苜蓿青貯品質(zhì)評(píng)定指標(biāo)體系及測(cè)定方法的概述

李改英,陳玉霞,廉紅霞,高騰云

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院,河南 鄭州450002)

紫花苜蓿(Medicago sative)屬于豆科牧草,富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),添加到畜禽日糧中能顯著提高生產(chǎn)性能,改善畜產(chǎn)品品質(zhì),是畜牧業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的優(yōu)質(zhì)牧草資源[1],尤其對(duì)于奶牛養(yǎng)殖業(yè),苜蓿適口性好,瘤胃降解率高,粗蛋白含量高,可以顯著地提高奶產(chǎn)量和乳品質(zhì),備受廣大養(yǎng)殖者的青睞[2-6]。青貯飼料由于具有鮮嫩多汁、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好和長(zhǎng)期貯存的特性,已經(jīng)成為反芻動(dòng)物不可缺少的基礎(chǔ)飼料,所以苜蓿青貯逐漸成為近幾年人們研究的熱點(diǎn)。青貯過(guò)程中產(chǎn)生大量的有機(jī)酸,從而形成一個(gè)較低的p H值環(huán)境,抑制有害微生物的繁殖,確保蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不受分解,因此 pH 值及銨態(tài)氮、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量等成為衡量青貯品質(zhì)的指標(biāo)。此外,傳統(tǒng)指標(biāo)體系的測(cè)定方法由于比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力且具有一定的不準(zhǔn)確性,受到質(zhì)疑,特別是不同的青貯方式和牧草品種也不能套用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),而評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)定方法的完善與規(guī)范直接反映青貯品質(zhì)的好壞。針對(duì)適應(yīng)苜蓿青貯的評(píng)定指標(biāo)、測(cè)定方法的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題作一闡述,以期對(duì)理論研究和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。

1 苜蓿青貯飼料品質(zhì)評(píng)定指標(biāo)體系

1.1 青貯飼料感官評(píng)定 青貯飼料的品質(zhì)評(píng)定包括現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定和實(shí)驗(yàn)室評(píng)定。現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定是一種快速簡(jiǎn)單評(píng)定牧草品質(zhì)的方法,主要對(duì)牧草的感官評(píng)定。比較常用和規(guī)定比較詳細(xì)的是德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)(DLG)評(píng)分法,它是根據(jù)嗅覺(jué)、結(jié)構(gòu)、色澤進(jìn)行評(píng)分,將青貯飼料分為優(yōu)、可、中、下 4等,可以看出評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)比較籠統(tǒng),不同的原料沒(méi)有針對(duì)性,但是評(píng)定不需要任何儀器設(shè)備,具有一定的實(shí)用價(jià)值[7]。在1996年,我國(guó)農(nóng)業(yè)部畜牧獸醫(yī)司委托浙江大學(xué)起草了紫云英(Astragalus sinicus)、苜蓿、紅薯(Ipomoea batatas)藤和玉米(Zea mays)秸青貯飼料質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[8],從現(xiàn)場(chǎng)p H值、水分、氣味、色澤和質(zhì)地對(duì)青貯飼料評(píng)分,然后分為優(yōu)、良、一般和差4個(gè)等級(jí)。另外中國(guó)農(nóng)科院畜牧研究所也從顏色、氣味、嗅覺(jué)和質(zhì)地提出了青貯飼料的感官標(biāo)準(zhǔn)[9]。從中可以看出我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的制定不斷細(xì)化,但是感官評(píng)定仍受主觀(guān)影響較大,需要評(píng)定人員具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1.2 青貯飼料實(shí)驗(yàn)室評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展 常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室評(píng)定常用p H值、有機(jī)酸含量、銨態(tài)氮含量衡量青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的好壞。最早弗氏評(píng)分法(Fileg)根據(jù)青貯飼料中乳酸、乙酸、丁酸所占的比例分別進(jìn)行評(píng)分,最后得到總分,分為優(yōu)、良、可、中、劣5個(gè)等級(jí),此法只適合常規(guī)青貯飼料,不適合劣質(zhì)青貯飼料和二次發(fā)酵青貯飼料,因?yàn)閷?duì)于劣質(zhì)的青貯飼料由于高溫等造成飼料品質(zhì)嚴(yán)重下降,但有可能Fileg得分較高。為了反映蛋白質(zhì)的分解情況,McDonald等又提出了銨態(tài)氮評(píng)分法,根據(jù)銨態(tài)氮和總氮的比值進(jìn)行等級(jí)評(píng)定,排除了水分含量的影響。我國(guó)1996年頒布的標(biāo)準(zhǔn)則結(jié)合了有機(jī)酸和銨態(tài)氮兩方面的綜合得分對(duì)青貯飼料進(jìn)行評(píng)定,另外還規(guī)定了p H值的得分。2001年日本V-Score評(píng)分體系去除了乳酸,將銨態(tài)氮、乙酸、丙酸、丁酸作為評(píng)定指標(biāo),根據(jù)評(píng)分將青貯飼料品質(zhì)分為良好、尚可、不良3個(gè)等級(jí)[10]。Kaiser和Weipβ[11]提出的青貯評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)則將丁酸和乙酸作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),將飼料分為5個(gè)等級(jí)。

