全 文 :书切短与添加物对臂形草青贮品质的影响
刘秦华,范传广,张建国,董朝霞,陈勇
(华南农业大学农学院,广东 广州510642)
摘要:为提高臂形草青贮品质,对材料切短与否和添加物(无添加W、乳酸菌1LAB1、乳酸菌2LAB2、5%麦麸F)
的影响进行了研究。结果表明,仅凭切短对臂形草青贮料的pH值没有显著影响,但降低了乙酸、丙酸和丁酸等挥
发性脂肪酸的含量。切短增加了NH3-N含量,添加乳酸菌可使之显著减少(犘<0.05)。乳酸菌和麦麸添加对切
短与未切短的材料,在降低pH值和增加乳酸含量方面效果都很明显,特别是切短臂形草接种LAB2的效果最佳。
切短组臂形草青贮开封后,有氧稳定性高低顺序依次为 W>LAB1>F>LAB2。
关键词:臂形草;发酵品质;切短;青贮饲料;乳酸菌
中图分类号:S816.5+3 文献标识码:A 文章编号:10045759(2009)01005106
禾本科臂形草属(犅狉犪犮犺犻犪狉犻犪)牧草,又名旗草,英文名palisadegrass,是热带、亚热带地区优良的多年生牧
草。近年来,拉美热带、亚热带国家把调制臂形草青贮饲料作为缓解饲料压力、促进奶牛业发展的重要途径,并对
改善臂形草青贮品质与增加有氧稳定性作了一系列的研究[1~3]。中国从1963年开始引种臂形草,经过生物产
量、种子繁殖、饲用价值等方面的筛选,培育出一些优良品种[4]。热研3号俯仰臂形草(犅.犱犲犮狌犿犫犲狀狊cv.Reyan
No.3)是中国热带农业科学院热带牧草中心于1982年选育出的新品种,并于1991年审定和命名,该品种株高
1.0~1.2m,年产鲜草63847kg/hm2,具有耐旱、耐践踏、耐焚烧、再生竞争力强等优良特性[5]。目前,国内关于
热研3号俯仰臂形草的种植、品质、产量、饲用价值等研究报道较多[4,6,7],关于青贮方面的研究甚少。
青贮是指厌氧条件下经乳酸发酵来贮藏牧草的方法,当乳酸发酵占优势并抑制有害微生物活动时就可以获
得较佳的青贮饲料。一些研究发现,用热带牧草生产优质的青贮饲料较困难[8,9],原因在于可溶性碳水化合物
(watersolublecarbohydrates,WSC)含量较少。许多研究发现[10~12],通过切短促进 WSC的利用、添加干物质含
量高的农业副产物降低水分活性以及接种高效乳酸菌可以提高青贮品质,但这些研究多针对多花黑麦草(犔狅犾犻
狌犿犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿)、紫花苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)、玉米(犣犲犪犿犪狔狊)等温带牧草或作物,对臂形草青贮有何影响尚
不清楚。本研究通过对热研3号俯仰臂形草进行切短、乳酸菌等添加物处理,研究其青贮发酵特性,为臂形草青
贮加工提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为抽穗期热研3号俯仰臂形草。添加剂分别为乳酸菌1(LAB1,犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊狉犺犪犿狀狅狊狌狊,从青贮
饲料中分离所得)、乳酸菌2(LAB2,日本SnowBrandSeed公司生产,主要成分鼠李糖乳杆菌)、市售麦麸(F)。
1.2 试验设计
试验设2种切短长度,即切短(切短至2~3cm)和未切短。对各切短长度分别进行处理:无添加(W)、LAB1
添加1×105cfu/g、LAB2添加1×105cfu/g、F添加量为材料鲜重的5%,每个处理3个重复。
1.3 试验方法
1.3.1 青贮饲料的调制 将混匀的热研3号俯仰臂形草,一部分切短至2~3cm,另一部分不切短。各部分臂
形草混匀后分别经过不同添加剂处理,再次混匀并装入30cm×20cm的聚乙烯青贮袋中,每袋200g,用真空密
第18卷 第1期
Vol.18,No.1
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
51-56
2009年2月
收稿日期:20080617;改回日期:20080908
