不同添加劑和原料含水量對(duì)紫花苜蓿青貯品質(zhì)的互作效應(yīng)

楊玉璽， 王木川， 玉 柱， 王秀美， 薛海英

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院， 北京100193； 2.鄂爾多斯市飼料草種監(jiān)督檢驗(yàn)站， 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017000；3.巴彥爾市五原縣農(nóng)村生態(tài)能源站， 內(nèi)蒙古 巴彥卓爾 015100)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)適口性好，營(yíng)養(yǎng)豐富，且耐旱、耐寒、耐鹽堿、耐貧瘠，具有牧草之王的美譽(yù)[1]。目前苜蓿生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是干草，但在我國(guó)黃淮海及南方等一些地區(qū)由于雨熱同季，苜蓿收獲季節(jié)遭雨淋的損失比較高，難以曬制優(yōu)質(zhì)干草，所以青貯是解決上述問題較為理想的方法之一[2]。紫花苜蓿可溶性糖含量少，緩沖能值較高，單獨(dú)青貯不易成功。目前已有許多研究均通過添加劑來(lái)提高苜蓿的青貯品質(zhì)[3-4]，但各種添加劑在不同地區(qū)、不同原料含水量條件下發(fā)酵效果不一致且不穩(wěn)定，而關(guān)于添加劑和含水量的交互作用及其對(duì)苜蓿青貯飼料影響的研究較少。為探討中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)青貯實(shí)驗(yàn)室自主研制的乳酸菌添加劑在原料不同含水量條件下的發(fā)酵效果，本試驗(yàn)通過對(duì)苜蓿青貯原料進(jìn)行萎蔫處理，利用袋裝青貯的方法，研究不同添加劑和不同原料含水量的互作效應(yīng)對(duì)苜蓿青貯飼料的影響，探討含水量和添加劑的最佳組合，為苜蓿青貯提供一定的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

青貯原料：本試驗(yàn)以內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗康泰倫牧場(chǎng)種植的紫花苜蓿‘WL343-HQ’為原料，于第三茬初花期刈割。其原料化學(xué)特性如表1所示。

青貯添加劑：植物乳桿菌(LP)、干酪乳桿菌(LC)均為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草青貯實(shí)驗(yàn)室研制；纖維素酶(cellulase,CEL)由農(nóng)業(yè)部牧草工程技術(shù)中心研制；德國(guó)紹曼乳酸菌、臺(tái)灣亞芯乳酸菌購(gòu)自紹曼農(nóng)業(yè)貿(mào)易(上海)有限公司和臺(tái)灣亞芯生物科技有限公司；蔗糖購(gòu)自北京化學(xué)試劑公司。

表1 苜蓿青貯原料的化學(xué)特性Table 1 Chemical characteristics of alfalfa materials

1.2 試驗(yàn)處理

苜蓿刈割后在試驗(yàn)田分別進(jìn)行晾曬10 h，15 h和21 h將水分調(diào)節(jié)為70%，58.9%和51.29 %。將以上3個(gè)含水率的青貯原料用鍘刀切短至2 cm，分別與所選10種添加劑混合均勻，取250 g裝入聚乙烯袋(45 cm×30 cm)，用真空包裝機(jī)抽真空封口，每個(gè)處理3次重復(fù)，室溫貯藏30 d開封取樣分析。所用添加劑及添加量如表2所示。

表2 試驗(yàn)所用添加劑的組成和用量Table 2 The composition and quantity of additives used in this experiment

1.3 測(cè)定指標(biāo)

