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Effect of adding ethanol on fermentation quality of elephant grass (Pennisetum purpureum) silage

添加乙醇对象草青贮发酵品质的影响



全 文 :书添加乙醇对象草青贮发酵品质的影响
张磊,邵涛
(南京农业大学动物科技学院 南方草业工程系,江苏 南京210095)
摘要:本试验研究了不同添加水平的乙醇对象草青贮发酵品质的影响。乙醇的添加比例分别为0,1.5%,2.5%,
3.5%和4.5%(占鲜重的比例)。在青贮后的第1,3,5,7,14和30天打开青贮罐,测定青贮饲料发酵品质的动态变
化。试验结果表明,乙醇抑制了好氧性微生物对蛋白质的分解,在青贮过程中,各添加处理青贮饲料的氨态氮/总
氮低于(犘>0.05)或显著低于(犘<0.05)对照处理。最初3d乙醇处理的pH值下降速度较对照慢,3d后pH值下
降幅度较大。随着青贮发酵的进行青贮饲料的乳酸含量呈增加趋势,第7天左右达到最大值,而且30d后乙醇处
理的乳酸含量均高于对照。在发酵的开始阶段,青贮饲料的水溶性碳水化合物含量下降较快,添加乙醇后青贮饲
料的水溶性碳水化合物利用效率比对照高,发酵30d后各添加处理的水溶性碳水化合物含量均高于对照。在第1
和14天乙醇添加处理的青贮饲料乙酸含量显著(犘<0.05)低于对照,但各处理间含量差异不显著 (犘>0.05)。在
象草青贮中添加乙醇能抑制发酵初期好氧性微生物对蛋白质和水溶性碳水化合物的利用,减少发酵过程中的损
失,为乳酸菌发酵提供更多的发酵底物,产生更多的乳酸,从而提高象草的青贮发酵品质。
关键词:乙醇;象草;青贮;发酵品质
中图分类号:S816.6  文献标识码:A  文章编号:10045759(2009)02005208
  象草(犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿狆狌狉狆狌狉犲狌犿)又名紫狼尾草,是热带和亚热带地区广泛栽培的一种多年生高产牧草,20世
纪80年代已推广到广东、广西、湖南、湖北、四川、贵州、云南、福建、江西、台湾等省(自治区)栽培,生长良好,是我
国南方饲养畜禽重要的青绿饲料,产量高,每公顷年产鲜草75~150t,高者可达450t。每年可刈割6~8次。不
仅产量高,而且利用年限长,一般为4~6年。象草不但是优质的青饲料,而且也是一种重要的生物质能源作物,
具有广阔的应用开发前景[1]。象草的营养价值高,适时刈割,适口性好,利用率高,牛尤其喜食。目前象草在生长
季节既可为家畜提供优质青饲料,也可调制成干草或青贮饲料,但干草调制受天气的影响较大,特别是在南方夏
季多雨,潮湿,而象草茎秆又较粗,不易晒制干草,但青贮几乎不受天气变化的影响,所以通过青贮是保存和生产
优质多汁反刍动物饲料的途径。
象草属暖季型牧草,表现为多茎,多空,粗糙的物理结构,与冷季型牧草相比,青贮过程中造成压实困难,具有
较高的空气浸透性,在青贮填充时,有更多的空气包含在青贮窖中,这样将导致青贮初期延长了呼吸作用和好氧
性微生物活动的时间,造成营养物质及发酵基质(水溶性碳水化合物)的损耗,使发酵过程中发酵基质不足,乳酸
菌生长受到抑制,pH值不能快速降到4.2以下,从而不能抑制其他有害微生物(如酪酸菌等)的活性[2~4]。添加
好氧性微生物抑制剂能够抑制青贮初期好氧性微生物的活动,减少它们对蛋白质和碳水化合物的利用,促进乳酸
发酵,进一步抑制有害微生物的活性,从而减少发酵过程中营养物质的损失[5~8],因此象草青贮中添加好氧性微
生物抑制剂具有重要的实际意义。糖蜜、葡萄糖、乳酸菌制剂等青贮发酵促进剂在牧草青贮中已有一定的研究,
它们能够降低青贮饲料的pH值,提高乳酸含量[9~11]。Ohba等[12]研究了添加不同比例的乙醇对大黍(犘犪狀犻犮狌犿
犿犪狓犻犿狌犿)青贮发酵品质的影响,结果表明,添加5%的乙醇显著降低了青贮饲料的pH值,提高了乳酸和水溶性
碳水化合物的含量。目前添加不同比例的乙醇对象草青贮发酵品质影响的研究未见报道。
本试验通过测定添加不同水平乙醇后象草青贮发酵过程中青贮饲料主要发酵品质指标值及水溶性碳水化合
物含量的动态变化,研究它们对象草青贮发酵品质的影响。
52-59
2009年4月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第18卷 第2期
Vol.18,No.2
