不同添加劑處理對(duì)小黑麥和黑麥青貯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和發(fā)酵品質(zhì)的影響

代寒凌，田新會(huì)，杜文華*，吳建平

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

小黑麥(Triticale)是小麥屬(Triticum)和黑麥屬(Secale)植物經(jīng)過雜交形成的新物種，其兼具小麥(Triticumaestivum)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高以及豐產(chǎn)性的優(yōu)勢(shì)和黑麥(Secalecerale)抗逆性強(qiáng)的特點(diǎn)[1]。小黑麥作為糧飼兼用型牧草，其生物產(chǎn)量高，適口性好[2]。趙雅姣等[3]研究表明半干旱灌區(qū)飼用型小黑麥新品系P2乳熟期的干草產(chǎn)量達(dá)21.58 t·hm-2，粗蛋白(crude protein，CP)產(chǎn)量達(dá)1.62 t·hm-2。黑麥?zhǔn)呛瘫究?Gramineae)草本植物，其莖稈柔軟，葉量大，家畜喜食，具有較強(qiáng)的抗逆性[4]。飼用黑麥的秸稈產(chǎn)量高于小麥和燕麥(Avenasativa)[5]，近年來在西南、華北、西北以及青藏高原的牧區(qū)種植面積不斷擴(kuò)大[6]。孫敏等[7]研究表明山西太谷地區(qū)黑麥品種OKLON和4R507、小黑麥品種晉飼1號(hào)和中飼237的草產(chǎn)量以及粗蛋白、鈣和磷含量均高于普通小麥95-120品種。

青貯飼料具有良好的適口性，貯藏性和青綠多汁的特點(diǎn)，在飼料調(diào)制中得到了廣泛應(yīng)用[8]。青貯添加劑可以提升發(fā)酵品質(zhì)[9]。乳酸菌類添加劑可以使乳酸菌迅速形成優(yōu)勢(shì)菌群，形成酸性環(huán)境并抑制好氧微生物的生長(zhǎng)繁殖[10]。冬牧70黑麥添加乳酸菌類添加劑后，乳酸菌快速主導(dǎo)發(fā)酵，使pH迅速降低，抑制植物酶活性，減少蛋白質(zhì)的損失，優(yōu)于常規(guī)青貯[11]。發(fā)酵抑制劑通過直接降低青貯原料的pH值為乳酸菌的繁殖提供條件，抑制部分或全部其他微生物的生長(zhǎng)，以減少發(fā)酵過程中營(yíng)養(yǎng)成分的損失，如甲酸、乙酸等[10]。甲酸可以抑制植物呼吸消耗和微生物的活動(dòng)，降低原料中可溶性碳水化合物的消耗，從而提高牧草的能量利用率[12]。添加6 mL·kg-1甲酸可以降低小黑麥青貯的pH值，同時(shí)提升乳酸含量，降低乙酸、丁酸、氨氮含量，青貯品質(zhì)得到提升[13]。青貯飼料的評(píng)價(jià)主要包括感官評(píng)價(jià)(氣味、色澤和結(jié)構(gòu))、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[干物質(zhì)(dry matter，DM)、粗蛋白、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)含量和干物質(zhì)消化率(dry matter digestibility，DMD)]和發(fā)酵品質(zhì)[可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)含量、pH值、有機(jī)酸(organic acid)含量和氨態(tài)氮/總氮(ammonia nitrogen/total nitrogen，NH3-N/TN)]等[14]。優(yōu)質(zhì)青貯飼料的pH值小于4.2，有機(jī)酸中乳酸含量大于60%，乙酸含量小于20%，丙酸含量小于10%，丁酸含量小于1%[15]?？扇苄蕴妓衔锸乔噘A發(fā)酵中乳酸菌的主要能量物質(zhì)，要求在原料中不低于鮮重的1.0%～1.5%[16]。氨態(tài)氮/總氮反映了牧草青貯過程中蛋白質(zhì)的分解程度[17]，其值越低說明青貯發(fā)酵品質(zhì)越好。目前國(guó)內(nèi)尚未有乳酸菌類添加劑對(duì)小黑麥、甲酸添加劑對(duì)黑麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和青貯品質(zhì)影響方面的報(bào)道。為此，本研究擬以小黑麥和黑麥作為青貯原料，甲酸以及乳酸菌類添加劑(Sila-Mix，Sila-Max)作為青貯添加劑，研究不同添加劑處理對(duì)小黑麥和黑麥青貯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和發(fā)酵品質(zhì)的影響，以篩選出小黑麥和黑麥青貯的最佳添加劑，并明確小黑麥和黑麥的青貯效果，為小黑麥和黑麥的青貯技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

