不同處理方式對籽粒莧青貯品質的影響

劉艷芳，邱昊日，余雄，孫國慶，馬健*，張德隆，森巴提·黑力木別克

(1.新疆農業大學動物科學學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.中國農業大學動物科技學院，北京 100193)

不同處理方式對籽粒莧青貯品質的影響

劉艷芳1,2，邱昊日1，余雄1，孫國慶2，馬健1*，張德隆1，森巴提·黑力木別克1

(1.新疆農業大學動物科學學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.中國農業大學動物科技學院，北京 100193)

試驗以籽粒莧為材料，在青貯中分別添加乳酸菌制劑、葡萄糖和甲酸3種添加劑，研究不同的處理方式對籽粒莧青貯動態發酵品質以及營養成分的影響，以明確青貯添加劑對粒莧青貯的作用，為籽粒莧青貯飼料的合理利用提供研究途徑。試驗設5個處理組：對照組，不加任何添加劑；乳酸菌制劑組，按1 kg乳酸菌制劑調制3～4 t籽粒莧鮮草裝罐；葡萄糖組，添加量為30 g/kg；乳酸菌制劑和葡萄糖組，添加量與單獨添加時一致；甲酸組，添加量為5 g/kg。在發酵第1，3，9，30和57 天分別開罐取樣，檢測樣品中pH、乳酸、氨態氮、干物質、粗蛋白和中性洗滌纖維等指標。結果表明，在籽粒莧青貯同時加入乳酸菌制劑和葡萄糖可以快速發酵，產生大量乳酸，迅速降低青貯pH值，顯著降低乙酸、中性洗滌纖維含量和氨態氮/總氮(P<0.05)，并能顯著提高干物質和粗蛋白含量(P<0.05)；加入甲酸可以顯著降低乙酸含量(P<0.05)，對干物質含量沒有明顯影響(P>0.05)。綜上所述，籽粒莧通過制作青貯飼料可以保存營養成分，與籽粒莧自然青貯相比，籽粒莧青貯時加入上述青貯添加劑均可不同程度的改善青貯品質，同時加入乳酸菌和葡萄糖對青貯改善效果最佳。

籽粒莧；青貯添加劑；發酵品質；營養成分

籽粒莧(Amaranthushypochondriacus)是莧科莧屬植物，起源于東南亞和中美洲的亞熱帶和熱帶地區，具有高產、優質、抗逆性強和生長速度快等特性[1]。籽粒莧產量高，再生能力強，但在我國北方地區，一般情況下每年刈割1次，成熟期鮮草產量可達130 t/hm2，現蕾期整株收割時粗蛋白可達到14%。牧草在晾曬加工過程中，會出現營養物質的部分損失，對牧草進行青貯不僅可以有效解決雨季牧草腐敗的問題，還能控制營養物質的損失，籽粒莧調制青貯后品質較優，能很好地保存營養成分。在我國優質粗飼料資源短缺的情況下，籽粒莧可以作為反芻動物一種優質的粗飼料，具有良好的應用前景。

作為植物中的一種糧食和飼料兼用作物，籽粒莧已被應用到畜牧養殖業中。Rezaei等[2]研究發現，用不同比例的籽粒莧青貯替代玉米青貯，不會對奶牛的生產性能和血液生理指標造成影響。王世雄等[3]曾對籽粒莧地面青貯進行試驗，發現籽粒莧與鮮玉米秸稈以3∶1青貯最佳。許多研究表明，合適的青貯添加劑可以促進牧草青貯發酵，改善青貯飼料品質[4-5]。籽粒莧由于含水量高，糖分含量低，單一青貯不容易成功，但混合青貯又會降低籽粒莧的營養品質。因此本試驗通過降低水分含量后，在籽粒莧青貯中添加不同的青貯添加劑，研究籽粒莧青貯發酵品質的動態變化以及籽粒莧的營養成分含量，為籽粒莧作為青貯飼料的應用提供數據參考。

1 材料與方法

1.1試驗材料

青貯原料：籽粒莧品種為K112，試驗地位于山東省聊城市高唐縣，東經116°23′，北緯36°87′，海拔31 m，屬溫帶季風性氣候，年平均氣溫為12 ℃，常年降水量在550～700 mm之間。所有籽粒莧于2016年6月5日同時播種，在播種前土地種植過一期小麥(Triticumaestivum)和一期玉米(Zeamays)，種植過程中未施肥，所有籽粒莧生長環境一致。

