甲酸在青貯飼料中的應(yīng)用研究

陳 勇，劉 月，吳 鑫，吳 浩，周振明

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

青貯飼料是將新鮮的青綠飼料經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚砗?，在厭氧條件下經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵作用而調(diào)制保存的多汁飼料。飼料的青貯效果受原料特性、加工技術(shù)和環(huán)境等多方面因素的影響，同時(shí)，青貯窖啟封后接觸空氣，使酵母菌、霉菌等好氧微生物大量繁殖，造成飼料污染和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失。甲酸及甲酸鹽作為青貯添加劑則可以有效減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，促進(jìn)有益微生物的發(fā)酵，改善青貯品質(zhì)，增加有氧穩(wěn)定性，提高飼料的適口性。Dirks于1926年首次使用甲酸作為添加劑進(jìn)行青貯，挪威近70%的青貯飼料添加甲酸，英國(guó)1968年后也廣泛使用甲酸作為添加劑[1]。隨著青貯制作機(jī)械的改進(jìn)和青貯技術(shù)的日益成熟，目前使用甲酸、甲酸鹽作為青貯添加劑已經(jīng)相當(dāng)普遍，本文就甲酸及甲酸鹽在青貯飼料中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 甲酸青貯的原理

甲酸又稱蟻酸，無(wú)色液體，有刺鼻性酸味，是脂肪酸系列中最強(qiáng)的酸，可快速降低飼料的pH[2]。相比于無(wú)機(jī)酸（H2SO4、HCL）添加劑，甲酸除能降低pH外，還具有顯著的抗菌效果，能夠抑制芽孢桿菌和一些革蘭氏陰性菌的生長(zhǎng)繁殖，另外，甲酸還能抑制飼料原料的呼吸作用，即使原料可溶性碳水化合物含量不高也能制作高品質(zhì)的青貯飼料。甲酸的抗菌效果主要受H+濃度和非游離脂肪酸對(duì)細(xì)菌的選擇作用的影響。在同系列脂肪酸中，分子量越高，H+的濃度就越低，其抗菌的效果就越強(qiáng)，這種性質(zhì)可以上升到C12酸。甲酸是較為理想的抑制性青貯發(fā)酵劑。

2 甲酸的添加量

甲酸的添加量受原料種類和含水量的影響。青貯采用甲酸處理的優(yōu)點(diǎn)是適用于高水分原料及輕度晾曬的原料（水分70%～75%），能夠在高水分條件下實(shí)現(xiàn)低含糖量的禾本科再生草、豆科牧草的良好青貯調(diào)制，貯藏?fù)p失少、飼喂損失少。Rooke等[3]將苜蓿萎蔫49 h后添加甲酸、甲醛等添加劑進(jìn)行青貯，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與無(wú)添加青貯飼料沒有顯著差異，表明重度萎蔫限制了甲酸等添加劑的有效性。

青貯過(guò)程添加甲酸的原則是無(wú)論何種原料，必須使pH快速降低到4.0及以下。甲酸添加量不足時(shí)，不能使青貯飼料的pH充分下降，無(wú)法抑制不良發(fā)酵微生物的活動(dòng)。因此，確定適宜的添加量非常重要，常用甲酸添加量見表1。但是，由于早期刈割或施用高氮肥青貯原料的蛋白質(zhì)含量高，添加量應(yīng)比表1的數(shù)量增加0.3～1.0 kg/t[2]。