 收稿日期:20080404;改回日期:20081016
基金项目:国家自然科学基金(30771530)和国家科技支撑计划重点项目(2006BAD16B0806)资助。
作者简介:张磊(1980),男,山东临沂人,在读博士。Email:zhangleinjau@163.com.cn
通讯作者。Email:taoshaolan@yahoo.com.cn
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 青贮原料 青贮材料选用江苏省农业科学院实验地栽培的象草,于2006年7月8日刈割进行青贮,属于
第1茬刈割的象草,干物质含量为14.86%(表1)。
1.1.2 青贮添加剂 乙醇(无水乙醇),AR(分析纯)级,质量分数≥99.7%,南京化学试剂一厂生产。
1.1.3 青贮容器 采用实验室青贮罐,容积为250mL(内径6cm×高11cm)的塑料容器。
表1 青贮前象草的特征
犜犪犫犾犲1 犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犲犾犲狆犺犪狀狋犵狉犪狊狊
干物质Drymatter
(g/kgFW)
粗蛋白质Crude
protein(g/kgDM)
水溶性碳水化合物 Water
solublecarbohydrate(g/kgDM)
酸性洗涤纤维Acid
detergentfiber(g/kgDM)
中性洗涤纤维Neutral
detergentfiber(g/kgDM)
148.59 56.63 134.03 430.20 606.67
1.2 试验设计
试验采用完全随机区组设计,考虑到添加剂的成本,乙醇分别按鲜重的0(对照),1.5%,2.5%,3.5%和
4.5%添加,每个水平3个重复,在青贮后的第1,3,5,7,14和30天打开青贮罐,测定青贮饲料的各项指标。
1.3 试验方法
1.3.1 青贮饲料的调制 将青刈的象草用铡刀切割至1~2cm左右,按试验设计量将乙醇喷洒在饲草上,充分
混合均匀后,装填青贮罐中,同一处理水平3个重复。对照组喷洒等量的水,装填后盖上瓶盖,用胶带密封在常温
条件下保存。试验用青贮罐容量为250mL,象草青贮装填密度1×103kg/m3。
1.3.2 样品预处理 在青贮的第1,3,5,7,14和30天分别打开青贮罐,取出青贮饲料充分混匀,从中取出约35
g样品,放入200mL的广口三角瓶里,加入70mL水后,置于冰箱内浸提24h。然后通过2层纱布和滤纸过滤,
将滤液保存于50mL的塑料瓶置于-20℃冰箱中冷冻保存待测。滤液用来测定pH值、乳酸、氨态氮、挥发性脂
肪酸。将剩余部分的青贮饲料收集起来烘干,称重,测定干物质、总氮以及水溶性碳水化合物。
1.4 青贮品质分析
干物质(drymatter,DM)65℃烘干72h测定[13]。乳酸(lacticacid,LA)采用对羟基联苯法测定[14]。氨态
氮(ammonianitrogen,AN)采用苯酚-次氯酸钠比色法测定[15]。水溶性碳水化合物(watersolublecarbohy
drate,WSC)采用蒽酮-硫酸比色法[16]。挥发性脂肪酸(volatilefattyacids,VFAs)采用高效气相色谱仪(日本
岛津GC14B)测定,包括乙酸(aceticacid,AA)、丙酸(propionicacid,PA)与丁酸(butyricacid,BA),测定条件:
柱温140℃,汽化室温度180℃,氢气检测器温度220℃。总氮含量(totalnitrogen,TN)采用凯氏定氮法[15]。
1.5 数据统计
试验数据均采用SAS统计软件进行单因素方差分析,并用Fisher’s(LSD)进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同比例添加的乙醇对象草青贮过程中pH值,乳酸和DM含量的影响
添加不同比例乙醇的象草青贮饲料在发酵过程中pH值和乳酸的变化显示(表2),在青贮发酵的第1天,乙
醇添加组pH值显著低于对照(犘<0.05),但随着添加水平的提高pH值有上升趋势(犘>0.05),其中4.5%的
处理显著高于其他处理(犘<0.05)。到第3天,4.5%处理的pH值显著高于其他各处理组(犘<0.05),但对照与
其他处理组间差异不显著(犘>0.05)。对照的pH值第3天已急剧下降到4.12(第1天pH值为5.28),而其他
处理组下降速度较缓慢。在第5天,1.5%处理的pH值为3.89,显著(犘<0.05)低于对照和4.5%处理,但和其