青貯原料為甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院培育的黑麥新品系(編號(hào)分別為C12、C13、C14、C15、C33、C39)的等量混合樣(簡(jiǎn)稱黑麥)和小黑麥新品系(編號(hào)分別為J5、J6、J8、J12、J13、J14)的等量混合樣(簡(jiǎn)稱小黑麥)，于2016年3月12日種植于甘肅省臨洮縣農(nóng)校農(nóng)場(chǎng)，刈割時(shí)期均為灌漿期。

添加劑為Sila-Max(混合型乳酸菌制劑，美國(guó)Ralco Nutrition 公司生產(chǎn)，主要成分為乳酸桿菌發(fā)酵產(chǎn)物、乳酸片球菌發(fā)酵產(chǎn)物和純化纖維素酶)、Sila-Mix(混合型乳酸菌制劑，美國(guó)Ralco Nutrition公司生產(chǎn)，主要成分為植物乳桿菌、乳酸片球菌、硅酸鈣和黑曲霉)，甲酸為實(shí)驗(yàn)室用分析純(國(guó)藥集團(tuán)生產(chǎn))。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。A因素為青貯原料，設(shè)2個(gè)水平：A1(黑麥rye)，A2(小黑麥triticale)；B因素添加劑處理，設(shè)4個(gè)水平：B1(Sila-Max)，B2(Sila-Mix)，B3(甲酸formic acid)，CK(對(duì)照，無添加劑)，重復(fù)3次，其中Sila-Max和Sila-Mix的添加量按照產(chǎn)品說明添加，分別為0.0025和0.5 g·kg-1，甲酸添加量參照美國(guó)青貯添加標(biāo)準(zhǔn)(5.03 g·kg-1)[18]。

于2016年6月15-17日將青貯原料刈割后，待水分降至70%～75%時(shí)，鍘碎至2～3 cm，均勻噴灑添加劑后，裝入真空袋中(每袋約400 g)，抽真空后密封，室溫青貯90 d后開封測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1青貯感官評(píng)價(jià) 青貯袋開封后，采用德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)飼料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[19]進(jìn)行青貯感官評(píng)價(jià)，包括氣味(0～14分)、結(jié)構(gòu)(0～4分)和色澤(0～2分)。評(píng)價(jià)等級(jí)為：20～16優(yōu)良，15～10尚好，9～5中等，4～0劣質(zhì)。

1.3.2營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定 采用五點(diǎn)取樣法，取200 g青貯樣品在105 ℃殺青0.5 h，80 ℃烘干8 h，粉碎后過0.069 mm篩于信封袋中保存。參照GB/T 30395-2013[20]，采用半微量凱氏定氮法測(cè)定CP含量，采用范氏纖維法測(cè)定ADF和NDF含量。

參照梁建勇等[21]的方法測(cè)定干物質(zhì)消化率(DMD)，以4頭裝有永久瘤胃瘺管羊(瘺管羊?yàn)榈聡?guó)美利奴♂×臨洮本地羊♀的雜交2 代健康公羊，平均體重53 kg 左右)作為試驗(yàn)動(dòng)物，樣袋采用40 μm孔徑的尼龍布袋，測(cè)定樣品在瘤胃中48 h的體內(nèi)降解率。

