动物营养学报 >

2023 , Vol. 35 >Issue 6: 4070 - 4080

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2023.376

研究论文

添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮品质的影响

  • 钱远敢 ,
  • 雷兴成 ,
  • 周彤 ,
  • 那彬彬 ,
  • 孙红 , * ,
  • 李平 ,
  • 郑玉龙 ,
  • 谢艺潇 ,
  • 杨富裕
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  • 贵州大学动物科学学院,贵阳 550025
*孙 红,副教授,硕士生导师,E-mail:

钱远敢(1998—),男,贵州毕节人,硕士研究生,研究方向为饲草加工与利用。E-mail:

收稿日期: 2022-12-16

  网络出版日期: 2023-06-08

基金资助

国家重点研发计划(2021YFD1300302)

贵州大学引进人才研究项目(贵大人基合字2019(51)号)

收起

Influences of Adding Different Deposed Teas on Silage Quality of Pennisetum sinese Roxb

  • QIAN Yuangan ,
  • LEI Xingcheng ,
  • ZHOU Tong ,
  • NA Binbin ,
  • SUN Hong , * ,
  • LI Ping ,
  • ZHENG Yulong ,
  • XIE Yixiao ,
  • YANG Fuyu
Expand
  • College of Animal Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China
*associate professor, E-mail:

Received date: 2022-12-16

  Online published: 2023-06-08

Fold

摘要

为解决皇竹草(Pennisetum sinese Roxb)青贮品质差的难题和扩大茶叶加工废弃物的利用,本试验通过将加工不同类型茶叶(绿茶、红茶、普洱生茶、普洱熟茶、白茶)产生的废弃茶叶作为青贮添加剂,研究其对皇竹草青贮品质及微生物多样性的影响,以期能改善皇竹草青贮的营养品质和发酵品质。分别将25 g绿茶、红茶、普洱生茶、普洱熟茶和白茶废弃茶叶与475 g新鲜皇竹草混合均匀后装入聚乙烯袋中,同时设不添加废弃茶叶的对照处理,每个处理设置4个重复,用真空机抽真空密封,室温避光保存60 d后取样测定营养成分含量、发酵指标和微生物数量。结果显示:与对照处理相比,添加不同废弃茶叶后皇竹草青贮的粗蛋白质含量均显著升高(P<0.05),但添加白茶废弃茶叶处理的粗蛋白质含量显著低于其他添加废弃茶叶处理(P<0.05),仅为8.16。仅绿茶废弃茶叶处理的非蛋白氮含量显著高于对照处理(P<0.05),其余处理之间非蛋白氮含量无显著差异(P>0.05)。添加绿茶废弃茶叶处理的可溶性碳水化合物含量显著高于对照处理(P<0.05),而添加普洱熟茶废弃茶叶处理的可溶性碳水化合物含量显著低于其余处理(P<0.05)。与对照处理相比,添加普洱生茶废弃茶叶处理的粗蛋白质和乳酸含量显著升高(P<0.05),pH、氨态氮和乙酸含量均显著降低(P<0.05)。皇竹草青贮微生物多样性中,在属水平上仅添加普洱生茶废茶叶处理的优势菌属为植物乳杆菌属(Lactiplantibacillus),相对丰度高达51.25%,其余处理均以肠杆菌属(Enterobacter)为优势菌属。综上可知,添加普洱生茶废弃茶叶后,皇竹草青贮的营养品质和发酵品质较优,其具有作为皇竹草青贮添加剂的潜力。

关键词： 青贮; 废弃茶叶; 皇竹草; 青贮品质

本文引用格式

钱远敢 , 雷兴成 , 周彤 , 那彬彬 , 孙红 , 李平 , 郑玉龙 , 谢艺潇 , 杨富裕 . 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮品质的影响[J]. 动物营养学报, 2023 , 35(6) : 4070 -4080 . DOI: 10.12418/CJAN2023.376