開袋后，稱取青貯樣品20 g加入180 mL蒸餾水混合均勻，經(jīng)榨汁機(jī)攪碎1 min，再用4層紗布和定性濾紙過濾，得到浸出液，用酸度計(jì)測(cè)定浸出液的pH值[5]。用孔徑為0.22 μm的微孔濾膜過濾，過濾后裝入10 mL離心管中，放入-20℃冰箱備用，以測(cè)定有機(jī)酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)及氨態(tài)氮含量。有機(jī)酸測(cè)定采用島津GC-14型高效液相色譜儀(色譜柱：KC-811column,Shimadzu,日本；檢測(cè)器：SPD-M10AVP,流動(dòng)相：3mmol·L-1高氯酸，流速1 mL·min-1；柱溫50℃；檢測(cè)波長(zhǎng)210 mm，進(jìn)樣量5 μL[6]。氨態(tài)氮含量采用苯酚-次氯酸比色法測(cè)定[7]。剩余的青貯樣品取150 g裝入種子袋中，置于65℃鼓風(fēng)干燥箱中烘48 h后測(cè)定干物質(zhì)。烘干后的樣品經(jīng)粉碎機(jī)粉碎過40目篩裝入自封袋用于營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定。采用凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白(CP)[8]。采用VanSoest等方法測(cè)定中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量[9]。用V-Score評(píng)分體系(所用指標(biāo)為氨態(tài)氮、乙酸、丙酸、丁酸)對(duì)發(fā)酵品質(zhì)進(jìn)行評(píng)估。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，用SPSS 20.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，用V-score評(píng)分法對(duì)添加劑和含水量及二者之間的交互作用進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫花苜蓿青貯的發(fā)酵品質(zhì)

由表3可知，當(dāng)原料含水量為70%時(shí)，添加劑可以不同程度地降低苜蓿青貯的pH值,添加LC，S，CE，LP+S，LC+S，LP+CE，LC+CE處理組可顯著降低青貯苜蓿的pH值(P<0.05)。添加S，CE，LC+S的處理組可顯著提高苜蓿青貯中乳酸的含量(P<0.05)。添加LC，S，SM，LP+S，LC+CE的處理組可顯著降低青貯苜蓿的乙酸含量(P<0.05)。添加劑對(duì)青貯樣品中丙酸的含量影響不顯著。添加LP，CE，YX處理組均未檢測(cè)到丁酸，其余組丁酸含量與對(duì)照組差異不顯著。與對(duì)照組相比，所有添加劑均能顯著降低青貯樣品中的氨態(tài)氮含量(P<0.05)，其中LC和S處理組氨態(tài)氮含量最低。

表3 70%水分紫花苜蓿青貯的發(fā)酵品質(zhì)Table 3 Fermentation quality of 70% moisture content of alfalfa silage

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，ND表示未檢測(cè)到，下同

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level,ND indicate not detected.The same as below

由表4可知，當(dāng)原料含水量為58.9%時(shí)，除YX處理組的pH值與對(duì)照組相比差異不顯著外，其他處理組的pH值均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。添加劑組與對(duì)照組的乳酸、乙酸、丙酸含量差異不顯著。與對(duì)照組相比，除LP處理組以外，其余各組均未檢測(cè)到丁酸。添加S和LP+S處理組與對(duì)照相比氨態(tài)氮含量有所降低，但無(wú)顯著差異。

表4 58.9%水分紫花苜蓿青貯的發(fā)酵品質(zhì)Table 4 Fermentation quality of 58.9% moisture content of alfalfa silage

由表5可知，當(dāng)原料含水量為51.29%時(shí)，添加劑組與對(duì)照組相比pH值均有所降低，但差異不顯著。CE處理組的乙酸含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，LP+CE，LC+CE處理組的乙酸含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。SM，YX，LC+CE，LP+S，LC+S處理組均未檢測(cè)到丁酸。YX和LP+S處理組的氨態(tài)氮含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。S，CE，SM處理組的氨態(tài)氮含量顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。

2.2 紫花苜蓿青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

由表6可知，在含水量為51.29%的處理組，添加LP，LC，S，CE的處理組干物質(zhì)顯著提高(P<0.05)。添加CE處理組的NDF含量顯著降低(P<0.05)，ADF含量有所降低但差異不顯著。當(dāng)原料含水量為58.9%時(shí)，CE，SM，YX處理組干物質(zhì)含量顯著降低(P<0.05)，添加CE處理組NDF，ADF含量有所降低但差異不顯著；LC+S處理組CP含量顯著降低(P<0.05)。當(dāng)原料水分含量為70%時(shí)，不同添加劑對(duì)青貯后的干物質(zhì)含量無(wú)顯著影響。YX處理組CP含量顯著提高(P<0.05)。其余各組CP含量與對(duì)照相比均無(wú)顯著差異。

