不同添加劑和青貯密度對紫花苜蓿青貯品質的影響

王木川，楊玉璽，于奕東，玉柱*(.中國農業大學動物科技學院，北京 00093；.鄂爾多斯市農牧業局，內蒙古 鄂爾多斯 07000)

紫花苜蓿(Medicagosativa)是一種多年生的優良豆科牧草，有“牧草之王”的美稱，是國內外主要栽培的牧草之一[1-8]。調制苜蓿干草需要采用田間自然干燥的方式，由于耗時較長，受環境氣候影響較大，會造成營養物質的損失，有試驗表明[1]，干草調制過程中都存在雨淋和落葉等損失，損失率高達30%。在北方地區，刈割二和三茬苜蓿正值雨季，由于降雨而延遲收割，曬制干草遭雨淋造成的損失更高。因此，為了解決上述問題，經過國內外學者多年的研究表明，調制青貯是解決以上問題的理想措施。

與調制干草相比，制作青貯可減少營養物質的損失，而且受天氣影響小。青貯后的苜蓿適口性好，消化率高，對牲畜的生長發育有良好的促進作用[2]。由于苜蓿緩沖能值高，可溶性碳水化合物含量低的特性，較難青貯[5]，近年來隨著青貯技術的不斷進步，可以通過向青貯中加入添加劑來改善青貯品質[3]。添加蔗糖可以直接為乳酸菌發酵提供充足的底物[2]。添加乳酸菌制劑能直接提高乳酸菌數量，乳酸菌的數量可以保證發酵初期良好發酵[4]。纖維素酶能夠將植物細胞壁的結構性多糖降解為單糖，進而為乳酸菌發酵增加底物含量[5]。青貯品質除了受添加劑的影響外，青貯密度的高低也對青貯發酵有重要的影響[6]，合理青貯密度會促進窖內空氣的排出，營造一個良好的厭氧環境，對青貯發酵具有積極的影響。因此，本試驗選擇添加劑和不同青貯密度兩個因素，旨在研究兩因素及其互作效應對苜蓿青貯品質的影響，為生產實踐提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 原料與添加劑

本試驗以2015年內蒙古鄂爾多斯騎士乳業苜蓿種植基地(內蒙古自治區達拉特旗)種植的第二茬紫花苜蓿為原料，在初花期刈割后進行晾曬至含水量約60%。其特性見表1。乳酸菌制劑(Lactobacillus.plantarum, LP和Lactobacillus.casei, LC)由中國農業大學青貯試驗室研發；蔗糖:購自北京化學試劑公司；纖維素酶(acremonium cellulose, CE)：固態酶，多組分的復合生物催化劑，標準活力單位(CMC酶)1.06×103U·g-1，由日本雪印公司生產。

1.2 試驗設計

本試驗采用2×9雙因素試驗設計，兩個密度處理，即600和650 kg·m-3，8種添加劑(S、LP、LC、CE、LP+S、LC+S、LP+CE和LC+CE)和1個空白處理(CK)。將刈割后的紫花苜蓿晾曬至含水量為60%左右，切碎至1～2 cm，將切短的青貯原料與添加劑充分混合均勻后，按不同密度稱取原料，分別按兩個密度稱取300和325 g裝入500 mL的聚乙烯青貯罐中。 共18個處理，每個處理3個重復，見表2。發酵45 d后開罐，分析其發酵品質和營養成分。

1.3 測定項目與方法

發酵45 d后打開青貯罐，除去表層發霉青貯飼料，將剩余青貯飼料取出充分混勻，稱取20 g青貯飼料，加入180 mL蒸餾水， 攪拌均勻， 用榨汁機絞碎1 min，先后用4層紗布和定性濾紙過濾，將濾液置于-20 ℃冰箱中保存，用于pH值、有機酸(乳酸、乙酸、丙酸和丁酸)及氨態氮的測定；從剩余青貯飼料中稱取150 g左右的青貯飼料，放于65 ℃烘箱烘48 h至恒重，將烘干的樣品粉碎，過1 mm篩，置于自封袋中保存，用于測定干物質(DM)、粗蛋白(CP)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)。

表1 苜蓿原料特性Table 1 Pre-ensiled characteristics of the alfalfa (%)

表2 苜蓿青貯試驗處理Table 2 The treatment of alfalfa silage

注：CK為對照；S為蔗糖；CE為纖維素酶；LP：植物乳桿菌；LC：乳酪乳桿菌為乳酸菌劑，兩種菌劑均由中國農業大學青貯試驗室研發。CFU·g-1表示1 g鮮草添加的活菌數。

