有機酸對柱花草青貯品質(zhì)和營養(yǎng)成分的影響

張亞格　字學娟　李　茂　周漢林

(1.海南大學農(nóng)學院，?？?70100；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所，儋州571737；3.海南大學應(yīng)用科技學院，儋州571737)

有機酸對柱花草青貯品質(zhì)和營養(yǎng)成分的影響

張亞格1,2字學娟3李茂2*周漢林2*

(1.海南大學農(nóng)學院，?？?70100；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所，儋州571737；3.海南大學應(yīng)用科技學院，儋州571737)

摘要：本試驗旨在研究有機酸對柱花草青貯品質(zhì)及營養(yǎng)成分的影響，以提高柱花草的青貯品質(zhì)。以熱研2號柱花草為原料進行青貯試驗，分為4組，分別進行常規(guī)青貯(對照)和添加0.2%甲酸、乙酸和丙酸的青貯，每組3個重復。青貯30 d后，測定柱花草青貯飼料pH，乳酸、乙酸、丙酸、丁酸及主要營養(yǎng)成分含量。結(jié)果表明：柱花草直接青貯品質(zhì)較差，添加有機酸顯著降低青貯飼料的pH和丁酸含量(P<0.05)，提高粗蛋白質(zhì)含量，乙酸組顯著高于對照組(P<0.05)，降低中性洗滌纖維含量，甲酸組、乙酸組顯著低于對照組(P<0.05)，同時，提高飼料相對值，甲酸組、乙酸組顯著高于對照組(P<0.05)。綜合得出，添加有機酸能明顯改善柱花草青貯品質(zhì)和提高營養(yǎng)價值，添加0.2%乙酸青貯效果最好。

關(guān)鍵詞：柱花草；有機酸；青貯品質(zhì)；營養(yǎng)成分

青貯飼料是青綠飼料在密閉缺氧的條件下，通過厭氧乳酸菌的發(fā)酵作用，將青綠原料中的可溶性碳水化合物轉(zhuǎn)化成乳酸等有機酸，使原料的pH降低，抑制不良微生物的繁殖，而得到的一種粗飼料。青貯飼料氣味酸香、青綠多汁、營養(yǎng)豐富、適口性好、利于長期保存，是家畜的優(yōu)良飼料來源。青貯飼料添加劑是為了抑制不良微生物繁殖，減少貯藏過程中營養(yǎng)物質(zhì)損失，并能確保青貯飼料在預(yù)定范圍內(nèi)發(fā)酵而設(shè)計的物質(zhì)[1]。青貯飼料添加劑的種類較多，目前常用的青貯添加劑按作用效果可分為抑制性添加劑、促進性添加劑和營養(yǎng)性添加劑[2]。甲酸、乙酸和丙酸均屬于抑制性添加劑[3-4]，可抑制青貯發(fā)酵過程中不良微生物的發(fā)酵及好氧微生物的活力，從而有效防止青貯飼料腐敗，最后起到保存飼料營養(yǎng)價值的目的。

柱花草(Stylosanthesguianensis)是我國熱帶、亞熱帶地區(qū)重要的豆科牧草[5]，具有蛋白質(zhì)含量高，適口性好等特點，可以作為我國南方地區(qū)家畜優(yōu)良的粗飼料來源。柱花草的生長具有明顯的季節(jié)性，通常夏秋季節(jié)產(chǎn)草量大，但每年種子成熟后(12月前后)可食用部分大大減少，容易造成家畜飼料短缺。為了滿足家畜在牧草減產(chǎn)季節(jié)的營養(yǎng)需求，在生長旺季就必須貯存充足的飼料，因而對柱花草進行青貯研究尤為重要。李茂等[6]研究了不同添加劑對柱花草青貯品質(zhì)的影響，結(jié)果表明添加山梨酸、蔗糖均能改善柱花草青貯品質(zhì)。Liu等[7-8]研究發(fā)現(xiàn)低溫和凋萎使柱花草青貯的有氧穩(wěn)定性降低，而添加乳酸菌能夠顯著降低柱花草青貯的pH、氨態(tài)氮含量,并在青貯過程中保持較高的乳酸/乙酸，提高了柱花草青貯品質(zhì)。

