添加糖蜜和乙酸對西藏發(fā)酵全混合日糧青貯發(fā)酵品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性影響

邱小燕，原現(xiàn)軍，郭剛，3，聞愛友，余成群，巴桑，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．懷化學(xué)院生命科學(xué)系，湖南 懷化418100；3．山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，山西 太谷030800；4．中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101；5．西藏日喀則地區(qū)草原工作站，西藏 日喀則857000）

奶牛養(yǎng)殖業(yè)是西藏畜牧業(yè)的重要組成部分，直接關(guān)系到西藏農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。西藏自然條件惡劣，土壤貧瘠，冬寒期長達7個多月，優(yōu)質(zhì)飼草資源匱乏，長期以來奶牛飼養(yǎng)水平低，影響了其生長發(fā)育及生產(chǎn)性能。發(fā)酵全混合日糧（fermented total mixed ration，F(xiàn)TMR）［1］是厭氧條件下發(fā)酵而成、營養(yǎng)均衡的全價飼料，可以有效地利用飼草資源，提高奶牛產(chǎn)奶量、乳蛋白率和能量轉(zhuǎn)化率。西藏是我國青稞的主產(chǎn)區(qū)，每年伴隨大量的青稞秸稈產(chǎn)生，利用其調(diào)制成FTMR飼料既可為奶牛提供營養(yǎng)均衡的日糧，又可以擴大飼料來源。青稞秸稈水溶性碳水化合物含量低、粗纖維含量高，影響了FTMR的發(fā)酵品質(zhì)，同時在FTMR轉(zhuǎn)運及開窖飼喂過程中，易發(fā)生有氧變質(zhì)，降低FTMR飼料的適口性和營養(yǎng)價值。因此，研究提高FTMR飼料的發(fā)酵品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性對促進西藏FTMR技術(shù)的推廣與應(yīng)用，實現(xiàn)奶牛養(yǎng)殖業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

糖蜜是一種常用的青貯發(fā)酵促進劑，能為乳酸菌提供發(fā)酵底物，促進乳酸快速生成，迅速降低pH值，有效地抑制其他有害微生物的活性，使青貯飼料能長期保存［2］。Cao等［3］在FTMR飼料中添加4%的糖蜜改善了其發(fā)酵品質(zhì)。乙酸是青貯過程中的主要產(chǎn)物之一，許多研究［4－6］認為乙酸能抑制酵母菌等有害微生物的活性，減少營養(yǎng)成分的損失，提高青貯飼料的有氧穩(wěn)定性，延緩青貯飼料從開窖到飼喂過程的有氧腐敗。

本試驗旨在研究添加糖蜜、乙酸對FTMR發(fā)酵品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性的影響，篩選出適宜的添加劑，以指導(dǎo)優(yōu)質(zhì)FTMR的生產(chǎn)，促進西藏奶牛業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

如表1所示，F(xiàn)TMR由青稞（Hordeumvulgare）秸稈、全株燕麥（Arrhenatherumelatius）、紫花苜蓿（Medi－cagosativa）和精料配制而成，水分約50%左右。青稞、燕麥和紫花苜蓿種植于西藏山南地區(qū)貢嘎縣崗堆鎮(zhèn)吉那奶牛試驗場，于2012年9月23日刈割，青稞秸稈為青稞去除籽實后的秸稈，全株燕麥處于乳熟期，紫花苜蓿處于第2茬初花期。精料由玉米、全棉籽、菜籽粕、玉米酒糟、維生素和礦物質(zhì)預(yù)混料等組成，由吉納奶牛場配制。FTMR配方中原料的化學(xué)成分如表2所示。

1．2 試驗設(shè)計

試驗采用實驗室青貯罐，容積為15L的塑料容器。試驗設(shè)對照組（無添加），乙酸添加組（A，為無水乙酸，純度＞99．5%，0．3%鮮重），糖蜜添加組（M，3%鮮重），乙酸和糖蜜組合添加組（AM，0．3%＋3%鮮重），青貯45d后，打開青貯窖取樣分析發(fā)酵品質(zhì)，同時打開剩余的全部青貯罐，有氧暴露6，9和12d后，分別取樣分析有氧穩(wěn)定性，每個處理各個時間點5個重復(fù)，共計80個實驗室青貯罐。

1．3 試驗方法

1．3．1 FTMR的調(diào)制 青稞秸稈、全株燕麥和紫花苜蓿用鍘刀切成1～2cm后，按照試驗設(shè)計與精料充分混合均勻后，每個實驗室青貯罐均裝填9．0kg TMR飼料，壓實密封，室溫18～25℃條件下保存。