青貯添加劑：秸稈生物青貯劑，主要成分是活性乳酸菌，同型發酵乳酸菌，乳酸菌總數≥5×107cfu/g；葡萄糖(分析純，含量不低于85%)；甲酸(分析純，含量不低于88%)。

1.2試驗設計

試驗在2016年10月5日，籽粒莧生長到成熟期時，按照5點取樣法進行取樣，將整株籽粒莧切碎至3 cm左右，在干凈的水泥地進行晾曬，經常翻堆，隨時取樣檢測水分含量，直至水分降至65%左右，將樣品取回混合均勻，用4分法取樣進行試驗。試驗設5個處理組：一組為對照組(CK組)，不加任何添加劑；一組添加乳酸菌制劑(LAB組)，按1 kg乳酸菌制劑調制3～4 t籽粒莧鮮草裝罐；一組添加葡萄糖(GLU組)，添加量為30 g/kg；一組為乳酸菌制劑和葡萄糖同時添加(LAB+GLU組)，添加量與LAB和GLU組分別一致；一組為甲酸組(FA組)，添加量為5 g/kg。為攜帶方便，將籽粒莧裝在容積為2 L的青貯發酵罐中，裝罐過程中層層壓實，完全壓實后密封，放于室內避光貯藏，在青貯發酵過程中分別在第1，3，9，30，57天5個時間點開罐測樣，每個不同的時間點設4個重復(合計100個樣品)。

1.3檢測指標與方法

1.3.1檢測指標 在裝罐前檢測籽粒莧鮮草的干物質(dry matter，DM)、粗蛋白(crude protein，CP)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)、粗灰分(crude ash，Ash)、可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)和緩沖能值等指標。青貯開罐后，按照德國農業協會的青貯感官評定標準對青貯進行感官評定[6]。氣味為0～14分；色澤為0～2分；質地為0～4分。綜合結果16～20分為優，10～15分為良好，5～9分為中等，0～4分為腐敗青貯。同時取樣檢測籽粒莧青貯的pH、有機酸、NH3-N等發酵指標，并檢測DM、CP、NDF、ADF和WSC等營養成分含量。

1.3.2檢測方法 緩沖能值：用Playne等[7]提出的滴定法測定。pH值：參考Han等[8]的方法。有機酸：使用SHIMADZE-10A型高效氣相色譜分析。NH3-N：用苯酚-次氯酸鈉比色法測定[9]。WSC：用蒽酮-硫酸比色法測定[10]。其他常規營養成分：參照張麗英[11]的方法。

1.4統計分析

用Excel進行試驗數據整理，用SPSS 19.0統計軟件進行單因素方差分析，并用Duncan氏法進行多重比較，結果用平均數±標準差表示，以P<0.05作為差異顯著性的判斷標準。

2 結果與分析

2.1籽粒莧原料的營養成分

籽粒莧青貯原料的營養成分含量見表1。籽粒莧的DM含量為35.27%，WSC含量略低，緩沖能值為305.21 mE/kg，加入青貯添加劑后籽粒莧適合做青貯。

表1 籽粒莧青貯原料的營養成分Table 1 Nutritional composition of A. hypochondriacus %, DM

2.2籽粒莧青貯飼料的感官評定

從表2可知，所有青貯飼料的色澤評分均為最高分2分；質地品質上，除CK組的青貯發酵罐頂層出現發霉現象外，其他各處理組莖葉結構保持良好，未出現發霉現象；CK具有微弱的丁酸味，其余各處理組具有芳香氣味，但FA組芳香味較弱，評分為10分。總體來看，除CK組評定級別為良好外，其余均為優質青貯。

2.3籽粒莧青貯飼料的發酵品質

由圖1可以看出，LAB、CLU和LAB+GLU組的青貯pH值在發酵第1天就降到了4.2以下，CK組在發酵第3天降到4.1，FA組降到了4.2；各組發酵前9 d，pH值下降速度較快，之后略有增加。由表3可知，青貯發酵結束后，所有處理組青貯pH值均低于4.0，說明青貯保存較好；LAB+GLU和FA組青貯pH值差異不顯著(P>0.05)，顯著小于其余3組(P<0.05)。NH3-N/TN是青貯飼料中一個重要指標，由表3可知LAB+GLU最低，顯著小于其他各組(P<0.05)，GLU組和FA組差異不顯著(P>0.05)，均顯著小于CK組(P<0.05)。

表2 不同處理組青貯飼料的感官評定Table 2 The sensory evaluation of silage for different additives

CK：對照組Control check；LAB：乳酸菌制劑組 Lactic acid bacteria；GLU：葡萄糖組 Glucose；LAB+GLU：乳酸菌制劑和葡萄糖同時添加組Lactic acid bacteria and glucose；FA：甲酸組 Formic acid.下同The same below.

