添加丙酸和乳酸菌對雜交狼尾草青貯發(fā)酵品質的影響

王 雁,張新全，楊富裕

(1.四川農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學系，四川 雅安 625014； 2．中國農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學系，北京 100193)

雜交狼尾草(Pennisetumamericanum×P.purpereum)原產(chǎn)于熱帶亞熱帶，是由美洲狼尾草和象草雜交而成的三倍體多年生草本植物，具有產(chǎn)量高、營養(yǎng)價值高、再生能力強、可多次刈割等特點。目前，我國雜交狼尾草的種植多集中于長江中下游一帶及以南地區(qū)，由于這些地區(qū)潮濕多雨，干草調制比較困難，且雜交狼尾草利用期短，產(chǎn)量集中，存在季節(jié)間的不平衡。因此，青貯是保存雜交狼尾草最有效的方法之一，青貯后的雜交狼尾草不但保留了營養(yǎng)成分，還提高了適口性和利用率[1-4]。

很多研究認為，自然條件下附著于青貯原料表面的乳酸菌數(shù)量有限[5-6]，而且混有不良菌種，使得乳酸菌不能很快地啟動青貯發(fā)酵。同時，有研究表明，牧草中的乳酸菌含量至少應為105cfu·g-1，乳酸菌才能在發(fā)酵中占優(yōu)勢[7]。所以，為了保證青貯的品質，往往添加乳酸菌制劑，使乳酸菌迅速成為青貯環(huán)境的優(yōu)勢菌群。許能祥等[8]的研究表明，添加乳酸菌確實改善了雜交狼尾草的青貯品質。

丙酸是一種中等強度的酸，能降低pH值，促進乳酸發(fā)酵，抑制好氧性微生物的活性[9-10]，同時還具有很強的抗真菌效果，在抑制青貯飼料好氧性腐敗方面效果顯著。目前，關于把丙酸作為青貯添加劑的研究主要集中于提高青貯有氧穩(wěn)定性方面，而對雜交狼尾草青貯發(fā)酵品質的研究未見報道。本試驗通過研究添加不同水平的丙酸、乳酸菌和兩者組合對雜交狼尾草青貯發(fā)酵品質和化學成分的影響，探討這兩種添加劑對雜交狼尾草青貯品質的改善效果。

1 材料與方法

1.1試驗材料 雜交狼尾草于2010 年8 月采自北京三發(fā)植物種苗基地(位于北京市海淀區(qū)西北旺)，在其拔節(jié)期用鐮刀割取離地10 cm左右的地上部分，并切成1～3 cm長的小段。青貯前測得其干物質(DM)含量為2 58.51 g·kg-1，水溶性碳水化合物(WSC)含量為27.17 g·kg-1(以干物質計)，粗蛋白(CP)含量為163.92 g·kg-1(以干物質計)。

青貯添加劑乳酸菌制劑為日本雪印種苗株式會社生產(chǎn)的青貯專用添加劑(畜草1號)。

1.2試驗方法 試驗采用完全隨機區(qū)組設計，對照組添加等量的蒸餾水。乳酸菌添加量為1×106cfu·g-1(以鮮質量計)，丙酸分別按鮮質量的0.2%、0.3%、0.4%和0.5%添加，分別命名為PA0.2、PA0.3、PA0.4和PA0.5，丙酸和乳酸菌混合液(PA+LAB)處理組分別按鮮質量的0.2%、0.3%、0.4%和0.5%添加，分別命名為PA0.2+LAB、PA0.3+LAB、PA0.4+LAB和PA0.5+LAB。對照組和處理組依照試驗設計將乳酸菌液、丙酸及丙酸和乳酸菌混合稀釋液均勻噴灑于雜交狼尾草上。充分混勻后裝入聚乙烯袋(厚度為0.65 mm，規(guī)格為280 mm×300 mm)，每袋約200 g，每次處理3個重復，抽真空封口。室溫條件下貯藏，45 d后開袋分析各項指標。

