花生秧、全株玉米不同混合比例及添加劑對青貯發(fā)酵品質和營養(yǎng)價值的影響

王思偉，李魁英，張海娜，李元迎，石少輕，王 昆

（1.河北省農林科學院糧油作物研究所，河北 石家莊 050000；2.河北省農林科學院棉花研究所，河北 石家莊 050000）

花生(Arachis hypogaea)以其全面豐富的營養(yǎng)而著稱，我國作為世界花生第一生產大國，2016年種植面積達46.6萬hm2，總產量達1 571萬t。有研究表明，花生收獲后產生的副產物花生秧，在花生收獲期前10 d，留茬高度5 cm時刈割，粗蛋白(crude protein, CP)含量可達13.2%，比優(yōu)質墨西哥玉米(Zea mays)和蘇丹草(Sorghum sudanense)高1.4倍，比甘薯(Dioscorea esculenta)藤高1.6倍，接近于多年生黑麥草(Lolium perenne)，略差于盛花期紫花苜蓿(Medicago sativa)[1]，是具有巨大開發(fā)潛力的粗飼料資源之一。目前，經過晾曬風干的花生秧已應用于奶牛養(yǎng)殖中，但是晾曬花生秧不僅受氣候條件的限制，還會影響其養(yǎng)分含量，且牛采食干枯花生秧容易導致瓣胃阻塞等疾病[2]，因此，許多研究者認為將花生秧進行微貯或青貯是較為合適的利用方式[3]。但是，花生秧作為豆科作物，其蛋白質含量高且含糖量低，乳酸菌不能大量繁殖，產生乳酸較少，因此不適宜單獨作為青貯原料，常與其他含糖量高的青貯原料進行混合青貯[4]?，F已有研究將花生秧與甘薯藤、玉米秸稈、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)等原料進行混貯[5-8]。青貯全株玉米作為奶牛飼料的重要組成部分，是利用最廣泛的青貯飼料，且花生秧與玉米在同一時期收獲，但至今仍未有報道將全株玉米與花生秧進行混合青貯。本研究將花生秧與全株玉米進行混合青貯，分析不同混合比例及添加劑類型對其混合青貯品質的影響，旨在確定花生秧與全株玉米混合青貯適宜的應用方法，為花生秧作為奶牛粗飼料的合理開發(fā)利用提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

全株玉米和花生秧采自河北省農林科學院糧油作物研究所藁城堤上試驗站；全株玉米于蠟熟期收獲；花生秧在花生收獲時期收割，留茬高度在3～5 cm[9-10]。

添加劑 1 成分：枯草芽孢桿菌 ≥ 6×109cfu·g-1、產脘假絲酵母≥3×109cfu·g-1、嗜酸乳桿菌≥1×109cfu·g-1，北京好友巡天生物技術有限責任公司生產。

添加劑 2 成分：乳酸菌 ≥ 1×1011cfu·g-1，芯來旺生物科技(南京)有限公司生產。

1.2 試驗設計

采用5×3雙因素試驗設計，分別制作花生秧和全株玉米比例為0∶1、1∶3、1∶1、3∶1、1∶0的混合青貯，每種青貯均分3組進行處理，復合添加劑組使用添加劑1，乳酸菌組使用添加劑2，另一組為對照；每個處理3個重復 (表1)。

將花生秧和全株玉米分別切割揉碎成1～2 cm的小段，按試驗設計比例分別稱重并混合均勻，按每個重復所需重量分別加入添加劑和蒸餾水，使飼料含水量控制在70%左右，混勻后裝入1 L專用青貯試驗塑料瓶內，填裝、壓實、密封。貯存于河北省農林科學院糧油作物研究所實驗室內，60 d后開封取樣，供分析測定。

表1 花生秧全株玉米混合青貯試驗設計Table 1 Experimental design of mixed silage fodder containing peanut vines and whole-plant corn

1.3 檢測指標

1.3.1 感官評價

評定青貯料等級按照《德國DLG青貯飼料感官評分標準》[11]，從氣味、質地和色澤3方面進行感官評價。其中，氣味占14分，質地占4分，色澤占2分，綜合得分16～20為優(yōu)良，10～15為尚可，5～9為中等，0～4為腐敗。

