谷 麗,楊 磊,王 祎
(1.臨猗縣畜牧獸醫發展中心,山西 臨猗 044100;2.運城市農業農村局,山西 運城 044000)
青貯飼料是指將新鮮的全株玉米、紫花苜蓿、水葫蘆、象草等青綠飼料或半干飼料切割粉碎以后,依靠微生物菌群在厭氧條件下發酵而形成的一種粗飼料,其具備柔軟多汁、適口性好、營養豐富等優點[1,2]。據報道,青貯飼料最早起源于埃及,傳播到地中海沿岸,隨后通過文化經濟的交流逐步在世界范圍開始廣泛應用[2],在18世紀初期第一次運用于實際生產之中;在我國最早關于青貯的記載是在元代,1944年才開始試驗性制作青貯飼料[3]。早期,我國青貯飼料推廣應用相對遲緩落后,但是隨著近年來我國畜牧業高速發展特別是牛羊等反芻動物的大量養殖,青貯飼料得到了廣泛地應用。制作青貯飼料的整個發酵過程是多種微生物菌群相互活動從而發生復雜的生物化學變化過程,但是在青貯飼料的發酵過程中可能出現分解不徹底、有害菌群大量繁殖等不利因素,所以在制作過程中添加適量的添加劑有利于提高青貯飼料的品質[4]。
青貯飼料添加劑的來源非常廣泛,具體的分類方法也很多。按添加劑的用途主要可以分為四大類。
主要是乳酸菌,葡萄糖、果糖等糖類,纖維素酶等酶類,其作用是通過增大乳酸菌的比例或者增強乳酸菌的活力,促進有益菌群的發酵過程,提高青貯飼料的整體品質。
主要是無機酸,甲酸、乙酸等有機酸,甲醛等防腐劑類,其主要作用是通過抑制有害菌群在發酵過程中的數量和活力,從而提升青貯飼料的整體品質。
主要是山梨酸、己酸、丙酸、氨等,其主要作用是抑制在發酵過程中起需氧腐敗作用的酵母菌、霉菌等的活動,防止青貯飼料腐敗變質。
主要是氨、尿素等含氮化合物和碳水化合物,其主要作用是豐富青貯飼料的營養,從而提升青貯飼料的整體品質[5]。
2.1.1乳酸菌
乳酸菌是最主要的青貯飼料添加劑之一,也是應用較早的一種微生物,其屬于兼氣性、革蘭氏陽性、無芽孢微生物,理想的生長繁殖環境是20℃~30℃、濕度65%~75%,pH值4~6。且不含蛋白質酶。在青貯飼料制作過程中增加乳酸菌,可以有效降低環境中pH值,增加乳酸的產量,以取得早期乳酸發酵的優勢,減少整體營養物質的消耗、分解和流失,有效抑制有害微生物的繁殖,從而提高了青貯飼料的整體品質[6-8]。
根據發酵能力的不同,乳酸菌主要可以分為同質型發酵乳酸菌和異質型發酵乳酸菌兩類。有研究表明,異質型發酵乳酸菌的作用效果優于同質型發酵乳酸菌,兩類乳酸菌同時作用的效果優于單獨一種乳酸菌作用的效果,異質型發酵乳酸菌可以防止再次發酵,同質型發酵乳酸菌對青貯飼料起到了保鮮作用。另外,添加乳酸菌的具體方式也會影響青貯飼料的發酵程度,目前主要采用的是干粉添加和干粉溶于水后添加。研究證明,溶解乳酸菌干粉的水的溫度對乳酸菌的活性有較大影響,并且隨著水溫的逐漸升高,乳酸菌的活性逐漸降低[9]。目前,主要使用的乳酸菌種有戊糖片球菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌等,隨著科學研究的不斷深入,篩選性能優良的新型乳酸菌株和商業化開發使用乳酸菌復合生物制劑將成為未來發展的新方向。
2.1.2 纖維素酶
纖維素酶于1906年被發現,是一種多酶復合體的活性物質,其活性受溫度、濕度、pH值、底物等多種因素影響,根據具體功能的不同可分為內切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶,分解纖維素的過程中需要三類纖維素酶共同作用完成。在青貯飼料的制作過程中,纖維素酶的作用一般體現在3個方面:一是促進植物細胞壁和不溶性糖的分解,使得細胞液釋放,同時降低了青貯飼料中纖維素的含量;二是增加可溶性糖的含量為乳酸菌的發酵提供充足的底物,增加了青貯飼料中乳酸的含量;三是可以提高纖維素的消化率,從而提高了牛羊等畜禽對飼料的利用效能。另外,纖維素可以通過消耗氧氣,加速厭氧環境的形成,從而抑制腐敗細菌的生長[10]。
2.1.3 糖類
