不同添加剂对陇东紫花苜蓿青贮品质的影响
薛春胜1, 刘瑞生2, 徐建峰2, 张金林3
1.平凉职业技术学院,甘肃 平凉 744000
2.甘肃省畜牧兽医研究所,甘肃 平凉 744000
3.兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州 730000
通信作者:徐建峰(1981-),男,甘肃天水人,助理研究员,硕士,主要从事草食家畜科研及技术推广。E-mail:710401384@qq.com

第一作者:薛春胜(1966-),男,甘肃泾川人,副教授,本科,主要从事农牧业教学与研究工作。E-mail:413920246@qq.com

摘要

生物添加剂在促进牧草青贮发酵过程中有益菌和酶的活性、提高消化率和改善发酵品质等方面发挥着重要作用。本研究以初花期刈割的第1茬陇东紫花苜蓿( Medicago sativa)为原料,分析不同添加剂(甲酸、蔗糖、EM菌液和纤维素酶)对青贮发酵品质的影响。结果表明,4种添加剂处理组苜蓿青贮饲料感官评定得分均高于无添加剂对照组,pH、乙酸和氨态氮(NH3-N)/总氮(TN)含量均显著( P<0.05)低于对照组,乳酸含量均显著( P<0.05)高于对照组,且未检测到丁酸和丙酸。4种添加剂处理组的粗蛋白质含量均显著( P<0.05)高于对照组,酸性洗涤纤维含量均显著( P<0.05)低于对照组。蔗糖组、EM菌液组和纤维素酶组的中性洗涤纤维含量均显著( P<0.05)低于甲酸组和对照组。粗灰分含量各组间无显著差异( P>0.05)。4种添加剂处理组的有氧稳定性均显著( P<0.05)高于对照组。上述结果说明,4种添加剂都可以提高陇东紫花苜蓿青贮的发酵品质、营养价值,延长有氧稳定性。但以纤维素酶组pH、乙酸和NH3-N/TN含量最低,乳酸含量最高,青贮发酵品质最佳,建议在生产实践中大量推广应用。

关键词: 紫花苜蓿; 添加剂; 青贮品质; 甲酸; 蔗糖; EM; 纤维素酶
中图分类号:S816.5+3;S541+.1 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2018)02-0456-07
Effect of different additives on the silage quality of Longdong alfalfa
Xue Chun-sheng1, Liu Rui-sheng2, Xu Jian-feng2, Zhang Jin-lin3
1.Pingliang Vocational and Technical College, Pingliang 744000, Gansu, China
2.Gansu Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Pingliang 744000, Gansu, China
3.College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu, China
Corresponding author: Xu Jian-Feng E-mail:710401384@qq.com
Abstract

Biological additives play important roles in improving the activity of bacteria and enzymes during fermentation, thereby improving the digestibility and quality of silage. In this study, the effects of various additives (formic acid, sucrose, EM bacteria, and cellulase) on the silage quality of the alfalfa cultivar Longdong were investigated by using the first crop of alfalfa as the raw material. The results showed that the sensory evaluation scores of alfalfa silages in the four additive treatment groups were higher than that of the silage in the control group. pH values, acetic acid, and ammonia nitrogen/total nitrogen contents of the silages in the four additive groups were significantly lower than those in the control group silage, and lactic acid content was significantly higher in the treatment group silages than that in the control group silage ( P<0.05). No butyric acid and propionic acid were detected. The contents of crude protein in the silages of the four additive groups were significantly higher than that in the control group, and the content of acid detergent fiber was significantly lower in all additive group silages than that in the control group silage ( P<0.05). The neutral detergent fiber contents of the silages in the sucrose, EM bacteria, and cellulase groups were significantly lower than those of the silages in the formic acid and control groups ( P<0.05). There were no significant differences in the crude ash contents of silages among all the groups ( P<0.05). The aerobic stability of silages in the four additive groups was significantly higher than that of the silage in the control group ( P<0.05). The results suggested that the four additives can improve the sensory quality, fermentation quality, and nutrient composition of silage produced from the alfalfa cultivar Longdong, and prolong its aerobic stability. The effects of the four kinds of additives on the growth of alfalfa were optimized by adding cellulase.