Abstract

In order to solve the problem of poor silage quality of Pennisetum sinese Roxb and to expand the utilization of tea processing wastes, this experiment investigated the influences of deposed teas from processing different types of teas (green tea, black tea, Pu-erh raw tea, Pu-erh ripe tea and white tea) as silage additives on the silage quality and microbial diversity of Pennisetum sinese Roxb, with a view to improve the nutritional quality and fermentation quality of Pennisetum sinese Roxb silage. Each of 25 g deposed green tea, black tea, Pu-erh raw tea, Pu-erh ripe tea and white tea were mixed with 475 g of fresh Pennisetum sinese Roxb in polyethylene bags, while a control treatment was set up without the addition of deposed tea, 4 replicates of each treatment were set up, sealed by vacuum pump, stored at room temperature and protected from light for 60 d and then sampled for the determination of nutrient contents, fermentation indexes and microbial count. The results showed that the crude protein content of Pennisetum sinese Roxb silage was significantly increased after the addition of different deposed teas compared with the control treatment (P<0.05), but the crude protein content of the treatment with the addition of deposed white tea was significantly lower than that of the other treatments with the addition of different deposed teas (P<0.05), which was only 8.16. Only the deposed green tea treatment had significantly higher non-protein nitrogen content than the control treatment (P<0.05), with no significant difference in non-protein nitrogen content between the remaining treatments (P>0.05). The soluble carbohydrate content of the treatment with the addition of deposed green tea was significantly higher than that of the control treatment (P<0.05), while the soluble carbohydrate content of the treatment with the addition of deposed Pu-erh ripe tea was significantly lower than that of the remaining treatments (P<0.05).The crude protein and lactic acid contents were significantly higher (P<0.05), and the pH, ammoniacal nitrogen and acetic acid contents were significantly decreased in the treatment with the addition of deposed Pu-erh raw tea compared with the control treatment (P<0.05). In the microbial diversity of the Pennisetum sinese Roxb silage, the dominant genus at the genus level was Lactiplantibacillus (51.25%) in the treatment with the addition of deposed Pu-erh raw tea, while the dominant genus in the rest treatments was Enterobacter. In summary, the nutritional quality and fermentation quality of the Pennisetum sinese Roxb silage are superior with the addition of deposed Pu-erh raw tea, and it has potential as an additive to the silage of Pennisetum sinese Roxb.

Key words： silage; deposed tea; Pennisetum sinese Roxb; silage quality

青贮是增强饲草保存能力及高效利用的重要手段之一,在青贮过程中青贮原料的植物呼吸、植物酶作用、微生物活动和环境等因素严重影响着饲料青贮品质,而使用添加剂能够改善青贮的微生物环境,达到提高青贮效果、保存饲草资源中的营养物质的作用[1-2]。在茶产业产能过剩、利用率相对低下的背景下,将其变废为宝,对新型饲料资源开发及生态环境保护具有重要意义。根据作用效果,青贮添加剂可以分为发酵促进剂、发酵抑制剂、好气性变质抑制剂、营养性添加剂和吸收剂[3],青贮添加剂的使用可以减少青贮饲料中营养物质的损失,从而达到改善青贮品质的目的。使用青贮添加剂对改善青贮效果具有重要意义[4]。
茶已经成为世界上消费最多的饮料。中国是最大的茶叶生产国,2021年茶叶产量达306.32万t,茶园面积为4 896.09万亩(1亩≈666.7 m2),主要种植于我国云南、贵州、四川、湖北等地区,其中贵州茶叶产量达46.99万t,占全国产量的15.34%[5]。根据加工工艺不同,茶叶可以分为绿茶、红茶、普洱生茶、普洱熟茶和白茶等。近年来,瓶装、袋装和罐装的各种现成茶饮料的消费量显著增加,使得每年都会产生大量的废弃茶叶。春季生长的嫩茶叶是生产优质茶产品的首选,而夏季和秋季生长的大量新鲜茶叶未得到充分利用,大量被丢弃。虽然少量的废弃茶叶被转化为堆肥,但大多数通常都未得到充分的利用,造成了资源的巨大浪费。从经济和环境方面的考虑,对有效利用食品副产物的需求日益增加[6]。茶叶中含有较高的粗蛋白质(CP)(26%~35% DM)[7],还富含茶多酚、氨基酸、咖啡碱、多糖类和维生素等物质,将其添加到动物饲粮中具有增强机体抵抗力、促进消化和生长等效果[8];此外,茶叶还具有较强的抑菌效果,有研究表明茶叶中的茶多酚能够抑制伤寒杆菌(Salmonella typhi)和金色溶血性葡萄球菌(Staphylococcus haemolyticus)的生长[9-10]。已有研究将废弃茶叶作为全混合日粮(TMR)原料,研究结果显示废弃茶叶有效地改善了饲粮的品质及饲喂效果[11-12]。因此,废弃茶叶有潜力成为改善青贮品质的一种优质添加剂来源[13]。
皇竹草是由象草和美洲狼尾草杂交选育而成,为多年生、直立丛生的禾本科植物,属四碳植物[14]。皇竹草相较于其他牧草具有生物产量高、利用所限长、田间管理技术要求不高、种植成本低和抗病虫能力强等优点,是作为草食动物的优质饲料来源[15-16]。近年来,在相关政策的推动下,贵州省皇竹草的种植面积迅速增加。然而,皇竹草的可溶性碳水化合物(WSC)含量较低,表面附生乳酸菌较少,而纤维及水分含量较高,其单独青贮时青贮品质较差[17]。因此,改善皇竹草青贮品质,提高其利用率,对增加饲草资源具有重要意义。
目前尚未见研究涉及将废弃茶叶作为添加剂来提高皇竹草青贮品质。利用废弃茶叶对皇竹草青贮的青贮品质进行改善,一方面可以缓解皇竹草高产低品的现状,另一方面可以对茶叶加工废弃物进行利用。因此,本研究采用5种不同加工类型的废弃茶叶作为添加剂,研究其对皇竹草青贮营养品质和发酵品质的影响,以期筛选出能够提高皇竹草青贮品质的废弃茶叶类型,扩大废弃茶叶的利用范围。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用皇竹草于2021年9月26日刈割于贵州省安顺市关岭布依族苗族自治县地区,留茬高度为5~6 cm,且刈割皇竹草为最后一茬。皇竹草及不同废弃茶叶原料的营养成分含量见表1,不同废弃茶叶原料的干物质(DM)、CP和非蛋白氮(NPN)含量均高于新鲜皇竹草,而WSC、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量均低于新鲜皇竹草。
表1 5种废弃茶叶原料与新鲜皇竹草的营养成分含量(干物质基础)

