高濕玉米青貯制作關(guān)鍵點(diǎn)分析

戴志翔， 李 征， 廖晨星， 胡婷婷， 梁 怡，趙 茜， 李 楊， 竇金煥， 郭凱軍*

（1.北京農(nóng)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 102206；2.北京市飼料監(jiān)察所，北京 100029；3.北京三元種業(yè)科技股份有限公司，北京大興 100029）

玉米作為畜牧業(yè)的主要飼料原料之一，廣泛運(yùn)用于各種家畜的生產(chǎn)中。剛收割的玉米水分含量較高，但一般干貯玉米的安全水分要求在14%以下（趙旭等，2020）。Abdoli等（2018）報(bào)道，使谷物干燥到含水量14%以下時(shí)，高溫干燥過程消耗的大量能量顯著增加了與飼料制備相關(guān)的成本。如果保存不當(dāng)，玉米還容易發(fā)霉變質(zhì)，家畜食用后會(huì)產(chǎn)生中毒現(xiàn)象。因此急需找到一種解決干貯玉米保存的替代方案。

高濕玉米（high-moisture corn）青貯，是指當(dāng)玉米籽實(shí)含水量為28%～33%時(shí)收獲并在密閉環(huán)境中進(jìn)行處理保存，從而生產(chǎn)出高淀粉能量飼料的技術(shù)（Canizares，2011）。根據(jù)所含玉米成分的不同，可以將高濕玉米青貯劃分為純籽實(shí)青貯、含軸青貯和含軸帶苞葉青貯三種。玉米籽粒在密閉環(huán)境中經(jīng)過輕度厭氧發(fā)酵產(chǎn)生少量有機(jī)酸，可以抑制霉菌和細(xì)菌的繁殖，防止玉米籽粒變質(zhì)發(fā)霉（楊勝，1987）。自20世紀(jì)50年代以來，谷物濕貯的方法已在歐美等大多數(shù)國家廣泛推廣，被公認(rèn)是長時(shí)間保存飼料的一種有效方法。我國東北長期存在玉米收獲水分過高而烘曬條件又不足的矛盾。20世紀(jì)90年代，我國技術(shù)人員在東北地區(qū)開始引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，儲(chǔ)藏試驗(yàn)也取得成功（劉瑞征，1992）。但是該項(xiàng)技術(shù)并未在我國大面積推廣，因?yàn)楦邼裼衩浊噘A對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施及密封條件要求嚴(yán)格，密封不嚴(yán)易導(dǎo)致青貯腐敗變質(zhì)，并且對(duì)收獲時(shí)間和原料處理也有較高的要求。所以本文以收獲時(shí)間、籽粒破碎和青貯添加劑的使用這三個(gè)方面作為關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)高濕玉米青貯的制作進(jìn)行分析，為該技術(shù)在我國的廣泛推廣奠定基礎(chǔ)。

1 收獲時(shí)間

當(dāng)玉米籽粒頂端的黑色離層形成、籽粒中的淀粉停止積累及水分含量開始下降，即玉米達(dá)到生理成熟時(shí)收獲（荷斯坦奶農(nóng)俱樂部網(wǎng)，2018）。在此過程中要注意玉米籽粒的含水量，收獲太早籽粒太濕，不但會(huì)影響發(fā)酵質(zhì)量，并且玉米成熟度不夠，也會(huì)影響其營養(yǎng)物質(zhì)的含量（如淀粉含量低、糖分高等），從而在收割及存貯過程中造成巨大的能量損失。另一方面，收獲期過晚，受氣候條件影響，營養(yǎng)物質(zhì)不能繼續(xù)產(chǎn)生，水分開始流失，導(dǎo)致玉米產(chǎn)量和品質(zhì)降低。而且籽粒太干也會(huì)增加壓窖及發(fā)酵難度。不同原料類型的高濕玉米青貯制作，也導(dǎo)致了收獲目的和收獲時(shí)間的不同。