1．3．2 原料營養(yǎng)成分及微生物分析 將原料于65℃烘箱中烘60h以上至恒重，測定干物質(zhì)（dry matter，DM）含量［7］；粗蛋白（crude protein，CP）含量采用凱氏定氮法測定［8］；中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量用范氏纖維分析法（Van Soest）測定［8］；粗脂肪含量采用殘余法測定［9］；粗灰分含量采用灼燒法測定［8］；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［8］；乳酸菌、好氧性細菌和酵母菌數(shù)量分別采用 MRS（de－Man Rogosa Sharpe）瓊脂培養(yǎng)基、營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基計數(shù)，乳酸菌37℃厭氧培養(yǎng)3d，好氧性細菌和酵母菌用生化培養(yǎng)箱37℃培養(yǎng)2d。

1．3．3 發(fā)酵品質(zhì)分析 青貯45d后打開實驗室青貯罐，取出全部FTMR充分混勻，采用四分法稱取140g加入280g的去離子水，4℃浸提24h，然后通過2層紗布和定性濾紙過濾，pH值用HANNA pH211型pH計測定；乳酸含量（lactic acid，LA）用對－羥基聯(lián)苯比色法測定［10］；揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acids，VFAs），包括乙酸（acetic acid，AA）、丙酸（propionic acid，PA）、丁酸（butyric acid，BA），采用高效氣相色譜儀（日本島津 GC－14B）［8］測定；氨態(tài)氮含量（ammonia nitrogen，NH3－N）采用苯酚－次氯酸鈉比色法測定［11］。

表1 FTMR的原料構(gòu)成及化學(xué)、微生物成分Table 1 Ingredient and chemical and microorganism composition of fermented total mixed ration（FTMR）silages

1．3．4 有氧穩(wěn)定性分析 實驗室青貯罐打開后，取出全部飼料，使空氣充分浸入，有氧放置6，9和12d后，采用四分法稱取140g樣品，分析各項指標(biāo)及好氧性微生物和酵母菌數(shù)量。

1．4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

對發(fā)酵品質(zhì)試驗數(shù)據(jù)進行單因子方差分析（One way－ANOVA），并用鄧肯法（Duncan）對各處理進行多重比較；有氧穩(wěn)定性數(shù)據(jù)采用SAS軟件中的一般線性模型（GLM）進行兩因素（添加劑，時間，添加劑×?xí)r間）方差分析，并對各添加劑處理及有氧暴露天數(shù)間數(shù)據(jù)分別進行多重比較（P＜0．05）。

2 結(jié)果與分析

2．1 FTMR材料的化學(xué)及微生物成分

如表2所示，青稞秸稈有較高的NDF和ADF及較低的粗蛋白含量，全株燕麥顯示較高的水溶性碳水化合物含量。FTMR干物質(zhì)含量接近500g／kg FW，粗蛋白和水溶性碳水化合物含量分別為173．00和60．08g／kg。乳酸菌和好氧性微生物數(shù)量均大于5lg cfu／g，而酵母菌數(shù)量小于5lg cfu／g（表1）。

表2 FTMR配方中青稞秸稈、燕麥、紫花苜蓿、精料的化學(xué)成分Table 2 Chemical composition of hulless barley straw，oat，alfalfa and concentrate used in fermented total mixed ration silages

表3 FTMR飼料的發(fā)酵品質(zhì)Table 3 Fermentation quality of fermented total mixed ration silages

2．2 FTMR的發(fā)酵品質(zhì)

由表3可見，發(fā)酵45d后各組發(fā)酵品質(zhì)均良好，干物質(zhì)含量無顯著差異（P＞0．05），pH值均降至4．30左右。雖各組間乳酸含量無顯著差異（P＞0．05），但A和AM組均不同程度降低了乳酸含量。添加劑處理組均具有較高的乙酸含量，其中A和AM組乙酸含量顯著（P＜0．05）高于對照組。相應(yīng)地，各處理組乳酸／乙酸均低于對照組，其中A和AM組顯著低于（P＜0．05）對照組。各組均僅檢測到微量丙酸含量。各添加組丁酸含量均低于對照組，其中A和AM組略低于M組，但各組間差異均不顯著（P＞0．05）。無論糖蜜單獨添加還是與乙酸組合添加均降低了氨態(tài)氮／總氮，其中單獨添加組氨態(tài)氮／總氮顯著低于對照組（P＜0．05）。