2 青貯品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定方法

青貯飼料測(cè)定的常規(guī)指標(biāo)包括p H值、有機(jī)酸、銨態(tài)氮等,均涉及到樣品的前處理,如果處理方法不當(dāng)或測(cè)定方法不準(zhǔn)確均影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前青貯指標(biāo)的測(cè)定方法沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),給后期工作帶來(lái)很大的不便。pH值最早用試紙測(cè)定,但是不夠準(zhǔn)確,便攜式p H計(jì)的出現(xiàn)使得測(cè)定工作顯得容易,我國(guó)1996年標(biāo)準(zhǔn)中采用100 g青貯料加水100 mL經(jīng)24 h浸提后過(guò)濾,然后用酸度計(jì)測(cè)定。銨態(tài)氮含量國(guó)標(biāo)采用凱氏定氮法測(cè)定,常用的還有比色法、分光光度法等,另外也出現(xiàn)了一些新方法,范志影等[12]采用流動(dòng)注射法測(cè)定青貯飼料中的銨態(tài)氮,準(zhǔn)確性好,范圍寬,大大降低了色度的影響;陳鵬飛等[13]采用近紅外光譜技術(shù)測(cè)定紫花苜蓿青貯鮮樣的發(fā)酵品質(zhì),將青貯料用液氮冷凍后粉碎,然后用近紅外光譜技術(shù)進(jìn)行掃描測(cè)定苜蓿青貯飼料中的銨態(tài)氮、乳酸、乙酸、丁酸,結(jié)果預(yù)測(cè)值與化學(xué)分析值差異不顯著,此方法測(cè)定指標(biāo)多,比較簡(jiǎn)單。有機(jī)酸的測(cè)定,農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)采用提取液用偏磷酸處理后,在氣相色譜儀上直接測(cè)定乳酸、乙酸和丁酸,測(cè)定方法快捷簡(jiǎn)單,但是經(jīng)驗(yàn)證農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)對(duì)銨態(tài)氮及有機(jī)酸的測(cè)定結(jié)果不夠準(zhǔn)確,因?yàn)榍噘A飼料中銨態(tài)氮含量很小,蒸餾過(guò)程中很容易損失,另外滴定時(shí)的空白對(duì)照,終點(diǎn)確定對(duì)結(jié)果影響也比較大;國(guó)標(biāo)采用氣象色譜儀測(cè)定有機(jī)酸,但是乳酸很難測(cè)準(zhǔn)確,因?yàn)槿樗岬闹虚g產(chǎn)物很難保證完全轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物。王洪麗和李成云[14]采用氣相色譜法測(cè)定苜蓿青貯料中的有機(jī)酸,稱(chēng)取苜蓿青貯料(10±0.002)g,加入2℃左右的去離子水80 mL,放在4℃的條件下浸提48 h,過(guò)濾于100 mL容量瓶中,用冷卻去離子水定容至刻度,搖勻,取10 mL置于15 mL具塞離心管中,加入3～5滴乙醇,在 3 000 r/min的條件下離心15 min,上清液用于酯化反應(yīng),結(jié)果回收率高,相關(guān)性好,但是對(duì)于模型的建立和參照物的選擇不成熟,需要進(jìn)一步驗(yàn)證。許慶方等[15]采用高效液相色譜儀對(duì)紫花苜蓿青貯浸提液的乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量同時(shí)測(cè)定,準(zhǔn)確稱(chēng)取20 g新鮮紫花苜蓿青貯,加入200 mL蒸餾水,均質(zhì)1 min,4層粗紗布過(guò)濾,濾液用新華試紙精濾,精濾后的濾液再用0.45μm濾膜過(guò)濾,浸提液待機(jī)分析,有機(jī)酸分離效果理想,回收率好,運(yùn)用該方法測(cè)定數(shù)據(jù)真實(shí)可靠,操作簡(jiǎn)單。傅彤等[16]應(yīng)用離子色譜測(cè)定青貯飼料中有機(jī)酸,取新鮮的青貯飼料25 g于具塞三角瓶中,加入225 mL去離子水,4℃冰箱中浸提24 h,用快速定量濾紙過(guò)濾于塑料樣品瓶?jī)?nèi),如果長(zhǎng)期保存則需要添加硫酸調(diào)節(jié)p H值為2～3后冷凍,上機(jī)分析,上樣前經(jīng)過(guò)0.45μm的合成纖維素酯膜過(guò)濾,過(guò)程簡(jiǎn)單,結(jié)果準(zhǔn)確。

