不同添加劑對天然牧草青貯品質的影響

徐生陽，玉 柱

（中國農業大學草業科學與技術學院，北京 100193）

中國是世界第二大草原大國，天然草地中有飼用價值的牧草達6 000 多種[1]，所以天然牧草一直是我國草地畜牧業發展的重要支柱。相較于干草，天然牧草青貯適口性好，氣味芳香，可以減少營養物質的損失，提高消化利用率[2]。但真菌的存在不利于優質天然牧草青貯的生產。青貯中的真菌主要是霉菌和酵母菌，酵母菌會造成干物質和糖分的損失，其利用乳酸使得pH 升高，使得其他雜菌生長；霉菌可以分解乳酸和糖，也可以分解纖維素及其他細胞壁成分，是導致青貯腐敗變壞的主要微生物[3]。有研究表明，孜然精油中含有具有選擇性抗菌作用的枯草醛和香芹醛，可以減少霉菌和酵母菌等有害微生物，是安全的天然添加劑[4]。熊家林等[5]認為富馬酸單甲酯的pH 應用范圍廣、用途廣、高效、低毒，而且抑菌能力強，對黃曲霉菌也有很強烈的抑制作用。胡元亮[6]認為，將清熱型中草藥與化學添加劑相結合可能會取得更好的防霉效果，甘草為清熱型的中草藥。賈玉山等[7]認為陳皮具有一定的防霉能力。目前，國內外對孜然精油、富馬酸單甲酯及其與中草藥搭配使用的研究較少。本研究中使用孜然精油、陳皮、富馬酸單甲酯及其與中草藥的組合，探索適合天然牧草青貯的添加劑，為制作優質的天然牧草青貯提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 原料為抽穗期羊草為優勢種群的天然牧草，于2019 年7 月10 日國家草地生態系統野外科學觀測站沽源基地刈割，試驗時充分混勻；孜然精油來自河南新羅曼食品配料有限公司；富馬酸單甲酯來自江蘇瑞多生物工程有限公司；甘草粉來自鹽城陳氏食品有限公司；陳皮粉來自亳州市德永堂生物科技有限公司；瘤胃液來自北京中地畜牧科技有限公司的瘺管奶牛。

1.2 試驗設計 本試驗設置6 個處理，將收獲的天然牧草切碎至1 cm 左右，混勻，對照組（CK）不添加任何添加劑，試驗組分別加入孜然精油（0.5 g/kg）、富馬酸單甲酯（1 g/kg）、陳皮粉（3 g/kg）、富馬酸單甲酯（0.5 g/kg）+陳皮粉（2 g/kg）、富馬酸單甲酯（0.5 g/kg）+甘草粉（3 g/kg），再次混勻，取500 g 裝入1 L 的青貯桶中密封，每個處理設置3 個重復。青貯40 d 后開封，取樣分析。

1.3 測定指標及方法 采用田吉鵬[8]的方法進行酵母菌和霉菌計數；采用雷磁PHS-3C 型pH 計測定pH[9]；采用島津LC-20A 型高效液相色譜儀（色譜柱：KC-811 column，Shimadzu，日本；檢測器：SPD-M10AVP；流動相：3 mmol/L 高氯酸，流速1 mL/min，柱溫50℃；檢測波長210 nm，進樣量5 μL）分析乳酸（LA）和乙酸（AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）[10]；采用苯酚-次氯酸鈉法測定氨態氮/總氮（AN/TN）[11]；采用張麗英[12]的方法計算干物質（DM）含量；采用凱氏定氮法[13]測定粗蛋白質（CP）含量，采用范氏法測定中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量[14]。

干物質消化率（IVDMD）的測定[15]：準確稱取1.0 g草樣置于經丙酮浸泡后自然晾干的纖維袋，而后放入體外模擬培養箱的消化罐中，每個罐中放入24 個樣品和1 個空白對照。然后在罐中加入AB 緩沖液（A 緩沖液1 330 mL：KH2PO410 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，NaCl 0.5 g/L，CaCl2·2H2O 0.1 g/L，Urea 0.5 g/L；B 緩沖液266 mL：Na2CO315 g/L，Na2S·9H2O 1 g/L），再加入400 mL 已經提取的瘤胃液，最后向罐中通CO2直至充滿整個罐體，并蓋好蓋子。隨后將消化罐置于體外模擬培養箱內，39℃發酵48 h，樣品取出后用蒸餾水沖洗干凈，然后放入105℃烘箱中烘干4 h，稱重并計算。IVDMD=（樣品DM 量-體外培養后DM 量）/樣品DM 量

