添加劑對西藏燕麥和箭筈豌豆混合青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

張潔，原現(xiàn)軍，郭剛，4，聞愛友，王堅，肖慎華，巴桑，余成群，邵濤＊

（1．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 飼草調(diào)制加工與貯藏研究所，江蘇 南京210095；2．中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101；3．西藏日喀則地區(qū)草原工作站，西藏 日喀則857000；4．山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，山西 太谷030801）

西藏是我國五大牧區(qū)之一，由于復(fù)雜的氣候條件、特殊的生態(tài)環(huán)境［1］和長期過度放牧，導(dǎo)致西藏地區(qū)天然草地退化嚴(yán)重，草畜矛盾日益突出，為了解決天然草場枯竭，飼草短缺的問題，必須合理利用西藏地區(qū)的飼草資源，通過加工調(diào)制與貯藏技術(shù)提高其利用效率，以緩解牧區(qū)冬春季節(jié)飼草緊缺的困境［2］，促進當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

箭筈豌豆（Viciasativa）和燕麥（Avenasativa）是青藏高原主要的栽培牧草和糧飼作物，具有抗旱、抗寒、適應(yīng)性強［3］、適口性好等特點。箭筈豌豆粗蛋白含量和緩沖能高，水溶性碳水化合物含量較低，單獨青貯不易成功［4］。燕麥蛋白質(zhì)含量低，水溶性碳水化合物含量高，將2種青貯原料混合青貯，既解決了箭筈豌豆難以單獨青貯的問題，又可使青貯飼料營養(yǎng)均衡，王奇［5］研究表明箭筈豌豆和葦狀羊茅（Festucaarundinacea）混合青貯后，盡管改善了青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價值，但由于2種牧草以一定比例混合后，青貯原料的緩沖能升高，水溶性碳水化合物不足以提供充足的發(fā)酵底物，青貯早期乳酸發(fā)酵不能迅速占據(jù)主導(dǎo)地位，pH難以快速下降到4．2以下，造成青貯早期好氧性微生物與乳酸菌競爭發(fā)酵底物，增加了蛋白質(zhì)的損失。王昆昆等［6］研究表明添加乳酸菌制劑可以降低苜蓿（Medicagosativa）和披堿草（Elymusdahuricus）混合青貯的pH值，提高乳酸含量，顯著改善了青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。

乳酸菌制劑和糖蜜常作為青貯發(fā)酵促進劑應(yīng)用于青貯飼料生產(chǎn)中［7－8］，添加乳酸菌制劑可以增加青貯早期乳酸菌的數(shù)量，促進乳酸發(fā)酵，快速產(chǎn)生乳酸降低pH，從而達到有效地抑制其他有害微生物的活性［8］。添加糖蜜可以為乳酸菌提供更多的發(fā)酵底物，促進乳酸發(fā)酵，快速降低pH，提高青貯發(fā)酵品質(zhì)［9］。山梨酸鉀作為一種防腐劑已被廣泛地應(yīng)用于食品業(yè)，將其添加到青貯飼料中不僅能抑制青貯早期好氧性微生物的活性（特別是霉菌和酵母菌），減少水溶性碳水化合物的消耗，節(jié)約發(fā)酵底物，促進乳酸發(fā)酵，而且還可以提高青貯飼料的有氧穩(wěn)定性［10－11］。

本試驗是在燕麥和箭筈豌豆混合青貯的基礎(chǔ)上，進一步添加乳酸菌制劑、糖蜜和山梨酸鉀，評價其對提高青貯發(fā)酵品質(zhì)的效果，為西藏地區(qū)優(yōu)質(zhì)青貯飼料的生產(chǎn)提供理論依據(jù)和實際指導(dǎo)。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

青貯原料：將種植于西藏山南地區(qū)貢嘎縣崗堆鎮(zhèn)吉納村試驗地的燕麥和箭筈豌豆于2012年9月16日刈割青貯，燕麥處于乳熟期，箭筈豌豆為結(jié)莢期。糖蜜為制糖業(yè)副產(chǎn)品，乳酸菌制劑主要是植物乳酸桿菌（1×106cfu）。由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)飼草調(diào)制加工與貯藏研究所和西藏高原草業(yè)工程技術(shù)研究中心研制。各青貯材料化學(xué)成分如表1。

表1 青貯前燕麥和箭筈豌豆的化學(xué)成分Table 1 Chemical compositions of oat and common vetch before ensiling

1．2 試驗設(shè)計

試驗采用完全隨機設(shè)計，設(shè)對照組和3個不同添加劑處理組。（1）對照組（control，無添加，C）；（2）乳酸菌制劑組（L）；（3）0．15%的山梨酸鉀組（S）；（4）3%的糖蜜組（M）。在青貯后的第30，45和60天打開青貯窖取樣分析，每個處理各個時間點5個重復(fù)，共計60個實驗室青貯窖。