Table 1 Nutrient contents of five kinds of deposed tea materials and fresh Pennisetum sinese Roxb (DM basis)%

项目
Items		 新鲜皇竹草
Fresh Pennisetum
sinese Roxb		 废弃茶叶原料 Deposed tea materials
绿茶
Green tea		 红茶
Black tea		 普洱生茶
Pu-erh
raw tea		 普洱熟茶
Pu-erh
ripe tea		 白茶
White tea
干物质 DM 27.77 30.02 29.62 31.36 28.09 28.76
粗蛋白质 CP 7.55 33.82 29.77 27.17 30.90 14.47
非蛋白氮 NPN 3.06 9.81 8.41 8.93 7.26 4.81
可溶性碳水化合物 WSC 10.29 4.18 7.80 4.47 0.44 8.49
中性洗涤纤维 NDF 52.39 33.66 33.79 26.04 44.83 33.93
酸性洗涤纤维 ADF 30.74 8.13 14.03 7.74 36.84 18.55

1.2 试验设计

本试验采用5种不同类型废弃茶叶作为添加剂分别与皇竹草进行混合青贮,设不添加废弃茶叶的对照(CK)处理以及分别添加绿茶、红茶、普洱生茶、普洱熟茶和白茶废弃茶叶的G、B、Z、D、W处理。具体试验方法为:称取废弃茶叶25 g与新鲜皇竹草475 g(切成2~3 cm长的小段),混合均匀后装入聚乙烯袋中,用真空机抽真空密封,室温避光保存60 d后取样,对不同处理青贮饲料的营养成分含量、发酵指标和微生物数量进行测定。每个处理设置4个重复。

1.3 指标测定及方法

1.3.1 营养成分含量和发酵指标测定

参照张丽英[18]编写的《饲料分析及饲料质量检测技术》测定DM含量;采用凯氏定氮法[19]测定CP含量;取20 g青贮样或原样与180 mL无菌蒸馏水充分摇匀,滤液经4层纱布过滤后,取滤液40 mL与10 mL 25%的三氯乙酸(TCA)混合均匀后4 ℃过夜沉淀滤液中的真蛋白,真蛋白沉淀后4 ℃条件下18 000×g离心15 min,取上清液测定非蛋白氮含量[20];采用蒽酮-硫酸法[21]测定WSC含量;采用滤袋分析法[22]测定NDF和ADF含量;采用精密pH计测定pH;采用苯酚-次氯酸盐比色法[23]测定氨态氮(NH3-N)含量;采用DB15/T 1458—2018[24]中方法测定乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)和丁酸(BA)含量。