總產氣量（Vx）的測定：采用ANKOM RFS 產氣測量儀器測定，準確稱取1.0 g 草樣置于試驗模塊的模塊瓶中，向模塊瓶中加入AB 緩沖液（A 緩沖液83.3 mL、B 緩沖液16.7 mL），再加入25 mL 已經提取的瘤胃液，通入CO2直至充滿整個模塊瓶，隨后將模塊瓶置于39℃恒溫培養箱中，設定儀器配套軟件并開始測定，發酵48 h，軟件會自動記錄各個時間點的壓力值。最后通過壓力值來計算總產氣量。

Vx=Vj×Ppsi×0.068 004 084

其中，Vx 為39℃時的產氣體積（mL）；Vj 為模塊瓶內液面上部空間的體積（mL）；Ppsi 為軟件記錄的累積壓力（psi）。

1.4 統計分析 采用Excel 2007 計算均值和標準誤，采用SPSS 17.0 軟件進行統計分析，并用Duncan's 法對各測定數據進行多重比較，測定結果用平均值±標準誤表示，使用Sigmaplot 14 繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同添加劑對天然牧草青貯真菌數量的影響 由表1 可知，添加孜然精油后青貯中酵母菌數量低于對照組（P＜0.05），在其他添加劑處理組中沒有發現酵母菌。在各個處理組中均沒有發現霉菌。

2.2 不同添加劑對天然牧草青貯發酵品質的影響 由表2 可知，各試驗組pH 高于對照組（P＜0.05）。富馬酸單甲酯組和陳皮組的pH 低于孜然精油組、富馬酸單甲酯+陳皮組、富馬酸單甲酯+甘草處理組（P＜0.05）。各處理組中AN/TN 值無顯著差異。對照組LA 含量高于除陳皮組之外的其他處理組（P＜0.05），富馬酸單甲酯+甘草組中LA 含量最低（P＜0.05）。對照組和陳皮組中AA 含量高于孜然精油組、富馬酸單甲酯+陳皮組和富馬酸單甲酯+甘草組（P＜0.05）。

2.3 不同添加劑對天然牧草青貯營養成分、干物質消化率和總產氣量的影響 由表3 可知，孜然精油組中DM含量較對照組提高了10.15%（P＜0.05），其余處理組中DM 含量與對照組無顯著差異。富馬酸單甲酯+陳皮組中NDF 含量低于對照組（P＜0.05）。對照組和富馬酸單甲酯+陳皮組中ADF 含量最低（P＜0.05）。添加孜然精油、富馬酸單甲酯、陳皮、富馬酸單甲酯+陳皮和富馬酸單甲酯+甘草的CP 含量較對照組分別顯著提高了24.97%、17.50%、22.80%、39.62% 和29.04%（P＜0.05），其中富馬酸單甲酯+陳皮處理組中CP含量最高。由表3 可知，添加孜然精油、富馬酸單甲酯、陳皮、富馬酸單甲酯+陳皮和富馬酸單甲酯+甘草后IVDMD 較對照組分別提高了10.58%、6.84%、10.65%、9.22% 和12.13%（P＜0.05）。由圖1 可知，隨著時間的增加，各處理中總產氣量不斷增加，在發酵0～4 h 時，各處理的產氣速率較大；在發酵48 h 后，富馬酸單甲酯組中總產氣量高于其他處理組，富馬酸單甲酯+陳皮組中總產氣量最低。

表1 天然牧草青貯的真菌數量 log10CFU/g

表2 不同處理天然牧草青貯的發酵品質

表3 不同處理天然牧草青貯營養成分和 IVDMD

圖1 不同處理天然牧草青貯的總產氣量

3 討 論

3.1 不同添加劑對天然牧草青貯真菌數量的影響 霉菌和酵母菌會造成青貯干物質的損失和pH 上升。而青貯的酸性環境可以有效抑制飼料作物上附著的一些有害微生物，pH 上升會引起其他雜菌的生長[16]。霉菌不但可以造成營養物質損失，也會產生霉菌毒素造成家畜霉菌毒素中毒，而且一般無特效藥物來治療霉菌毒素中毒[17]。本研究中，所有處理中均沒有發現霉菌，說明各處理中的青貯較為安全。Turan 等[4]認為孜然精油可以抑制酵母菌等有害微生物，本研究的結果也印證了這一點。本研究中，孜然精油處理組中酵母菌數量顯著低于對照組；除孜然精油處理組之外，其他添加劑處理組中均沒有發現酵母菌。說明孜然精油對酵母菌有一定的抑制作用，但其他添加劑的抑制作用更明顯。