本試驗通過分別添加甲酸、乙酸、丙酸調(diào)制柱花草青貯飼料，并分析其有機酸含量以及營養(yǎng)成分，探討不同有機酸對柱花草青貯飼料品質(zhì)及營養(yǎng)成分的影響，為選擇合適的柱花草青貯添加劑提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料為熱研2號柱花草(營養(yǎng)期)，試驗地位于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所十隊實驗基地，北緯19°30′，東經(jīng)109°30′，海拔149 m，屬熱帶季風氣候，氣候特點是夏秋季節(jié)高溫多雨，冬春季節(jié)低溫干旱，干濕季節(jié)明顯；實驗基地土壤為花崗巖發(fā)育而成的磚紅壤土，土壤質(zhì)地較差，無灌溉條件。

1.2有機酸

甲酸、乙酸、丙酸均為實驗室用分析純試劑，購自國藥集團。

1.3試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個處理：常規(guī)青貯(對照)以及按原料重分別添加0.2%甲酸、乙酸、丙酸青貯。每個處理3個重復。

1.4試驗方法

1.4.1青貯飼料調(diào)制

柱花草收割后切短至約2 cm，稱取約150 g裝入塑料包裝袋中，加入相應(yīng)劑量有機酸混勻，用真空包裝機密封，常溫下(約25 ℃)貯藏30 d后開封，取樣進行相關(guān)指標分析。

1.4.2青貯飼料營養(yǎng)成分分析

青貯飼料調(diào)制前和開封后分別取樣，65 ℃經(jīng)48 h烘干，粉碎后密封保存待測。測定干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量。

1.4.3飼料相對值(RFV)計算

RDMI=120/NDF；

DDM=88.9-0.779ADF；

RFV=DMI×DDM/1.29[9]。

式中：RDMI為粗飼料DM的隨意采食量(% BW)；DDM為可消化的DM(%)。

1.4.4青貯飼料品質(zhì)分析

取青貯飼料樣品20 g，加入80 mL蒸餾水，在4 ℃下浸泡24 h，經(jīng)雙層濾紙過濾后靜置0.5 h，用雷磁PHS-3C精密pH計測定pH。用高效液相色譜儀(島津LC-20A)測定乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量。分析條件：色譜柱型號為RSpak KC-811(日本昭和電氣)，流動相為3 mmol/L高氯酸溶液，流速1 mL/min，柱溫為40 ℃，檢測波長為210 nm。

1.5青貯飼料Flieg氏評分

Fileg氏評分法是以青貯飼料中的3種主要有機酸——乳酸、醋酸、丁酸的含量為基礎(chǔ)進行評分的，F(xiàn)ileg氏評分法只適用于常規(guī)青貯的鑒定。青貯飼料品質(zhì)根據(jù)這一評分標準分為5個等級：81～100分為“優(yōu)”；61～80分為“良”；41～60分為“可”；21～40分為“中”；0～20分為“劣”[10]。

1.6數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.0軟件包和Excel 2003軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，采用Duncan氏法方法對處理間平均值進行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1柱花草青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)

由表1可知，與對照組相比，添加有機酸能顯著降低柱花草青貯飼料的pH(P<0.05)，其中甲酸組的pH最低，但添加不同有機酸組之間差異不顯著(P>0.05)；與對照組相比，丙酸組顯著降低青貯飼料的乳酸含量(P<0.05)，而甲酸組和乙酸組無顯著變化(P>0.05)；與對照組相比，甲酸組和乙酸組顯著提高柱花草青貯的乙酸含量(P<0.05)，丙酸組的乙酸含量也有所提高，但與對照組相比差異不顯著(P>0.05)；對照組丙酸含量顯著高于其他各組(P<0.05)，其中乙酸組丙酸含量最低；添加有機酸能顯著降低柱花草青貯的丁酸含量(P<0.05)，其中丙酸組不含丁酸；與對照組相比，添加有機酸顯著降低了總酸含量(P<0.05)，其中丙酸組總酸含量最低，而甲酸組與乙酸組差異不顯著(P>0.05)。綜合來看，添加有機酸能有效降低柱花草青貯飼料pH、丁酸含量，能明顯改善柱花草的青貯品質(zhì)。