3 適用于苜蓿青貯的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)定方法解析

從現(xiàn)行的青貯飼料評(píng)定體系中看出青貯飼料的評(píng)定主要分為感官評(píng)定和實(shí)驗(yàn)室評(píng)定。感官評(píng)定只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)的初步評(píng)定,可以作為參考的依據(jù),國(guó)內(nèi)外的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有大的差異。實(shí)驗(yàn)室評(píng)定方面主要根據(jù)青貯發(fā)酵過(guò)程的產(chǎn)酸情況和蛋白質(zhì)的分解情況來(lái)進(jìn)行品質(zhì)評(píng)定。常規(guī)的青貯是乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生大量的有機(jī)酸,從而形成一個(gè)較低的p H值環(huán)境,達(dá)到優(yōu)質(zhì)青貯的目地。而青貯飼料p H值受不同牧草和不同化學(xué)成分的影響[17],還與青貯時(shí)牧草的含水量和植物的緩沖度有關(guān),苜蓿屬于豆科牧草,可溶性糖分低,緩沖度大,青貯時(shí)不利于p H值的下降,1996年的標(biāo)準(zhǔn)也考慮到了不同牧草的區(qū)別,但是仍需要進(jìn)一步的細(xì)分。早期的青貯標(biāo)準(zhǔn)中都將有機(jī)酸和銨態(tài)氮含量作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),其中又將同型乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸作為青貯發(fā)酵品質(zhì)評(píng)價(jià)的主導(dǎo)酸。對(duì)于可溶性碳水化合物含量少的苜蓿,青貯時(shí)酸的產(chǎn)生量較少,目前有研究報(bào)道異型發(fā)酵產(chǎn)生的乙酸更有利于青貯牧草的保存[18],因?yàn)橐宜釋?duì)提高青貯的有氧穩(wěn)定性和氧化變質(zhì)有重要作用,Kung等[19]研究認(rèn)為高濃度的乙酸可以保證苜蓿青貯全混日糧長(zhǎng)時(shí)間保鮮;丁酸是梭菌等有害微生物分解青貯料中的糖分所產(chǎn)生,同時(shí)伴隨能量損失和蛋白質(zhì)的分解,產(chǎn)生不良?xì)馕?嚴(yán)重影響飼料品質(zhì),可以作為苜蓿等豆科牧草評(píng)價(jià)指標(biāo),Kaiser等[20]研究表明,青貯乙酸和丁酸能反映飼料厭氧穩(wěn)定性和青貯飼料發(fā)酵品質(zhì),將其作為苜蓿等青貯品質(zhì)指標(biāo)免除了牧草化學(xué)成分的影響。同樣銨態(tài)氮含量作為統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)也不客觀(guān),青貯飼料銨態(tài)氮含量不僅與青貯過(guò)程有關(guān)還與牧草種類(lèi)和化學(xué)成分有關(guān)[17],苜蓿屬于含蛋白質(zhì)高的豆科牧草,試驗(yàn)也表明豆科牧草青貯過(guò)程中蛋白質(zhì)降解遠(yuǎn)高于禾本科牧草,特別是苜蓿的蛋白質(zhì)降解率最高[21],所以青貯后銨態(tài)氮的含量比較高,并不能套用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)作為判定青貯品質(zhì)的依據(jù)。

pH值的測(cè)定可以用精密酸度計(jì)直接測(cè)定提取液。銨態(tài)氮最簡(jiǎn)單的方法是凱氏蒸餾法,但是青貯飼料中銨態(tài)氮含量很小,蒸餾過(guò)程中很容易損失,另外滴定時(shí)空白對(duì)照,終點(diǎn)確定均容易造成測(cè)定誤差;比色法和分光光度法其實(shí)為同一種方法,應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意提取液顏色造成的誤差,流動(dòng)注射法和遠(yuǎn)紅外法均需要專(zhuān)門(mén)的儀器,方法和技術(shù)還需要驗(yàn)證。黃森和安曉寧[22]以及農(nóng)業(yè)部1996年標(biāo)準(zhǔn)都用氣象色譜法測(cè)定有機(jī)酸,它的原理是用高碘酸氧化乳酸為乙醛,然后同時(shí)測(cè)定乙酸、丙酸、丁酸,此法容易出現(xiàn)氧化不徹底,另外前處理比較繁瑣,經(jīng)試驗(yàn)容易出現(xiàn)測(cè)不準(zhǔn)情況?？紤]到結(jié)果的準(zhǔn)確性,可以利用離子色譜法和液相色譜測(cè)定有機(jī)酸含量,但是需要專(zhuān)業(yè)人員和昂貴的儀器設(shè)備。

4 小結(jié)

對(duì)于苜蓿等難青貯的豆科牧草急需制定一套適應(yīng)性的新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的測(cè)定方法。綜合現(xiàn)有的評(píng)定指標(biāo),V-Score法和Kaiser法可能受影響更小,但評(píng)定指標(biāo)比較單一,針對(duì)苜蓿青貯可以考慮將pH值、銨態(tài)氮、乳酸等指標(biāo)加進(jìn)去,但是應(yīng)該結(jié)合苜蓿等豆科牧草的特性,將評(píng)定范圍再進(jìn)一步細(xì)化和量化。在測(cè)定方法上,pH值的測(cè)定比較簡(jiǎn)單,可以直接對(duì)提取液進(jìn)行測(cè)定,銨態(tài)氮可以用比色法進(jìn)行,有機(jī)酸的測(cè)定考慮到穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性可以采用離子色譜法和高效液相色譜法測(cè)定。

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