1．3 試驗方法

1．3．1 青貯飼料的調(diào)制 燕麥和箭筈豌豆用鍘刀切成2cm左右后，將燕麥和箭筈豌豆以7∶3的鮮重比充分混勻，分別以鮮重為基礎(chǔ)按試驗設(shè)計量將乳酸菌制劑、糖蜜和山梨酸鉀添加到青貯原料中，充分混勻裝填至2L的實驗室青貯窖中，壓實后蓋上內(nèi)外蓋，并用膠帶密封。置于室溫下保存。

1．3．2 樣品處理 在青貯第30，45和60天分別打開青貯窖，取出全部青貯飼料將其混合均勻，稱取35g放入100mL的廣口三角瓶，加入70g去離子水，4℃浸提24h，然后通過2層紗布和定性濾紙過濾，所得液體為青貯飼料浸提液，－20℃冷凍冰箱保存待測［10］。濾液用來測定pH值、乳酸、氨態(tài)氮和揮發(fā)性脂肪酸。將剩余部分青貯飼料收集烘干，測定干物質(zhì)、總氮以及水溶性碳水化合物。

1．3．3 測定項目及分析方法 干物質(zhì)含量測定（dry matter，DM）：在65℃烘箱中烘60h以上至恒重，測定干物質(zhì)含量［10］；pH值用HANNApH211型pH計測定；乳酸含量（lactic acid，LA）采用對－羥基聯(lián)苯比色法測定；水溶性碳水化合物含量（water soluble carbohydrates，WSC）采用蒽酮－硫酸比色法測定［12］；揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acids，VFAs）采用高效氣相色譜儀（日本島津GC－14B）測定，柱溫140℃，汽化室溫度180℃，氫氣檢測器220℃。氨態(tài)氮含量（ammonia nitrogen，AN）采用苯酚－次氯酸鈉比色法測定；總氮含量（total nitrogen，TN）采用凱氏定氮法測定［10］。

1．4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

采用SAS（8．2）對試驗數(shù)據(jù)進行雙因子方差分析（ANOVA），并用鄧肯氏（Duncan）方法對處理間及青貯天數(shù)間平均數(shù)進行多重比較（P＜0．05）［13］。

2 結(jié)果與分析

2．1 添加劑對混合青貯飼料pH值、干物質(zhì)和揮發(fā)性脂肪酸含量的影響

隨青貯時間的延長，各組干物質(zhì)含量除個別波動外，總體呈下降趨勢。與對照組相比，M組和L組干物質(zhì)含量均低于（P＞0．05）或顯著（P＜0．05）低于對照組，而S組與對照組無顯著（P＞0．05）差異。

整個青貯過程中各組pH值均保持在4．0以下（表2），第30天各組pH最低，之后略有升高，45d后基本趨于穩(wěn)定。M組和L組pH值始終顯著（P＜0．05）低于對照組，而S組pH值與對照組無顯著（P＞0．05）差異。相應(yīng)地，各組乳酸青貯30d后基本趨于穩(wěn)定，其中M組和L組乳酸含量30d后依然上升，且始終顯著（P＜0．05）高于對照組。青貯過程中S組乳酸含量始終高于對照組，其中前45d差異顯著（P＜0．05）。

表2 燕麥和箭筈豌豆混合青貯過程中pH值、干物質(zhì)和揮發(fā)性脂肪酸含量的變化Table 2 Changes in pH，dry matter and volatile fatty acids contents of mixed silages of oat and common vetch during ensiling

隨著青貯時間的延長，各組乙酸含量逐漸上升，各添加劑處理組乙酸含量始終顯著（P＜0．05）低于對照組，其中S組乙酸含量顯著（P＜0．05）高于M組和L組。丙酸與丁酸含量除個別波動外，總體呈上升趨勢，且各添加劑處理組始終顯著（P＜0．05）低于對照組，其中S組丁酸含量最低，顯著（P＜0．05）低于M組和L組，丙酸含量顯著（P＜0．05）高于M組和L組，總揮發(fā)性脂肪酸與乙酸的變化基本一致。

2．2 添加劑對混合青貯飼料乳酸／乙酸、氨態(tài)氮／總氮和水溶性碳水化合物含量的影響

青貯第30天，M組水溶性碳水化合物含量顯著（P＜0．05）高于對照組（表3），L組顯著（P＜0．05）低于對照組，之后各組水溶性含量均逐漸下降，至青貯45d后，M組和L組均低于對照組和S組，但兩者之間無顯著（P＞0．05）差異。

隨著青貯時間的延長，各組氨態(tài)氮／總氮均呈上升趨勢，除S組第45天外，各添加劑處理組均顯著（P＜0．05）低于對照組，其中M組始終顯示最低（P＜0．05）的氨態(tài)氮／總氮。

表3 燕麥和箭筈豌豆混合青貯過程中水溶性碳水化合物含量、乳酸／乙酸和氨態(tài)氮／總氮的變化Table 3 Changes in the contents of water soluble carbohydrate，lactic acid／acetic acid and ammonia nitrogen／total nitrogen of mixed silages of oat and common vetch during ensiling