2.2柱花草青貯飼料評分

由表2可知，對照組Flieg氏評分總分51，等級為“可”，得分較低，青貯品質(zhì)較差；甲酸組和丙酸組，總分分別為61和77，均高于對照組，達到等級“良”；而乙酸組總分為85，等級達到“優(yōu)”。這表明添加有機酸有助于提高柱花草青貯品質(zhì)，且添加乙酸效果最好。

2.3柱花草青貯飼料營養(yǎng)成分含量

由表3可知，與對照組相比，甲酸組CP含量顯著降低(P<0.05)，乙酸組顯著提高(P<0.05)，丙酸組差異不顯著(P>0.05)，與對照組相比，甲酸組和乙酸組顯著降低了青貯飼料的NDF含量(P<0.05)，但這2組間差異不顯著(P>0.05)，丙酸組NDF含量也有所降低，但與對照組差異不顯著(P>0.05)；與對照組相比，甲酸組和乙酸組降低了ADF含量，而丙酸組則升高，但各組的變化均不顯著(P>0.05)；與對照組相比，甲酸組和乙酸組能顯著提高RFV(P<0.05)，而丙酸組無顯著變化(P>0.05)。

表1　柱花草青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)(干物質(zhì)基礎(chǔ))

同列數(shù)據(jù)肩標相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

In the same column, values with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

表2　柱花草青貯Flieg氏青貯評分

表3　柱花草青貯飼料營養(yǎng)成分含量(干物質(zhì)基礎(chǔ))

3討論

3.1添加甲酸對柱花草青貯的影響

甲酸又稱蟻酸，具有較強的還原能力，是一種發(fā)酵抑制型青貯添加劑，在青貯過程中起到防腐劑的作用，尤其適用于可溶性碳水化合物和DM含量較低的牧草[11]。本試驗所采用的青貯原材料為柱花草，具有含水量高、緩沖能力強、可溶性碳水化合物含量低、好氣性微生物多的特點，屬于不易青貯的牧草[12]。丁酸由不良微生物將青貯飼料中已生成的乳酸或原料中的糖分解而成，同時伴隨著能量的損失和蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生大量的胺或氨，使青貯飼料具有惡臭，青貯品質(zhì)差，因而丁酸可以作為評價青貯飼料腐敗程度的指標[15]。柱花草青貯過程中添加甲酸后，青貯飼料的pH顯著降低，說明甲酸在青貯前期起了直接酸化的作用；乳酸含量與對照組相比有所降低，但差異不顯著，乙酸含量顯著升高，丙酸和丁酸含量顯著降低，說明青貯料中添加甲酸起到了很好的防腐作用，但是在改善柱花草青貯品質(zhì)方面表現(xiàn)一般，甲酸未能抑制所有微生物的繁殖。Woolford[14]研究認為添加甲酸的青貯飼料pH低到4以下時，甲酸才能抑制所有微生物繁殖，Randby[15]研究了甲酸和乙酸對貓尾草、牛尾草和紅三葉不同比例混合青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)甲酸能抑制乳酸發(fā)酵。Aksu等[16]研究了同型發(fā)酵乳桿菌、甲酸和糖蜜對全株玉米青貯飼料成分的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加甲酸能提高青貯中乙酸的產(chǎn)量。本試驗中甲酸組的乙酸含量僅次于乙酸組，且與乙酸組差異不顯著，說明本試驗中甲酸未能很好地抑制異型發(fā)酵乳酸菌的活性。在本試驗中，甲酸組的Flieg氏評分得分為61，雖然未達到“優(yōu)”級，但甲酸添加之后抑制了不良微生物的繁殖，減少了丁酸的生成量，降低了NDF、ADF的含量，適當調(diào)整其添加量后使其蛋白質(zhì)損失降低，也不失為一種良好的添加劑。