2．3 FTMR的有氧穩(wěn)定性

如表4所示，隨著有氧暴露時間的延長，對照組和M組乳酸含量緩慢下降，而A和AM組乳酸含量呈先上升后下降的變化趨勢。相應(yīng)地，各組pH值均呈上升趨勢，其中對照組和M組上升幅度較大，有氧暴露12d后上升至5．70和6．50，顯著高于（P＜0．05）A和AM組。各組乙酸含量在整個有氧暴露階段呈下降趨勢。A和AM組氨態(tài)氮／總氮隨著有氧暴露時間的延長緩慢上升（P＞0．05），而對照組和M組氨態(tài)氮／總氮均在有氧暴露后第6天已顯著（P＜0．05）高于初始值，之后繼續(xù)上升，到有氧暴露12d后，對照組和M組氨態(tài)氮／總氮顯著（P＜0．05）高于A和AM組。A和AM組水溶性碳水化合物呈下降趨勢（P＞0．05）變化，而對照組和M組水溶性碳水化合物在有氧暴露前9d顯著（P＜0．05）下降，之后基本趨于穩(wěn)定（P＞0．05），在有氧暴露第12天，A組和對照組分別顯示最高和最低的水溶性碳水化合物含量。在有氧暴露之初（0d），各組乳酸菌數(shù)量始終處于較高水平（＞8lg cfu／g），之后各組均不同程度下降，其中M和AM組在第6天已顯著降低（P＜0．05）。而對照組和A組乳酸菌數(shù)量顯著下降（P＜0．05）出現(xiàn)在有氧暴露第9天。各組好氧性微生物數(shù)量均隨著有氧暴露時間的延長呈上升（P＞0．05）趨勢，其中A和AM組好氧性微生物始終顯示較低數(shù)量，M組在有氧暴露12d后顯示最高的好氧性微生物數(shù)量（P＜0．05）。對照組和M組酵母菌數(shù)量分別在第12和6天顯著（P＜0．05）升高，而A和AM組酵母數(shù)量緩慢增加（P＞0．05），其中A和AM組酵母菌數(shù)量始終處于較低水平。

表4 FTMR開窖后的pH值、乳酸、乙酸、水溶性碳水化合物含量、氨態(tài)氮／總氮及微生物數(shù)量的變化Table 4 Changes in pH value，lactic acid，acetic acid and water soluble carbohydrates contents of fermented total mixed ration silages during exposed to the air

3 討論

3．1 添加劑對全混合日糧發(fā)酵品質(zhì)的影響

青貯45d后對照組pH值為4．27，未能降至常規(guī)成功青貯要求的臨界值以下（4．2），各添加劑處理組pH值也均高于4．2，這是由于乳酸菌活性與青貯材料的干物質(zhì)含量有關(guān)［2］，Morgan等［12］將青貯玉米的干物質(zhì)含量由175g／kg提高至360g／kg，抑制了乳酸菌的活性，結(jié)果乳酸含量由165g／kg降至34g／kg，pH值由4．00上升至5．09，但仍然能很好地保存。許多研究也證實，當(dāng)干物質(zhì)含量較高時，即使青貯飼料pH值在4．5左右，亦能使其得到好的保存［13－14］。較高的干物質(zhì)含量也可抑制丁酸菌和大腸桿菌等有害微生物的生長［2］，進而降低其對發(fā)酵底物、蛋白質(zhì)和氨基酸等營養(yǎng)成分的降解。本試驗中，所有FTMR干物質(zhì)含量均高于450g／kg，發(fā)酵45d后各組pH 值均低于4．30，且顯示較低的丁酸（≤2g／kg DM）和氨態(tài)氮（≤100g／kg TN）含量［15］，說明青貯環(huán)境處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以達到長期保存的目的［16］。

添加糖蜜并未顯著提高乳酸含量，這可能是由于FTMR水溶性碳水化合物（60．08g／kg DM）足以滿足乳酸菌發(fā)酵，這一點可以從對照組及乙酸添加組青貯結(jié)束時仍有部分水溶性碳水化合物殘留得到證實。榮輝等［17］在對生長65d的象草（Pennisetumpurpureum）青貯時，發(fā)現(xiàn)可溶性碳水化合物含量為57．8g／kg DM，能保證象草青貯飼料良好的發(fā)酵品質(zhì)。

