不同添加劑處理對小黑麥和黑麥青貯營養品質和發酵品質的影響

代寒凌，田新會，杜文華*，吳建平

(1.甘肅農業大學草業學院，草業生態系統教育部重點實驗室，中-美草地畜牧業可持續研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅省農業科學院，甘肅 蘭州 730070)

小黑麥(Triticale)是小麥屬(Triticum)和黑麥屬(Secale)植物經過雜交形成的新物種，其兼具小麥(Triticumaestivum)營養價值高以及豐產性的優勢和黑麥(Secalecerale)抗逆性強的特點[1]。小黑麥作為糧飼兼用型牧草，其生物產量高，適口性好[2]。趙雅姣等[3]研究表明半干旱灌區飼用型小黑麥新品系P2乳熟期的干草產量達21.58 t·hm-2，粗蛋白(crude protein，CP)產量達1.62 t·hm-2。黑麥是禾本科(Gramineae)草本植物，其莖稈柔軟，葉量大，家畜喜食，具有較強的抗逆性[4]。飼用黑麥的秸稈產量高于小麥和燕麥(Avenasativa)[5]，近年來在西南、華北、西北以及青藏高原的牧區種植面積不斷擴大[6]。孫敏等[7]研究表明山西太谷地區黑麥品種OKLON和4R507、小黑麥品種晉飼1號和中飼237的草產量以及粗蛋白、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，在飼料調制中得到了廣泛應用[8]。青貯添加劑可以提升發酵品質[9]。乳酸菌類添加劑可以使乳酸菌迅速形成優勢菌群，形成酸性環境并抑制好氧微生物的生長繁殖[10]。冬牧70黑麥添加乳酸菌類添加劑后，乳酸菌快速主導發酵，使pH迅速降低，抑制植物酶活性，減少蛋白質的損失，優于常規青貯[11]。發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，以減少發酵過程中營養成分的損失，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，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，同時提升乳酸含量，降低乙酸、丁酸、氨氮含量，青貯品質得到提升[13]。青貯飼料的評價主要包括感官評價(氣味、色澤和結構)、營養品質[干物質(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)含量和干物質消化率(dry matter digestibility，DMD)]和發酵品質[可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)含量、pH值、有機酸(organic acid)含量和氨態氮/總氮(ammonia nitrogen/total nitrogen，NH3-N/TN)]等[14]。優質青貯飼料的pH值小于4.2，有機酸中乳酸含量大于60%，乙酸含量小于20%，丙酸含量小于10%，丁酸含量小于1%[15]。可溶性碳水化合物是青貯發酵中乳酸菌的主要能量物質，要求在原料中不低于鮮重的1.0%～1.5%[16]。氨態氮/總氮反映了牧草青貯過程中蛋白質的分解程度[17]，其值越低說明青貯發酵品質越好。目前國內尚未有乳酸菌類添加劑對小黑麥、甲酸添加劑對黑麥營養品質和青貯品質影響方面的報道。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小黑麥和黑麥青貯營養品質和發酵品質的影響，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提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

青貯原料為甘肅農業大學草業學院培育的黑麥新品系(編號分別為C12、C13、C14、C15、C33、C39)的等量混合樣(簡稱黑麥)和小黑麥新品系(編號分別為J5、J6、J8、J12、J13、J14)的等量混合樣(簡稱小黑麥)，于2016年3月12日種植于甘肅省臨洮縣農校農場，刈割時期均為灌漿期。

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

1.2 試驗設計及方法

二因素隨機區組設計。A因素為青貯原料，設2個水平：A1(黑麥rye)，A2(小黑麥triticale)；B因素添加劑處理，設4個水平：B1(Sila-Max)，B2(Sila-Mix)，B3(甲酸formic acid)，CK(對照，無添加劑)，重復3次，其中Sila-Max和Sila-Mix的添加量按照產品說明添加，分別為0.0025和0.5 g·kg-1，甲酸添加量參照美國青貯添加標準(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，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后開封測定相關指標。

1.3 測定指標

1.3.1青貯感官評價 青貯袋開封后，采用德國農業協會飼料行業標準[19]進行青貯感官評價，包括氣味(0～14分)、結構(0～4分)和色澤(0～2分)。評價等級為：20～16優良，15～10尚好，9～5中等，4～0劣質。

1.3.2營養品質的測定 采用五點取樣法，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定CP含量，采用范氏纖維法測定ADF和NDF含量。

參照梁建勇等[21]的方法測定干物質消化率(DMD)，以4頭裝有永久瘤胃瘺管羊(瘺管羊為德國美利奴♂×臨洮本地羊♀的雜交2 代健康公羊，平均體重53 kg 左右)作為試驗動物，樣袋采用40 μm孔徑的尼龍布袋，測定樣品在瘤胃中48 h的體內降解率。

1.3.3發酵品質的測定 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酸度計測定pH值，用苯酚-次氯酸鈉法測定氨態氮(NH3-N)含量[22]，NH3-N/TN含量即氨態氮占總氮的百分數。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，采用蒽酮法測定WSC含量[23]。

1.4 統計分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0進行數據處理和統計分析，新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 青貯原料的營養品質

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養品質高于黑麥。

表1 青貯原料營養成分的差異

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 青貯飼料的感官評價

不同添加劑處理間B1處理的氣味評分最優(表2)，不同青貯原料間A2處理的結構評分高于A1處理；交互作用間A1B1和A2B1的總分最高，評分等級均為‘優良’，其余處理的評分等級均為‘尚好’，A1B3的評價總分最低。綜上，小黑麥和黑麥添加Sila-Max添加劑的青貯感官評價最優。

