至12 cm,然后按一定鲜样比例(1000、7525、5050、2575和0100)称取两种原材料进行复配,每份总量200 g鲜重,每个复配比例称取12份,分别混合均匀后装入实验室用聚乙烯青贮袋(20 cm30 cm),用家用食品真空封口机抽气密封,准确称量记录每袋青贮的初始重量后避光室温存放。整个试验共制备
14、60份袋装青贮(5个混合比例4个采样时间点3个重复),分别在青贮发酵第3、7、15、30天,每个复配比例随机挑选3袋青贮开封取样,每袋青贮取样一式三份,每份20 g,分别用于微生物数量平板计数、pH和有机酸、蛋白酶活性检测,余下青贮烘干用于养分分析。此外,每次开封前称量每袋青贮重量,根据青贮前后的质量差估算青贮干物质损失。1.2 青贮微生物数量、发酵参数、蛋白质组分和蛋白酶活性检测试验流程参照 He 等14。取一份 20 g 样品加入180 mL 灭菌生理盐水浸提,置于摇床上低速摇荡30 min,浸提液10梯度稀释,分别用MRS培养基、结晶紫中性红胆盐琼脂培养基和孟加拉红培养基进行乳酸菌、大肠
15、杆菌、酵母菌和霉菌培养,放置在普通培养箱30 培养,3 d后挑选菌落数为30300之间的平板进行菌落计数。另取一份20 g样品加入180 mL纯化水浸泡,置于4 冰箱中过夜,随后用定性滤纸过10SILIAO GONGYE2023年第44卷第18期 总第687期滤,收集滤液用于测定pH、氨态氮和有机酸的含量。其中,pH测定用便携式玻璃电极 pH计(PHS-3C,上海雷磁仪器有限公司),氨态氮含量检测采用苯酚-次氯酸钠法16,有机酸含量分析采用高效液相色谱法(岛津LC-14型,日本)。此外,取20 g青贮样品,加入100 mL预冷磷酸钠缓冲液后进行匀浆处理,过滤收集滤液,采用 Guo等17和 Fe
16、ller等18的方法测定酸性蛋白酶、羧肽酶和氨基肽酶的活性。剩余的青贮饲料转移到牛皮纸大信封袋中,置于 65 烘箱中干燥48 h,测定干物质含量,最后将烘干样粉碎过1 mm筛,参照Licitra等19的方法分析青贮蛋白质组分(粗蛋白质、真蛋白质、非蛋白氮),其中氮含量采用凯氏定氮法(Kjeltec 2300,FOSS)测定,粗蛋白含量通过 N含量6.25计算。此外,借鉴饲料间组合效应评价方法,通过组合效应指数合理评估两种原料混合青贮的组合效应,以期筛选出最佳的复配比例。组合效应指数计算公式参照王旭20。单项组合效应指数(SFAEI)=(组合后实测值加权估算值)/加权估算值式中:综合组合效应指数
17、各单项组合效应值之和。1.3 数据统计分析所有数据均使用 SAS 9.2软件的 GLM 程序进行双因素方差分析,同时采用正交多项式对混合比例的线性和二次响应结果进行评估。采用Duncan s检验法进行多重比较,P0.05为差异显著,P0.01为差异极显著。2 结果与分析2.1 辣木叶和黄梁木叶的原料特性新鲜辣木叶和黄梁木叶的干物质、蛋白质组分和微生物数量的分析结果见表1。新鲜辣木叶和黄梁木叶的干物质含量分别为21.73%、23.81%,蛋白质含量分别为 21.25%、11.45%,真蛋白比例分别为 81.28%和 88.91%,且两种原料间以上指标存在极显著差异(P0.01)。新鲜辣木叶和黄梁
18、木叶的乳酸菌数量分别为 3.93、4.14 lg CFU/g FM,大肠杆菌数量分别为4.30、4.80 lg CFU/g FM,酵母菌和霉菌数量均少于4.00 lg CFU/g FM。表1 新鲜辣木叶和黄梁木叶的蛋白质组分和微生物组成项目干物质(DM,%)蛋白质(CP,%DM)真蛋白质(TP,%DM)非蛋白氮(NPN,%DM)真蛋白质比例(TPR,%CP)非蛋白氮比例(NPNR,%CP)乳酸菌(lg CFU/g FM)酵母菌(lg CFU/g FM)霉菌(lg CFU/g FM)大肠杆菌(lg CFU/g FM)辣木叶21.730.06 21.250.7617.430.514.020.278
19、1.280.2818.720.693.930.333.003.004.300.30黄梁木叶23.810.24 11.450.3010.170.781.270.1888.910.1711.091.254.140.123.940.243.160.134.800.09P值0.010.010.010.010.010.010.34-0.05注:FM:新鲜样品;DM:干物质;“-”表示未对该指标进行统计分析;表2同。2.2 辣木叶与黄梁木叶混贮的发酵品质辣木叶与黄梁木叶混贮的发酵特性参数如表 2所示。随着黄梁木叶含量的增加,混合青贮的干物质含量随之增加(T:P0.01;L:P0.01,Q:P0.01)。在