1.3.2 青貯品質檢測

按照《青貯飼料質量評定標準(試行)》[12]制取浸提液，采用pH計(雷磁PHB-4)測定青貯飼料的pH，采用苯酚-次氯酸比色法(TU-1901型紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司)測定氨態(tài)氮(ammonia nitrogen, AN)含量；使用高效液相色譜儀(Agilent 1200)測定乳酸(lactic acid, LA)、乙酸(acetic acid, AA)、丙酸(propionic acid, PA)及丁酸(butyric acid, BA)含量。色譜條件：采用COMOSIL 5C18-PAD色譜柱(4.6 mm×250 mm)進行二元梯度洗脫，流動相A為20 mmol·L-1NaH2PO4(H3PO4調pH 2.65)，流動相B為甲醇。起始流動相為100%流動相A，0流動相B，維持5 min；到8 min為90%流動相A，10%流動相B，維持14 min；最后在22 min時恢復起始濃度，平衡柱子，進下一個樣。流速1 mL·min-1，柱溫 30 ℃，檢測波長 215 nm，進樣體積 20 μL。

1.3.3 營養(yǎng)品質檢測

干物質含量采用烘干法，粗蛋白質(crude protein, CP)采用凱氏定氮法(KJELTEC AUTO 1030 Analyzer凱式定氮儀，Tecator)，粗脂肪(ether extract,EE)采用索氏浸提法(SZF-06G型脂肪測定儀，上海新家儀器有限公司)，中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)采用范氏(Van Soest)洗滌法(CXC-06型纖維測定儀，上海新家儀器有限公司)，粗灰分(Ash)采用馬福爐(TM0610S，北京盈安美誠科學儀器有限公司)灼燒法，可溶性糖(water soluble carbohydrate, WSC)采用蒽酮-硫酸比色法，具體檢測方法參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》[13]。

1.4 飼料相對飼喂價值(RFV)計算

RFV=DMI×DDM /1.29。

DMI與DDM的預測模型分別為：

DMI=120 /NDF；

DDM=88.9-0.779ADF。

式中：DMI (dry matter intake)為粗飼料干物質的隨意采食量，單位為占體重的百分比即%BW；DDM(digestible dry matter)為可消化的干物質(%)[14]，粗飼料分級標準為：＞151分為特級，125～150分為1級，103～124分為2級，87～102分為3級，75～86分為4級，＜75分為5級[15]。

1.5 數據處理與分析

采用Excel 2010 和SPSS 19.0統計軟件進行數據統計和Duncan氏多重比較，添加劑、混合比例及二者間的交互作用對青貯發(fā)酵品質和營養(yǎng)成分的影響使用雙因素方差分析。結果以平均值 ± 標準差表示。

2 結果與分析

2.1 感官評定結果

從感官上看，B1、B2、B3、B4組的色澤均呈淡褐色或淡黃色，質地較好，有強烈的酸香味，屬于優(yōu)良品級；而B5組雖結構保持完整，但具有強烈丁酸氣味，色澤略變色，屬中等品級。統計結果顯示(表2)，在不同混合比例條件下B1、B2、B3、B4組的氣味指標極顯著優(yōu)于B5組(P＜0.01)，在混合比例相同的條件下，添加劑對各混合比例青貯的氣味均無顯著影響(P＞0.05)；混合比例和添加劑對青貯質地和色澤均無顯著影響(P＞0.05)。B1、B2、B3、B4組的感官評價總分極顯著高于B5組(P＜0.01)，在各混合比例下添加劑的影響均不顯著(P＞0.05)。綜合分析，添加劑類型對青貯感官評價無顯著影響(P＞0.05)，混合比例對青貯的氣味和評價總分有顯著影響(P＜0.01)。添加劑類型與混合比例之間互作效應不顯著(P＞0.05)。

表2 不同比例和添加劑處理混合青貯的感官評價Table 2 Sensory evaluation of mixed silages in different mixed ratios and starters