1.3.3發(fā)酵品質(zhì)的測(cè)定 取20 g樣品放入三角瓶中，加入去離子水180 mL，用保鮮膜密封，4 ℃培養(yǎng)箱中浸提24 h后用4層紗布過濾，再用定性濾紙過濾至塑料瓶中，-20 ℃保存。待儀器和藥瓶備好后(約1周)解凍浸提液，用雷磁PHS-2F酸度計(jì)測(cè)定pH值，用苯酚-次氯酸鈉法測(cè)定氨態(tài)氮(NH3-N)含量[22]，NH3-N/TN含量即氨態(tài)氮占總氮的百分?jǐn)?shù)。浸提液過0.22 μm水相濾膜，采用安捷倫1260高效液相色譜儀[17]測(cè)定乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)和丁酸(butyrate acid，BA)含量。

取0.5 g青貯原樣于沸水浴中浸提30 min，處理2次后過濾定容，采用蒽酮法測(cè)定WSC含量[23]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯原料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

方差分析表明，青貯前小黑麥和黑麥青干草間除DM無顯著差異外，CP、NDF、ADF、DMD和WSC含量均存在顯著差異，多重比較(表1)看出，小黑麥的CP含量、DMD和WSC含量均顯著高于黑麥(P<0.05)，NDF和ADF含量顯著低于黑麥(P<0.05)，由此說明小黑麥原料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)高于黑麥。

表1 青貯原料營(yíng)養(yǎng)成分的差異

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different letters within the same column mean significant differences atP<0.05, the same below.

2.2 青貯飼料的感官評(píng)價(jià)

不同添加劑處理間B1處理的氣味評(píng)分最優(yōu)(表2)，不同青貯原料間A2處理的結(jié)構(gòu)評(píng)分高于A1處理；交互作用間A1B1和A2B1的總分最高，評(píng)分等級(jí)均為‘優(yōu)良’，其余處理的評(píng)分等級(jí)均為‘尚好’，A1B3的評(píng)價(jià)總分最低。綜上，小黑麥和黑麥添加Sila-Max添加劑的青貯感官評(píng)價(jià)最優(yōu)。

2.3 青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

方差分析(表3)表明，除青貯原料間DM，添加劑間DM，以及青貯原料×添加劑互作效應(yīng)間DM、NDF、ADF和DMD無顯著差異外，其他處理間飼草的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均有顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)差異，需要進(jìn)行多重比較。

2.3.1青貯原料間青貯飼料營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異 青貯后A2的CP含量和DMD顯著高于A1(P<0.05)，ADF和NDF含量均顯著低于A1(P<0.05)，說明A2的平均營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好(表4)。

2.3.2添加劑間營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異 B1處理的CP含量顯著高于除B2外的其余處理(P<0.05)，CK的CP含量最低，但與B2和B3無顯著差異；B3處理的NDF和ADF含量顯著低于其余處理(P<0.05)， CK的NDF和ADF含量最高；B3處理的DMD顯著高于除B1外的其他處理(P<0.05)，CK的DMD最低(表5)。

2.3.3青貯原料×添加劑互作效應(yīng)間營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異 A2B1、A2B2、A2B3和A2CK處理的CP含量顯著高于其余處理(P<0.05)，A1B3和A1CK處理的CP含量較低(表6)。

綜上所述，小黑麥青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)于黑麥，其中小黑麥添加甲酸調(diào)制的青貯飼料營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)。

2.4 青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)

方差分析(表3)表明，除青貯原料間和青貯原料×添加劑互作效應(yīng)間pH值均無顯著差異外，其他處理的青貯品質(zhì)均有顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)差異，需要進(jìn)行多重比較。

2.4.1青貯原料間發(fā)酵品質(zhì)的差異 青貯后A2的LA含量和PA含量顯著高于A1，AA含量顯著低于A1，未檢出BA，WSC含量顯著高于A1，NH3-N/TN含量顯著低于A1，說明A2的青貯品質(zhì)較好(表4)。

2.4.2添加劑間發(fā)酵品質(zhì)的差異 4個(gè)添加劑處理中，B3處理的pH值、LA和NH3-N/TN顯著低于其他處理(P<0.05)，PA、BA和WSC含量顯著高于其他處理(P<0.05)，AA含量居中；除B3處理檢出少量BA外，其余處理均未檢出BA(表5)。

表3 青貯原料間、添加劑間和青貯原料×添加劑互作效應(yīng)間青貯品質(zhì)的方差分析

注：**表示極顯著差異(P<0.01)，*表示顯著差異(P<0.05)。

Note: ** indicates significant difference at the 0.01 level, and * indicates significant difference at the 0.05 level.