3.2 不同添加劑對天然牧草青貯發酵品質的影響 pH和AN/TN 是評價青貯發酵品質的重要指標。通常情況下認為青貯成功的青貯飼料其pH 應該在4.2 以下，AN/TN 應該在10%以下[18-19]。本研究中所有處理均符合以上標準，屬于發酵成功的青貯飼料。本研究中添加了富馬酸單甲酯及其組合添加劑后pH 有所升高，可能是由于富馬酸單甲酯具有較強的抑菌作用，抑制了乳酸菌數量[5]。而添加孜然精油和陳皮后天然牧草青貯中pH 顯著高于對照組，也可能是由其抗菌性能造成[4,20]。AN/TN 主要反映青貯中氨基酸和蛋白質分解的程度，分解程度越大則比值越大，說明青貯飼料的發酵品質就越差[21]。本研究中，所有處理AN/TN 均小于10%，說明其氨基酸和蛋白質保存較好。LA 是青貯飼料發酵過程中產生的有益酸，也是飼料中碳水化合物在瘤胃中被瘤胃微生物發酵產生AA、PA 等揮發酸的中間代謝產物[22]。本研究中除陳皮組外，添加其他添加劑后LA 含量均低于對照組。LA 是青貯飼料中最主要的酸性物質，青貯飼料中有機酸含量的直觀反映是pH，所以LA 含量低的原因可能與pH 高有關。

3.3 不同添加劑對天然牧草青貯營養成分、IVDMD 和總產氣量的影響 植物性飼料經過中性洗滌劑和酸性洗滌劑分解后的剩余物是NDF 和ADF，中性洗滌劑洗去的部分為中性洗滌可溶物，主要有糖、脂肪、蛋白質、淀粉，還包括部分可溶性纖維素和礦物鹽，這些營養成分易被消化吸收且具有較高的營養價值，NDF 和ADF還與飼料的適口性和消化率有關，NDF 和ADF 含量越多，可以被牲畜吸收的營養成分就越少[20,23]。本研究中，添加富馬酸單甲酯+陳皮后NDF 含量顯著低于對照組，ADF 含量與對照組無顯著差異，說明添加富馬酸單甲酯+陳皮有利于營養物質的保存。在天然牧草中，CP 是評價牧草營養價值的重要指標，CP 含量越高牧草的營養價值就越高[15]。本研究中，添加富馬酸單甲酯+陳皮后牧草青貯中CP 含量較對照組顯著提高了39.62%，說明富馬酸單甲酯+陳皮有利于CP 的保存。添加孜然精油后，天然牧草青貯中DM 和CP 含量較對照組分別顯著提高了10.15% 和24.97%，ADF 和NDF與對照組無顯著差異，說明添加孜然精油有利于天然牧草青貯營養成分的保存。

IVDMD 是評價反芻動物飼料的營養價值和可消化性能的重要指標之一[23-25]，主要是指脂肪、蛋白質、纖維素等營養物質的降解，IVDMD 越高，說明動物越易于消化飼料，飼料的營養價值也就越高[1]。王瑩[15]研究了13 種有代表性的牧草，發現其體外消化率的范圍為25.88%～76.62%。本研究中，各處理的消化率均在該范圍中。本試驗所有添加劑均顯著提高了天然牧草青貯的IVDMD，添加孜然精油、富馬酸單甲酯、陳皮、富馬酸單甲酯+陳皮和富馬酸單甲酯+甘草后IVDMD 分別提高了10.58%、6.84%、10.65%、9.22%和12.13%，說明添加劑有利于提高天然牧草青貯的可消化性能和營養價值。

目前，體外產氣法是評價反芻動物飼料飼用價值的重要手段，其主要通過不同發酵時間的產氣量來判斷飼料的消化性能[26]。本研究中，各處理的產氣速率在發酵12～24 h 時具有較高的產氣速率，這與王瑩[15]的研究結果相類似。在發酵48 h 之后，富馬酸單甲酯處理組的產氣量達到最高，說明添加富馬酸單甲酯后有利于提高天然牧草青貯中的可發酵的碳水化合物和易發酵成分。

4 結 論

本研究表明，添加劑均有利于抑制酵母菌，利于蛋白質的保存和IVDMD 的提高，其中添加孜然精油后牧草青貯的DM、CP 和IVDMD 分別較對照組提高了10.15%、24.97%和10.58%，添加富馬酸單甲酯+陳皮后CP 和IVDMD 分別較對照組提高了39.62%和9.22%，添加孜然精油和富馬酸單甲酯+陳皮后天然牧草青貯的營養品質和IVDMD 最好。