2.3 青貯飼料的營養品質

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×添加劑互作效應間DM、NDF、ADF和DMD無顯著差異外，其他處理間飼草的營養品質均有顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)差異，需要進行多重比較。

2.3.1青貯原料間青貯飼料營養品質的差異 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的平均營養品質較好(表4)。

2.3.2添加劑間營養品質的差異 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×添加劑互作效應間營養品質的差異 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養品質優于黑麥，其中小黑麥添加甲酸調制的青貯飼料營養品質最優。

2.4 青貯飼料的發酵品質

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

2.4.1青貯原料間發酵品質的差異 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的青貯品質較好(表4)。

2.4.2添加劑間發酵品質的差異 4個添加劑處理中，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×添加劑互作效應間青貯品質的方差分析

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養品質和青貯品質的差異

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養成分、干物質消化率、pH值、乳酸和揮發性脂肪酸含量的差異

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

2.4.3青貯原料×添加劑互作效應間發酵品質的差異 8個處理中，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酵品質總體優于黑麥，3種添加劑處理中Sila-Mix和Sila-Max的發酵品質較優，其中Sila-Max最優。

3 討論與結論

3.1 青貯添加劑和原料對青貯飼料營養品質的影響

青貯原料中小黑麥的營養品質顯著高于黑麥，這與孫敏等[7]研究結果一致，這是由牧草的生物學特性決定的[24]。3種添加劑處理的CP含量顯著或不顯著高于對照組，這說明在青貯過程中3種添加劑處理的氮素損失量較小。青貯過程中植物蛋白酶與微生物會降解飼料的粗蛋白，并分解為多肽、游離氨基酸、氨等物質，造成粗蛋白的損失[25]，但本試驗3種青貯添加劑處理迅速降低了青貯發酵環境的pH值，因此抑制了腐敗菌、梭菌等降解蛋白質類微生物的生長繁殖[26]，CP的損失較小。與對照相比，甲酸處理組的ADF和NDF含量均低于對照，這主要是因為甲酸可以降低牧草NDF含量，起到降低飼料中纖維含量的作用[27]。試驗中Sila-Max和Sila-Mix添加組的DMD均顯著高于對照組，一方面是由于添加劑中纖維素酶等物質對飼料的降解作用[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，降低纖維類物質含量，從而提高可消化營養物質在牧草干物質中所占比例[29]。

3.2 青貯添加劑和原料對青貯飼料發酵品質的影響

優質青貯飼料的NH3-N/TN含量低于10%，BA含量小于1%[30]，本試驗黑麥和小黑麥青貯飼料均達到了優質青貯飼料標準。但小黑麥青貯后LA含量顯著高于黑麥，而且未檢出BA，說明小黑麥的發酵品質優于黑麥，主要是因為小黑麥的WSC含量高于黑麥，乳酸菌發酵的底物充足，乳酸發酵產生的LA也較高[31]。PA作為青貯飼料中重要的揮發性脂肪酸，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養成分[32]。本試驗發現小黑麥的PA含量高于黑麥，這可能與不同牧草的生物學特性有關[33]，有待進一步研究。

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酵環境的pH值，并抑制了乳酸菌活動，造成LA含量較低[34]，這與侯美玲等[35]研究結果一致。6 mL·kg-1的甲酸增加了小黑麥青貯發酵的乳酸含量[36]，這可能與不同小黑麥材料的刈割時期和含水量，以及甲酸濃度有關，有待于進一步研究。由于甲酸對乳酸菌和其他微生物具有抑制效果，導致乳酸菌無法將原料中的WSC轉化為LA等物質，使原料中WSC得以保存[37]，因此本試驗甲酸處理組的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含量均顯著低于對照，這主要是由于Sila-Max和Sila-Mix添加劑中含有乳酸菌，促進了青貯飼料的乳酸發酵，使LA含量顯著提高，乳酸可形成酸性環境，阻礙雜菌生長，降低蛋白分解，從而降低NH3-N/TN含量[38]。異型發酵型乳酸菌是產生AA的主要途徑[39]，本試驗Sila-Mix和Sila-Max處理的AA含量顯著低于對照，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生淀粉酶和纖維素酶的菌類，Sila-Mix除上述物質外還添加有25.0%～29.5%的CaCO3，CaCO3可以通過提高青貯發酵產物的有機酸含量及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，抑制發酵產熱，降低能量和碳氮等營養元素的損失，同時維持乳酸菌濃度，保證1 g青貯含1×105菌簇單位的乳酸菌濃度，增強青貯的穩定性，提高家畜的采食量和消化率，使家畜的生產性能和生產效率得以提高[41]。本試驗結果表明Sila-Max處理組的pH值低于Sila-Mix處理組，一方面是由于Sila-Max添加劑促進乳酸發酵的效果更優，另一方面可能與Sila-Mix處理中CaCO3中和酸性環境中的氫離子有關[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添加劑對于抑制腐敗菌的作用更優。可能是因為Sila-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，小黑麥青貯的營養品質和發酵品質均優于黑麥。如果以青貯飼料的營養品質為主要目標，小黑麥添加甲酸添加劑處理最優；如果以發酵品質為主要目標，小黑麥添加Sila-Max的青貯品質最優。