他处理间差异不显著(犘>0.05)。从7~30d各个处理的pH值都在4.2以下,添加乙醇的pH值除4.5%处理
外均有低于对照组的趋势(犘>0.05),但各处理间差异不显著(犘>0.05)。
35第18卷第2期 草业学报2009年
表2 添加乙醇对象草青贮饲料狆犎值,乳酸和犇犕含量的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犱犱犻狀犵犲狋犺犪狀狅犾狅狀狆犎,犔犃犪狀犱犇犕犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳犲犾犲狆犺犪狀狋犵狉犪狊狊狊犻犾犪犵犲
测定项目
Items
青贮天数
Storageperiod(d)
乙醇处理Ethanoltreatments
0 1.5% 2.5% 3.5% 4.5%
pH值
pHvalue
1 5.28±0.17cB 4.24±0.01aD 4.31±0.08aE 4.35±0.05aB 4.70±0.01bD
3 4.12±0.04aA 4.02±0.05aC 4.07±0.01aD 4.13±0.18aAB 4.51±0.07bD
5 4.04±0.06bA 3.89±0.03aBC 3.94±0.02abC 4.01±0.06abAB 4.07±0.14bBC
7 4.11±0.09aA 3.79±0.02aA 3.86±0.03aBC 4.07±0.34aAB 4.10±0.02aC
14 4.10±0.36aA 3.87±0.04aB 3.80±0.06aAB 3.80±0.02aA 3.79±0.01aA
30 3.98±0.22aA 3.95±0.05aC 3.74±0.02aA 3.91±0.01aA 3.85±0.20aAB
乳酸
LA
(g/kgDM)
1 15.01±6.79aA 31.93±12.79aA 22.56±11.64aA 21.29±1.93aA 16.49±5.35aA
3 25.49±2.49aA 43.60±1.29bA 39.91±2.64bB 28.40±13.17aA 22.40±4.11aA
5 43.55±3.70aA 42.00±6.09aB 67.03±5.67cC 54.08±2.86bB 41.01±6.02aB
7 72.48±8.24abB 76.95±10.31bB 79.11±1.06bC 78.01±8.03bC 67.54±10.95aB
14 58.23±26.97aA 76.68±15.74bB 77.89±7.35bC 84.92±10.38bC 61.54±5.96abB
30 52.21±41.31aA 74.78±6.79bB 76.48±4.39bC 72.00±1.46bC 61.71±8.78abB
干物质
DM
(g/kg)
1 152.93±2.83aB 145.53±4.37aA 153.71±5.24aB 155.85±14.04aC 156.89±5.42aAB
3 156.32±9.01bcB 141.28±7.88aA 145.07±0.88abB 160.23±3.18bcC 161.34±0.97cB
5 158.34±2.15bB 148.69±4.81aA 142.34±3.93aB 158.76±4.89bC 167.90±4.04bC
7 137.96±9.09aA 149.50±2.40abA 147.23±3.40abB 152.05±6.80abBC 160.42±10.27bB
14 131.95±4.31aA 140.48±2.11aA 146.82±1.07aB 145.89±3.20aAB 151.65±3.51bAB
30 131.69±3.29aA 139.84±3.32aA 140.47±11.85aA 142.33±4.74aA 144.64±7.93aA
 同一列中不同大写字母表示同一处理不同天数差异显著;同一行中不同小写字母表示同一天内不同处理差异显著;犘<0.05。下同。
 Valuesfolowedbydifferentcapitallettersinthesamecolumnshowsignificantdifferencesbetweenthesametreatment;Valuesfolowedbydiffer
entlittlelettersinthesamerowshowsignificantdifferencesbetweenthesameday;犘<0.05.Thesamebelow.