添加乙酸（包括單獨添加和組合添加）降低了乳酸含量，這可能是由于同型乳酸菌對乙酸耐受性比較低，抑制了青貯過程中乳酸的生成［18］。McDonald和Henderson［19］研究發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性脂肪酸可抑制青貯過程中乳酸菌活性，降低乳酸含量。Randby［20］研究了甲酸和乙酸對貓尾草（Setariaviridis）、牛尾草（Festucaelatior）和紅三葉（Trifoliumpratense）不同比例混合青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響，也發(fā)現(xiàn)甲酸和乙酸均能抑制乳酸發(fā)酵，而乙酸效果不及甲酸。本試驗中乙酸添加組丁酸含量略低于對照，這可能歸因于乙酸對丁酸菌的抑制作用。Danner等［4］在關(guān)于青貯飼料有氧穩(wěn)定性研究中，指出丁酸菌能夠降解水溶性碳水化合物和蛋白質(zhì)生成丁酸和氨態(tài)氮，而高濃度的乙酸可以抑制丁酸菌的活性，從而降低丁酸的濃度。

3．2 添加劑對全混合日糧有氧穩(wěn)定性的影響

有氧暴露階段pH值的變化能直觀反映出青貯飼料的腐敗速度和程度，較低的pH值能夠有效抑制蛋白質(zhì)的降解［21］。對照組和M組pH值有氧暴露9d后顯著升高至5．70和6．50，A和AM組pH值在有氧暴露階段緩慢上升，12d后pH值僅達到4．5左右，顯著低于對照組和M組，這表明對照組和M組有氧暴露9d后開始腐敗，而A和AM組有氧暴露12d后FTMR品質(zhì)仍屬良好。本試驗中有氧暴露過程中對照組和M組乳酸含量逐漸下降，這是由于實驗室青貯窖開封后，F(xiàn)TMR厭氧環(huán)境被打破，好氧性微生物開始大量繁殖，它們以乳酸、水溶性碳水化合物為底物，產(chǎn)生有機酸，并釋放二氧化碳和熱量，導(dǎo)致青貯飼料溫度上升，進而加劇了青貯飼料腐敗變質(zhì)的進程［22］。Britt等［23］在玉米青貯時添加不同比例甲酸和丙酸，發(fā)現(xiàn)青貯期間抑制了乳酸菌活動，降低了乳酸含量，而開封后由于甲酸與丙酸的揮發(fā)和代謝，導(dǎo)致乳酸菌可以繼續(xù)利用青貯過程中節(jié)省的發(fā)酵底物，從而在有氧暴露14d后出現(xiàn)一個乳酸含量高峰，本研究由于有氧暴露階段好氧微生物活躍，乙酸對乳酸菌的抑制作用相對減弱，部分乳酸菌利用FTMR中剩余的WSC繼續(xù)產(chǎn)生乳酸，因而A和AM組在有氧暴露期間乳酸含量先上升后下降。Wilkinson和Davies［24］指出未解離短鏈脂肪酸以被動運輸?shù)男问竭M入微生物細胞內(nèi)部，之后釋放H＋降低內(nèi)部pH，從而殺死細胞，抑制真菌等微生物的生長繁殖，而乙酸的解離程度低于乳酸，可以有效抑制青貯飼料有氧暴露階段酵母、霉菌和真菌的生長繁殖，因此，乙酸含量已成為預(yù)測青貯有氧穩(wěn)定性優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一。本試驗乙酸添加組始終顯示較低的氨態(tài)氮／總氮、好氧性微生物和酵母菌數(shù)量，且乙酸添加組有較高的水溶性碳水化合物含量，這均歸因于乙酸對有氧階段有害微生物的抑制作用。Driehuis等［25］指出乙酸對酵母菌有雙重作用，即厭氧階段乙酸抑制酵母菌的存活，有氧階段乙酸抑制酵母菌的活性，乙酸濃度在36．0～50．0g／kg DM能夠有效地抑制有氧腐敗。Schmidt和Kung［26］在玉米青貯時添加布氏乳桿菌，發(fā)現(xiàn)青貯物中含有較高濃度的乙酸是青貯有氧穩(wěn)定性提高的基本原因，且乙酸濃度越高，有氧腐敗的時間相應(yīng)地延長。

4 結(jié)論

綜上所述，青貯45d后，各組FTMR飼料均具有良好的發(fā)酵品質(zhì)，雖然添加乙酸降低了乳酸含量，但與對照相比無顯著性差異，發(fā)酵品質(zhì)良好。有氧暴露9d后，對照組和糖蜜添加組開始發(fā)生有氧腐敗，而添加乙酸提高了有氧穩(wěn)定性，pH值、好氧性微生物和酵母菌數(shù)量在整個有氧暴露的過程始終維持在較低水平，可使FTMR飼料良好地保存12d以上。因此，為了獲得品質(zhì)優(yōu)良的FTMR飼料，可在生產(chǎn)FTMR時添加0．3%的乙酸既不影響發(fā)酵品質(zhì)，也可提高其有氧穩(wěn)定性。

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