添加槐花粉對白三葉青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

何玉鵬，葉文斌，蘇滿春，王 華，陳文東

（隴南師范高等?？茖W(xué)校農(nóng)林技術(shù)學(xué)院 / 隴南特色農(nóng)業(yè)生物資源研究開發(fā)中心，甘肅 成縣 742500）

白三葉(Trifolium repens)是重要的豆科栽培牧草之一，含有較高的粗蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素[1]，其利用方式主要是直接鮮喂或調(diào)制干草和青貯，其中調(diào)制青貯是長期保存營養(yǎng)價(jià)值的最好方式。但由于其水分含量高，水溶性碳水化合物含量低，緩沖能值高，單獨(dú)青貯不易成功，需要萎蔫處理，或是添加添加劑、或與其他牧草混合青貯才能調(diào)制出優(yōu)質(zhì)青貯飼料[2]?；睒?Sophora japonica)在我國普遍種植，槐花含有豐富的糖類、蛋白質(zhì)[3]，其提取物蘆丁、槲皮素和槐花多糖有抗炎、抑菌、抗病毒、止血、抗氧化、增強(qiáng)免疫等作用，是一種很有潛力的非常規(guī)飼料資源[4-6]?；被ǖ拈_發(fā)利用是解決當(dāng)前常規(guī)飼料資源短缺和飼料禁抗問題的途徑之一。但由于槐花花期短，季節(jié)供應(yīng)不均衡，而且鮮槐花水分含量高、糖分高，不易貯藏等原因，很少被用作飼料。如果經(jīng)干制粉碎，可長期貯藏，而且因其含有較高的干物質(zhì)和可溶性糖分，有作為青貯飼料添加劑的潛力。然而，目前國內(nèi)外鮮見關(guān)于槐花粉作為添加劑的研究。本研究通過添加不同比例的槐花粉到白三葉中，研究兩者混合青貯對白三葉發(fā)酵品質(zhì)的影響，并探究白三葉與槐花粉青貯的最佳配比，為槐花應(yīng)用于青貯飼料生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因子隨機(jī)設(shè)計(jì)，共5 個(gè)處理，分別為：白三葉單獨(dú)青貯(C)、95%白三葉 + 5%槐花粉青貯(T1)、90%白三葉 + 10%槐花粉青貯(T2)、85%白三葉 + 15%槐花粉青貯(T3)、80%白三葉 + 20%槐花粉青貯(T4)，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)300 g。

1.2 青貯飼料的調(diào)制

白三葉取自隴南師范高等?？茖W(xué)校牧草栽培試驗(yàn)基地，初花期刈割?；被ㄈ∽噪]南師范高等專科學(xué)校附近槐樹林，在開花期將總狀花序采摘，65 ℃烘干至恒重后粉碎，過0.45 mm 分樣篩待測。將白三葉切短至2～3 cm，與槐花粉按照設(shè)計(jì)比例混合均勻，逐層裝入加厚聚乙烯真空包裝袋(20 cm × 40 cm)中，用真空泵抽真空后密封，置于室溫下避光保存。

1.3 樣品處理

鮮白三葉和槐花粉保存在?20 ℃，測定原料中的干物質(zhì)(dry matter, DM)、粗蛋白質(zhì)(crude protein,CP)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)、pH、緩沖能值(buffering capacity, BC)和水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates, WSC)含量。在青貯的第60 天打開青貯袋，取出全部青貯飼料，混合均勻，進(jìn)行感官評分后，四分法取樣20 g，加180 m L 去離子水，用組織搗碎機(jī)搗碎，立即測定pH[7]。再用4 層紗布和定性濾紙過濾，得到浸提液，于?20 ℃冷凍保存測定氨態(tài)氮(ammonia nitrogen, NH3-N)、乳酸(lactic acid,LA)、乙酸(acetic acid, AA)、丁酸(butyric acid, BA)含量。剩余的青貯飼料在65 ℃烘干制成風(fēng)干樣品，用于測定DM、WSC、CP、NDF、ADF 含量。