基金项目:华南农业大学高级人才引进基金,“十一五”国家科技支撑项目(2006BAD16B0308)和公益性行业(农业)科研专项经费项目(ny
hyzx07022)资助。
作者简介:刘秦华(1983),男,重庆璧山人,在读硕士。
通讯作者。Email:zhangjg@scau.edu.cn
封机(SINBOVacuumSealer)抽真空后密封,置于室温贮藏340d后开封。
1.3.2 新鲜材料化学成分及微生物分析 干物质(DM)含量采用70℃干燥法测定,粗蛋白含量采用凯氏定氮法
测定,粗脂肪含量采用残余法测定,粗灰分含量采用灼烧法测定[13],可溶性碳水化合物含量采用蒽酮-硫酸法测
定[14],氨态氮(NH3-N)含量用凯氏定氮仪(杭州托普 QSYII)直接蒸馏测定,缓冲能采用盐酸、氢氧化钠滴定法
测定[15],粗纤维、中性洗涤纤维(NDF)含量采用滤袋法测定[13],乳酸菌、好气性细菌、酵母菌、霉菌数量[16]分别采
用 MRS琼脂培养基(MRSagarmedium,MRS)、营养琼脂培养基(nutrientagar,NA)、马铃薯葡萄糖琼脂培养基
(potatodextroseagar,PDA)计数。乳酸菌用厌氧箱(YQXⅡ型),37℃培养2d;好气性细菌、酵母菌、霉菌在有
氧条件下37℃培养2~4d。
1.3.3 青贮品质分析 DM、NH3-N、NDF含量测定同原材料。在青贮袋开封后取20g混匀的青贮饲料放入
聚乙烯塑料封口袋中,加入80mL蒸馏水,4℃下浸泡18h后过滤,用pH计(PHS3C)测定浸提液pH值。有机
酸含量采用Agilent1100型高效液相色谱仪测定[17]:浸提液加入少量阳离子交换树脂,在12000r/min下离心3
min后,0.45μm微孔滤膜过滤后测定乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量。色谱条件:色谱柱(RSpakKC811昭和电
气),流动相为3mmol/L的高氯酸溶液,流速1mL/min,柱温为常温,检测波长210nm。
1.3.4 有氧稳定性分析 切短组青贮袋开封后,混匀青贮料,然后取出一部分进行青贮品质分析,剩下的材料不
封口放置,分别于开封后24,72和120h取出袋中已混匀样品20g,测定pH值。
1.4 数据处理
数据采用Excel和SPSS10软件进行方差分析,用Duncan法对平均值进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 青贮原料化学成分
一般来说,青贮饲料调制需要原料含水量适中。
原料水分过低,不易压实,容易引起发霉变质,导致营
养物质损失和过度产热。原料水分过高,可溶性营养
物质容易随渗出液流失和导致丁酸发酵[18,19]。青贮
原料不仅要有适宜的含水量,还应有足够的 WSC,才
能保证乳酸发酵的顺利进行。在不使用添加剂青贮
时,新鲜材料 WSC含量为25~35g/kg是成功青贮的
最低含量[20]。抽穗期热研3号俯仰臂形草缓冲能虽
较低(129.31mE/kgDM)(表1),但 WSC含量低、乳
酸菌少、好气性微生物多,这些条件都不利于成功青
贮。
2.2 切短处理对臂形草青贮发酵品质的影响
切短是调制青贮饲料采用的普遍措施,当牧草切
短至2~3cm时,一方面大量细胞内容物从牧草伤口
处流出,另一方面增加了乳酸菌与 WSC的接触机会,
从而更有效地促进乳酸菌利用可溶性糖,迅速降低材
料的pH值[10]。然而,切短并不总是有这样的益处,
当DM含量较低时,切短将增加水分活性和流出物产
生,促进丁酸发酵,导致DM 损失率增大等[21]。从表
2可知,无添加的切短与未切短青贮料间pH值、乳酸
含量无显著差异(犘>0.05),切短有减少乙酸、丙酸和
丁酸含量的趋势,但显著地增加了 NH3-N含量(犘
<0.05)。其原因可能是材料的DM含量(28.33%)
表1 青贮前臂形草、麦麸化学成分
犜犪犫犾犲1 犆犺犲犿犻犮犪犾犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀狅犳犅.犱犲犮狌犿犫犲狀狊犮狏.