Keyword: alfalfa; additives; silage quality; formic acid; sugar; EM bacteria; cellulose enzyme

紫花苜蓿(Medicago sativa)富含蛋白质、维生素和多种矿物质等营养成分, 抗逆性强, 适口性好, 素有“ 牧草之王” 的美誉。陇东地区属典型的黄土高原丘陵区, 自古就有种植紫花苜蓿饲喂牲畜的传统和习惯, 是甘肃省紫花苜蓿留存面积最大的地区[1], 但在广大农区晾晒干草仍是目前主要的利用方式, 极易造成营养成分损失和发霉腐烂[2, 3]。随着生物添加剂的逐步开发及其在青贮饲料中的广泛应用, 许多研究[4, 5, 6]证实了生物添加剂对促进青贮发酵过程中有益菌和酶的活性, 提高消化率, 改善发酵品质等方面的作用也受到了广大养殖户的认可。

本研究以陇东地区广泛栽培的陇东紫花苜蓿为材料, 在平凉市崆峒区采集了初花期刈割的紫花苜蓿草样, 分析且比较甲酸、蔗糖、EM菌液、纤维素酶4种添加剂对紫花苜蓿青贮发酵品质的影响, 旨在筛选适宜于陇东紫花苜蓿青贮的添加剂, 为舍饲条件下牛羊规模化养殖提供优质青贮饲料。

1 材料与方法
1.1 试验材料

草样取自平凉市崆峒区白庙乡农户种植的第3年第1茬的陇东紫花苜蓿, 于2016年6月上旬初花期进行刈割, 铡至3~5 cm长, 在水泥地平铺晾晒至含水量50%左右待用。甲酸(纯度42%)和蔗糖(纯度65%)购自平凉市崆峒区瑞科化学试剂公司, EM菌液(2× 109 cfu· mL-1)和纤维素酶(20万U· g-1)购自定西市富民科技有限责任公司。

1.2 试验设计

采用单因子试验设计, 设甲酸、蔗糖、EM菌液、纤维素酶4种添加剂处理组, 设未加添加剂为对照组, 共5个处理, 每个处理设4个重复, 添加剂量分别为5.0 mL· kg-1、1.5%、0.1%、0.1%和0(CK)。

1.3 试验方法

1.3.1 青贮方法 参照刘建新等[7]的报道, 确定本研究的添加剂量。将4种添加剂溶解于少量蒸馏水后, 均匀喷洒到晾晒后的紫花苜蓿原料草上, 充分混匀, 分层填装到55 cm× 100 cm聚丙烯酰胺袋内, 包裹压实, 每袋装料20 kg, 封口贴上标签, 置室温下(13~33 ℃)贮藏60 d后开封, 取样检测分析。

1.3.2 测定指标及方法 将放置60 d的青贮苜蓿开封采样, 每个处理组每个重复各取青贮苜蓿样品500 g, 在甘肃省畜牧兽医研究所饲料检测实验室进行感官评定, 测定发酵品质、营养成分、有氧稳定性等指标。

(1)感官评定

根据文献[8], 称取青贮苜蓿样品50 g, 现场对气味、质地和色泽进行感官评定。其中, 气味设3个等级(0~14分), 质地设4个等级(0~4分), 色泽设3个等级(0~2分)。最后综合3项得分, 依次评定为一等(16~20分)、二等(10~15分)、三等(5~9分)和腐败(0~4分)4个等级。

(2)发酵品质

称取20 g苜蓿青贮饲料样品, 加入180 mL蒸馏水搅匀, 用4层纱布和滤纸过滤, 滤出的浸出液用酸度计测定pH[9]。乳酸、乙酸、丙酸和丁酸采用液相色谱分析仪测定, 氨态氮采用苯酚-次氯酸比色法测定[10], 并计算氨态氮与总氮的比例。

(3)营养成分

参照张丽英[11]的方法, 采用全自动凯氏定氮仪、范式洗涤纤维法、灰化法分别测定青贮苜蓿中粗蛋白质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗灰分含量。

(4)有氧稳定性

参照刘辉等[12]的方法, 测定苜蓿青贮饲料的有氧稳定性, 即苜蓿青贮饲料暴露于空气中, 当中心温度高于室温(21 ℃左右)2 ℃时, 所持续的时间(h)。

1.4 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2007进行整理, 不同组别苜蓿青贮发酵品质及营养成分数据采用SPSS 19.0软件进行显著性分析, 数值用“ 平均数± 标准差” 表示。

2 结果与分析
2.1 青贮苜蓿感官评定结果

4种添加剂处理组青贮苜蓿感官评定得分均高于对照组(表1), 表现为茎叶结构完整、质地柔软, 呈黄绿色或淡黄绿色, 具有芳香性气味。综合得分高低依次排序为EM菌液组> 纤维素酶组> 蔗糖组> 甲酸组> 对照组, 表明EM菌液处理青贮苜蓿, 感官评定效果最佳。

表1 苜蓿青贮饲料感官评定 Table 1 Evaluation of the sensory characteristics of alfalfa silages
2.2 青贮苜蓿发酵品质