1.4 指標(biāo)測定

原料和青貯料的DM、CP 按照楊勝[8]的方法測定。NDF 和ADF 含量采用Van Soest 等的方法[9]測定。半纖維素含量 = NDF – ADF。取白三葉風(fēng)干樣品和槐花粉2.0 g，加入250 m L 蒸餾水浸提，邊攪拌邊測定pH，待數(shù)值穩(wěn)定后記錄原料的pH[10]。BC 采用滴定法[10]測定。WSC 含量采用苯酚?硫酸法[11]測定。pH 采用酸度計(jì)測定。按照青貯飼料質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)[12]中紫花苜蓿(Medicago sativa)青貯飼料質(zhì)量評定的方法進(jìn)行感官評分，總評(滿分100 分)分為以下4 個(gè)等 級：優(yōu)(76～100 分)、良(51～75 分)、一 般(26～50 分)和劣(＜ 25 分)。NH3-N 含量采用馮宗慈和高民[13]改進(jìn)的比色法測定。LA 含量采用對羥基聯(lián)苯比色法[14]測定。AA 和BA 含量使用氣相色譜儀(6890N，Agilent，美國)測定。相對飼喂價(jià)值(relative feeding value, RFV)[15]：RFV = DMI (%BW) × DDM(%DM)/1.29，DM I (%BW) = 120/NDF (%DM)，DDM(%DM) = 88.9 ? 0.779ADF (%DM)。式中：DMI 為粗飼料干物質(zhì)隨意采食量，DDM 為可消化的干物質(zhì)含量。發(fā)酵系數(shù)(fermentation coefficient, FC)[16]：FC =DM (%) ＋ 8 × WSC (%)/BC。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用SPSS 19.0 軟件對不同混合比例處理的感官指標(biāo)、發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)成分進(jìn)行單因素方差分析，以P ≤ 0.05 表示差異顯著，以0.05 ＜ P ≤ 0.10 表示有顯著變化趨勢。當(dāng)方差分析差異顯著時(shí)用Duncan法進(jìn)行多重比較。結(jié)果用“平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料的營養(yǎng)成分與青貯特性

白三葉的CP、NDF、BC、半纖維素含量高于槐花粉，而槐花粉的DM、WSC、FC、RFV、pH、ADF 含量高于白三葉(表1)。與白三葉單獨(dú)青貯相比，添加槐花粉后降低了青貯原料的BC，提高了青貯原料的DM、WSC 含量和FC (表2)。

表 1 原料的營養(yǎng)成分與青貯特性Table 1 Nutrient composition and fermentation characteristics of the original materials

2.2 添加槐花粉對白三葉青貯飼料感官指標(biāo)的影響

白三葉單獨(dú)青貯的氣味、色澤、質(zhì)地、水分、pH 評分均較低，添加槐花粉顯著(P ＜ 0.001)提高了青貯飼料的感官評分(表3)。其中，T1和T2的氣味評分顯著(P ＜ 0.05)高于白三葉單獨(dú)青貯，但顯著低于T3和T4。T1的色澤評分顯著高于白三葉單獨(dú)青貯，顯著低于T2、T3和T4。T1和T2的pH 評分顯著高于白三葉單獨(dú)青貯，T3和T4的pH 評分顯著高于T1。T1的質(zhì)地、水分和總評分顯著高于白三葉單獨(dú)青貯，T2的質(zhì)地、水分和總評分顯著高于T1，T3和T4顯著高于T2，T3、T4的感官總評分差異不顯著，T4的感官評分為優(yōu)。

表 2 混合原料的青貯特性Table 2 Silage characteristics of the m ixtures

2.3 添加槐花粉對白三葉青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

白三葉單獨(dú)青貯的pH、NH3-N ? TN、AA、BA 含量高，LA 含量和LA ? AA 低，青貯發(fā)酵品質(zhì)差(表4)。隨著槐花粉添加量的提高，T1、T2、T3和T4的pH 顯著(P ＜ 0.001)低于對照組。T1的LA 含量顯著高于對照組，T2的LA 含量顯著高于T1，T3和T4顯著高于T2，但T3和T4差異不顯著(P = 0.123)。T1和T2的AA 含量顯著低于對照組，T3和T4顯著低于T1和T2。T1的BA 含量顯著低于對照組，T2、T3和T4的BA 含量顯著低于T1，T2、T3和T4的BA 含量差異不顯著(P = 0.219)。T1和T2的LA ? AA 顯著高于對照組，T3的LA ? AA 顯著高于T1和T2，T4顯著高于T3。T2、T3和T4的NH3-N ? TN 顯著低于T1和對照組，T4的NH3-N ? TN 最低。

2.4 添加槐花粉對白三葉青貯飼料營養(yǎng)成分的影響

白三葉單獨(dú)青貯的DM 和殘余WSC 含量低(表5)。隨著槐花粉添加量的提高，T1、T2、T3和T4的DM 含量顯著(P ＜ 0.001)提高，且T1、T2、T3、T4之間差異顯著。T1和T2的殘余WSC 含量顯著高于白三葉單獨(dú)青貯，T3和T4的殘余WSC 含量顯著高于T1和T2。白三葉單獨(dú)青貯和T2的CP 含量顯著(P =0.002)高于T1，T3和T4的CP 含量顯著(P = 0.002)高于白三葉單獨(dú)青貯和T2。T1、T2、T3和T4之間的NDF、ADF、半纖維素含量和RFV 差異不顯著(P ＞ 0.1)。