乳酸的变化可以看出(表2),在最初的3d,乙醇处理的乳酸含量高于或显著(犘<0.05)高于对照(除4.5%处
理),但随着乙醇添加量的增加,乳酸含量呈下降趋势。在发酵的第5天,2.5%,3.5%添加处理的乳酸含量显著
(犘<0.05)高于对照,1.5%和4.5%处理,第7天添加乙醇处理和对照的乳酸含量无显著差异(犘>0.05),但
4.5%处理明显低于其他乙醇处理。第14天,1.5%,2.5%和3.5%处理的乳酸含量显著(犘<0.05)高于对照,但
和4.5%处理无显著差异(犘>0.05)。在发酵的第30天各添加处理(除4.5%处理外)的乳酸含量均显著高于对
照处理(犘<0.05)。3.5%处理在第14天达到最大值(84.92g/kgDM),且显著(犘<0.05)高于第1,3和5天的
乳酸含量;4.5%的处理在第7天达最大值(67.54g/kgDM),与第1和3天的相比差异显著(犘<0.05);其余3
个处理在第7天乳酸含量达到最大且分别显著(犘<0.05)高于1和3d的乳酸含量。
在发酵的前5d对照处理青贮饲料的DM 含量高于低浓度处理(1.5%,2.5%处理),随着乙醇添加量的增
加,DM含量也逐渐增加,第5天4.5%处理的DM显著(犘<0.05)高于其他处理。第7天添加处理的DM 含量
均高于对照,且4.5%处理显著(犘<0.05)高于其余处理,第14天,添加处理的DM 高于对照(犘>0.05),其中
4.5%处理DM含量最高(犘<0.05),30d乙醇添加处理的DM均有高于对照的趋势 (犘>0.05)。
2.2 不同比例添加的乙醇对象草青贮过程中挥发性脂肪酸含量的影响
象草各个处理的乙酸含量在发酵过程中除个别有波动外,总体上呈逐渐升高趋势。在第1天添加处理的乙
酸含量显著(犘<0.05)低于对照,但各添加处理间差异不显著(犘>0.05)(表3)。在第3~7天发酵期间各处理
组间乙酸含量无显著(犘>0.05)差异。对照的乙酸含量在第14天达到最大值,显著(犘<0.05)高于添加乙醇的
各个处理组。在发酵的第30天,对照的乙酸含量高于乙醇各处理,与4.5%处理差异显著(犘<0.05),且随着乙
45 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.2
醇添加量的增加,乙酸含量呈下降趋势。在发酵过程中,所有处理的丙酸和丁酸含量极少或没有。第1天乙醇处
理总VFAs含量显著(犘<0.05)低于对照,3~7d发酵期间乙醇处理与对照差异不显著(犘<0.05),但有降低趋
势。对照总VFAs含量第14天达到最大值,显著(犘<0.05)高于其他各处理的值。各处理发酵过程中VFAs的
变化与乙酸的变化趋势相似。
青贮发酵第1天,1.5%,2.5%和3.5%处理的LA/AA显著(犘<0.05)高于对照,且1.5%处理的LA/AA
值最大(犘<0.05)。第3,5和7天各处理组的LA/AA无显著差异(犘>0.05)。第14天2.5%和3.5%处理的
LA/AA值显著(犘<0.05)高于对照,对照显示最低的LA/AA值。第30天对照的LA/AA值低于乙醇各处理,
且与4.5%处理差异显著(犘<0.05)。
表3 添加乙醇对象草青贮饲料挥发性脂肪酸含量的影响
犜犪犫犾犲3 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犱犱犻狀犵犲狋犺犪狀狅犾狅狀狏狅犾犪狋犻犾犲犳犪狋狋狔犪犮犻犱狊犮狅狀狋犲狀狋狅犳犲犾犲狆犺犪狀狋犵狉犪狊狊狊犻犾犪犵犲
测定项目
Items
青贮天数
Storageperiod(d)
乙醇处理Ethanoltreatments
0 1.5% 2.5% 3.5% 4.5%
乙酸
AA
(g/kgDM)
1 12.27±4.52bA 1.80±0.59aA 3.82±2.17aA 4.37±1.89aA 3.80±0.71aA
3 9.39±5.94aA 7.04±4.13aAB 6.66±2.36aAB 7.37±0.72aAB 9.02±1.33aBC
5 8.74±4.96aA 6.73±0.94aAB 10.62±1.79aBC 5.95±2.47aAB 8.96±1.77aBC
7 13.42±9.51aA 9.13±6.38aB 8.62±1.02aB 13.84±4.93aC 7.91±0.58aBC
14 26.30±16.74bB 9.39±2.56aB 10.56±4.51aBC 7.28±1.98aAB 10.08±1.59aC