通常認為甲酸可以抑制蛋白酶及腐敗微生物對青貯料中蛋白質(zhì)的分解作用，減少CP損失，而本試驗甲酸組CP含量下降，原因可能是低劑量的甲酸促進了其他類型有害菌如梭菌的生長[17]，導致甲酸組青貯飼料中復雜的微生物環(huán)境對蛋白質(zhì)的分解速率仍舊大于自然發(fā)酵中蛋白質(zhì)的降解速率；NDF、ADF含量顯著下降，RFV顯著高于對照組，說明甲酸還是能夠在一定程度上提高青貯飼料的營養(yǎng)水平。呂文龍等[18]研究糖蜜、植物乳桿菌和甲酸對不帶穗玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)添加甲酸能抑制乳酸菌和真菌活動，減少DM損失和可溶性碳水化合物消耗，降低不帶穗玉米青貯發(fā)酵CP含量，提高發(fā)酵末期氨態(tài)氮(NH3-N)含量。張樹攀等[19]研究發(fā)現(xiàn)甲酸處理對高丹草青貯飼料的ADF和NDF含量均有一定降低作用，與本試驗結(jié)果一致。

3.2添加乙酸對柱花草青貯的影響

乙酸作為常用的消毒防腐劑，能抑制霉菌、酵母等有害微生物的生長和繁殖，減少對發(fā)酵底物的消耗，為乳酸菌的生長繁殖提供良好條件[20]。Schmidt等[21]研究表明，添加乙酸后能有效地降低pH，抑制青貯飼料中好氧性微生物的活性，防止青貯飼料的腐敗變質(zhì)。本試驗中乙酸組，pH顯著降低，乳酸含量增加，但不顯著，乙酸含量顯著增加，丙酸、丁酸含量顯著降低，F(xiàn)lieg氏青貯評分等級為“優(yōu)”，說明添加乙酸改善了青貯品質(zhì)，促進乳酸菌生長的同時也抑制了丁酸菌等有害微生物的生長，本試驗乳酸含量增加不顯著可能是乙酸添加量過低所致。邱小燕等[22]添加0.3%的乙酸降低了發(fā)酵全混合日糧的乳酸含量，但與對照組相比無顯著差異，發(fā)酵品質(zhì)良好，也提高了有氧穩(wěn)定性。

本試驗中乙酸組與對照組相比的CP含量顯著升高，NDF、ADF含量下降，RFV顯著升高，可見添加乙酸顯著改善了柱花草青貯的營養(yǎng)價值，其原因可能是添加乙酸有效地抑制了好氧微生物的活性，降低了其對蛋白質(zhì)的降解利用，減少了青貯過程中蛋白質(zhì)的損失。許慶方等[23]研究發(fā)現(xiàn)，添加0.2%乙酸顯著降低了玉米青貯飼料的pH和NDF、ADF含量，對玉米青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的改善效果優(yōu)于綠汁發(fā)酵液。

3.3添加丙酸對柱花草青貯的影響

同樣為抑制性添加劑的丙酸，具有抑制青貯飼料中酵母菌和霉菌活性的作用，是一種高效的抗真菌揮發(fā)性脂肪酸[24-25]，丙酸還能參與反芻動物體內(nèi)脂質(zhì)和糖代謝，徹底被氧化分解或生成葡萄糖和糖元，對動物無害，但添加量較大時對乳酸菌也存在一定的抑制作用，因此有時需與乳酸菌制劑混合添加，效果更好[26-28]。本試驗中，丙酸組pH顯著降低，乳酸、丙酸含量顯著降低，乙酸含量有所升高，但差異不顯著，無丁酸產(chǎn)生，說明在本試驗條件下，丙酸的添加抑制了柱花草青貯飼料中丁酸菌的活性，但卻未能很好的抑制異型發(fā)酵乳酸菌的活性，導致乳酸含量的下降，該結(jié)果與張靜等[29]的結(jié)果不符，原因可能是添加量及原料存在差異。丙酸組Flieg氏青貯評分等級為“良”，說明丙酸對柱花草青貯品質(zhì)也有一定的改善作用，但其作用更多地表現(xiàn)在防腐性能上，與乳酸菌等促進型添加劑混合使用效果可能會更佳，但具體的添加量和比例等有待進一步的研究。