2.2 青貯品質檢測結果

2.2.1 pH和氨態(tài)氮/總氮檢測結果

在使用相同添加劑的條件下，隨著花生秧比例的增加，pH和AN/TN均呈極顯著增加趨勢(P＜0.01)(表3)。在混合比例相同的條件下，B4、B5組中，使用添加劑A1的pH極顯著低于A2、A3組(P＜0.01)；在B1、B2組中，A1、A2組的AN/TN值顯著低于A3組(P＜0.05)。綜合分析，本研究中添加劑類型對青貯飼料的pH有極顯著影響(P＜0.01)，使用A1添加劑的pH最低；使用兩種添加劑均可顯著降低AN/TN值(P＜0.05)；混合比例對青貯飼料的pH和AN/TN值均有極顯著影響(P＜0.01)，以B1、B2組效果最好；添加劑類型與混合比例之間互作效應對pH有極顯著影響(P＜0.01)。

表3 不同比例和添加劑處理混合青貯的pH和氨態(tài)氮/總氮Table 3 pH and AN/TN of mixed silages in different mixed ratios and starters

2.2.2 有機酸含量

隨花生秧添加比例的增加，LA、TA、PA、LA/TA含量極顯著降低(P＜0.01)，同時AA含量極顯著增加(P＜0.01) (表4)。其中，B2組的平均LA含量極顯著高于B1、B3組(P＜0.01)，B1、B3組LA含量極顯著高于 B4、B5組 (P＜0.01)，且 B4、B5組之間差異極顯著(P＜0.01)；B1的AA含量極顯著低于 B3、B4、B5(P＜0.01)；B2、B3的 AA 含量極顯著低于B4、B5(P＜0.01)；B2、B3的PA 含量極顯著高于 B1、B4、B5組 (P＜0.01)；B2、B3的 TA 含量顯著高于 B1、B4、B5組 (P＜0.01)；B1、B2、B3的LA/TA 值極顯著高于 B4、B5(P＜0.01)，但 B1、B2、B3之間差異不顯著(P＞0.05)。所有處理組均未檢測到BA。混合比例相同的條件下，B2組中，A1的LA含量顯著高于A3(P＜0.05)，A1的TA含量顯著高于A3(P＜0.05)；在B3組中，A1的TA含量顯著高于A3(P＜0.05)；B4組中A1的LA、PA、LA/TA含量顯著高于A2、A3(P＜0.05)，AA顯著低于A2、A3(P＜0.05)；綜合分析，添加劑類型對LA、PA含量有顯著影響(P＜0.05)；而混合比例對有機酸含量影響極顯著(P＜0.01)；添加劑類型與混合比例之間沒有顯著的互作效應(P＞0.05)。

2.3 主要營養(yǎng)成分檢測結果

在混合比例處理中，B1、B2組的DM含量顯著低于B3組(P＜0.01)，B1組極顯著低于B4組(表5)；B1、B2組的CP含量極顯著高于B4、B5組(P＜0.01)；B1的EE含量極顯著高于其他4組(P＜0.01)，說明花生秧的EE含量較低；ADF、Ash含量隨著花生秧添加比例的增加而增加，B3、B4、B5的ADF含量和Ash含量極顯著高于B1、B2(P＜0.01)，且B1中Ash含量顯著低于B2(P＜0.01)；WSC含量則隨花生秧添加比例的增加而降低，B3、B4、B5極顯著低于B1、B2(P＜0.01)；混合青貯的RFV也隨著花生秧添加比例的增加極顯著下降(P＜0.01)，B5A2、B5A3組為三級飼料，其余均在二級飼料范圍內?；旌媳壤欢ǖ臈l件下，在B1組中，使用A1添加劑的EE含量顯著高于A2、A3組(P＜0.05)，WSC含量極顯著高于A2、A3組(P＜0.01)；在B2組中，使用A1、A2兩種添加劑均可使青貯的ADF和Ash顯著降低(P＜0.05)，WSC極顯著提高(P＜0.01)；使用A1添加劑還可顯著降低青貯的NDF (P＜0.05)和RFV(P＜0.05)。其他添加比例中，使用不同的添加劑對青貯的營養(yǎng)品質和RFV評分無顯著影響(P＞0.05)。綜合分析，添加劑類型對青貯飼料的EE、ADF含量有顯著影響(P＜0.05)，對WSC有極顯著影響(P＜0.01)；混合比例對青貯飼料的DM、CP、EE、ADF、Ash、WSC和RFV有極顯著影響(P＜0.01)，其中混合比例為B2時青貯飼料的營養(yǎng)成分較好，RFV值最高；添加劑類型與混合比例對EE和WSC均具有極顯著的互作效應(P＜0.01) (表5)。