Note: CK: Control group; S: Sucrose; CE: Cellulose enzyme; LP:Lactobacillus.plantarum; LC:Lactobacillus.casei. CFU·g-1: Colony-forming units per gram fresh herbage.

pH值用雷磁PHS-3C型pH計測定；使用SHIMADZE-10A型高效液相色譜分析乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)和丁酸(BA)含量；色譜柱：Shodex Rspak Kc-811s-DVB gel Column 30 mm×8 mm，檢測器：SPD-M10AVP，流動相：3 mmol·L-1高氯酸，流速：1 mL·min-1，柱溫50 ℃，檢測波長210 nm，進樣量5 μL[7]；采用苯酚-次氯酸鈉比色法測氨態氮占總氮含量[8]。樣品干物質(DM)采用烘箱烘干法測定；中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)采用Van Soest方法測定[9]；用凱氏定氮法測定粗蛋白(CP)的含量[10]。

1.4 數據分析

用SPSS 21.0中的比較均值進行雙因素方差分析，用Duncan進行兩兩比較。以P<0.05作為差異顯著性判斷。

表3 苜蓿青貯的發酵品質Table 3 The fermentation quality of alfalfa silage

注：同一列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。ND：未檢測到；NS：差異不顯著；***：P<0.001；**：P<0.01；*：P<0.05。下同。

Note: Different letters in the same line mean significant difference at 0.05 level. ND: Not detection; NS: Not significant. ***：P<0.001；**：P<0.01；*：P<0.05. The same below.

2 結果與分析

2.1 不同青貯密度和添加劑對紫花苜蓿青貯發酵品質的影響

各處理的發酵品質分析結果見表3，在相同青貯密度條件下，與對照組相比，各處理組的pH值均降低, 其中處理組S、LP+S和LC+S的pH值顯著低于對照組(P<0.05)，復合添加LP+S和LC+S的pH值顯著低于LP和LC組(P<0.05)，處理組LP+CE和LC+CE的pH值與處理組LP和LC相比較無顯著差異(P>0.05)。處理組LP+S和LC+S的乳酸含量顯著高于對照組(P<0.05)，其他處理組與對照組的乳酸含量差異不顯著(P>0.05)。不同處理組乙酸含量與對照組比較差異不顯著(P>0.05)。各個處理組間的丙酸含量無顯著差異(P>0.05)。丁酸只有在對照組檢測出。處理組的氨態氮占總氮的比(以下簡稱氨態氮)均低于對照組，其中S、LP+S和LC+S這3個處理組的氨態氮含量與對照組相比，差異最為顯著(P<0.05)。本試驗的兩種青貯密度對pH值和有機酸含量無顯著影響(P>0.05)，對氨態氮含量有顯著影響(P<0.05)。不同密度和添加劑對紫花苜蓿青貯發酵品質無交互作用。

2.2 不同青貯密度和添加劑對紫花苜蓿青貯營養品質的影響

表4列出了各處理營養成分分析結果，在相同青貯密度條件下，與對照組相比，處理組S、LP+S和LC+S的干物質含量顯著上升(P<0.05)， 其他處理組的干物質含量與對照組無顯著差異(P>0.05)。 與對照組相比，處理組的粗蛋白含量都高于對照組，其中添加LP和LC的粗蛋白含量顯著高于對照組(P<0.05)。與對照組相比較，各處理組中性洗滌纖維的含量與對照組差異不顯著(P>0.05)，處理組S、LP+S和LC+S酸性洗滌纖維含量與對照組有顯著差異(P<0.05)。在相同處理條件下，不同青貯密度條件下的干物質含量的影響有顯著差異(P<0.05)，粗蛋白、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的無顯著差異(P>0.05)。添加劑對青貯后的干物質、粗蛋白、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量都有顯著影響(P<0.05)。密度和添加劑的交互作用對青貯后的營養品質無顯著性影響(P>0.05)。