1.3分析方法 青貯袋打開后，稱取青貯料20 g，加入蒸餾水，用榨汁攪拌機攪拌1 min，四層紗布和定性濾紙過濾，用pH測儀測定濾液的pH值[11]；濾液經(jīng)0.45 μm的濾膜過濾后，用SHTMADZE-10A型高效液相色譜分析儀測定乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)和丁酸(BA)的含量[12]，色譜柱為Snodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 30 mm×8 mm，檢測器SPD-M10AVp，流動相為3 mmol·L-1高氯酸，流速1 mL·min-1；柱溫50 ℃，檢測波長210 nm，進樣量5 μL；采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定氨態(tài)氮含量[13]；采用65 ℃條件下烘干48 h測定干物質(DM)[14]；烘干樣過40 mm篩后用全自動凱式定氮儀(型號：Foss2300)測定粗蛋白(CP)[15]；采用全自動纖維儀(型號：A2000i)測定中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)[16]。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計 所得數(shù)據(jù)用Excel軟件處理，并用SPSS 17.0軟件中進行單因素方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1不同處理對雜交狼尾草青貯營養(yǎng)成分的影響 雜交狼尾草所有處理與對照DM差異不顯著(P>0.05)，變化很小(表1)。PA0.2+LAB處理的NDF顯著高于對照組(P<0.05)，其他處理的NDF與對照差異不顯著。PA0.5+LAB處理的ADF顯著低于對照組，其他處理的ADF與對照差異不顯著，但略低于對照(表1)。PA0.3、PA0.4和PA0.5處理的CP含量顯著高于對照，PA0.3和PA0.5與LAB差異不顯著。PA+LAB處理組，除PA0.4+LAB處理外，CP含量都低于LAB，但與對照差異不顯著。PA處理組AN/TN顯著低于對照和LAB處理組。PA+LAB組合處理組除PA0.2+LAB處理外，AN/TN顯著低于LAB處理，與對照組差異不顯著。PA+LAB處理組的AN/TN隨著丙酸添加量增加呈下降趨勢。

表1 不同添加劑處理對雜交狼尾草青貯品質的影響Table 1 Effects of different additives on fermentation quality of hybird Pennisetum silages g·kg-1

2.2不同處理對雜交狼尾草青貯發(fā)酵品質的影響 除了LAB和PA0.2+LAB處理外，添加處理中pH值均顯著低于對照(P<0.05)。PA處理組乳酸含量隨著其添加量遞增而降低，除了PA0.3和PA0.3+LAB處理，其他處理與對照和LAB的乳酸含量差異不顯著(P>0.05)(表2)。未添加處理中,PA0.3、PA0.4和PA0.5處理的乙酸含量顯著低于對照，其他處理的乙酸含量與對照差異不顯著。除PA0.2外,PA處理組的LA/AA顯著高于對照，而LAB和PA+LAB處理組(PA0.5+LAB除外)的LA/AA與對照的差異不顯著，PA處理組內各個水平之間LA/AA的差異顯著(表2)。

表2 不同添加劑對雜交狼尾草青貯過程中有機酸含量的影響Table 2 Effects of different treatments on organic acids of hybird Pennisetum silage during the ensiling