焦蓓蕾等（2019）報(bào)道，高濕玉米籽粒青貯的原料收獲時(shí)水分一般控制在28%～32%。研究表明，當(dāng)黑色離層開始出現(xiàn)后，玉米籽粒的水分含量一般為25%～40%，平均水分含量大約30%，具體含水量還要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行把握，最好在接近收獲期時(shí)進(jìn)行連續(xù)的水分含量檢測。在推薦含水量范圍內(nèi)收獲，可以提高收獲效率，增加產(chǎn)量，降低玉米穗加工難度，并且在推薦范圍內(nèi)收獲的玉米軸的消化率較高。

2 籽粒破碎

高濕玉米青貯作為一種儲(chǔ)存飼料的方法，在壓窖或裹包密封前，要進(jìn)行籽粒破碎。一是完整的玉米籽粒有種皮包裹，影響青貯的發(fā)酵進(jìn)程，使青貯時(shí)間延長，并且容易導(dǎo)致青貯腐??；二是高濕玉米青貯是一種提高玉米籽粒淀粉消化率的飼料儲(chǔ)存方法（Ferraretto等，2013）。淀粉是瘤胃微生物發(fā)酵能量的重要來源（Koenig等，2003）。將種皮及籽粒破碎成顆粒后，瘤胃微生物可以更大范圍地接觸到玉米籽粒中的淀粉，從而提高玉米籽粒淀粉的利用率，未破碎的籽粒很難被瘤胃微生物消化，會(huì)造成大量營養(yǎng)物質(zhì)的損失（蘇強(qiáng)，2019）。

高濕玉米含軸青貯是由于玉米軸包含的結(jié)構(gòu)組分較多，與高濕玉米籽粒相比，壓窖難度稍大，因此標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的破碎加工流程對(duì)該類青貯的成功制作非常關(guān)鍵。青貯玉米原料的籽粒破碎程度與奶牛的采食量和消化率密切相關(guān)，一般要求籽粒破碎率達(dá)到90%以上 （王景山等，2018）。Ferraretto和Shaver（2012）在對(duì)2000—2011年間發(fā)表的24篇文章中的106種青貯處理方法的數(shù)據(jù)與奶牛的生產(chǎn)性能進(jìn)行了薈萃分析，當(dāng)全株玉米青貯的玉米籽粒加工破碎為1～3 mm和4～8 mm時(shí)，與未加工的玉米籽粒相比，加工為1～3 mm的飼糧淀粉消化率增加，奶牛的產(chǎn)奶量提高?？讘c斌和張曉明（2017）的研究結(jié)果顯示，當(dāng)高濕玉米籽粒的破碎度為1～4 mm時(shí)，玉米籽粒的淀粉消化率最高。在合理粒度范圍內(nèi)，青貯原料的干物質(zhì)含量越高則粉碎的越細(xì)，干物質(zhì)含量越低則應(yīng)適當(dāng)增加粉碎粒度。

3 青貯添加劑的使用

青貯添加劑一般包含有機(jī)酸及其鹽類、酶類、乳酸菌類、非乳酸菌類及復(fù)合添加劑類等。這些青貯添加劑可以促進(jìn)乳酸菌的發(fā)酵，改善牲畜健康，增加青貯的有氧穩(wěn)定性，抑制腐敗菌的增殖，并能提高青貯飼料的營養(yǎng)價(jià)值（Muck等，2018）。目前，有機(jī)酸及其鹽類和乳酸菌類添加劑是應(yīng)用較廣泛的青貯添加劑（Li等，2019）。

對(duì)于大多數(shù)家畜而言，玉米是重要的飼料來源，而玉米青貯是一種重要的飼料儲(chǔ)存加工方式。但是青貯的發(fā)酵過程難以控制，尤其是在開窖使用時(shí)，青貯飼料的好氧性腐敗是由開封后青貯原料原本附著的酵母菌、絲狀菌和好氧性細(xì)菌在有氧的條件下發(fā)酵青貯飼料中的碳水化合物、含氮化合物所造成的（張?jiān)鲂篮蜕蹪?006）。酵母菌等需氧微生物大量繁殖影響青貯的整體發(fā)酵過程，降低全株玉米青貯的品質(zhì)（尉小羅等，2018）。并且因?yàn)樘崆笆斋@的玉米籽粒含水量較高，含糖量相對(duì)較低，導(dǎo)致高濕玉米青貯發(fā)酵速度較慢，尤其是當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，高濕玉米青貯的有氧穩(wěn)定性較差（Kung等，2004）。為了確保青貯高質(zhì)量發(fā)酵，保持飼喂階段青貯質(zhì)量的有氧穩(wěn)定性，在青貯過程中采用青貯添加劑是非常有必要的。合適的青貯添加劑可以使青貯溫度降低，即使在一年中較熱的階段，也可使飼料在青貯窖中保存很長時(shí)間。