表 3 添加槐花粉對白三葉青貯飼料感官評分的影響Table 3 Effects of adding Sophora japonica flower powder on the sensory evaluation of Trifolium repens silage

表 4 添加槐花粉對白三葉青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響Table 4 Effect of adding Sophora japonica flower powder on the fermentation quality of Trifolium repens silage

表 5 添加槐花粉對白三葉青貯飼料營養(yǎng)成分的影響Table 5 Effect of adding Sophora japonica flower powder on the nutrient content of Trifolium repens silage

3 討論

牧草在刈割時(shí)的成熟度、化學(xué)成分、附生微生物及其生長環(huán)境等因素對青貯過程和青貯發(fā)酵品質(zhì)具有重要影響[17]，這些因素決定了青貯能否成功。調(diào)制優(yōu)質(zhì)青貯飼料，其原料應(yīng)同時(shí)具備有適宜的含水量、適當(dāng)?shù)暮橇亢洼^低的緩沖能值[18]。發(fā)酵系數(shù)是依據(jù)青貯原料的干物質(zhì)含量、水溶性碳水化合物含量和緩沖能值綜合評價(jià)青貯特性的指標(biāo)。Weissbach 和Honig[16]研究表明，當(dāng)附生乳酸菌數(shù)量超過105cfu·g?1時(shí)，發(fā)酵系數(shù)達(dá)到35 就可以獲得高品質(zhì)的青貯飼料。本研究中白三葉的青貯發(fā)酵系數(shù)為15.12，添加20%槐花粉后使得混合原料的發(fā)酵系數(shù)提高至30.74，表明添加槐花粉改善了白三葉的青貯發(fā)酵特性。

3.1 添加槐花粉對白三葉青貯飼料干物質(zhì)含量和發(fā)酵品質(zhì)的影響

適宜的含水量能使得青貯原料足夠壓實(shí)，快速創(chuàng)造厭氧環(huán)境，乳酸菌大量繁殖并產(chǎn)乳酸，抑制養(yǎng)分被其他有害微生物分解產(chǎn)生不良代謝產(chǎn)物。一般最適宜的含水量為65%～75%，而豆科牧草的含水量以60%～70%為好[18]。本研究中白三葉的水分含量為85.29%，當(dāng)青貯飼料水分含量高于85%時(shí)，即使pH 低于4.0 也不能限制梭菌的活動(dòng)，梭菌能利用乳酸、水溶性碳水化合物和氨基酸產(chǎn)生丁酸、胺、氨，從而導(dǎo)致青貯飼料pH 升高，產(chǎn)生腐爛味[19]。本研究中白三葉單獨(dú)青貯的感官評分等級為劣，pH、氨態(tài)氮 ? 總氮、乙酸、丁酸含量高，乳酸含量和乳酸 ?乙酸低，表明白三葉單獨(dú)青貯感官評分和發(fā)酵品質(zhì)差，與柳茜等[20]對白三葉青貯的研究結(jié)果一致。當(dāng)添加20%的槐花粉后，青貯原料的水分含量下降至70%，滿足了豆科牧草適宜青貯的水分條件，青貯飼料的感官評分等級達(dá)到優(yōu)，pH、氨態(tài)氮 ? 總氮、乙酸、丁酸含量顯著降低，乳酸含量和乳酸 ? 乙酸顯著提高，青貯發(fā)酵品質(zhì)提高。魏春秋和王明玖[21]研究表明，含水量70%的高加索三葉草可以調(diào)制出優(yōu)質(zhì)青貯飼料，與本研究結(jié)果一致。因此，添加槐花粉顯著降低了白三葉的含水量，改善了青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)。