添加丙酸對柱花草青貯飼料的營養(yǎng)成分影響較小，CP、ADF含量升高、NDF含量降低，但與對照組相比差異均不顯著，說明添加丙酸能夠降低青貯飼料中的CP降解，避免青貯過程中的營養(yǎng)損失。張增欣等[30]研究發(fā)現(xiàn)添加丙酸有利于保存青貯飼料的營養(yǎng)成分，冀旋等[31]在研究丙酸對高丹草青貯效果的影響中發(fā)現(xiàn)，添加0.5%的丙酸能夠顯著提高青貯飼料的CP含量，降低NDF、ADF含量，本試驗丙酸添加量僅為0.2%，因而改善青貯營養(yǎng)品質(zhì)效果不明顯。

4結(jié)論

① 添加有機酸能顯著降低柱花草青貯料的pH和丁酸含量，明顯改善柱花草青貯的防腐性能，降低纖維成分含量，提高RFV，青貯營養(yǎng)價值也得以提高。

② 添加0.2%乙酸后，柱花草青貯的pH顯著下降，乳酸、乙酸含量升高，丙酸、丁酸含量降低，F(xiàn)ileg氏青貯評分等級為“優(yōu)”，且青貯飼料的CP含量、RFV顯著提高，NDF、ADF含量降低，提升了柱花草青貯的品質(zhì)和營養(yǎng)價值，效果優(yōu)于其他2種有機酸。

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(責任編輯王智航)

Effects of Organic Acids on Quality and Nutrient Composition ofStylosanthesguianensisSilage

ZHANG Yage1,2ZI Xuejuan3LI Mao2*ZHOU Hanlin2*

(1. College of Agriculture, Hainan University, Haikou 570100, China; 2. Tropical Crops Genetic Resources Institute,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Danzhou 571737, China; 3. College of Applied Science and Technology, Hainan University, Danzhou 571737, China)

Abstract:In order to improve Stylosanthes guianensis silage quality, this experiment was carried out to investigate the effects of organic acids on quality and nutrient composition of Stylosanthes guianensis silage. Stylosanthes guianensis cv. Reyan No.2 was used as the ingredient for silage, and were divided into 4 groups, which were regular silage (control), silage using 0.2% formic acid, acetic acid and propionic acid as additives. Each group had 3 replicates. After fermented for 30 days, pH and the contents of lactic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid and main nutrients were measured. The results showed as follows: regular silage without additives showed poor quality, and the addition of organic acids significantly decreased pH and butyric acid content (P<0.05), increased crude protein content, and acetic acid group was significantly higher than control group (P<0.05), decreased neutral detergent fibre content, and formic acid and acetic acid groups were significantly lower than control group (P<0.05), meanwhile increased relative feed value, and formic acid and acetic acid groups were significantly higher than control group (P<0.05). It is concluded that the addition of organic acids in Stylosanthes guianensis silage can improve silage quality and nutrient value, and 0.2% acetic acid is optimal.[Chinese Journal of Animal Nutrition, 2016, 28(5)：1609-1614]

Key words:Stylosanthes guianensis; organic acid; fermentation quality; nutrient composition

doi：10.3969/j.issn.1006-267x.2016.05.039

收稿日期：2015-12-05

基金項目：中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院基本科研業(yè)務(wù)費(1630032015044)；國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃課題(2014CB138706)

作者簡介：張亞格(1992—)，女，山西永濟人，碩士研究生，從事熱帶牧草研究。E-mail: zhangyage1992@163.com *通信作者：李茂，助理研究員，E-mail: limaohn@163.com；周漢林，研究員，碩士生導師，E-mail: zhouhanlin8@163.com

中圖分類號：S816.5+3

文獻標識碼：A

文章編號：1006-267X(2016)05-1609-06

*Corresponding authors: LI Mao， assitant researcher, E-mail: limaohn@163.com； ZHOU Hanlin， professor， E-mail: zhouhanlin8@163.com