從圖2可知，各組乳酸含量在發酵第30天達到最大值，然后逐漸下降；FA組乳酸含量在整個發酵過程中都低于其他各組，LAB+GLU組最高；發酵末期，LAB+GLU組乳酸含量顯著高于其他各組(P<0.05)，FA組顯著低于其他各組(P<0.05)。CK組乙酸含量最高，FA組含量最低，差異顯著(P<0.05)。LAB+GLU組具有最高的乳酸/乙酸，顯著高于其他各組(P<0.05)，LAB組和GLU組乳酸/乙酸差異不顯著(P>0.05)。CK組和GLU組檢測出少量丙酸，CK組還含有少量丁酸，其余各組均未檢測出丙酸和丁酸，說明青貯效果較好。

表3 不同處理組青貯飼料的發酵品質Table 3 The fermentation quality of silage for different additives

注：同列無字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

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

圖1 添加劑對青貯飼料pH的影響Fig.1 Effects of different additives on pH of silage

圖2 添加劑對青貯飼料乳酸的影響Fig.2 Effects of different additives on lactic acid of silage

2.4籽粒莧青貯飼料的營養成分

從表4可知，LAB+GLU組CP含量顯著高于其他各組(P<0.05)，CK組、GLU組和FA組CP含量差異不顯著(P>0.05)；LAB+GLU組NDF和ADF含量顯著低于CK組(P<0.05)；LAB組WSC含量與LAB+GLU組差異不顯著(P>0.05)，顯著低于其他各組(P<0.05)。各處理組DM含量均隨著發酵天數的延長而有所下降，在發酵末期LAB+GLU組DM保存量比CK組提高21.07%，CK組DM含量與FA組差異不顯著(P>0.05)，顯著小于其他各組(P<0.05)，LAB組和LAB+GLU組DM含量最高(圖3)。

表4 不同處理組青貯飼料的營養成分Table 4 The nutritional composition of silage for different additives %, DM

3 討論

圖3 添加劑對青貯飼料DM的影響Fig.3 Effects of different additives on DM of silage

3.1添加劑對籽粒莧青貯飼料感官評定的影響

青貯成功的因素有很多，主要受原料水分和糖分含量以及制作過程中壓實程度的影響[12]。籽粒莧鮮草糖分含量較低，并且水分含量較高，直接青貯成功率較低。本試驗中，從氣味、色澤和質地等方面對籽粒莧青貯飼料進行總體評價來看，添加乳酸菌與葡萄糖改善青貯品質明顯。CK組發酵中有較輕程度的頂層發霉現象，這是因為CK組的乳酸菌含量較少，易于滋生霉菌等腐敗菌，青貯發酵品質較差。FA組因為含有甲酸，對青貯本身應該具有的芳香氣味有所影響。試驗中發現，CK組青貯發酵過程中，有飼草汁液流出，這可能會對青貯品質有影響。總體來說，籽粒莧青貯過程中，加入添加劑對青貯感官評定均有一定改善。

3.2添加劑對籽粒莧青貯飼料發酵品質的影響

pH值是衡量青貯品質的一個重要指標，優質的青貯pH值在4.2以下[13]。在本試驗中，發酵末期所有青貯的pH值均在4.0以下，說明青貯品質優良。青貯pH值在發酵前3 d下降幅度較大，這是因為此時微生物繁殖迅速，乳酸積累較快。添加乳酸菌制劑或葡萄糖，對青貯pH值有較為明顯的影響，發酵第1天就降到了4.2以下。馬健等[5]以禾王草為原料進行青貯，發現添加乳酸菌能快速降低青貯pH值，Fisun等[14]研究指出，給青貯飼料添加乳酸菌可以加速pH值降低，本試驗結果與此一致。青貯添加葡萄糖后，為乳酸菌發酵提供底物，產生大量乳酸，快速降低青貯pH值，王瑩等[15]也曾得出這一結論。甲酸會停止牧草的呼吸作用，使青貯pH值下降受到抑制[16]，因此本試驗中FA組發酵初期pH值較高。本試驗中，青貯pH值在發酵中期有小幅度的升高，這與邵新慶等[17]指出的pH值隨著發酵天數延長而降低這一結果不一致，這可能是因為青貯飼料中有一些腐敗菌活動。NH3-N/TN可用來反映青貯中氨基酸及蛋白質的分解程度，青貯品質越差，比值越大。本試驗中，LAB+GLU組比值最低。邵新慶等[17]研究指出，對牧草添加乳酸菌制劑可以顯著降低青貯NH3-N/TN，本試驗結果與此一致。薛艷林等[18]以苜蓿草渣為研究對象，發現添加蔗糖可以降低青貯pH值和NH3-N/TN。