表4 青貯原料間青貯飼料營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和青貯品質(zhì)的差異

注： ND表示未檢出，下同。

Note: ND means undetected, the same below.

表5 添加劑間青貯飼料營(yíng)養(yǎng)成分、干物質(zhì)消化率、pH值、乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量的差異

表6 青貯原料×添加劑互作效應(yīng)間CP、乳酸、揮發(fā)性脂肪酸、WSC和NH3-N/TN含量的差異

2.4.3青貯原料×添加劑互作效應(yīng)間發(fā)酵品質(zhì)的差異 8個(gè)處理中，A2B1和A2B2的LA含量顯著高于其余處理(P<0.05)，其次為A1B1和A1B2(表6)，A1B3和A2B3顯著低于其他處理(P<0.05)；A1CK的AA含量最高，其次為A2CK，均顯著高于其他處理(P<0.05)，A1B1最低；A2B3處理的PA含量顯著高于其他處理(P<0.05)，其中A1B1、A1B2和A1CK均未檢出PA；除A1B3檢出少量BA外，其余處理均未檢出BA。A2B3的WSC含量顯著高于其余處理(P<0.05)，A1B1、A1B2、A1CK和A2B1處理間均無顯著差異；A2B3的NH3-N/TN顯著低于除A2B1外的其余處理(P<0.05)。

綜上得出，小黑麥青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)總體優(yōu)于黑麥，3種添加劑處理中Sila-Mix和Sila-Max的發(fā)酵品質(zhì)較優(yōu)，其中Sila-Max最優(yōu)。

3 討論與結(jié)論

3.1 青貯添加劑和原料對(duì)青貯飼料營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

青貯原料中小黑麥的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)顯著高于黑麥，這與孫敏等[7]研究結(jié)果一致，這是由牧草的生物學(xué)特性決定的[24]。3種添加劑處理的CP含量顯著或不顯著高于對(duì)照組，這說明在青貯過程中3種添加劑處理的氮素?fù)p失量較小。青貯過程中植物蛋白酶與微生物會(huì)降解飼料的粗蛋白，并分解為多肽、游離氨基酸、氨等物質(zhì)，造成粗蛋白的損失[25]，但本試驗(yàn)3種青貯添加劑處理迅速降低了青貯發(fā)酵環(huán)境的pH值，因此抑制了腐敗菌、梭菌等降解蛋白質(zhì)類微生物的生長(zhǎng)繁殖[26]，CP的損失較小。與對(duì)照相比，甲酸處理組的ADF和NDF含量均低于對(duì)照，這主要是因?yàn)榧姿峥梢越档湍敛軳DF含量，起到降低飼料中纖維含量的作用[27]。試驗(yàn)中Sila-Max和Sila-Mix添加組的DMD均顯著高于對(duì)照組，一方面是由于添加劑中纖維素酶等物質(zhì)對(duì)飼料的降解作用[28]；另一方面，青貯可有效保存牧草中粗蛋白、胡蘿卜素、粗脂肪含量，降低纖維類物質(zhì)含量，從而提高可消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在牧草干物質(zhì)中所占比例[29]。

3.2 青貯添加劑和原料對(duì)青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

優(yōu)質(zhì)青貯飼料的NH3-N/TN含量低于10%，BA含量小于1%[30]，本試驗(yàn)黑麥和小黑麥青貯飼料均達(dá)到了優(yōu)質(zhì)青貯飼料標(biāo)準(zhǔn)。但小黑麥青貯后LA含量顯著高于黑麥，而且未檢出BA，說明小黑麥的發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)于黑麥，主要是因?yàn)樾『邴湹腤SC含量高于黑麥，乳酸菌發(fā)酵的底物充足，乳酸發(fā)酵產(chǎn)生的LA也較高[31]。PA作為青貯飼料中重要的揮發(fā)性脂肪酸，具有抗真菌的作用，在抑制青貯飼料好氧腐敗方面具有重要作用，有利于保存青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)成分[32]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小黑麥的PA含量高于黑麥，這可能與不同牧草的生物學(xué)特性有關(guān)[33]，有待進(jìn)一步研究。