3.1 有機(jī)酸及其鹽類Zheng等（2009）認(rèn)為，較高的含水量可能有利于化學(xué)處理 （酸化或堿化），因?yàn)槠鋾?huì)促進(jìn)藥劑擴(kuò)散和產(chǎn)品釋放。青貯中氨態(tài)氮的含量是評(píng)價(jià)青貯蛋白質(zhì)水解程度的常用指標(biāo)，反映了氨基酸或肽脫氨作用的嚴(yán)重程度，這種脫氨作用主要是由微生物引起的（Li等，2018），這通常會(huì)降低飼料的營養(yǎng)價(jià)值和青貯的品質(zhì) （Phuntsok等，1998）。布氏乳桿菌雖然可以將乳酸轉(zhuǎn)化為乙酸，產(chǎn)生良好的抗真菌效果，但是其增殖速度慢，乳酸轉(zhuǎn)化為乙酸的過程通常不會(huì)發(fā)生在青貯的早期階段（Schmidt等，2009）， 約50～60 d以上才能在高水分玉米青貯中產(chǎn)生明顯的效果 （Taylor和Kung，2002）。各種具有抗真菌效果的有機(jī)酸及其鹽類（Sebastian等，1996）和氨水（Diaz等，2013）可以極大地改善高水分玉米青貯早期的有氧穩(wěn)定性。

Nsereko和Rooke（2000）的研究發(fā)現(xiàn)，甲酸和甲酸與甲醛的混合物能有效降低多年生黑麥草青貯飼料中可溶性非蛋白氮和氨氮的濃度。甲酸、乙酸及丙酸等有機(jī)酸能夠直接酸化青貯飼料，使青貯的pH迅速降低，抑制好氧微生物的活力和有害微生物的增殖，防止青貯飼料的腐敗和利于保存青貯飼料的營養(yǎng)價(jià)值（陳勇等，2018）。苯甲酸、山梨酸及其鹽類可抑制青貯中梭菌和酵母菌的生長，降低pH及氨態(tài)氮和丁酸濃度，提升青貯發(fā)酵品質(zhì)（Keles和Demirci，2011）。王亞芳等（2020）的試驗(yàn)表明，有機(jī)酸鹽組和有機(jī)酸組氨態(tài)氮含量較不添加任何青貯添加劑的對(duì)照組顯著降低。Silva等（2015）研究結(jié)果也表明，有機(jī)酸及其鹽對(duì)青貯飼料蛋白質(zhì)具有較強(qiáng)的保護(hù)能力，與未處理的對(duì)照組相比，用添加劑處理的高濕玉米青貯在21 d和90 d后的乙醇濃度顯著降低。李曉紅等（2018）測定了有機(jī)酸鹽不同復(fù)配比對(duì)牧草青貯發(fā)酵有害菌的抑制效果，結(jié)果表明雙乙酸鈉處理顯著抑制了大腸桿菌、青霉菌和酵母菌3種有害菌的生長。