有機酸構成和含量可以反映青貯的發酵品質，乙酸、丙酸、丁酸和乳酸是最重要的幾種有機酸，乳酸含量越高越好，丁酸含量越低越好[12]。乳酸生成量的多少是影響青貯品質的重要因素，各處理組乳酸含量變化趨勢在發酵過程中基本一致，發酵初期乳酸含量較低，隨后逐漸達到最大值，此時乳酸含量的增加開始抑制乳酸菌本身的發酵，甲酸也會對發酵過程有抑制作用，抑制了乳酸菌發酵，乳酸含量逐漸下降至穩定水平，這與梁瑜等[19]、Alli等[20]的研究結果一致。發酵末期LAB+GLU組乳酸含量最高，FA組乳酸含量最低，添加乳酸菌制劑彌補了籽粒莧青貯中乳酸菌數量的不足，短時間內快速繁殖，產生大量乳酸，快速降低了青貯pH值。Aksu等[21]研究表明，與添加甲酸比，青貯中添加糖蜜會顯著增加乳酸生成量，本試驗結果與此一致。乙酸主要由乙酸菌和異型發酵乳酸菌產生，本試驗中CK組乙酸含量最高，FA組乙酸含量最低，CK組還檢測出少量丙酸和丁酸，這可能與個別青貯罐所裝籽粒莧含水量高有關，丁酸菌發酵產生丁酸，試驗過程中可能會出現一些青貯罐密封不嚴，從而使空氣進入。李靜[22]試驗表明，青貯中添加乳酸菌可以降低乙酸、丙酸和丁酸含量；榮輝等[23]研究指出，象草青貯過程中添加乳酸菌和葡萄糖組合，可以提高早期乳酸含量和乳酸/乙酸，并顯著降低飼料最終pH值和NH3-N含量，本試驗結果與此一致。甲酸作為一種青貯發酵抑制劑，可以很好地降低青貯pH值，對包括乳酸菌在內的許多微生物都有抑制作用，限制了發酵過程，減少了有機酸含量，因此本試驗中FA組有機酸含量都很低。

3.3添加劑對籽粒莧青貯飼料營養成分的影響

整個試驗期內，各處理組DM含量逐漸降低，發酵末期，LAB+GLU組和LAB組DM含量顯著高于其他處理組。Stokes[24]研究指出，含有乳酸片球菌的接種劑能夠顯著提高青貯飼料中的DM含量，本試驗結果與此一致。這可能是因為添加了乳酸菌制劑，使青貯液的產生量變少，而青貯液中含有8%左右的DM，此外本試驗中的乳酸菌制劑可能會對異型發酵乳酸菌有抑制作用，進而減少了DM的損失，這需要進一步研究。Nkosi等[25]研究指出，糖蜜沒有顯著提高青貯DM和WSC含量，而本試驗中添加葡萄糖能顯著提高DM含量，這可能跟試驗原料有一定關系。青貯原料中要有一定的WSC青貯才能成功。本試驗中GLU組WSC含量與CK組差異不顯著，與Nkosi等[25]研究結果一致。LAB組和LAB+GLU組WSC含量低于CK組，這是因為青貯中添加了乳酸菌制劑，有效地利用了青貯中的WSC含量，這也與乳酸測定結果一致。呂文龍[16]指出，青貯中添加甲酸沒有顯著提高DM含量，反而提高了發酵末期的WSC含量，本試驗結果與此一致。