1.3.2 微生物数量分析

取10 g青贮样品与90 mL无菌蒸馏水充分摇匀,制备成10-1~10-7的系列稀释液。乳酸菌计数采用MRS琼脂培养基,置于CO2培养箱中30 ℃培养48 h;酵母菌和霉菌计数采用孟加拉红培养基,大肠型细菌计数采用伊红美蓝培养基,均置于28 ℃培养箱中好氧培养48 h。菌落计数表示为每克鲜物质中菌落形成单位的对数[lg(CFU/g FM)]。
使用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit提取青贮样品中的微生物组总DNA,利用上游引物(5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3')和下游引物(5'-GGACTACHVHHHTWTCTAAT-3')获得细菌16S rRNA基因V3~V4高变异区。扩增产物回收纯化,采用Illumina公司的TruSeq Nano DNA LT Library Prep Kit制备测序文库。使用MiSeq测序仪进行2×300 bp的双端测序,并对结果进行分析。利用UCLUST比对工具,按98%的序列相似度对操作分类单元(OTU)进行归并和划分[25],通过与Greengenes数据库的模板序列相对比,对OTU进行分类地位的鉴定。

1.4 数据统计分析

试验数据采用Excel 2016进行整理,并采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析,采用Duncan氏法进行多重比较,结果以“平均值±标准误”表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮营养成分含量的影响

由表2可知,与CK处理相比,添加红茶和普洱熟茶废弃茶叶显著提高了皇竹草青贮中的DM含量(P<0.05),分别提高了18.09%、17.70%;添加绿茶和白茶废弃茶叶显著提高了皇竹草青贮中的WSC含量(P<0.05),分别提高了24.53%和22.64%,而添加普洱熟茶废弃茶叶则显著降低了皇竹草青贮中的WSC含量(P<0.05),降低了42.45%;添加绿茶、红茶、普洱生茶、普洱熟茶和白茶废弃茶叶均显著提高了皇竹草青贮中的CP含量(P<0.05),分别提高了59.47%、48.53%、41.23%、58.20%和14.45%;添加绿茶废弃茶叶显著提高了皇竹草青贮中的NPN含量(P<0.05),提高了40.10%,而添加白茶废弃茶叶则降低了NPN含量(P>0.05),降低了10.26%。皇竹草青贮中的NDF、ADF含量在所有处理之间均无显著差异(P>0.05)。
表2 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮营养成分含量的影响

Table 2 Influences of adding different deposed teas on nutrient contents of Pennisetum sinese Roxb silage% DM

处理
Treatments		 干物质
DM		 可溶性碳水化合物
WSC		 粗蛋白质
CP		 非蛋白氮
NPN		 中性洗涤纤维
NDF		 酸性洗涤纤维
ADF
CK 26.37±2.52b 1.06±0.17b 7.13±0.90d 4.19±0.32bc 52.34±2.10 32.81±3.15
G 27.57±1.08ab 1.32±0.14a 11.37±0.80a 5.87±0.15a 50.27±1.08 32.08±2.85
B 31.14±0.67a 1.17±0.14ab 10.59±0.33ab 4.58±0.46b 51.51±2.48 31.63±1.22
Z 27.28±1.04ab 1.12±0.10ab 10.07±0.44b 4.91±0.75b 49.86±1.28 30.87±2.44
D 30.92±4.40a 0.61±0.12c 11.28±0.96a 4.55±0.26b 51.99±0.48 33.16±2.57
W 28.81±0.55ab 1.30±0.07a 8.16±0.31c 3.76±0.23c 51.46±0.55 35.29±3.06
均值标准误 SEM 0.516 0.030 0.135 0.097 0.358 0.620
P值 P-value 0.026 <0.001 <0.001 <0.001 0.354 0.448

CK代表不添加废弃茶叶的对照;G代表添加绿茶废弃茶叶;B代表添加红茶废弃茶叶;Z代表添加普洱生茶废弃茶叶;D代表添加普洱熟茶废弃茶叶;W代表添加白茶废弃茶叶。同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

CK represents the control without deposed tea; G represents adding deposed green tea; B represents adding deposed black tea; Z represents adding deposed Pu-erh raw tea; D represents adding deposed Pu-erh ripe tea; W represents adding deposed white tea. Values with different lowercase letters in the same column mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.2 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮微生物组成的影响