表4 苜蓿青貯的營養成分Table 4 The chemical components of alfalfa silage treated

3 討論

苜蓿由于碳水化合物含量少，緩沖能值高，屬于不易青貯的牧草作物[11]。在實踐生產中，需要適量的加入不同的添加劑來改善青貯效果。青貯飼料中可溶性糖分的含量是青貯飼料制作的關鍵。糖類是乳酸菌發酵的底物，一般要求其含量在2%以上，以提供乳酸菌生長繁殖所需的營養[12]。蔗糖為青貯發酵促進劑，它通過增強乳酸菌的活動，產生更多的乳酸，使青貯飼料的pH值迅速下降，達到成功青貯的目的[13]。朱慧森等[14]將1%，2%和3%這3個濃度的蔗糖添加到紫花苜蓿中，3個處理組的氨態氮含量較對照組顯著降低，青貯品質最好。本試驗中蔗糖的添加量為2%，達到乳酸菌發酵的底物要求，促進乳酸發酵，使pH值和氨態氮顯著低于對照組，抑制了蛋白質的分解。有機酸含量可以反映青貯飼料的質量，青貯飼料中豐富的乳酸含量可以降低pH值，提供酸性環境，從而抑制有害微生物的繁殖[15]。本試驗蔗糖處理組的乳酸含量顯著高于對照組，說明蔗糖可以為乳酸菌提供更多底物，從而促進發酵，產生更多的乳酸，于國輝等[16]的試驗也得出類似結果。

青貯中添加乳酸菌很有必要，很多研究[17-19]表明，添加乳酸菌制劑可以保證青貯發酵初期所需的乳酸菌數量，使之盡早的進入發酵階段，使pH值迅速下降，抑制微生物對蛋白質的水解作用，減少青貯飼料中氨態氮的生成。本試驗中，添加LP和LC使青貯pH值和氨態氮含量下降，乳酸含量升高，CP含量顯著高于對照組，表明在苜蓿青貯中添加乳酸菌可以提高青貯品質。Fllya等[20]研究表明，乳酸菌制劑對苜蓿青貯有促進的效果，可以改善發酵品質。

在苜蓿青貯中混合添加蔗糖和乳酸菌后，直接增加發酵初期的乳酸菌數量和底物的含量，促進發酵進程，產生大量乳酸，迅速降低pH值，達到一個良好的發酵環境，從而有效的保障青貯飼料的品質。本試驗LP+S和LC+S這兩個處理組的乳酸含量顯著升高，pH值和氨態氮含量顯著降低，粗蛋白含量高于對照組，說明乳酸菌和蔗糖混合處理可以改善青貯飼料的品質，張麗英[9]也得出類似結果。

研究表明[21]，纖維素酶可以降解植物細胞壁，將植物性多糖降解為單糖，為乳酸菌發酵提供底物，促進青貯的發酵，從而改善青貯品質。添加纖維素酶后，氨態氮含量顯著降低，與Hristov[22]的試驗結果相同。混合添加乳酸菌和纖維素酶后進行青貯，與對照組在粗蛋白、氨態氮含量、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維上差異并不顯著，可能是因為干物質含量(41.03%)比較高，屬于半干青貯，混合添加乳酸菌和纖維素酶對苜蓿青貯的發酵品質和營養成分影響不大。有研究表明[23]，苜蓿青貯水分含量過低，多數細菌處于生理干旱狀態，因此添加劑沒能夠有效地發揮作用，但苜蓿青貯仍可以保存完好。

青貯密度也是苜蓿青貯成敗的至關重要的因素，高密度青貯能有效的營造一個厭氧的環境，利于乳酸菌發酵。研究表明[6]，青貯窖內的空氣存量會影響好氧微生物的活動和呼吸作用，進而導致營養物質和乳酸發酵底物損失，因此，排除空氣是青貯制作的前體。本試驗中設置兩個青貯密度600和650 kg·m-3，隨著密度升高，青貯飼料的營養成分變化不大，而對氨態氮含量有顯著影響，這與Shao等[6]的試驗結果一致。說明隨著青貯密度的升高，能夠抑制青貯飼料中蛋白質的降解。

本研究中，密度和添加劑之間的互作作用對苜蓿青貯的發酵品質和營養成分均無顯著影響。由于本試驗原料水分含量較低，屬于半干青貯，在進行青貯裝罐時很難做到更大密度的處理，所以隨著青貯密度的升高，苜蓿青貯品質沒有得到明顯的改善。

4 結論

添加蔗糖可以顯著的改善苜蓿青貯的發酵品質和營養成分；添加乳酸菌對于苜蓿青貯的發酵品質和營養成分有一定的改善，但效果不如添加蔗糖和乳酸菌混合處理的效果好；添加纖維素酶和混合添加乳酸菌和纖維素酶對苜蓿青貯品質沒有明顯的改善效果，可能是原料含水量較低，抑制了生物添加劑的活性；本試驗隨著青貯密度的提升，沒有明顯改善苜蓿青貯品質。

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