表6 添加劑和含水量對(duì)青貯紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 6 Effect of different additives and moisture content on alfalfa silage nutrition

2.3 原料含水量與添加劑對(duì)苜蓿青貯的交互影響

由表7可知，含水量和添加劑及其交互作用極顯著影響青貯苜蓿的pH值、干物質(zhì)和氨態(tài)氮(P<0.001)。含水量顯著影響青貯苜蓿的粗蛋白的含量(P<0.01)，而添加劑對(duì)青貯苜蓿的粗蛋白含量卻無(wú)顯著影響，但兩者的交互作用對(duì)青貯苜蓿的粗蛋白含量影響顯著(P<0.01)。含水量(P<0.001)和添加劑(P<0.05)對(duì)青貯苜蓿的乳酸含量影響顯著，但兩者的交互作用對(duì)青貯苜蓿中乳酸含量無(wú)顯著影響。含水量對(duì)青貯苜蓿中乙酸含量無(wú)顯著影響，添加劑顯著影響青貯苜蓿的乙酸含量(P<0.05)，兩者的交互作用對(duì)青貯苜蓿的乳酸含量影響不顯著。含水量顯著影響青貯苜蓿中的丁酸的含量(P<0.05)，添加劑對(duì)青貯苜蓿丁酸含量影響不顯著，兩者的交互作用對(duì)青貯苜蓿的丁酸含量影響不顯著。添加劑和含水量對(duì)青貯苜蓿的丙酸、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量影響不顯著，且二者的交互作用對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)成分無(wú)顯著影響。

表7 添加劑和原料含水量對(duì)紫花苜蓿青貯品質(zhì)的交互影響Table 7 Interaction of additives and moisture on the quality of alfalfa silage

注：NS表示差異不顯著；***，P<0.001; **P<0.01; *P<0.05

Note: NS indicates no significant difference；***，P<0.001; **P<0.01; *P<0.05.

2.4 V-Score評(píng)分結(jié)果

由V-Score評(píng)分表可知，本試驗(yàn)評(píng)分最低的處理組為原料含水量70%的對(duì)照組(85分)。當(dāng)青貯樣品含水量在51.29%時(shí)，評(píng)分最高的為L(zhǎng)P+CE處理組，其次為L(zhǎng)C+S處理組和S處理組，最差的為對(duì)照組。當(dāng)青貯樣品含水量在58.9%時(shí)，評(píng)分最高的為CE處理組和LP+S處理組，其次是S處理組和LP+CE處理組，最差的為對(duì)照組。當(dāng)青貯樣品含水量在70%時(shí)，評(píng)分最高的為S處理組和LP+S處理組，其次為L(zhǎng)C+CE處理組，最差的為對(duì)照組。

表8 V-Score評(píng)分結(jié)果Table 8 V-Score grades of the ensiled forage

3 討論

新鮮的苜蓿青草由于可溶性糖含量低，緩沖能值高，葉面上附著的乳酸菌少，無(wú)法產(chǎn)生足夠的乳酸使青貯飼料的pH值快速降低到很低的水平。在高水分狀態(tài)下，梭菌能夠產(chǎn)生丁酸，達(dá)到一定含量后對(duì)動(dòng)物具有很大的危害[10]。梭菌同樣能夠降解苜蓿青貯飼料中的蛋白質(zhì),產(chǎn)生氨態(tài)氮，從而降低N在瘤胃中的利用效率[11]。所以通常情況下苜蓿鮮草很難青貯成功，具體表現(xiàn)在pH值、丁酸和氨態(tài)氮含量均很高。在不經(jīng)晾曬的的條件下，王瑩等人的研究結(jié)果表明苜蓿青貯的pH值為6.65，丁酸和氨態(tài)氮能夠達(dá)到3.54 g·kg-1和13.37 g·kg-1 [12]。高海娟等人用不經(jīng)晾曬的苜蓿青貯后其pH值為5.44，丁酸和氨態(tài)氮能夠達(dá)到0.16 g·kg-1和13.94 g·kg-1 [13]。本試驗(yàn)所用苜蓿青貯原料均進(jìn)行了一定的萎蔫處理(晾曬10～21 h)，降低了苜蓿原料當(dāng)中的含水量，從而顯著降低了苜蓿青貯飼料當(dāng)中的丁酸(<1%)和氨態(tài)氮(<10%)含量，故pH值能達(dá)到5.07。所以根據(jù)V-score評(píng)分，本試驗(yàn)所有處理組的青貯評(píng)分均達(dá)到85分以上，對(duì)苜蓿青貯飼料來(lái)說(shuō)均具有很好的保藏效果。