3 討論

3.1 不同混合比例對花生秧全株玉米混合青貯的影響

對青貯飼料進行評定通常從感官評價、青貯品質和營養(yǎng)品質三方面進行。其中，感官評價利用較多的方法是《德國DLG青貯飼料感官評分標準》；pH、AN/TN值和有機酸含量及組成是評定青貯料品質優(yōu)劣的重要指標，品質較好的青貯飼料一般pH和AN/TN值較低，有機酸特別是LA含量以及LA占總有機酸的比例高[4]。因此，本研究亦從感官評價、青貯品質和營養(yǎng)品質三方面對不同混合比例的花生秧青貯玉米混合青貯進行了評定。感官評價結果顯示，花生秧單貯的氣味明顯劣于花生秧青貯玉米混合青貯，說明花生秧不適宜單獨青貯。相關研究認為，優(yōu)良青貯料的pH應該為3.8～4.2，當pH＜4.0時，乳酸菌等有益菌發(fā)揮主要作用，其他有害菌被抑制[16]。在本研究中，僅有青貯玉米和花生秧全株玉米配比為1∶3時的混合青貯pH＜4.0，其余組均高于優(yōu)良青貯料的pH范圍。另外，AN/TN反映了青貯飼料中蛋白質和氨基酸分解的程度，該值越大說明氨基酸和蛋白質分解越多[17]，意味著青貯飼料質量不佳。在花生秧全株玉米混合青貯中，AN/TN值隨著花生秧添加比例的增大呈現顯著增加的趨勢，說明花生秧添加量的增加會影響青貯飼料中的蛋白質和氨基酸的保存，降低飼料質量。龔月生和張文舉[18]指出，有機酸含量及其構成可以反映青貯發(fā)酵過程的好壞，其中最重要的是LA、AA和BA，乳酸所占比例越大越好。本研究中，混合青貯的LA及LA/TA值均隨著花生秧添加比例的增大而顯著降低，說明隨著花生秧添加比例的增大，同型發(fā)酵的程度越低，不利于pH的迅速下降及營養(yǎng)物質的保存，這主要是由于花生秧WSC含量較低造成的。AA是異型發(fā)酵的產物，青貯飼料中一定量的AA有利于提高青貯的有氧穩(wěn)定性[19]，因此，僅就AA含量而言，花生秧含量的增加有利于提高混合青貯的有氧穩(wěn)定性；PA具有良好的抑制真菌的作用[20]，也有助于提高有氧穩(wěn)定性，在本研究中，B2、B3組的PA含量顯著高于其他3組，結合各組的AA含量，說明花生秧的添加比例可能對青貯的有氧穩(wěn)定性無太大影響；BA含量高表明飼料發(fā)生了霉菌發(fā)酵。本研究中，各組均未檢測到BA，說明各組飼料均未發(fā)生腐壞變質。綜上所述，花生秧全株玉米混合青貯的青貯品質會隨著花生秧添加比例的增大而顯著降低。

表4 不同比例和添加劑處理混合青貯的有機酸含量Table 4 Organic acids of mixed silages in different mixed ratios and starters

表5 不同比例和添加劑處理混合青貯的營養(yǎng)成分Table 5Nutrient compositions of mixed silages in different mixed ratios and starters