表1 不同原料甲酸最適添加量Table 1 The optimum adding amount of different materials formate

3 甲酸對(duì)青貯飼料品質(zhì)的改善作用

3.1對(duì)感官品質(zhì)的改善在實(shí)際生產(chǎn)中，通常根據(jù)開窖后青貯玉米的氣味、色澤、質(zhì)地、含水量等感官指標(biāo)，評(píng)定其青貯品質(zhì)的好壞。大量研究表明經(jīng)過(guò)甲酸處理的青貯飼料可以較好地保存飼料原料的特性。朱欣等[4]在甘蔗葉梢青貯過(guò)程中使用甲酸（0.6%），青貯45 d后顏色和質(zhì)地與對(duì)照組無(wú)差別。徐煒等[5]使用甲酸（5 kg/t）處理紫花苜蓿添加青貯，90 d后青貯飼料的莖葉結(jié)構(gòu)保存完好，顏色接近青貯原料的原色，且具有酸香味。侯美玲等[6]研究了不同甲酸添加量對(duì)典型天然牧草青貯質(zhì)量的影響，使用的甲酸添加量分別是3、6和9 g/kg，結(jié)果顯示，甲酸添加量為6 g/kg時(shí)感官品質(zhì)較好，青貯飼料樣品有微弱酸香味，莖葉保持狀況良好，質(zhì)地柔軟，呈淡黃色，為1級(jí)優(yōu)良青貯飼料。周娟娟等[7]分別使用甲酸、丙酸、玉米粉和馬鈴薯渣來(lái)處理辣椒秸稈青貯，結(jié)果表明，甲酸處理的青貯料顏色、氣味、質(zhì)地最佳。

3.2對(duì)發(fā)酵品質(zhì)的影響青貯品質(zhì)評(píng)定是對(duì)青貯飼料收貯全過(guò)程質(zhì)量?jī)?yōu)劣的監(jiān)督，是提高青貯飼料利用效率的重要途徑和方法。青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的評(píng)定主要從pH、乳酸以及各類揮發(fā)性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）和氨態(tài)氮含量等方面進(jìn)行。

pH是直接決定青貯品質(zhì)的重要因素，添加甲酸在青貯初期可使pH迅速下降，但對(duì)青貯飼料的最終pH值影響不同，最終pH受多種因素影響。

有機(jī)酸是青貯發(fā)酵過(guò)程中各類微生物代謝產(chǎn)生的主要產(chǎn)物，有機(jī)酸含量的多少可以直接反映青貯發(fā)酵中占據(jù)主導(dǎo)地位的菌種。一般認(rèn)為，有機(jī)酸特別是乳酸含量及乳酸占總有機(jī)酸的比例越高，整個(gè)青貯過(guò)程中乳酸菌發(fā)酵優(yōu)勢(shì)越明顯，青貯品質(zhì)就好；反之，乳酸含量低，青貯飼料品質(zhì)就差。乳酸（LA）/乙酸（AA）反映的是青貯過(guò)程中同型發(fā)酵的程度，其值越高表明同型發(fā)酵的程度越高。Nadeau等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在青貯飼料中添加甲酸，可降低青貯飼料的pH(pH＜4.2)、提高乳酸濃度，并抑制有害微生物的生長(zhǎng)。劉玲等[9]發(fā)現(xiàn)添加甲酸能夠極顯著降低紅豆草青貯飼料的pH、乙酸和氨態(tài)氮含量，同時(shí)提高乳酸的生成量。任海偉等[10]研究也發(fā)現(xiàn)通過(guò)添加甲酸顯著降低玉米秸稈和萵筍葉混貯飼料的pH，乳酸含量則顯著增加。丁酸的含量也可以反映青貯品質(zhì)的好壞，丁酸含量高于干物質(zhì)含量的1%，就意味著發(fā)酵腐敗變質(zhì)[11]。柱花草直接青貯品質(zhì)較差，張亞格等[11]通過(guò)添加甲酸顯著降低了青貯飼料的pH和丁酸含量。