犚犲狔犪狀犖狅.3犪狀犱狑犺犲犪狋犫狉犪狀
指标
Item
臂形草
犅.犱犲犮狌犿犫犲狀狊
麦麸
Wheat
bran
干物质Drymatter(%) 28.33 87.75
粗蛋白Crudeprotein(% DM) 5.28 17.60
粗脂肪Crudefat(% DM) 1.33 3.85
粗纤维Crudefiber(% DM) 28.26 8.02
粗灰分Crudeash(% DM) 8.61 6.87
无氮浸出物 Nitrogenfreeextract(% DM) 56.53 63.66
可溶性碳水化合物 Watersolublecarbo
hydrates(% DM)
3.77 3.92
NH3-N(% TN) 0.71 0.03
pH值pHvalue 6.00 6.23
缓冲能Bufferingcapacity(mE/kgDM) 129.31 -
乳酸菌Lacticacidbacteria(logcfu/gFM) 4.15 -
好气性细菌 Aerobicbacteria(logcfu/gFM) 5.98 -
酵母菌 Yeasts(logcfu/gFM) 3.18 -
霉菌 Molds(logcfu/gFM) 1.00 -
-:未分析;TN:总氮含量;FM:鲜物质;log:菌数取对数。
-:Notanalyzed;TN:Totalnitrogen;FM:Freshmatter;log:Dena
rylogarithmofthenumbersofbacteria.
25 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.1
表2 切短与添加物处理对臂形草青贮品质的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犪犱犱犻狋犻狏犲犪狀犱犮犺狅狆狆犻狀犵狅狀狋犺犲犳犲狉犿犲狀狋犪狋犻狅狀狇狌犪犾犻狋狔狅犳犅.犱犲犮狌犿犫犲狀狊犮狏.犚犲狔犪狀犖狅.3狊犻犾犪犵犲
项目
Item
处理
Treatment
干物质
DM
(%)
中性洗涤纤维
NDF
(% DM)
pH值
pHvalue
NH3-N
(% TN)
乳酸
Lacticacid
(% DM)
乙酸
Aceticacid
(% DM)
丙酸
Propionicacid
(% DM)
丁酸
Butyricacid
(% DM)
切短Chopping
W 21.83c 65.59ab 4.88a 9.81a 0.99bc 1.12 0.67c 0.62b
LAB1 21.67c 62.86bc 4.74ab 6.62b 1.53bc 1.65 0.89bc 1.29ab
LAB2 25.90ab 62.98abc 4.36d 3.02d 2.87a 2.30 1.56bc 1.27ab
F 24.60b 60.70c 4.51cd 9.24a 2.78a 2.71 2.73a 1.19ab
未切短
Nochopping
W 21.50c 66.90a 4.82a 4.78c 0.87c 2.48 1.98ab 1.56ab
LAB1 23.43bc 65.13ab 4.58bc 4.44cd 1.12bc 2.58 1.34bc 2.29a
LAB2 24.67b 63.00abc 4.58bc 4.86c 1.71b 2.08 1.56bc 1.71ab
F 28.13a 62.42bc 4.52cd 6.83b 1.28bc 1.47 1.48bc 0.86ab
标准误SE 0.009 0.012 0.059 0.557 0.205 0.570 0.328 0.487
差异显著性
Significance
切短Chopping N N N N N N
添加剂Additive N N
交互Interaction N N N N
注:同列字母不同者为差异显著(犘<0.05);表示0.05水平作用显著;表示0.01水平作用显著;N表示作用不显著;W:无添加;LAB1:乳
酸菌1;LAB2:乳酸菌2;F:5%麦麸。
Note:Valueswithinthesamecolumnwithdifferentsuperscriptsdiffersignificantlyfromeachotherat犘<0.05;and :Significantat犘<
0.05and0.01,respectively;W:Noadditive;LAB1:Lacticacidbacteria1;LAB2:Lacticbacteria2;F:5% wheatbran.