3.1 添加劑對(duì)苜蓿青貯飼料品質(zhì)的影響

本試驗(yàn)的添加劑主要為蔗糖、纖維素酶、單一乳酸菌以及復(fù)合添加劑，其主要效果為發(fā)酵促進(jìn)劑，其目的在于促進(jìn)乳酸菌的發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，快速降低苜蓿青貯飼料的pH值從而抑制不良微生物的繁殖。本試驗(yàn)中添加蔗糖的處理組發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)于對(duì)照組和其他處理組，這是由于蔗糖彌補(bǔ)了苜蓿中可溶性碳水化合物的不足，為乳酸菌發(fā)酵提供了更多的底物，提高了乳酸的生成量，降低了丁酸和氨態(tài)氮的含量，這與于國(guó)輝[14]和鄧海軍[15]的研究結(jié)果一致。

研究表明青貯飼料發(fā)酵需要附著在飼草作物表面的乳酸菌至少要達(dá)到青貯原料鮮重的105cfu·g-1 [16]。苜蓿中的乳酸菌含量較低，而向原料中加入乳酸菌制劑則可以彌補(bǔ)其含量的不足。本試驗(yàn)中的乳酸菌添加劑添加量均達(dá)到了105cfu·g-1，但其對(duì)苜蓿青貯飼料的效果出現(xiàn)了顯著的差異。本試驗(yàn)比較了單一和復(fù)合乳酸菌添加劑在苜蓿青貯飼料中的效果。添加的單一乳酸菌為L(zhǎng)P(植物乳桿菌)和LC(干酪乳桿菌)，復(fù)合乳酸菌為兩種商業(yè)乳酸菌添加劑，德國(guó)紹曼乳酸菌、臺(tái)灣亞芯乳酸菌以及4種包括LP、LC分別與蔗糖、纖維素酶的復(fù)合添加劑。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，添加植物乳桿菌和干酪乳桿菌的處理組發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)于紹曼乳酸菌和亞芯乳酸菌的處理組，基本表現(xiàn)在pH值低、乳酸含量高和氨態(tài)氮含量低。這是因?yàn)槿樗峋谇噘A過程中可分解青貯中的糖類，生成乳酸，降低青貯的pH值，有利于酸性環(huán)境的形成，抑制不良微生物的繁殖[17]。陶蓮[18]利用3種不同來(lái)源的乳酸菌添加劑LaLSIL Dry(LD)、H/M F INOCULANT(H/M F)和 FAST-SILE(FS)進(jìn)行苜蓿青貯試驗(yàn)，結(jié)果表明各處理的pH值均顯著低于對(duì)照，但均大于4.2，尚未達(dá)到理想的酸性環(huán)境，但添加乳酸菌可降低氨氮/總氮比值，增加粗蛋白含量和乳酸含量。

本試驗(yàn)所用纖維素酶在多數(shù)情況下可不同程度的降低中性洗滌纖維的含量并降低pH值。在原料含水量為70%的處理組中，添加纖維素酶的處理組與對(duì)照組相比，pH值與氨態(tài)氮含量顯著降低，乳酸含量顯著提高(P<0.05)，這與Stokes[19]和Dean等[20]研究結(jié)果一致。有研究表明，青貯飼料中添加纖維素酶之所以能夠降低苜蓿青貯的pH值和氨態(tài)氮，是因?yàn)槔w維素酶可以分解植物的細(xì)胞壁，將細(xì)胞壁分解為可溶性糖為乳酸提供充足的發(fā)酵底物，促進(jìn)乳酸的發(fā)酵從而改善牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[21]。本試驗(yàn)中原料含水量為58.9%和51.29%的處理組中添加了纖維酶，苜蓿青貯中NDF的含量與對(duì)照組相比顯著降低，這與王瑩[22]等報(bào)道中在苜蓿青貯中添加了纖維素酶其青貯的NDF顯著降低的研究結(jié)果一致。在原料含水量為70%的處理組，NDF與對(duì)照組相比差異不顯著，這可能是由于苜蓿青貯的含水量過高[23]。