4种添加剂处理组的pH均显著(P< 0.05)低于对照组, 以纤维素酶组最低(表2)。4种添加剂处理组的乳酸含量均显著(P< 0.05)高于对照组, 以纤维素酶组最高, 蔗糖组次之, 且二者均显著(P< 0.05)高于甲酸组、EM菌液组; 甲酸组和EM菌液组间无显著差异(P> 0.05)。4种添加剂处理组的乙酸含量均显著(P< 0.05)低于对照组, 甲酸组、蔗糖组、EM菌液组组间差异不显著, 但均显著(P< 0.05)高于纤维素酶组。4种添加剂处理组的氨态氮/总氮含量均显著(P< 0.05)低于对照组, 但4种添加剂处理组间差异不显著(P> 0.05)。此外, 除对照组检测到丁酸外, 其余各组均未检测到丁酸和丙酸。

表2 不同添加剂对苜蓿青贮发酵品质的影响 Table 2 Effect of different additives on the fermentation quality of alfalfa silage
2.3 青贮苜蓿营养成分

4种添加剂处理组的粗蛋白含量均显著(P< 0.05)高于对照组, 甲酸组显著(P< 0.05)高于蔗糖组、EM菌液组和纤维素酶组, 后3组间差异不显著(P> 0.05)(表3)。各组间的粗灰分含量无显著差异。4种添加剂处理组酸性洗涤纤维含量均显著(P< 0.05)低于对照组, 但4种添加剂处理组之间差异不显著(P> 0.05)。蔗糖组、EM菌液组和纤维素酶组的中性洗涤纤维含量显著(P< 0.05)低于甲酸组和对照组。

表3 不同添加剂对青贮苜蓿营养成分的影响 Table 3 Effect of different additives on the nutrient compositions of alfalfa silage
2.4 青贮苜蓿有氧稳定性

4种添加剂处理组的有氧稳定性时间均显著(P< 0.05)高于对照组, 其中甲酸组和纤维素酶组显著(P< 0.05)高于蔗糖组和EM菌液组, 甲酸组和纤维素酶组间无显著差异(P> 0.05)(图1)。

图1 不同添加剂对青贮苜蓿有氧稳定性的影响
不同小写字母表示差异显著(P< 0.05)。
Fig. 1 Effect of different additives on the aerobic stability of alfalfa silage
Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level.

3 讨论
3.1 不同添加剂对青贮苜蓿感官评定结果的影响

青贮饲料的色泽、质地、水分含量等外形特征, 在一定程度上可以反映青贮成功与否, 也会影响牛羊的适口性。本研究在陇东紫花苜蓿中添加甲酸、蔗糖、EM菌液、纤维素酶4种添加剂发酵处理60 d, 结果发现, 经过甲酸、蔗糖、EM菌液、纤维素酶处理的青贮苜蓿茎叶结构保存完好, 颜色接近黄绿色, 呈芳香性气味, 未出现霉变现象, 综合得分均在16分以上, 达到一等等级, 表明添加剂可以改善青贮苜蓿的感官品质, 这与徐炜等[13]添加麸皮、甲酸、乙酸、乳酸菌制剂青贮夏河县紫花苜蓿, 刘贤等[14]利用糖蜜、乳酸菌制剂、酶制剂、乳酸菌+酶制剂和甲酸对两种不同含水率的苜蓿进行青贮调制试验, 夏明等[15]使用甲酸、丙酸钙、纤维素酶、乳酸菌、葡萄糖对苜蓿青贮的研究结果一致。

3.2 不同添加剂对青贮苜蓿发酵品质的影响

pH、有机酸和氨态氮含量是衡量青贮饲料品质的重要指标。在苜蓿青贮中添加蔗糖[16]、甲酸和纤维素酶[17], 在青贮苜蓿时添加3%的糖蜜, 所测定的pH都在4.2以上, 与对照组相比呈降低趋势[18]。本研究发现, 蔗糖、甲酸和EM菌液、纤维素酶组pH都显著(P< 0.05)低于对照组, 且前3组pH均高于4.2, 这与上述报道相符。表明蔗糖、甲酸和EM菌液3种添加剂都能降低饲料中pH, 但纤维素酶组降低青贮苜蓿pH的作用更为明显。