添加劑處理中，甲酸處理組的pH值和LA含量較低，這是由于高比例甲酸添加劑中的氫離子直接降低了發(fā)酵環(huán)境的pH值，并抑制了乳酸菌活動(dòng)，造成LA含量較低[34]，這與侯美玲等[35]研究結(jié)果一致。6 mL·kg-1的甲酸增加了小黑麥青貯發(fā)酵的乳酸含量[36]，這可能與不同小黑麥材料的刈割時(shí)期和含水量，以及甲酸濃度有關(guān)，有待于進(jìn)一步研究。由于甲酸對(duì)乳酸菌和其他微生物具有抑制效果，導(dǎo)致乳酸菌無法將原料中的WSC轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)A等物質(zhì)，使原料中WSC得以保存[37]，因此本試驗(yàn)甲酸處理組的WSC含量顯著高于其余處理組。Sila-Mix和Sila-Max處理的LA含量顯著高于其他處理，未檢出丁酸， NH3-N/TN含量均顯著低于對(duì)照，這主要是由于Sila-Max和Sila-Mix添加劑中含有乳酸菌，促進(jìn)了青貯飼料的乳酸發(fā)酵，使LA含量顯著提高，乳酸可形成酸性環(huán)境，阻礙雜菌生長(zhǎng)，降低蛋白分解，從而降低NH3-N/TN含量[38]。異型發(fā)酵型乳酸菌是產(chǎn)生AA的主要途徑[39]，本試驗(yàn)Sila-Mix和Sila-Max處理的AA含量顯著低于對(duì)照，說明Sila-Mix和Sila-Max添加劑中異型乳酸菌的比例較低。Sila-Max和Sila-Mix是兩種青貯飼料乳酸菌添加劑，其中Sila-Max含有不同類型的乳酸菌和能產(chǎn)生淀粉酶和纖維素酶的菌類，Sila-Mix除上述物質(zhì)外還添加有25.0%～29.5%的CaCO3，CaCO3可以通過提高青貯發(fā)酵產(chǎn)物的有機(jī)酸含量及pH值來提高飼料的適口性[40]。使用Sila-Max添加劑的青貯飼料其pH可在最初48 h降低至5.0以下，并迅速抑制有氧腐敗菌活動(dòng)，抑制發(fā)酵產(chǎn)熱，降低能量和碳氮等營(yíng)養(yǎng)元素的損失，同時(shí)維持乳酸菌濃度，保證1 g青貯含1×105菌簇單位的乳酸菌濃度，增強(qiáng)青貯的穩(wěn)定性，提高家畜的采食量和消化率，使家畜的生產(chǎn)性能和生產(chǎn)效率得以提高[41]。本試驗(yàn)結(jié)果表明Sila-Max處理組的pH值低于Sila-Mix處理組，一方面是由于Sila-Max添加劑促進(jìn)乳酸發(fā)酵的效果更優(yōu)，另一方面可能與Sila-Mix處理中CaCO3中和酸性環(huán)境中的氫離子有關(guān)[40]。除此之外Sila-Max處理組NH3-N/TN顯著低于Sila-Mix處理組，這說明Sila-Max添加劑對(duì)于抑制腐敗菌的作用更優(yōu)?？赡苁且?yàn)镾ila-Max添加劑中有益菌種純度高，而Sila-Mix除了有益菌之外，可能含有一定的雜菌，使氮素的損失高于Sila-Max。從總體效果看Sila-Max添加劑優(yōu)于Sila-Mix。從青貯效率看，3種添加劑中甲酸處理的青貯飼料pH值最低，但甲酸添加劑的用量是Sila-Max的100倍以上，因此Sila-Max添加劑的青貯效率更高。

綜上所述，小黑麥青貯的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和發(fā)酵品質(zhì)均優(yōu)于黑麥。如果以青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)為主要目標(biāo)，小黑麥添加甲酸添加劑處理最優(yōu)；如果以發(fā)酵品質(zhì)為主要目標(biāo)，小黑麥添加Sila-Max的青貯品質(zhì)最優(yōu)。