糖類主要是指葡萄糖、蔗糖、果糖等可溶性糖類,能夠為乳酸菌發酵提供充足的發酵底物,有利于乳酸菌迅速成為優勢微生物菌群,降低環境中的pH值,抑制其他微生物菌群的活動和生長繁殖,可以有效提高青貯飼料的品質,對于糖類含量低的豆科牧草添加效果顯著。實際操作中多使用糖蜜、甜菜渣等。有研究證明,糖蜜對不同青貯原料適宜的添加比例不同,只有足量的糖蜜才有助于青貯飼料品質的提升;甜菜渣不僅能夠提供充足的發酵底物,還因為其特殊的多孔結構可以提高青貯飼料中粗蛋白的回收利用[11-13]。
2.2.1 甲酸
甲酸及其鹽類物質,是制作青貯飼料被廣泛使用的一種添加劑。甲酸可以明顯降低青貯飼料的pH值,使得乳酸菌更適宜繁殖,同時可以降低蛋白質的降解率,能抑制梭狀芽胞桿菌和某些革蘭氏陰性菌的生長和繁殖,從而抑制了青貯飼料的腐敗變質。有研究證明,添加不同劑量的甲酸,所起的作用存在一定的差異,低劑量的甲酸可以迅速降低環境中的pH值,促進乳酸的發酵,提高青貯中乙酸的產量,保留更多的可溶性糖類和粗蛋白質,甲酸含量占青貯新鮮原料的5%是比較適宜的添加劑量;高劑量的甲酸將抑制包括乳酸菌在內的所有微生物菌群的生長繁殖,從而降低青貯飼料的發酵程度[5,14-15]。
2.2.2 乙酸
乙酸的作用機理與甲酸基本一致,都是通過迅速降低環境中的pH值,促進乳酸菌在早期迅速成為優勢微生物菌群,抑制其他微生物菌群的活動和生長繁殖,但是高劑量的乙酸添加會對奶牛的采食存在一定的抑制作用,所以在實際操作中要避免添加高劑量的乙酸。
2.2.3 甲醛
甲醛是一種常用的發酵抑制劑,可以抑制發酵過程中微生物菌群的活動,防止青貯飼料中粗蛋白質的降解,提高青貯飼料的品質。有報道,甲醛的使用可以明顯減少青貯飼料干物質的損失,提高青貯飼料的消化率,甲醛與甲酸混合使用的效果明顯優于單獨使用甲醛的效果[5、14]。另外,甲醛還可以起到過瘤胃蛋白的作用,提高牛、羊等反芻動物對青貯飼料中粗蛋白的消化能力。
丙酸可以有效抑制霉菌的生長,當添加0.5%~1.0%的丙酸時,青貯飼料中大部分好氧性細菌的活動、繁殖都受到了抑制。氨可以迅速提高青貯飼料的pH值,破壞細胞壁的半纖維素和其他組分之間的部分化學鍵,從而提高反芻動物的消化率[14]。
2.4.1 尿素
尿素是在實際操作中較為常用的營養添加劑之一,其優點為價格便宜、含氮量高等,一般作為薯類、禾本科等粗蛋白含量比較低的青貯原料添加劑,用來平衡青貯飼料的營養結構,提高青貯飼料的整體品質。尿素可以補充青貯飼料中的氮含量,同時還可以降低粗蛋白的降解率,抑制有害菌群的活動,從而提高青貯飼料的品質。研究證明,尿素不僅能增加青貯飼料的保存時限,還能提高牛羊的消化率,增加牛、羊等反芻動物的日增質量[5]。
2.4.2 礦物質
礦物質作為營養添加劑,會根據具體不同的用途選用不同的礦物質,一般常用的礦物質是食鹽、硫酸鈉等。食鹽的添加有利于含水量低、質地粗硬、細胞液難以滲出的此類青貯原料的細胞膜破碎,細胞液滲出,促進乳酸菌活動和生長繁殖加快發酵青貯原料,一般的添加量為青貯原料質量的0.3%~0.5%;在玉米青貯料中添加一定劑量的硫酸鈉,可以提高含硫氨基酸在飼料中的青貯含量。
全文從青貯飼料的發展歷史、青貯飼料添加劑的主要作用、分類和常見青貯飼料添加劑的特點介紹了青貯飼料添加劑的整體情況。雖然青貯飼料添加劑對于青貯飼料的制作過程有著非常重要的作用,但是青貯飼料添加劑不是必須使用的,只要青貯飼料能夠正常發酵、保存,營養基本均衡,大多數情況下可以不使用添加劑。每一種青貯飼料添加劑都有特定的使用條件、主要作用和使用劑量,青貯飼料添加劑的使用與否,取決于選取青貯原料的種類、生長階段,制作青貯飼料時當地的具體環境(主要是溫度、濕度等),要求的青貯飼料營養指標和所飼喂的動物等一系列影響因素綜合的結果。另外,注意青貯飼料添加劑有效性的同時也要注意安全性,禁止使用有毒有害和國家明令禁止使用的物品來當做添加劑使用。
隨著動物性產品需求的不斷增加和畜牧養殖向規模化發展的不斷推進,青貯飼料走向商業化運營的道路,青貯飼料添加劑也得到了較為廣泛地應用和研究,相信隨著研究的不斷深入青貯飼料添加劑的 “大家庭” 一定會增加更多的新成員。