青贮过程中对发酵品质影响最大的是乳酸、乙酸和丁酸, 且丁酸含量越少越好, 因为丁酸具有腐臭味, 会直接影响青贮品质[19]。乳酸含量, 4种添加剂处理组和对照组都大于3%(DM), 且组间存在显著差异(P< 0.05), 以纤维素酶组最高(5.83%)、蔗糖组次之(5.47%)、对照组最低(3.27%), 与王莹和玉柱[17]研究结果相同, 也切合玉柱和孙启忠[20]提出的“ 当青贮饲料发酵品质优良时, 乳酸含量为3%~13%” 的观点。事实上, 蔗糖作为发酵促进剂, 可以促进乳酸菌的大量增加, 从而产生更多的乳酸[21]; 纤维素酶能将植物细胞壁的多糖降解为单糖, 促进乳酸发酵[22]; EM菌液能够提高青贮原料的可溶性糖含量, 为乳酸菌发酵提供更多的发酵底物[9]。本研究除对照组检测到丁酸外, 其余各组均未发现丁酸和丙酸, 刘辉等[12]、邓海军和杨富裕[16]也发现了这一现象, 可能是因为加入添加剂后会使苜蓿青贮较快进入乳酸发酵阶段, 从而抑制蛋白水解作用, 导致丁酸和丙酸浓度降低, 也可能与发酵时间长短有关。乙酸含量, 蔗糖、甲酸、纤维素酶、EM菌液4种添加剂处理组都显著低于对照组(P< 0.05), 王莹和玉柱[17]也证实了蔗糖、甲酸和纤维素酶作为青贮添加剂, 可以降低乙酸产量。马春晖等[23]研究表明, 添加EM菌液的苜蓿青贮的乙酸含量显著(P< 0.05)低于对照组。研究表明[24, 25, 26], 添加EM菌剂、甲酸、糖类、乳酸菌、纤维素酶等, 都可以降低青贮饲料中氨态氮/总氮含量, 本研究也印证了上述观点, 蔗糖、甲酸、纤维素酶、EM菌液4种添加剂处理组氨态氮/总氮含量都显著低于对照组(P< 0.05), 且均小于3%, 处于品质优良的苜蓿青贮的范围(NH3-N/TN< 10%)[20]。此外, 纤维素酶组氨态氮/总氮含量最低, 这有利于保存青贮饲料中碳水化合物的含量, 从而抑制细菌的增殖, 以乳酸菌发酵占优势, 改善发酵质量[27]

3.3 不同添加剂对青贮苜蓿营养成分的影响

王莹和玉柱[17]研究了甲酸、蔗糖和纤维素酶3种添加剂对紫花苜蓿青贮营养品质的影响, 发现甲酸组粗蛋白含量显著高于纤维素酶组、蔗糖组和对照组(P< 0.05), 而各组间粗灰分含量差异不显著。本研究也得出了类似结果, 粗蛋白含量, 各组间存在显著差异(P< 0.05), 且以甲酸组最高, 说明甲酸作为青贮发酵抑制剂, 与其他添加剂相比在贮藏过程中蛋白质分解较少, 可以提高蛋白质的利用率[24]。此外, 4种添加剂对青贮苜蓿粗灰分含量无显著影响, 与徐炜等[13]、夏明等[15]研究结果一致。酸性洗涤纤维, 4种添加剂处理组均显著低于对照组(P< 0.05); 中性洗涤纤维, 蔗糖组、EM菌液组和纤维素酶组均显著低于对照组和甲酸组(P< 0.05), 表明甲酸、蔗糖、EM菌液和纤维素酶4种添加剂具有增加酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维降解的趋势, 与Colombatto等[28]、薛艳林等[29]研究结果相同。

3.4 不同添加剂对青贮苜蓿有氧稳定性的影响

乳酸菌、脱氧乙酸和乳酸菌+糖蜜作为添加剂, 都能提高紫花苜蓿青贮的有氧稳定性, 且以乳酸菌的效果最佳, 能使有氧稳定性时间延长到210 h[12]。乙酸可以有效抑制酵母和真菌等好氧微生物的生长, 提高燕麦(Avena sativa)和紫花苜蓿混合青贮饲料的有氧稳定性[30]。本研究表明, 在紫花苜蓿中分别添加甲酸、蔗糖、EM菌液和纤维素酶进行青贮, 都可以提高其有氧稳定性, 且以纤维素酶效果最佳、甲酸次之。

4 结论

添加甲酸、蔗糖、EM菌液和纤维素酶对陇东紫花苜蓿进行青贮后, 对陇东紫花苜蓿感官品质、发酵品质、营养品质及有氧稳定性均有一定程度的改善。综合青贮苜蓿各项指标分析, 以纤维素酶青贮陇东紫花苜蓿效果最佳, pH、乙酸、NH3-N/TN含量最低, 乳酸含量最高, 营养品质好, 改善有氧稳定性效果最好。

(责任编辑 武艳培)

The authors have declared that no competing interests exist.

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