3.2 乳酸菌添加劑 在田間自然干燥玉米籽?？赡軙?huì)對(duì)原料上附著的微生物群造成傷害，降低乳酸菌的比例（Carvalho等，2015）。自然狀態(tài)下乳酸菌一般附著在青貯原料的表面上，是促進(jìn)青貯飼料發(fā)酵的主要微生物種群，只有當(dāng)其數(shù)量≥105cfu/g青貯原料鮮重時(shí)，才能制作出優(yōu)質(zhì)的青貯飼料（孫茜等，2020）。一般自然干燥的玉米青貯原料中的乳酸菌含量低于105cfu/g，所以添加含有乳酸菌為主的微生物添加劑能夠有效提升高濕玉米青貯的發(fā)酵速度和品質(zhì)（Cai，1994；Lin等，1992），抑制不良微生物的繁殖（辛亞芬等，2021）。乳酸菌按照代謝己糖（如葡萄糖）產(chǎn)物的不同可劃分為兩種發(fā)酵型，其中，代謝只產(chǎn)生乳酸的菌株為同型發(fā)酵乳酸菌，而產(chǎn)生多種產(chǎn)物的菌株為異型發(fā)酵乳酸菌。

3.2.1 同型發(fā)酵乳酸菌添加劑 植物自身附著的乳酸菌主要為異型發(fā)酵型乳酸菌，因此，添加含有能夠快速降低pH的同型發(fā)酵乳酸菌的發(fā)酵劑有利于青貯發(fā)酵的快速啟動(dòng) （Torriani等，1992）。Buxton等（2003）研究發(fā)現(xiàn)，使用同型發(fā)酵乳酸菌通常能夠加快發(fā)酵速度，減少蛋白質(zhì)降解，提高乳酸含量，降低乙酸、丁酸、乙醇含量，青貯飼料的能量和干物質(zhì)的理論回收率分別達(dá)到100%和99%。植物乳桿菌是目前最常用的一種同型發(fā)酵乳酸菌（Muck，2010）。Filya（2003）研究發(fā)現(xiàn)，在青貯發(fā)酵的前期接種植物乳桿菌可以加快青貯的pH下降和加速乳酸的積累。Fellner等（2001）試驗(yàn)表明，使用含有植物乳桿菌等同型發(fā)酵乳酸菌的高濕玉米青貯的pH和乙酸濃度顯著低于對(duì)照組。但是同型發(fā)酵乳酸菌會(huì)降低青貯飼料的有氧穩(wěn)定性，導(dǎo)致飼喂時(shí)青貯飼料的有氧降解增加（Mceniry等，2007）。

3.2.2 異型發(fā)酵乳酸菌添加劑 使用含有異型發(fā)酵乳酸菌的接種劑，如布氏乳桿菌，能提高高濕玉米青貯的有氧穩(wěn)定性（Basso等，2012）。Rooke和Hatfield（2003）觀察到，在高濕玉米青貯中添加異型乳酸菌添加劑可以使丁酸和丙酸等梭菌的典型代謝物濃度處于較低的水平，表明高濕玉米青貯中不良微生物的生長受到了抑制。Kleinschmit和Kung（2006）發(fā)現(xiàn)，在高濕玉米青貯中添加布氏乳桿菌會(huì)增加乙酸的濃度，并降低乳酸的濃度。

Danner等（2003）通過研究青貯發(fā)酵過程中產(chǎn)生的多種化學(xué)物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，乙酸是穩(wěn)定提高高濕玉米青貯有氧穩(wěn)定性的最主要的青貯發(fā)酵產(chǎn)物。乙酸能有效地抑制真菌活性，并且能夠有效抑制在開窖后青貯飼料中的酵母菌和霉菌等腐敗菌的增殖，從而提高青貯飼料的有氧穩(wěn)定性（Nancy，1983）。Ogunade等（2016）的研究表明，青貯中因異型發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸的積累使pH下降，抑制了腐敗微生物的增殖，從而保持了青貯飼料的營養(yǎng)價(jià)值。Rabelo等（2018）對(duì)干物質(zhì)含量較低的全株玉米進(jìn)行青貯時(shí)發(fā)現(xiàn)，添加布氏乳桿菌組體外瘤胃產(chǎn)氣量顯著高于未做處理的對(duì)照組，并且揮發(fā)性脂肪酸的含量也顯著高于未添加異型發(fā)酵乳酸菌的對(duì)照組，說明布氏乳桿菌對(duì)瘤胃發(fā)酵具有積極的促進(jìn)作用。Reis等（2017）的試驗(yàn)表明，接種希式乳桿菌顯著提高了青貯第103天后的有氧穩(wěn)定性。Ferrero等（2018）的兩次獨(dú)立試驗(yàn)分別表明，同時(shí)接種布氏乳桿菌和希氏乳桿菌的青貯，在第15天和第100天后的有氧穩(wěn)定性都有顯著改善，并且單獨(dú)使用布氏乳桿菌的青貯在第100天和第250天的乳酸含量更高，pH更低。Silva等（2020）的研究表明，在青貯第92天之后，聯(lián)合接種布氏乳桿菌和希氏乳桿菌的高濕玉米青貯的乙酸濃度比單獨(dú)使用希氏乳桿菌的青貯更高。