由表3可知,与CK处理相比,添加绿茶和白茶废弃茶叶显著提高了皇竹草青贮中的乳酸菌数量(P<0.05),而添加红茶、普洱生茶和普洱熟茶废弃茶叶时皇竹草青贮中的乳酸菌数量则无显著变化(P>0.05)。酵母菌与大肠型细菌仅在CK处理的皇竹草青贮中被检测到,而所有添加废弃茶叶处理的皇竹草青贮中均未发现酵母菌与大肠型细菌的存在。
表3 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮微生物组成的影响

Table 3 Influences of adding different deposed teas on microbial composition of Pennisetum sinese Roxb silagelg(CFU/g FM)

处理
Treatments		 乳酸菌
Lactic acid bacteria		 酵母菌
Yeast		 大肠型细菌
Coliform bacteria
CK 5.33±0.31b 5.00 5.88
G 6.38±0.15a ND ND
B 5.79±0.32ab ND ND
Z 5.80±0.17ab ND ND
D 5.88±0.10ab ND ND
W 6.08±0.79a ND ND
均值标准误 SEM 0.090
P值 P-value 0.017

ND表示未检出。表4同。

ND mean not detected. The same as Table 4.

2.3 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮发酵指标的影响

由表4可知,相较于CK处理,添加红茶、普洱生茶和白茶废弃茶叶均显著降低了皇竹草青贮的pH(P<0.05),而添加绿茶和普洱熟茶废弃茶叶时皇竹草青贮的pH则无显著变化(P>0.05);添加红茶、普洱生茶和白茶废弃茶叶显著提高了皇竹草青贮中的乳酸含量(P<0.05),而添加绿茶和普洱熟茶废弃茶叶则显著降低了皇竹草青贮中的乳酸含量(P<0.05);添加绿茶、红茶、普洱生茶、普洱熟茶和白茶废弃茶叶均显著降低了皇竹草青贮中的乙酸含量(P<0.05);添加红茶、普洱生茶和白茶废弃茶叶均显著提高了皇竹草青贮中的乳酸/乙酸(P<0.05);添加绿茶废弃茶叶显著提高了皇竹草青贮中的丙酸含量(P<0.05);添加普洱生茶废弃茶叶显著降低了皇竹草青贮中的NH3-N含量(P<0.05)。在所有处理中,仅在添加红茶和普洱熟茶废弃茶叶处理中检测到丁酸的存在。
表4 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮发酵指标的影响

Table 4 Influences of different deposed teas on fermentation indexes of Pennisetum sinese Roxb silage

处理
Treatments		 pH 乳酸
LA/
(g/kg DM)		 乙酸
AA/
(g/kg DM)		 乳酸/乙酸
LA/AA		 丙酸
PA/
(g/kg DM)		 丁酸
BA/
(g/kg DM)		 氨态氮
NH3-N/
(g/kg DM)
CK 5.57±0.25ab 1.09±0.18c 2.44±0.15a 0.45±0.07d 0.20±0.12b ND 0.36±0.06ab
G 5.26±0.33bc 0.81±0.10d 0.93±0.27bc 0.95±0.44cd 1.68±0.00a ND 0.36±0.93abc
B 4.64±0.07e 2.89±0.11a 0.81±0.16c 3.64±0.64a 0.97±0.23ab 0.29±0.50 0.32±0.13bc
Z 4.79±0.23de 1.49±0.10b 1.10±0.04b 1.36±0.08c 0.96±1.02ab ND 0.28±0.30c
D 5.88±0.07a 0.27±0.05e 0.69±0.10c 0.39±0.05d 0.28±0.03b 0.12±0.10 0.43±0.33a
W 5.11±0.21cd 1.62±0.17b 0.74±0.03c 2.20±0.15b 0.50±0.12b ND 0.34±0.13bc
均值标准误
SEM		 0.050 0.030 0.035 0.077 0.102 0.049 0.101
P值
P-value		 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 0.011 0.477 0.017