氨態(tài)氮同樣是衡量青貯飼料發(fā)酵質(zhì)量的重要指標(biāo)，氨態(tài)氮與總氮之間的比值反映青貯飼料中蛋白質(zhì)及氨基酸的分解程度。Sarah等[12]在青貯苜蓿中添加甲酸，發(fā)現(xiàn)其可以顯著降低苜蓿青貯的pH值、NPN和NH3-N濃度，有效抑制青貯飼料中蛋白質(zhì)的降解。王永新等[13]發(fā)現(xiàn)甲酸能顯著改善白三葉青貯發(fā)酵品質(zhì)，極顯著降低青貯pH、乙酸和氨態(tài)氮含量。劉玲等[14]認(rèn)為甲酸能極顯著降低青貯高冰草的pH和氨態(tài)氮含量（P＜0.01），提高乳酸生成量。鄧海軍等[15]也認(rèn)為甲酸能極顯著降低青貯紫花苜蓿的pH和氨態(tài)氮/總氮值（P＜0.01）。

3.3對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的改善青貯飼料添加甲酸后pH降低，有效抑制了有害菌生長(zhǎng)，特別是抑制腐敗梭菌發(fā)酵，減少了青貯早期植物呼吸作用對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，更好地保留了營(yíng)養(yǎng)成分。王永新等[13]研究表明添加甲酸能顯著提高白三葉青貯飼料的干物質(zhì)保存率，也顯著提高ADF含量。蔣慧等[16]研究認(rèn)為青貯時(shí)低pH能減少干物質(zhì)和能量損失。任海偉等[10]研究也認(rèn)為添加甲酸時(shí)青貯干物質(zhì)損失率最低，且顯著降低了纖維素、半纖維素和酸性洗滌木質(zhì)素的含量。張曉慶等[17]研究也認(rèn)為添加甲酸顯著降低了麻葉蕁麻青貯飼料的纖維組分的趨勢(shì)，顯著增加了干物質(zhì)、可溶性糖的含量。秦立剛等[18]也發(fā)現(xiàn)，在青貯中添加甲酸可以降低中性洗滌纖維含量和干物質(zhì)損失率，并減少青貯飼料中硝酸鹽含量，有效改善青貯的發(fā)酵品質(zhì)。

青貯料的蛋白質(zhì)降解與pH密切相關(guān)，pH小于4.2時(shí)蛋白質(zhì)分解為較穩(wěn)定的氨基酸，并不造成損失。但若pH高于4.2時(shí)，腐敗菌的活動(dòng)會(huì)使氨基酸分解成非蛋白氮（氨、胺等），造成蛋白質(zhì)損失。Yuan等[19]研究發(fā)現(xiàn)甲酸能迅速降低青貯飼料pH值，青貯飼料中游離氨基酸N含量顯著降低，在青貯第5天時(shí)氨基肽酶活性完全喪失，這表明甲酸能抑制蛋白質(zhì)的分解損失。也就是說(shuō)即使原料含糖量低，通過(guò)添加甲酸也能調(diào)制出品質(zhì)良好的青貯，這對(duì)于調(diào)制禾本科再生草和苜蓿等含糖量低牧草青貯是有效的處理方法。Aksu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在青貯中添加新鮮原料重量5%甲酸時(shí)，可更多保留青貯飼料的蛋白質(zhì)和可溶性碳水化合物，并提高青貯中乙酸的產(chǎn)量。秦立剛等[18]研究也表明添加甲酸的蘇丹草青貯飼料的可溶性碳水化合物（WSC）含量高于對(duì)照組和蔗糖處理組。

3.4對(duì)采食量和消化率的改善飼喂添加甲酸青貯飼料的反芻動(dòng)物增重快、產(chǎn)奶量高，主要原因是干物質(zhì)采食量的增加和有機(jī)物消化率的改善兩者疊加所產(chǎn)生的效果。李夢(mèng)楚等[21]研究發(fā)現(xiàn)，甲酸能顯著改善青貯香蕉莖稈品質(zhì)，同時(shí)提高青貯香蕉莖稈養(yǎng)分的瘤胃降解率。Castle等[22]研究認(rèn)為，作為奶牛飼料時(shí)，添加甲酸的青貯飼料優(yōu)于直接青貯的飼料，添加甲酸的青貯飼料總DM的攝入量更高，并且產(chǎn)奶量更高。Karaman等[23]也發(fā)現(xiàn)，用添加甲酸的青貯玉米飼喂奶?？梢栽黾幽膛Ｑ逯械墓炔蒉D(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶的含量，同時(shí)增加了奶牛產(chǎn)奶量，提高了乳脂率，從而提高牛奶品質(zhì)。Winters等[24]研究表明添加甲酸的青貯飼料飼喂肉牛，可以提高采食量和日增重。