30 16.49±0.27bA 10.49±2.14abB 13.10±1.09abC 10.95±3.15abBC 6.05±4.07aAB
丙酸
PA
(g/kgDM)
1 0.13±0.22a 0.12±0.11aB 0.01±0.12a 0.03±0.05a 0.03±0.05a
3 0.01±0.01a 0.01±0.02aA 0.03±0.05a 0.03±0.05a 0.03±0.05a
5 0.04±0.04a 0.03±0.04aA 0.00±0.00a 0.00±0.00a 0.03±0.05a
7 0.02±0.02a 0.00±0.00aA 0.19±0.32a 0.00±0.00a 0.02±0.04a
14 0.00±0.00a 0.01±0.01aA 0.01±0.01a 0.03±0.05a 0.04±0.12a
30 0.00±0.00a 0.01±0.01aA 0.00±0.00a 0.03±0.05a 0.00±0.00a
丁酸
BA
(g/kgDM)
1 0.00±0.00a 0.00±0.00aA 0.00±0.00a 0.00±0.00a 0.00±0.00a
3 0.00±0.00a 0.23±0.40aAB 0.24±0.41a 0.00±0.00a 0.01±0.01a
5 0.02±0.04a 0.13±0.16aAB 0.08±0.13a 0.00±0.00a 0.00±0.00a
7 0.13±0.23a 0.35±0.60aAB 0.04±0.07a 0.08±0.11a 0.00±0.00a
14 0.09±0.16a 0.65±0.30aB 0.00±0.00a 0.00±0.00a 0.01±0.02a
30 0.00±0.00a 0.09±0.12aAB 0.00±0.00a 0.06±0.10a 0.04±0.08a
乳酸/乙酸
LA/AA
1 1.58±0.83aA 12.42±2.94cB 6.00±0.27bA 7.53±2.46bA 4.39±1.42abA
3 5.11±4.19aA 4.29±0.68aA 6.50±2.11aA 4.14±2.43aA 2.51±0.51aA
5 6.17±3.35aA 6.40±1.79aA 6.42±1.01aA 10.04±3.67aBC 8.04±0.89aAB
7 7.89±5.65aA 10.96±5.43aAB 9.25±0.98aA 6.07±2.06aAB 8.59±1.17aAB
14 2.00±2.92aA 5.26±2.09abA 8.40±3.70bcA 12.02±2.14cC 6.24±1.44abA
30 4.18±6.71aA 5.37±7.22aB 5.89±0.83aA 7.03±2.42abAB 13.61±8.09bB
挥发性
脂肪酸
VFAs
(g/kgDM)
1 12.40±4.44bA 1.93±0.48aA 3.83±2.16aA 4.40±1.86aA 3.82±0.71aA
3 9.39±5.94aA 7.29±1.05aAB 6.88±1.74aAB 7.41±0.67aA 9.06±1.38aBC
5 8.80±4.90aA 6.89±0.82aAB 10.69±1.89aB 5.95±2.47aAB 8.99±1.73aBC
7 13.57±3.45aA 9.47±6.97aB 8.85±1.31aB 13.93±4.88aC 7.93±0.62aBC
14 26.43±12.54bB 10.05±2.26aB 10.57±4.52aB 7.31±1.94aAB 10.13±1.54aC
30 16.62±0.22bA 10.59±2.27abB 13.10±1.09abB 11.03±3.01abBC 6.09±4.42aAB
55第18卷第2期 草业学报2009年
2.3 不同比例添加的乙醇对象草青贮过程中氨态氮及水溶性碳水化合物含量的影响
在青贮发酵的前5d内添加乙醇的各个处理AN/TN均低于对照组,其中第1天3.5%和4.5%处理明显低
于对照组(犘<0.05),第3和5天4.5%处理显著(犘<0.05)低于对照组(表4)。第7天各处理组间AN/TN差
异不显著(犘>0.05),但乙醇处理有低于对照组的趋势(犘>0.05)。第14天乙醇添加处理的AN/TN显著(犘<