和 WSC含量(3.77%)较低,仅凭切短不能明显促进
图1 切短和添加物对臂形草青贮料乳酸与乙酸比率的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犮犺狅狆狆犻狀犵犪狀犱犪犱犱犻狋犻狏犲狊狅狀狋犺犲狉犪狋犻狅狊狅犳犾犪犮狋犻犮犪犮犻犱
狋狅犪犮犲狋犻犮犪犮犻犱狅犳犅.犱犲犮狌犿犫犲狀狊犮狏.犚犲狔犪狀犖狅.3狊犻犾犪犵犲
W:无添加;LAB1:乳酸菌1;LAB2:乳酸菌2;F:5%麦麸
W:Noadditive;LAB1:Lacticacidbacteria1;
LAB2:Lacticbacteria2;F:5% wheatbran
乳酸发酵,但从发酵效率看,切短明显提高了乳酸与
乙酸的比率,具有较高的乳酸转化效率(图1)。
2.3 添加物对臂形草青贮品质的影响
添加物处理对臂形草pH值、DM、NH3-N、乳
酸、NDF含量有极显著影响(犘<0.01)(表2),对丙
酸含量有显著影响(犘<0.05),对乙酸和丁酸含量
无显著影响(犘>0.05)。近年来,各国研究实践证
明接种产酸能力强的乳酸菌提高牧草青贮品质经济
有效[12,22,23],然而这些研究多针对温带牧草。Uchi
da和Kitamura[24]指出,接种乳酸菌到 WSC含量低
的热带牧草中对青贮品质的影响不显著。在未切短
组中,LAB1、LAB2处理使 DM 和乳酸含量增加,
pH值和NDF含量下降,并且LAB2比LAB1效果
更明显。在切短组中,LAB1处理对pH值、DM、乳
酸、乙酸、丙酸、丁酸、NDF含量没有显著影响(犘>
0.05),对降低NH3-N效果显著(犘<0.05),LAB2处理对降低pH值、NH3-N含量,增加DM、乳酸含量效果
显著(犘<0.05),这说明LAB2比LAB1更有利于改善臂形草发酵品质。其原因可能是LAB2与LAB1中的鼠
李糖乳杆菌属于不同的菌株,乳酸发酵能力有差异。
一般来说,降低青贮原料水分活性的措施包括凋萎和添加DM 含量高的物质。Yokota等[25]通过添加脱脂
米糠改变象草(犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿狆狌狉狆狌狉犲狌犿)青贮饲料的DM含量,促进了象草青贮品质的提高。Zanine等[26]发现随
35第18卷第1期 草业学报2009年
着麦麸添加量的增加,象草青贮饲料气体、流出物、NDF含量显著减少,pH值有所上升,NH3-N含量显著增加。
从表1和2可知,麦麸具有DM含量高,粗纤维、NDF、WSC含量低,粗蛋白含量较高的特点。在切短组中,F处
理使pH值和NDF含量显著降低(犘<0.05),DM、乳酸和丙酸含量显著增加(犘<0.05)。在未切短组中,F处理
使pH值、NDF含量显著降低(犘<0.05),DM、NH3-N含量显著增加(犘<0.05),乳酸含量增加,乙酸、丙酸和
丁酸含量降低。该结果与Zanine等[26]的研究在pH值方面不同,在NH3-N和NDF含量方面一致。其可能的
原因是:1)Zanine等[26]添加的麦麸量为15%和30%,使象草含水量低于65%(分别为63.50%和56.05%),乳酸
发酵受限,而本试验添加5%麦麸后含水量为68.7%,有利于乳酸发酵;2)麦麸粗蛋白含量高,添加后部分粗蛋白
可能降解成NH3-N,NDF含量低,添加后使青贮料NDF含量下降。无论材料切短与否,乳酸菌或麦麸添加都
提高了乳酸与乙酸的比率,改善了乳酸转化效率(图1)。
2.4 切短与添加物的交互作用
在青贮饲料的调制过程中,常常用切短与微生物处理相结合来改善青贮品质。切短与添加剂的交互作用对
NH3-N和丙酸含量有极显著影响(犘<0.01)(表2),对pH值和乳酸含量有显著影响(犘<0.05),对DM、NDF、
乙酸和丁酸含量无显著影响(犘>0.05)。切短并接种LAB2使pH值、NH3-N含量显著降低(犘<0.05),乳酸
含量增加(高达2.87%DM),其原因可能是产酸能力强的LAB2乳酸菌对 WSC的利用率高,乳酸发酵充分,使
pH值迅速降低。切短并添加麦麸使pH 值显著降低(犘<0.05),DM、乳酸和丙酸含量显著增加(犘<0.05),
NDF含量显著降低(犘<0.05)。切短并接种乳酸菌LAB1对降低pH值、乙酸、丁酸、NDF含量没有显著影响(犘
>0.05),对降低NH3-N含量有显著影响(犘<0.05)。未切短组LAB1、LAB2、F处理都降低了臂形草pH值、
NDF含量,增加了DM和乳酸含量。因此,综合所有指标来看,切短并接种乳酸菌2的臂形草青贮发酵品质最
佳。
2.5 添加物对有氧稳定性的影响
图2 好气条件下切短臂形草青贮料的狆犎值变化
犉犻犵.2 狆犎犮犺犪狀犵犲狊狅犳犮犺狅狆狆犲犱犅.犱犲犮狌犿犫犲狀狊犮狏.犚犲狔犪狀