3 討論

3.1PA處理組對雜交狼尾草青貯品質的影響 雜交狼尾草屬暖季型牧草，莖稈粗硬，纖維含量高，不如冷季型牧草那樣容易壓實，在青貯體內也容易殘留較多空氣。在青貯初期，過多的殘余空氣會延長植物呼吸作用和好氧性微生物的活動時間[17]，同時會使蛋白酶的活性時間延長，導致更多的蛋白質被分解[18]，造成原料中營養(yǎng)物質及水溶性碳水化合物的損耗，影響乳酸發(fā)酵。本研究中，添加丙酸到青貯料中，可以在短時間內快速降低pH值。Mckersie[19]的研究表明，蛋白酶的活性隨pH值的下降而降低。與對照相比，PA處理顯著降低了青貯原料的pH值，有效抑制了有害微生物的活動，從而阻止了丁酸的產(chǎn)生和蛋白質的降解。PA0.3、PA0.4、PA0.5處理顯著降低了青貯料中的乙酸含量和AN/TN，提高了青貯料的CP含量和LA/AA，說明青貯料進行同型發(fā)酵，導致乳酸成為主要的發(fā)酵產(chǎn)物，進而形成低pH值、低乙酸和低AN/TN，改善了青貯料的發(fā)酵品質。PA處理組和PA+LAB處理組在相同水平的丙酸添加量上，PA處理組和PA+LAB處理組乳酸含量差異不顯著，但是在PA處理組和PA+LAB處理組內不同水平之間的差異顯著，并且除了PA0.3處理和PA0.3+LAB處理顯著提高了青貯料的乳酸含量外，其余處理都與對照差異不顯著。這說明同時添加乳酸菌和丙酸提高青貯品質的疊加效果不明顯，這可能是由于添加的乳酸菌劑是復合菌劑，并沒有在青貯發(fā)酵過程中占主導地位，也可能是在青貯初期，添加的丙酸量比較大，不適宜添加的乳酸菌劑生長，這與張增欣和邵濤[10]的研究結果一致。另外，由于本研究采用袋裝抽真空青貯進行模擬試驗，青貯過程中沒有汁液的損失，而所有處理間的干物質含量變化小，差異不顯著。

3.2PA+LAB處理對雜交狼尾草青貯品質的影響 由于原料自身附著的乳酸菌數(shù)量有限，為了達到更好的青貯效果，添加乳酸菌可以彌補青貯原料中的乳酸菌數(shù)量的不足。張靜等[20]研究發(fā)現(xiàn)，添加丙酸可以有效抑制有害微生物的活動，減少WSC的消耗，促進發(fā)酵，改善意大利黑麥草(Loliummultiflorum)青貯發(fā)酵品質。Aksu等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，在玉米(Zeamay)青貯中添加含有植物乳酸菌的添加劑能夠顯著改善青貯的品質，降低pH值，但Sharp等[22]和Sebastian等[23]認為，添加乳酸菌會導致青貯腐敗變質。本研究中，PA+LAB處理組的LA/AA顯著低于PA處理組，乙酸含量、AN/TN顯著高于PA處理組，這可能是因為添加的乳酸菌為復合菌劑，含有異型發(fā)酵乳酸菌，而異型發(fā)酵的主要產(chǎn)物是乙酸[24]。Kung和Ranjit[25]研究發(fā)現(xiàn),青貯料中含有高濃度的乙酸是提高青貯有氧穩(wěn)定性的根本原因。Kung等[18]在2003年提出，乙酸是抗酵母菌的有效因子，高濃度的乙酸可以使苜蓿(Medicagosativa)長時間保持新鮮狀態(tài)。Kleinschmit和Kung[26]的研究表明，青貯中接種異型發(fā)酵乳酸菌能有效改善青貯有氧穩(wěn)定性，降低厭氧貯藏階段及開窖飼喂時酵母菌的活性。本研究中,PA+LAB和LAB處理組較PA處理組，顯著提高了青貯料中乙酸含量，雖然乳酸菌進行異型發(fā)酵，相對消耗較多的能量和底物，但是乙酸濃度的增長可以提高青貯料的抗真菌的能力和有氧穩(wěn)定性。對于添加異型乳酸菌對雜交狼尾草二次發(fā)酵的影響有待進一步研究。

4 結論

添加丙酸能降低雜交狼尾草的pH值，促進乳酸菌的發(fā)酵，提高乳酸的含量，提高LA/AA比例，降低AN/TN比例以及乙酸、丁酸含量，改善雜交狼尾草的青貯品質，而添加乳酸菌有助于提高雜交狼尾草的有氧穩(wěn)定性。從提高雜交狼尾草的青貯品質和經(jīng)濟效益方面考慮，以0.3%丙酸添加量較合適。

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