0.05)低于对照,在发酵的第30天乙醇各处理的AN/TN仍保持低于对照(犘>0.05)的趋势。在发酵过程中添
加处理的AN/TN随乙醇添加量的增加而下降。各处理的AN/TN从第1天开始,随着发酵的进程呈逐渐升高
的趋势。
前5d各个处理的 WSC含量下降速度较快,第5天的 WSC含量显著(犘<0.05)低于第1天的 WSC含量,
随后各处理的 WSC含量下降较为缓慢,对照处理下降到13.35g/kgDM。添加处理中4.5%的 WSC含量下降
幅度最小,其水溶性碳水化合物含量为32.52g/kgDM,在发酵的3~14d期间乙醇添加处理的 WSC含量均高
于对照组,随着乙醇添加量的增加,WSC含量也随之提高,其中第3,5和7天3.5%,4.5%处理的 WSC含量显
著(犘<0.05)高于对照。第30天4.5%处理的 WSC含量为15.26g/kgDM,显著高于对照和1.5%处理(犘<
0.05)。
表4 添加乙醇对象草青贮饲料氨态氮/总氮和水溶性碳水化合物的影响
犜犪犫犾犲4 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犱犱犻狀犵犲狋犺犪狀狅犾狅狀犃犖/犜犖犪狀犱犠犛犆犮狅狀狋犲狀狋狅犳犲犾犲狆犺犪狀狋犵狉犪狊狊狊犻犾犪犵犲
测定项目
Items
青贮天数
Storageperiod(d)
乙醇处理Ethanoltreatments
0 1.5% 2.5% 3.5% 4.5%
氨态氮/
总氮
AN/TN
(gAN/
kgTN)
1 68.49±14.86bA 47.21±7.28abA 43.48±2.24abA 21.28±2.86aA 17.75±8.62aA
3 78.79±34.41bA 55.25±5.72abA 50.68±3.28abA 51.99±5.15abB 32.76±6.45aB
5 80.76±6.34bA 77.09±12.41abAB 70.95±10.24abAB 64.44±7.24abBC 48.26±10.76aB
7 80.53±33.49aA 79.25±5.23aAB 76.42±5.92aAB 61.43±3.35aBC 54.38±1.25aBC
14 146.75±11.35bB 90.04±35.51aB 85.63±4.21aB 76.65±18.62aC 69.12±7.15aC
30 82.70±25.05aA 79.38±1.51aAB 76.32±8.91aAB 76.79±43.22aC 70.74±5.01aC
水溶性碳
水化合物
WSC
(g/kgDM)
1 27.32±2.27aC 38.68±5.39bD 39.81±5.63bB 63.48±4.22cC 68.58±8.61cC
3 17.24±4.30aB 26.32±14.39abC 27.45±11.66abAB 40.72±6.48bB 42.75±10.14bB
5 13.35±1.94aAB 16.47±1.90abB 16.90±2.92abA 27.32±7.56bAB 32.52±2.38bB
7 11.92±2.11aAB 12.37±2.96abAB 13.22±2.05abA 20.25±10.28bAB 21.27±4.89bA
14 10.54±2.36aAB 12.08±1.73aAB 13.10±1.47aA 14.53±1.26aA 18.44±0.56aA
30 6.51±1.73aA 6.44±1.17aA 10.09±2.62abA 11.70±4.75abA 15.26±2.78bA
3 讨论与结论
象草经过30d的发酵,各个处理的青贮饲料pH值均降到4.2以下,从pH值以及产生的乳酸来看,均具有
好的发酵品质。在青贮发酵的前5d,对照的pH值从5.28下降到4.04,乙醇各处理从低添加量到高添加量pH
值分别下降为3.89,3.94,4.01和4.07。这主要是由于添加乙醇后,在抑制好氧性微生物的同时,对乳酸菌也有
一定的抑制作用,导致高添加量处理的pH值高于低添加量处理。7d后,青贮发酵趋于稳定,pH值下降缓慢,
这可能是由于占发酵主导地位的乳酸菌种类发生了改变造成的。在发酵初期,一般以同质型的乳酸菌为主,它们
将碳水化合物转化为乳酸的效率较高,而随着pH值的降低,异质型乳酸菌由于能够耐受乙酸和更低的pH值,
其发酵逐渐占主导,而它们利用糖分的效率只有同质型乳酸菌的一半。Shao等[2,17]的试验结果也证实了这一结