2.4 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮微生物多样性的影响

2.4.1 皇竹草青贮微生物α多样性分析

由表5可知,在微生物α多样性分析中,所有处理的覆盖度(coverage)均为0.998,说明微生物基本被全面覆盖。Chao1指数和Ace指数是丰富度指数,反映群落内物种的丰富程度;Shannon指数和Simpson指数是多样性指数,反映物种丰富度和均匀度的综合情况。表5中,Chao1指数和Ace指数仅添加绿茶废弃茶叶处理高于CK处理,说明绿茶废弃茶叶处理的菌群丰富度最高,其余处理的菌群丰富度低于CK处理;Shannon指数和Simpson指数以添加普洱熟茶废弃茶叶处理的数值最低,添加红茶、普洱生茶和白茶废弃茶叶处理也均低于CK处理,说明这4个处理的物种多样性均低于CK处理,且以添加普洱熟茶废弃茶叶处理的物种多样性最低,而添加绿茶废弃茶叶处理的Shannon指数和Simpson指数高于CK处理,说该处理的物种多样性高于CK处理。
表5 添加不同废弃茶叶的皇竹草青贮的微生物α多样性分析

Table 5 Analysis of microbial α diversity in Pennisetum sinese Roxb silage added different deposed teas

处理
Treatments		 操作分类单元
OTU		 覆盖度
Coverage		 Chao1指数
Chao1 index		 Ace指数
Ace index		 Shannon指数
Shannon index		 Simpson指数
Simpson index
CK 490 0.998 550.67 594.06 3.15 0.78
G 546 0.998 620.86 643.69 3.66 0.81
B 439 0.998 506.54 538.29 2.91 0.71
Z 491 0.998 554.60 590.40 2.59 0.64
D 301 0.998 356.59 382.94 2.31 0.62
W 431 0.998 484.02 513.76 2.82 0.73

2.4.2 皇竹草青贮中微生物在门水平上的分布

由图1可知,仅添加白茶废弃茶叶处理的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria),其余处理的优势菌门均为厚壁菌门(Firmicutes),其次是变形菌门;除此之处,还有少量的蓝菌门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidota)、放线菌门(Actinobacteriota)及梭杆菌门(Fusobacteriota)细菌存在。与CK处理相比,仅添加白茶废弃茶叶处理厚壁菌门的相对丰度有一定程度的降低,其余处理厚壁菌门的相对丰度均呈现上升的趋势,且以添加普洱生茶废弃茶叶处理的升高的最多,升高了20.20%;变形菌门仅以添加绿茶和普洱生茶废弃茶叶处理呈现下降趋势。
图1 添加不同废弃茶叶的皇竹草青贮中微生物在门水平上的分布

Firmicutes:厚壁菌门;Proteobacteria:变形菌门;Cyanobacteria:蓝藻菌门;Bacteroidota:拟杆菌门;Actinobacteria:放线菌门;unidentified_bacteria:未鉴定的细菌门;Desulfobacterota:脱硫杆菌门;Fusobacteriota:梭杆菌门;unidentified_Archaea:未鉴定的古生菌;Others:其他。

Fig.1 Distribution of microorganisms in Pennisetum sinese Roxb silage added different deposed teas at phylum level

2.4.3 皇竹草青贮中微生物在属水平上的分布

由图2可知,添加绿茶和普洱生茶废弃茶叶处理之间植物乳杆菌属(Lactiplantibacillus)的相对丰度呈现出差异显著(P<0.05),其余处理之间均无显著差异(P>0.05);其余4个细菌属在所有处理之间均无显著差异(P>0.05)。与CK处理相比,添加绿茶、普洱生茶和普洱熟茶废弃茶叶处理的植物乳杆菌属的相对丰度均有不同程度的升高,其中以添加普洱生茶废弃茶叶处理升高最多,且以植物乳杆菌属为主导菌属,其相对丰度为51.25%,其余处理的优势菌属均为肠杆菌属(Enterobacter),CK处理以及添加绿茶、红茶、普洱熟茶和白茶废弃茶叶处理的相对丰度分别为28.37%、22.07%、34.68%、36.25%、41.53%。由此可见,添加普洱生茶废弃茶叶有效提升了皇竹草青贮中乳酸菌等有益菌群的相对丰度,降低了大肠杆菌等有害菌群的相对丰度。
图2 添加不同废弃茶叶的皇竹草青贮中微生物在属水平上的分布

Lactiplantibacillus:植物乳杆菌属;Enterobacter:肠杆菌属;unidentified_Chloroplast:未鉴定的叶绿体;Lactococcus:乳球菌属;Enterococcus:肠球菌属。*:差异显著 significant difference (P<0.05);ns:差异不显著 no significant difference (P>0.05)。

Fig.2 Distribution of microorganisms in Pennisetum sinese Roxb silage added different deposed teas at genus level