20、青贮发酵过程中,干物质损失逐渐增加(D:P0.01);与辣木叶青贮、黄梁木叶青贮相比,混合青贮的干物质损失较小(T:P0.01;L:P0.01;Q:P0.01)。与辣木叶青贮相比,混合青贮3 d的pH较低,但随后相对更高(D:P0.01),最终所有青贮饲料的 pH 均低于4.20。随着黄梁木叶含量的增加,混合青贮的乳酸菌数量、乳酸和乙酸含量逐渐降低(T:P0.01;L:P0.01,Q:P0.01)。此外,与辣木叶青贮、黄梁木叶青贮相比,混合青贮的酵母菌和大肠杆菌的数量较多(T:P0.01)。2.3 辣木叶与黄梁木叶混贮的蛋白质组分辣木叶与黄梁木叶混贮的蛋白质含量及各组分比例见表3。随着黄梁木叶
21、含量的增加,混合青贮的蛋白质含量、非蛋白氮比例和氨态氮比例均降低(T:11饲料资源开发专栏2023年第44卷第18期 总第687期表2 不同比例辣木叶与黄梁木叶混贮的发酵特性项目干物质(DM,%)干物质损失(DML,%)pH乳酸(%DM)乙酸(%DM)乳酸菌(lg CFU/g FM)酵母菌(lg CFU/g FM)大肠杆菌(lg CFU/g FM)比例MOLMN25MN50MN75NCLMOLMN25MN50MN75NCLMOLMN25MN50MN75NCLMOLMN25MN50MN75NCLMOLMN25MN50MN75NCLMOLMN25MN50MN75NCLMOLMN25MN50MN75
22、NCLMOLMN25MN50MN75NCL青贮时间(d)319.45C22.97Ca24.40Ba25.49A24.85AB10.44A1.36Cc1.86Cb1.89Cb4.58B5.07Aa4.58Ba4.35BCa4.25Ca4.10C1.77Ab1.40BC1.27BC1.21C1.50Ba0.48A0.16Bb0.08Cc0.04Cb0.00Cb8.29Aa8.28Aa8.09Aa7.59B6.65C2.53C3.69ABb3.98Ab3.61ABb3.29Bb5.78A6.21A5.91A5.84A4.48B719.60C21.60Bb23.76ABab24.80A24.32A10
23、.85A3.59Cb3.05Cab2.38Cab6.32B3.84Db4.35Ab4.22Bb4.15BCb4.11C2.51Aa1.39B1.30B1.30B1.03Cb0.53A0.29Bab0.11Cbc0.09Cb0.05Cb8.68Aa8.27ABa8.05BCa7.71CD7.32D3.02B5.07Aa4.86Aa4.73Aa3.44Bab2.484.832.903.702.001419.35D22.21Cb23.38Bab24.97A24.54A11.23A5.90Bab4.04BCab3.68Cab6.81B3.85Bb4.29Ab4.20Ab4.13ABb4.21A2.57
24、Aa1.42B1.19C1.17C1.05Cb0.42A0.28Bab0.16Cb0.10CDb0.07Db8.44Aa7.92Bb7.85Bab7.08C6.15D2.74C4.82Aa4.71Aa4.30Aab3.45Bab2.002.003.932.802.003019.62D21.54Cb22.98BCb24.68A24.06AB11.63A6.80BCa5.18Ca4.97Ca8.46AB3.89Cb4.17Ac4.14Ac4.13Ab4.06B2.48Aa1.80B1.21C1.23C1.09Cb0.47A0.37Aa0.25Ba0.22Ba0.19Ba7.61ABb8.16Aa7
25、.60ABb7.41AB6.69B3.52A2.00Bc2.66Bb3.68Ab4.07Aa2.002.002.002.002.00标准误0.411.650.060.070.030.200.18-P值时间(D)0.010.010.010.070.010.010.01-比例(T)0.010.010.010.010.010.010.01-互作(DT)0.050.060.010.010.020.100.01-混贮比例效应线性(L)0.010.010.290.010.010.010.01-二次(Q)0.010.010.180.010.010.010.05),不含有相同小写字母表示差异显著或极显著(P0
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