3.2 添加槐花粉對白三葉青貯飼料水溶性碳水化合物含量和發(fā)酵品質(zhì)的影響

適當(dāng)?shù)暮橇磕軌驗(yàn)槿樗峋目焖偕L和繁殖創(chuàng)造良好的條件，乳酸菌利用青貯原料中的水溶性碳水化合物產(chǎn)生乳酸、中和堿性元素、降低pH，從而抑制不良微生物的活動(dòng)[19]。一般認(rèn)為牧草鮮樣中的水溶性碳水化合物含量在20～25 g·kg?1時(shí)才會產(chǎn)生優(yōu)良的發(fā)酵品質(zhì)[22]。另有研究表明，青貯料的干物質(zhì)含量較低且同時(shí)有較低的水溶性碳水化合物時(shí)，梭菌會競爭性地利用水溶性碳水化合物和乳酸，導(dǎo)致青貯飼料品質(zhì)較差[23]。本研究中白三葉干物質(zhì)中水溶性碳水化合物的含量為69.1 g·kg?1(鮮樣基礎(chǔ)為10.2 g·kg?1)，同時(shí)有很低的干物質(zhì)含量，白三葉單獨(dú)青貯后丁酸含量、氨態(tài)氮含量、pH 高，乳酸含量低，青貯發(fā)酵品質(zhì)差。玉柱等[24]也報(bào)道了白三葉單獨(dú)青貯發(fā)酵品質(zhì)差，與本研究結(jié)果一致。

添加5%、10%、15%和20%的槐花粉后，混合青貯原料干物質(zhì)中水溶性碳水化合物含量分別提高至70.2、71.3、72.4 和73.5 g·kg?1(鮮 樣 基 礎(chǔ) 分 別 為13.0、15.9、18.9 和22.0 g·kg?1)。當(dāng)添加20%槐花粉時(shí)，青貯飼料水溶性碳水化合物含量達(dá)到了優(yōu)質(zhì)青貯飼料所需條件，青貯飼料的乙酸含量顯著降低，感官評分、乳酸含量和乳酸 ? 乙酸顯著升高，但pH、氨態(tài)氮 ? 總氮、丁酸沒有隨著比例的提高而進(jìn)一步降低，可能是由于青貯原料中較少的乳酸菌數(shù)量和較高的緩沖能值[25]。因此，可以再添加乳酸菌制劑、酶制劑、糖蜜[26]等來進(jìn)一步提高青貯發(fā)酵品質(zhì)。青貯飼料中殘余水溶性碳水化合物含量占青貯前水溶性碳水化合物含量的比值從對照組的20%升高至添加20%槐花粉后的35%，表明隨著槐花粉添加量的提高，青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值均提高。

3.3 添加槐花粉對白三葉青貯飼料緩沖能值和發(fā)酵品質(zhì)的影響

Playne 和McDonald[10]研究發(fā)現(xiàn)，緩沖能值的高低與牧草的陰離子(磷酸根離子、硫酸根離子、硝酸根離子和氯離子)含量、粗蛋白質(zhì)含量、有機(jī)酸含量有很大關(guān)系。豆科牧草由于較高的陰離子和粗蛋白質(zhì)含量，使其具有較高的緩沖能值而不利于青貯pH 的降低[2]。本研究白三葉的緩沖能值為770.35 mE·kg?1，比初花期白三葉的(486 mE·kg?1)高58.5%[24]，比營養(yǎng)生長期的研究結(jié)果(482.08 mE·kg?1)高59.8%[26]，這可能是本研究對照組白三葉單獨(dú)青貯pH 較高、發(fā)酵品質(zhì)差的原因。

本研究添加5%、10%、15%和20%的槐花粉后，混合原料的緩沖能值分別降低至749.27、728.20、707.12 和686.05 mE·kg?1。然而，通常青貯飼料的緩沖能值低于350 mE·kg?1才可以調(diào)制出優(yōu)質(zhì)的青貯飼料[2]，較高的緩沖能值限制了pH 的進(jìn)一步降低。這可能是本研究中添加20%槐花粉后混合青貯料的pH 較高的原因。因此，白三葉較高的緩沖能值是在干物質(zhì)、水溶性碳水化合物滿足適宜青貯條件后的主要限制因素。研究表明，對紅三葉(T. pratense)萎蔫處理能使其緩沖能值降低18%[10]，添加甲酸、甲酸鈉等顯著降低了苜蓿和白三葉混合青貯飼料的pH[2]。所以，白三葉在青貯時(shí)可經(jīng)過萎蔫、酸制劑處理，從而避免較高的緩沖能值對pH 降低和青貯發(fā)酵的限制，獲得更好的青貯發(fā)酵品質(zhì)。

4 結(jié)論

白三葉含水量和緩沖能值高、水溶性碳水化合物含量較低，單獨(dú)青貯品質(zhì)差。添加槐花粉對白三葉的青貯發(fā)酵品質(zhì)有明顯改善作用，且以80%白三葉 +20%槐花粉能獲得良好的青貯發(fā)酵品質(zhì)，白三葉較高的緩沖能值是阻礙pH 下降、影響青貯發(fā)酵品質(zhì)的主要因素。