3 讨论

3.1 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮营养品质的影响

本试验中所使用的不同废弃茶叶原料中DM、CP和NPN含量均明显高于新鲜皇竹草,而WSC、NDF和ADF含量则低于新鲜皇竹草,因此添加废弃茶叶对皇竹草营养贮品质具有一定的改善作用。青贮是一种在厌氧条件下通过乳酸菌将WSC转化为乳酸来保存新鲜牧草的方法,降低pH并抑制不良微生物活性,从而保存牧草中的营养成分[26]。本研究中,以不同废弃茶叶作为添加剂的皇竹草青贮的DM含量均有所提高,可能是茶叶本身就具有较高的DM含量,且植物乳杆菌数量的增加可以减少皇竹草青贮的DM损失[27]。除添加普洱熟茶和白茶废弃茶叶处理外,其余处理皇竹草青贮的NDF与ADF含量均有一定程度的降低,这是因为发酵过程中茶叶中的纤维素酶等许多酶类参与了重要的化学反应[28],分解了一部分的NDF和ADF。本试验中,各添加废弃茶叶处理皇竹草青贮的CP含量均显著高于CK处理,添加绿茶、红茶、普洱生茶、普洱熟茶和白茶废弃茶叶处理的CP含量分别较CK处理升高了59.47%、48.53%、41.23%、58.20%和14.45%。CP含量是判定青贮饲料营养品质的重要指标之一,但在牧草青贮过程中蛋白质的降解不可避免,一方面,植物本身携带的酶和微生物会引起饲料中蛋白质降解;另一方面,较高的pH环境和梭菌发酵也会消耗大量蛋白质[29]。皇竹草的自然发酵过程中蛋白质降解率较高,可能是由于其pH较高,好氧菌较为活跃。各添加废弃茶叶处理皇竹草青贮的CP含量均显著高于CK处理可能是茶叶本身就含有较高的CP含量所致,Kondo等[30]研究发现废弃茶叶中CP含量高达35.60%;此外,废弃茶叶中的茶多酚等酚类化合物具有抑制大肠杆菌数量增加,改善微生物环境的作用[31],降低了蛋白质的消耗,从而有效地保留了皇竹草青贮中的蛋白质。本试验中,皇竹草青贮中NPN含量仅绿茶废弃茶叶处理显著高于CK处理,可能是绿茶原料中就含有较高的NPN,且青贮后期微生物对多肽的利用减少[32]。原料中WSC含量的多少是乳酸含量增加达到降低pH的先决条件,Wang等[33]报道,理论上青贮牧草所需的最低WSC含量为60~70 g/kg DM。本试验中,不同类型废弃茶叶原料中的WSC含量均低于新鲜皇竹草,其中以普洱熟茶废弃茶叶原料的WSC含量最低,且添加普洱熟茶废弃茶叶处理的皇竹草青贮中WSC含量最低,青贮品质最差,可能是普洱熟茶加工工艺步骤繁杂(杀青、揉捻、晒青、蒸压、发酵、洒水渥堆),导致其化学成分散失严重,抗菌活性减弱[34];其余处理的皇竹草青贮中WSC含量均有所提高,可能是添加的茶废弃茶叶中的茶多酚等物质具有抗菌作用,影响了青贮过程中微生物的活动,从而减少了WSC的消耗。通常在青贮过程中乳酸菌数量增加,有害微生物数量减少,饲料的品质得以提高。但本研究发现,除添加绿茶和白茶处理外,其余处理皇竹草青贮中微生物数量与CK处理无显著差异,在添加废弃茶叶的各处理皇竹草青贮中均没有检测到酵母菌和大肠型细菌,说明不论添加何种加工方式的废弃茶叶都具有一定的抑菌作用,可能与茶树叶中的多种化学物质有关,茶叶中的茶多酚等化学物质具有抑菌作用[35],主要通过改变细菌细胞外膜的完整性、细菌膜的通透性和渗透性或使胞内成分泄漏,导致其细胞膜被破坏、代谢系统紊乱甚至死亡[36⇓-38]。