不同混合比例對花生秧全株玉米混合青貯營養(yǎng)成分也有顯著影響。隨著花生秧添加比例的增加，混合青貯的ADF和Ash含量顯著增加，DM、CP、EE、WSC含量顯著降低，這主要是由于花生秧的ADF含量較高，DM、CP、EE、WSC含量較低所致。WSC是青貯的重要條件，當飼料原料中的WSC含量較高時，乳酸菌可利用的發(fā)酵底物多，乳酸產量增加，pH迅速下降，從而抑制有害菌生長，降低了其蛋白質和氨基酸的降解，更好地保存青貯原料的營養(yǎng)價值[21]。因此，花生秧的添加降低了混合青貯中的WSC含量，導致其混合青貯發(fā)酵不良，青貯品質顯著下降，與其他指標結果一致。RFV是目前美國唯一廣泛應用的對粗飼料品質進行綜合評定的指數。其定義為，相對一特定標準粗飼料(盛花期苜蓿)，某種粗飼料可消化干物質的采食量[22]。本研究通過計算RFV值，對不同混合青貯的飼喂價值進行了比較，由結果可知，除B5組外，其他4組均為二級飼料，其中B2組評分最高，說明添加部分花生秧可以提高青貯玉米的飼喂價值。

劉太宇和郭孝[5]發(fā)現，在玉米秸稈中添加15%花生秧進行混貯效果最好。楊紅先[6]認為，將花生秧與甘薯藤進行混貯，花生秧比例占1/3左右為宜。吳進東[7]研究了幾種農作物秸稈混合青貯的優(yōu)化模式，認為混合青貯的最優(yōu)模式為青貯原料花生秧∶甘薯藤∶玉米秸稈=1∶1∶2。黃秀聲等[8]將狼尾草與花生秧制成混合青貯，當狼尾草與花生秧混合重量比例為75∶25和50∶50時，青貯效果較佳。以上研究均認為使用花生秧與其他飼料原料進行混合青貯時，花生秧的添加比例不宜過高，與本研究結果一致。通過與全株青貯玉米進行比較后發(fā)現，當花生秧添加量在25%時，混合青貯的青貯品質和營養(yǎng)成分沒有顯著區(qū)別，說明花生秧的添加量在25%左右較為適宜。

3.2 添加劑處理對花生秧全株玉米混合青貯的影響

本研究分別用兩種添加劑對花生秧全株玉米混合青貯進行了處理，結果顯示，添加劑類型對混合青貯青貯品質和營養(yǎng)成分指標的影響不及混合比例對其的影響大。這主要是由于發(fā)酵比例是決定青貯品質的主要因素，當花生秧的添加比例較小時，全株玉米的WSC和乳酸菌含量足以滿足發(fā)酵所需，因此添加劑對提高花生秧全株玉米混合青貯品質的作用較小，相反，當花生秧添加比例較大時，WSC含量過少，添加乳酸菌后也會因為缺少發(fā)酵底物而無法發(fā)揮作用。A1、A2組的AN/TN顯著低于對照組，說明使用兩種添加劑均有利于蛋白質的保存。而pH和WSC含量的顯著差異，主要是添加劑的組成成分不同所致。其中，添加劑1(A1)的主要成分為枯草芽孢桿菌、產脘假絲酵母和乳酸菌，而添加劑2(A2)只含乳酸菌。從結果分析，A1組的pH顯著低于A2組和對照組，說明使用復合添加劑可更快利用WSC，降低pH；而A1組的WSC含量顯著高于對照組，則可能是由于枯草芽孢桿菌可產生大量纖維素酶和半纖維素酶[23]，能將青貯原料中的結構性碳水化合物降解為戊糖，從而為乳酸菌提供更多的發(fā)酵底物所致[24]。綜合分析，使用復合添加劑對提高花生秧全株玉米混合青貯品質的效果較好。

4 結論

混合比例為花生秧∶全株玉米=1∶3時，花生秧全株玉米混合青貯的青貯品質和營養(yǎng)品質達到最佳水平，且與青貯玉米相比，青貯品質較優(yōu)，營養(yǎng)品質接近。使用復合添加劑對提高花生秧全株玉米混合青貯品質的效果較好。