3.2.3 復(fù)合乳酸菌添加劑 復(fù)合乳酸菌添加劑是將同型和異型發(fā)酵乳酸菌結(jié)合起來同時(shí)使用。同型發(fā)酵乳酸菌可以控制青貯的早期發(fā)酵過程，抑制有害微生物的活動(dòng)，從而減少蛋白質(zhì)和干物質(zhì)的損失。在這個(gè)發(fā)酵階段，使用復(fù)合乳酸菌添加劑的青貯比未經(jīng)處理的青貯pH下降速率更快。復(fù)合使用的異型發(fā)酵乳酸菌一般為布氏乳桿菌，在植物乳桿菌的同型發(fā)酵之后，布氏桿菌會(huì)緩慢地將同型發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸轉(zhuǎn)化為乙酸和1，2-丙二醇（Elferink等，2001），改善青貯飼料的好氧穩(wěn)定性，防止二次發(fā)酵（呂文龍，2011）。1，2-丙二醇還可以被附著的雙歧乳桿菌轉(zhuǎn)化為丙酸（Krooneman等，2002）。乙酸和丙酸都可以抑制引發(fā)需氧變質(zhì)的酵母生長，從而提高青貯飼料的有氧穩(wěn)定性（陳勇等，2018）。

孫志強(qiáng)等（2019）組合使用添加布氏乳桿菌和植物乳桿菌發(fā)現(xiàn)，京科516、海單9和強(qiáng)盛30三個(gè)品種的全株玉米青貯飼料的有氧穩(wěn)定性均有提高，其中強(qiáng)盛30的有氧穩(wěn)定性可達(dá)到100 h以上，顯著高于對(duì)照處理組。Saylor等（2020）將高濕玉米粉碎后分為未處理的對(duì)照組，混合添加植物乳桿菌5×104cfu/g鮮重和屎腸球菌5×104cfu/g鮮重，混合添加7.5×104cfu/g布氏乳桿菌和7.5×104cfu/g乳酸乳球菌三組，結(jié)果顯示，復(fù)合使用布氏桿菌和乳酸乳球菌的高濕玉米青貯比另外兩組的瘤胃淀粉消化率更高，并且有氧穩(wěn)定性也提升了5倍。

4 結(jié)論

高濕玉米青貯技術(shù)對(duì)我國畜牧業(yè)的發(fā)展有著非常重要的作用。當(dāng)玉米籽粒所含水分達(dá)到約30%時(shí)收獲可以降低田間損耗；籽粒破碎至1～4 mm可以有效提高其在動(dòng)物體內(nèi)的全腸道淀粉消化率；復(fù)合乳酸菌青貯添加劑的使用可以促進(jìn)青貯的發(fā)酵過程，抑制有害微生物的繁殖，減少飼料的營養(yǎng)物質(zhì)損耗以及提升高水分玉米青貯的品質(zhì)。此外，高濕玉米的青貯技術(shù)可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用于其他谷實(shí)類飼料，使之能更好地保存飼料原料，防止發(fā)霉變質(zhì)，保持營養(yǎng)成分，提高飼料的瘤胃消化率。因此在畜牧業(yè)中大力推廣高濕玉米青貯技術(shù)，可以減少生產(chǎn)和營養(yǎng)管理成本，提升經(jīng)濟(jì)效益，加快畜牧業(yè)的發(fā)展。