3.2 萎焉處理對(duì)苜蓿青貯飼料品質(zhì)的影響

苜蓿原料的含水量對(duì)其青貯品質(zhì)也有一定的影響。在本試驗(yàn)的3個(gè)處理組中，隨著原料含水量的降低，苜蓿青貯的發(fā)酵品質(zhì)隨之提高，這與Steidlová S的結(jié)果研究一致[24]。原料含水量為51.29%的處理組中氨態(tài)氮含量最低，58.9%含水量丁酸含量最低。低水分青貯的氨態(tài)氮含量最低，這與王星凌的研究結(jié)果一致[25]。從抑制不良微生物的角度來(lái)說(shuō)這是由于低水份條件下青貯植物細(xì)胞汁液滲透壓升高，植物細(xì)胞呈半干旱狀態(tài)，好氧性霉菌和腐敗菌活動(dòng)受到抑制，從而阻礙了丁酸的產(chǎn)生和蛋白質(zhì)的分解。有機(jī)酸的含量與青貯飼料的品質(zhì)成正相關(guān)，含水量過高，導(dǎo)致丁酸菌等有害細(xì)菌的繁殖，產(chǎn)生丁酸等[26]。從促進(jìn)發(fā)酵的角度來(lái)說(shuō)，苜蓿原料含水量的降低可能使得細(xì)胞中糖分濃縮，更有利于乳酸的發(fā)酵[27]。

3.3 原料含水量與添加劑的互作效應(yīng)對(duì)青貯飼料品質(zhì)的影響

本試驗(yàn)中，相同的添加劑在不同原料含水量的處理組中效果不一致，同一原料含水量添加不同的添加劑效果也有差異，根據(jù)不同的原料含水量選擇不同的添加劑才能有效提高苜蓿青貯飼料的質(zhì)量安全。

含水量和添加劑及其互作效應(yīng)對(duì)紫花苜蓿青貯的干物質(zhì)、pH值和氨態(tài)氮含量有顯著影響，降低原料的含水量使得苜蓿青貯的干物質(zhì)和氨態(tài)氮含量降低，可見水分和添加劑是影響苜蓿青貯干物質(zhì)、pH值和氨態(tài)氮的重要因素。原料含水量過高時(shí)制作青貯會(huì)有排汁現(xiàn)象，不利于青貯[28]，所以會(huì)使得苜蓿青貯的pH值和氨態(tài)氮升高。含水量和添加劑都能顯著影響苜蓿青貯中的乳酸含量，但其交互作用對(duì)苜蓿青貯的乳酸含量無(wú)顯著影響，添加劑可促進(jìn)苜蓿青貯乳酸的發(fā)酵，低水使得苜蓿青貯中可溶性糖含量濃縮從而促進(jìn)乳酸的發(fā)酵。除蛋白以外，水分和添加劑及其交互作用對(duì)苜蓿青貯的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均無(wú)顯著影響。

4 結(jié)論

添加劑在適宜的水分含量下可以改善苜蓿青貯料的品質(zhì)。在本試驗(yàn)的3個(gè)水分處理組中，青貯原料含水量為51.29%時(shí)，植物乳桿菌+纖維素酶處理組效果最好，青貯原料的含水量為58.9%時(shí)，纖維素酶處理組和植物乳桿菌+蔗糖處理組效果最好，青貯原料的含水量為70%時(shí)，蔗糖處理組和植物乳桿菌+蔗糖處理組效果最好。水分和添加劑及其互作效應(yīng)對(duì)紫花苜蓿青貯的干物質(zhì)、pH值和氨態(tài)氮含量有顯著影響。