犖狅.3狊犻犾犪犵犲犱狌狉犻狀犵狋犺犲犪犲狉狅犫犻犮狆犲狉犻狅犱
W:无添加;LAB1:乳酸菌1;LAB2:乳酸菌2;F:5%麦麸
W:Noadditive;LAB1:Lacticacidbacteria1;LAB2:
Lacticbacteria2;F:5% wheatbran
当青贮袋开封后,厌氧环境立即变成有氧环境,
好气微生物开始活动。一般来说,青贮饲料的好气
变质主要是由酵母、霉菌等好气微生物的活动所引
起[10]。Honig和 Woolford[27]指出当青贮饲料暴露
于空气中时,酵母和霉菌会利用青贮发酵产生的乳
酸及牧草中的氨基酸、蛋白质和糖类,使整个青贮饲
料的pH 值、CO2、水和氨气逐渐增加,热量不断释
放,好气变质不断加剧。所有处理的pH 值变化不
大(图2),好气变质并不明显,但在120h内各处理
pH值变化程度由大到小依次为LAB2>F>LAB1
>W,说明有氧稳定性由低到高依次为LAB2<F<
LAB1<W。其原因可能是挥发性脂肪酸和氨对酵
母菌、霉菌等进行了抑制,使含有丁酸和其他挥发性
脂肪酸(乙酸,丙酸等)多的低质青贮料比发酵优良
的青贮料更难变质[28]。
3 结论
仅凭切短不能有效改善热研3号俯仰臂形草的发酵品质,但结合添加物处理改善效果明显。切短后添加
5%麦麸、接种乳酸菌2能显著改善热研3号俯仰臂形草的发酵品质,并且接种乳酸菌2的效果最好,但其青贮开
封后有氧稳定性稍差,应采取适宜措施防止其好气变质。
45 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.1
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犜犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳犮犺狅狆狆犻狀犵犪狀犱犪犱犱犻狋犻狏犲狊狅狀狋犺犲狊犻犾犪犵犲狇狌犪犾犻狋狔狅犳犅狉犪犮犺犻犪狉犻犪犱犲犮狌犿犫犲狀狊犮狏.犚犲狔犪狀犖狅.3
LIUQinhua,FANChuanguang,ZHANGJianguo,DONGZhaoxia,CHENYong
(AgronomyColege,SouthChinaAgricultureUniversity,Guangzhou510642,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Theeffectsofchoppingandadditives(lacticacidbacteriaLAB1,lacticacidbacteriapreparation
LAB2,5% wheatbranF)onthefermentationqualityof犅狉犪犮犺犻犪狉犻犪犱犲犮狌犿犫犲狀狊cv.ReyanNo.3silagewerein
vestigated.TheresultsshowedthatchoppingtreatmentalonedidnotaffectpHvalues(犘>0.05),althoughit
reducedaceticacid,propionicacid,andbutyricacidcontents.NH3-Ncontentwasincreasedbychopping
treatmentalonebutwassignificantlyreducedbyaddinglacticacidbacteria(犘<0.05).Theadditionoflactic
acidbacteriaandwheatbranreducedpHvaluesandincreasedlacticacidcontents,irrespectiveofchopping.
Thebestfermentationqualitywaschopped犅.犱犲犮狌犿犫犲狀狊cv.ReyanNo.3withLAB2addition.Whenthesila
gesofchopped犅.犱犲犮狌犿犫犲狀狊cv.ReyanNo.3wereexposedtoair,theaerobicstabilityofLAB2inoculatedsi
lagewasinferiortothatofF,LAB1andW.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犅狉犪犮犺犻犪狉犻犪犱犲犮狌犿犫犲狀狊cv.ReyanNo.3;fermentationquality;chopping;silage;lacticacidbacteria
65 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.1