论。本试验中,青贮前草料被切成长1~2cm的草段,并且在装填入青贮罐的挤压过程中有大量的植物汁液流
出,这为乳酸发酵,特别是开始阶段同质型乳酸发酵提供了前提条件,Shao等[18]的研究结果与本研究的结果相
似。
65 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.2
在青贮发酵前期各处理青贮饲料的乳酸含量增加较缓慢,随着发酵的进行,氧气被耗尽,植物细胞的呼吸作
用逐渐停止,好氧性微生物的活动受到抑制,青贮罐内形成厌氧状态,乳酸发酵开始占主导,产生大量的乳酸,pH
值快速下降,进一步抑制了不利于青贮的微生物的生长。添加乙醇的青贮饲料乳酸含量在第7天左右达到最大
值,并且含量高于对照处理,发酵过程中乙醇添加处理的LA/AA值与对照相比有升高的趋势,上述结果表明,在
青贮发酵中,特别是发酵初期,乙醇抑制了好氧性微生物对碳水化合物的利用,促进了同质型乳酸发酵。其他好
氧性微生物抑制剂的研究也得到了同样的结果,Kleinschmit等[5]在玉米(犣犲犪犿犪狔狊)青贮中添加安息香酸钠,最
终青贮饲料中的乳酸含量也显著高于对照处理。在玉米中添加甲酸也提高了青贮饲料的乳酸含量,而且提高了
干物质消化率[19]。
在发酵的第1天对照的乙酸含量为12.27g/kgDM,显著(犘<0.05)高于添加乙醇的各个处理,但各添加处
理间乙酸含量没有明显差异。从第3天到第14天各处理的乙酸,VFAs含量呈逐渐增加的趋势。第3,5,7天对
照的乙酸含量和乙醇各个处理差异不显著(犘>0.05)。在第14天对照的乙酸含量为26.30g/kgDM,显著(犘<
0.05)高于添加乙醇的处理。青贮饲料中的乙酸在发酵早期主要是好氧性微生物发酵产生的,而随着发酵的进
行,异质型乳酸菌发酵逐渐占主导,也产生部分的乙酸。添加乙醇后抑制了青贮发酵早期好氧性微生物对 WSC
的利用,降低了青贮饲料中乙酸的含量。Ohba等[20]在大黍青贮中添加乙醇明显降低青贮饲料中乙酸的含量,而
燕麦(犃狏犲狀犪狊犪狋犻狏犪)和意大利黑麦草(犔狅犾犻狌犿犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿)的青贮中添加乙醇发现添加处理青贮饲料的乙酸、丙
酸含量与对照相比没有显著差异。
本试验中在青贮发酵的开始阶段,特别是前3d各处理青贮饲料的 WSC下降幅度最大,青贮发酵第1天对
照处理的 WSC含量下降幅度比各乙醇处理大,而且青贮饲料中乙酸的含量也显著(犘<0.05)高于乙醇处理,这
表明在发酵初期对照的 WSC消耗主要是好氧性微生物的利用引起的,而添加乙醇抑制了好氧性微生物对 WSC
的利用,降低了青贮饲料的乙酸含量。研究表明,最初几天青贮饲料糖分下降除了好氧性微生物的利用外,还有
开始阶段植物的呼吸作用造成的损失[3,17]。本试验中象草青贮发酵5d后对照组的 WSC为13.35g/kgDM,与
发酵1d后相比下降了51.1%,而4.5%处理青贮饲料第5天的 WSC与第1天相比下降了52.6%,第5天对照
及4.5%处理的乳酸含量与第1天相比分别增加了1.10和2.20倍,表明在象草青贮中添加乙醇后,抑制了发酵
过程中好氧性微生物对 WSC的利用,提高了象草 WSC的发酵效率。Ohba等[12]的研究表明,在大黍中添加3%
的乙醇能够显著降低青贮饲料的pH值,提高青贮饲料糖分的含量,并且乙醇处理的青贮饲料乳酸含量显著高于
对照,这也表明添加乙醇提高了大黍中 WSC的利用效率,与本试验的结果相一致。Shao等[21]在意大利黑麦草
的青贮中添加山梨酸显著的提高了乳酸菌对发酵底物的利用效率,减少了 WSC的损失。甲酸和福尔马林混合
添加到多年生黑麦草(犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲)中进行青贮,也能够显著提高青贮饲料的 WSC含量[22]。
象草各处理青贮发酵过程中的AN/TN随着发酵的进行逐渐升高,对照处理各天的AN/TN值均高于乙醇
添加处理,且随着乙醇添加量的增加,AN/TN随之降低。上述结果表明,在象草青贮发酵中添加乙醇抑制了好
氧性微生物对蛋白质的分解利用,减少了发酵过程中蛋白质的损失。其他研究也表明,大黍和燕麦青贮中添加
3%以上的乙醇也能够明显降低青贮饲料中AN/TN的值[12,20]。
综上所述,通过在象草中添加不同比例的乙醇对青贮发酵过程进行调控,从pH值、氨态氮,乳酸及水溶性碳