3.2 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮发酵品质的影响

在本研究中,青贮饲料的pH偏高,可能是在茶叶中茶多酚及单宁的抗菌作用下,抑制了乳酸菌活性,进而影响了其产酸效率[39]。添加红茶、普洱生茶和白茶废弃茶叶处理的乳酸含量显著高于CK处理,说明不同加工类型的废弃茶叶中可能携带的乳酸菌数量不同。红茶是进行了一次发酵,其本身可能就携带有乳酸菌,而普洱生茶与白茶则加工工艺简单,对茶叶中的微生物组成影响较小。荣辉等[40]研究表明,青贮早期因WSC充足而以同型乳酸发酵为主,随着发酵的进行及WSC的不断消耗,致使青贮后期缺乏进行同型发酵所需要的磷酸转酮酶,只能进行异型发酵,从而导致乙酸含量增加。本试验中,相较于CK处理,各添加废弃茶叶处理的乙酸含量均显著降低,添加红茶废弃茶叶处理的乳酸含量明显高于乙酸含量,且乳酸/乙酸大于3,说明红茶废弃茶叶处理可能主要以同型发酵为主;而其余处理的乙酸/乳酸小于3,说明这5个处理可能以异型发酵为主。丙酸一般为丙酸杆菌利用葡萄糖和乳酸转化而来,青贮饲料中丙酸含量的多少与其有氧稳定性呈负相关[41]。本试验中,相较于CK处理,各添加废弃茶叶处理的丙酸含量均有一定程度的增加,且绿茶废弃茶叶处理的丙酸含量显著增加,说明添加废弃茶叶后皇竹草青贮的有氧稳定性可能会降低。Filya[42]研究表明,优质的青贮饲料应具有较高含量的乳酸和较低的丁酸、NH3-N含量以及pH。本试验中,除添加普洱熟茶废弃茶叶处理外,其余添加废弃茶叶处理的pH均比CK处理低,而所有废弃茶叶添加处理的皇竹草青贮中NH3-N含量均低于CK处理,表明废弃茶叶的添加有效促进了pH的快速下降,有效地抑制了好氧菌等有害菌的活性;其中pH与NH3-N含量均以添加普洱生茶废弃茶叶处理最低,且在该处理未检测到丁酸的存在,表明添加普洱生茶废弃茶叶能够有效抑制梭状芽孢杆菌的生长繁殖。

3.3 添加不同废弃茶叶对皇竹草青贮微生物多样性的影响

青贮过程中微生物种类及数量的变化是影响青贮品质好坏的直接原因。根据OTU统计和α多样性分析,在本研究中,添加普洱生茶废弃茶叶处理的优势菌属为植物乳杆菌属,相对丰度为51.25%;其余处理的优势菌属均为肠杆菌属,CK处理以及添加绿茶、红茶、普洱熟茶和白茶废弃茶叶处理的相对丰度分别为28.36%、22.07%、34.67%、36.25%和41.53%,其原因可能是皇竹草原料成熟度较高,细胞壁木质化程度较高[43]。添加红茶、普洱生茶和白茶废弃茶叶处理的植物乳杆菌属的相对丰度均高于CK处理,且以添加普洱生茶废弃茶叶处理升高的最多。总体来看,添加废弃茶叶处理的皇竹草青贮相较于CK处理各菌属的相对丰度均有不同程度的降低,且以肠球菌属的下降趋势最为明显,说明茶叶中的茶多酚等化学物质对肠球菌属具有较强的抑制效果[31],且以添加红茶废弃茶叶处理的抑制效果最佳。从微生物角度来看,添加普洱生茶废弃茶叶的皇竹草青贮可以很好地促进有益菌的生长,抑制有害菌的繁殖,从而在一定程度上改善了皇竹草青贮的青贮品质。然而,本试验仅从实验室水平发现添加普洱生茶废弃茶叶对皇竹草青贮品质的提升效果最佳,但基于废弃茶叶的产量和牧草种类的不同,废弃茶叶的添加方式和添加量还需要进一步研究,以利于今后废弃茶叶在实际生产中的应用。

4 结论

将不同废弃茶叶作为添加剂与皇竹草进行混合青贮后皇竹草青贮的营养品质与发酵品质均有所提高,其中以添加绿茶与普洱生茶废弃茶叶时皇竹草青贮的CP含量提高较多,分别提高了59.47%和41.23%;添加普洱生茶废弃茶叶的皇竹草青贮中WSC、CP和乳酸含量升高,pH及NH3-N含量降低,植物乳杆菌属等有益菌群的相对丰度增加,肠球菌属等有害菌群的相对丰度降低。因此,普洱生茶废弃茶叶的添加对皇竹草青贮品质的提升效果最佳,其具有作为皇竹草青贮添加剂的潜力。

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