3 討論

McDonald等［7］認(rèn)為理想的青貯材料應(yīng)具有充足的可溶性碳水化合物、較低的緩沖能、適宜的干物質(zhì)含量（高于200g／kg FW）。本試驗中，將燕麥與箭筈豌豆混合青貯，可以彌補箭筈豌豆可溶性碳水化合物的不足，降低青貯材料的緩沖能，并使混合材料的干物質(zhì)含量在300g／kg FW左右。依照優(yōu)質(zhì)青貯飼料判定標(biāo)準(zhǔn)，pH不高于4．2，丁酸含量小于2g／kg DM，氨態(tài)氮／總氮小于100g／kg TN，乳酸含量介于30～130g／kg DM 之間，且超過揮發(fā)性脂肪酸的總量［14］，各處理組各時間點發(fā)酵品質(zhì)均良好。許多研究也證明了將禾本科牧草與豆科牧草混合青貯可以獲得好的發(fā)酵品質(zhì)［6，15］。另外各處理組在青貯過程中青貯飼料干物質(zhì)含量變化不明顯，這與采用實驗室青貯窖模擬生產(chǎn)實踐有關(guān)，實驗室青貯窖密封良好，且無汁液的損失。

充足的水溶性碳水化合物是成功青貯的保證，糖蜜作為一種工業(yè)副產(chǎn)品，常被用作青貯發(fā)酵促進劑，用以彌補青貯材料糖分的不足。據(jù)McDonald等［7］研究報道，在青貯玉米中添加1%的糖蜜，相當(dāng)于增加了20%的水溶性碳水化合物，可為青貯中乳酸菌的快速發(fā)酵提供充足底物。另外，添加糖蜜可以促進了同型乳酸菌生長，提高了乳酸發(fā)酵效率［16－17］，同時抑制丁酸發(fā)酵，從而提高青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)［9，18］。在本試驗青貯過程中，與對照組相比，添加3%的糖蜜顯著提高了青貯飼料的乳酸含量，降低了pH值和丁酸含量，并且與對照及其他處理組相比，糖蜜添加組乙酸含量顯著降低、乳酸／乙酸值顯著升高。

青貯原料附著的乳酸菌數(shù)量和種類是影響青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的重要因素。通常作物附著的乳酸菌數(shù)量較?。ǎ?04cfu／g FW），遠低于好氧性微生物和真菌數(shù)量，而乳酸菌數(shù)量達到105cfu／g FW 是保證青貯成功發(fā)酵的最低要求［19］。因此，青貯時添加乳酸菌，特別是同型發(fā)酵乳酸菌，可以提高青貯早期乳酸產(chǎn)生速率，快速降低青貯飼料pH，從而抑制如丁酸梭菌和霉菌等有害微生物的活性，降低丁酸含量，提高青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)［20］。植物乳桿菌常存在于發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)良的青貯飼料中，其可利用底物廣泛、耐酸性強，是青貯飼料生產(chǎn)中應(yīng)用最多的乳酸菌菌種之一。本試驗中，植物乳桿菌添加組青貯飼料pH最低，且與對照組相比，乳酸含量顯著升高，乙酸、丁酸含量和氨態(tài)氮／總氮顯著降低，表明植物乳桿菌提高了乳酸的產(chǎn)生速率，同質(zhì)型乳酸發(fā)酵占據(jù)主導(dǎo)地位，并且有效抑制了丁酸梭菌，提高了青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)，這與王奇等［20］人的研究結(jié)果一致。

本試驗中，山梨酸鉀處理組pH值與對照組相比變化不大，但顯著高于糖蜜處理組與乳酸菌處理組，添加山梨酸提高了乳酸、乳酸／乙酸的含量，降低了乙酸、丁酸、總揮發(fā)性脂肪含量和氨態(tài)氮／總氮，這與Shao等［11］的研究一致，Shao等［11］添加0．1%的山梨酸顯著提高了黑麥草（Loliumperenne）青貯的乳酸／乙酸，降低了氨態(tài)氮和總揮發(fā)酸含量。與發(fā)酵促進劑——植物乳桿菌和糖蜜相比，山梨酸鉀的作用機理不同，其作為發(fā)酵抑制劑不能為青貯發(fā)酵提供額外的底物和發(fā)酵動力，僅能通過抑制梭菌、霉菌和酵母等有害微生物的活性，為乳酸菌的生長繁殖節(jié)省底物，從而改善青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)［21］。因此，添加山梨酸鉀對青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的改善效果不及植物乳桿菌和糖蜜組。

綜上所述，通過將燕麥和箭筈豌豆混合青貯可以獲得較好的發(fā)酵品質(zhì)，在此基礎(chǔ)上添加3種添加劑可使其發(fā)酵品質(zhì)進一步提高，添加效果為糖蜜處理組＞乳酸菌處理組＞山梨酸鉀處理組。

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