水化合物含量等指标的动态变化来看,乙醇各添加处理抑制了象草青贮发酵过程中好氧性微生物对水溶性碳水
化合物和蛋白质的利用,提高了青贮饲料的发酵品质。综合考虑青贮饲料的发酵品质和乙醇在实际生产中的应
用,2.5%的乙醇添加量较为适宜。
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犈犳犳犲犮狋狅犳犪犱犱犻狀犵犲狋犺犪狀狅犾狅狀犳犲狉犿犲狀狋犪狋犻狅狀狇狌犪犾犻狋狔狅犳犲犾犲狆犺犪狀狋犵狉犪狊狊(犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿狆狌狉狆狌狉犲狌犿)狊犻犾犪犵犲
ZHANGLei,SHAOTao
(DepartmentofGrasslandandForage,ColegeofAnimalScienceandTechnology,Nanjing
AgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Theeffectofaddingethanolonfermentationqualityofelephantgrass(犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿狆狌狉狆狌狉犲狌犿)
silagewasstudied.Ethanolwasaddedat0,1.5%,2.5%,3.5%,4.5%offreshweight,andthesiloswere
openedafter1,3,5,7,14,or30daysofensilingandthefermentationqualitywasanalyzed.Ethanoladdition
inhibitedproteinbreakdownandsignificantly(犘<0.05)reducedtheammonianitrogen/totalnitrogenascom
paredwiththecontrols.ThepHofsilagewithethanoldecreasedslowlyduringinitial3daysofensilingand
thendroppedfaster.Thelacticacidcontenttendedtoincreaseduringensilingandreacheditshighestvalueon
aboutday7.Thelacticacidcontentofsilagewithethanoladditionwashigherthanthatofthecontrolonthe
30thdayofensiling.AtanearlystageoffermentationtheWSC(watersolublecarbohydrate)contentdeclined
veryquickly.TheWSCutilizationefficiencyofsilagewithethanolwashigherthanthatofthecontrol.Addi
tionofethanolsignificantly(犘<0.05)loweredtheaceticacidcontentcomparedwiththecontrolondays1and
14ofensiling,buttherewasnomarked(犘>0.05)differencebetweenthesilageswithethanoladded.Thea
boveexperimentssuggestedthatadditionofethanolinhibitedtheuseofproteinandWSCbyaerobicbacteria
andtherebyreducedsilagelossesduringtheearlystagesofensiling.Thisprovidedmorefermentationsubstrate
forlacticacidbacteria,whichproducedmorelacticacid,andimprovedthefermentationqualityofelephant
grass.
犓犲狔狑狅狉犱狊:ethanol;犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿狆狌狉狆狌狉犲狌犿;ensilage;fermentationquality
95第18卷第2期 草业学报2009年