4 甲酸與丙酸在青貯中的混合使用

甲酸在有機(jī)酸中酸性最強(qiáng)，是一種發(fā)酵抑制劑。丙酸在有機(jī)酸中酸性最弱，但是它的抗真菌活性最強(qiáng)，是一種好氧性腐敗菌抑制劑。丙酸在青貯飼料中的作用不在于促進(jìn)發(fā)酵，而在于抑制酵母菌、霉菌和一些需氧微生物的生長(zhǎng)。市場(chǎng)上，甲酸價(jià)格相對(duì)于丙酸價(jià)格較貴，在生產(chǎn)上可以考慮將甲酸與丙酸混合添加青貯。李真真等[25]將甲酸和丙酸分別稀釋為45%后按照1:1勾兌，添加量為6 mL/kg鮮草進(jìn)行苜蓿青貯，發(fā)現(xiàn)能夠降低苜蓿青貯飼料的pH值、丁酸和氨態(tài)氮的產(chǎn)量，顯著地降低非蛋白氮和結(jié)合蛋白質(zhì)的產(chǎn)量，增加真蛋白的含量。

Vakili等[26]研究發(fā)現(xiàn)甲酸單獨(dú)使用或與丙酸聯(lián)合使用可以降低青貯飼料氨氮濃度（P＜0.05），還發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充有甲酸和丙酸的混合物的青貯飼料的好氧穩(wěn)定性比無(wú)添加對(duì)照高1.6倍。

5 甲酸鹽在青貯飼料中應(yīng)用

添加甲酸對(duì)發(fā)酵品質(zhì)具有良好的改善效果。但是，甲酸具有腐蝕性且成本較高，所以直接使用甲酸，在取用的便利性、使用的安全性、對(duì)機(jī)械的腐蝕性等方面仍存在諸多問題。而開發(fā)甲酸鹽類作為青貯飼料添加劑，可解決其安全性的問題。劉輝等[27]將甲酸鈉+甜菜粕添加到苜蓿青貯中，提高了發(fā)酵品質(zhì)，顯著降低了青貯飼料的pH和氨態(tài)氮含量。李平等[28]發(fā)現(xiàn)當(dāng)含水量為57.48%時(shí)，甲酸鈉處理老芒麥青貯的乳酸含量顯著降低。

甲酸銨已成為商品青貯添加劑，這種添加劑幾乎和甲酸一樣有效，在青貯發(fā)酵過(guò)程中能夠迅速游離出甲酸和氨，從而降低pH，抑制不良微生物的生長(zhǎng)，且對(duì)青貯容器的腐蝕性低于甲酸[29]。但甲酸銨的添加量應(yīng)該高于甲酸。陳鵬飛等[30]研究表明在高水分牧草青貯中添加6 L/t甲酸銨后牧草的發(fā)酵品質(zhì)最好。Yuan等[19]研究表明二甲酸鉀也能迅速降低青貯飼料pH值，在抑制蛋白水解方面與甲酸一樣有效。

6 結(jié)語(yǔ)

使用甲酸及甲酸鹽作為青貯添加劑是有效利用青貯飼料的方式之一，可以明顯改善青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)，降低干物質(zhì)的損失率，抑制蛋白質(zhì)和糖的分解損失，改善采食量和消化率，提高日增重和產(chǎn)奶量等。市場(chǎng)上，甲酸相對(duì)于其他有機(jī)酸價(jià)格較貴，如何合理有效地搭配其他有機(jī)酸添加劑或其他添加劑還需要進(jìn)一步研究。

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