青貯中CP的降解往往不可避免，高pH環境會造成大量CP降解[26]。本試驗中LAB+GLU組青貯中CP含量顯著高于其他各組，而NDF含量顯著低于CK組，這可能是因為籽粒莧青貯中含有乳酸菌制劑，快速降低青貯pH值，籽粒莧秸稈中纖維素被分解，提高了籽粒莧青貯的營養價值。馬春暉等[4]的研究發現，在青貯中添加乳酸菌可以顯著降低NDF含量，提高CP含量；Jones等[27]研究也表明，添加乳酸菌可以加快青貯飼料pH值下降，減少CP的分解，本試驗結果與此相一致。FA組CP含量略高于CK組，NDF含量低于CK組，王瑩等[15]試驗表明，甲酸能提高青貯DM和CP含量，降低NDF和ADF含量，本試驗結果與此一致。各處理組間ADF含量差異不大，原因可能是因為細胞壁成分較難消化。由此可見，籽粒莧青貯中添加青貯添加劑可以減少營養物質損失，增加DM含量。

4 結論

與籽粒莧自然青貯相比，籽粒莧青貯時加入青貯添加劑均可不同程度地改善青貯品質。在籽粒莧青貯時加入乳酸菌制劑和葡萄糖可以快速發酵，產生大量乳酸，迅速降低青貯pH值，顯著降低乙酸、NDF含量和NH3-N/TN，顯著提高DM和CP含量。綜上可知，籽粒莧通過制作青貯飼料可以保存營養成分，使用乳酸菌制劑和葡萄糖可以加快籽粒莧青貯發酵過程，減少營養物質損失。

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Effectsofadditionoflacticacidbacteria,glucose,andformicacidonthequalityofAmaranthushypochondriacussilage

LIU Yan-Fang1,2, QIU Hao-Ri1, YU Xiong1, SUN Guo-Qing2, MA Jian1*, ZHANG De-Long1,SENBATI Heilimubuick1

1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.CollegeofAnimalScienceandTechnology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China

The aim of this research was to optimize the method for makingAmaranthushypochondriacussilage. We tested the effects of adding lactic acid bacteria, glucose, and formic acid on the fermentation quality and nutritional composition ofA.hypochondriacussilage. The five treatments were as follows: control (no additives), lactic acid bacteria group (lactic acid bacteria added at 0.25-0.33 g/kg), glucose group (glucose added at 30 g/kg), lactic acid bacteria+glucose group (added at the same levels as in individual treatments) and formic acid group (formic acid added at 5 g/kg). Silos containing each treatment were opened on days 1, 3, 9, 30, and 57, and the pH and the contents of lactic acid, ammonia nitrogen, total nitrogen, lactic acid, acetic acid, dry matter, crude protein, and neutral detergent fiber in the ensiling samples were determined. The results showed that the additions accelerated the fermentation process. The addition of glucose and lactic acid bacteria toA.hypochondriacussilage resulted in greater fermentation, more lactic acid, and lower pH values. These additions also significantly reduced the contents of acetic acid and neutral detergent fiber and the ammonia nitrogen∶total nitrogen ratio (P<0.05), and significantly increased the contents of dry matter and crude protein (P<0.05). Adding formic acid markedly decreased the acetic acid content (P<0.05), but did not affect the dry matter content (P>0.05). We concluded that the nutritional composition ofA.hypochondriacuscan be preserved by making silage. Our results showed that addition of lactic acid bacteria, glucose, and formic acid can improve the quality ofA.hypochondriacussilage, and that the best results were obtained by adding lactic acid bacteria and glucose.

Amaranthushypochondriacus; silage additive; fermentation quality; nutritional composition

10.11686/cyxb2017164

http://cyxb.lzu.edu.cn

劉艷芳, 邱昊日, 余雄, 孫國慶, 馬健, 張德隆, 森巴提·黑力木別克. 不同處理方式對籽粒莧青貯品質的影響. 草業學報, 2017, 26(9): 214-220.

LIU Yan-Fang, QIU Hao-Ri, YU Xiong, SUN Guo-Qing, MA Jian, ZHANG De-Long, SENBATI Heilimubuick. Effects of addition of lactic acid bacteria, glucose, and formic acid on the quality ofAmaranthushypochondriacussilage. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(9): 214-220.

2017-03-31；改回日期：2017-05-05

“現代農業(奶牛)產業技術體系建設專項資金”(CARS-37)和新疆農業大學大學生創新項目平臺資助。

劉艷芳(1992-)，女，山東德州人，在讀碩士。E-mail:13611235024@163.com*通信作者Corresponding author. E-mail:Crazyma0411@163.com