全 文 ：第 17 卷 第 2 期
Vol. 17 No . 2
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2009 年 3 月
Mar . 2009
丙酸、乳酸菌添加对多花黑麦草青贮发酵品质的影响
张 静1 , 玉 柱2 , 邵 涛1*
( 1. 南京农业大学 动物科学技术学院, 江苏 南京 210095; 2. 中国农业大学草地研究所, 北京 100193)
摘要:本试验旨在评价丙酸、乳酸菌及两者组合添加对意大利黑麦草( L olium mul ti f lorum Lam. )青贮发酵品质及
残余水溶性碳水化合物( WSC)含量的影响。试验共六个处理: 对照、乳酸菌( LAB)、0. 4%丙酸 ( PA4)、0. 5%丙酸
( PA5)、0. 4%的丙酸+ 乳酸菌( PA4+ LAB)和 0. 5% 的丙酸+ 乳酸菌( PA5+ LAB) , 以鲜重为基础。结果表明: 经
过 30 d 青贮发酵, 各处理组间DM 含量差异不显著, 各添加组 pH 值与对照相比有下降趋势, 乳酸含量显著(P < 0.
05)高于对照, 且 PA5 及其组合添加显著 (P < 0. 05)高于 PA4 及其组合添加, 但在相同 PA 添加量下, 单独或组合
添加组间差异不显著。对照组的乳酸/乙酸与 LAB 组间差异不显著, PA 单独或组合添加组显著( P< 0. 05)高于对
照和 LAB 处理组, 但 PA 单独添加组又显著( P< 0. 05)高于 PA 组合添加组; PA 单独或组合添加组乙酸、丁酸含
量及氨态氮/总氮显著( P< 0. 05)低于对照和 LAB 组,丙酸及残留 WSC 含量显著( P< 0. 05)高于对照和 LAB 组;
PA 单独添加后残留WSC 含量明显高于(P< 0. 05) PA+ LAB 组合添加; 丙酸添加能有效地抑制有害微生物的活
性,减少对WSC 的消耗,促进乳酸菌发酵, 改善意大利黑麦草青贮发酵品质。
关键词: 意大利黑麦草; 青贮品质;丙酸; 乳酸菌;残余水溶性碳水化合物
中图分类号: S816. 53 文献标识码: A 文章编号: 10070435( 2009) 02016204
Effect of Adding Propionic acid and Lactic Acid Bacteria on
Fermentation Quality of Italian Ryegrass Silages
ZHANG Jing1 , YU Zhu2 , SHAO Tao1*
( 1.C ol lege of Animal S cience and Technology, Nanjing Agricultu ral University, Nan jing, Jian gsu Pr ovin ce 210095, Ch ina;
2. Ins ti tute of Grass lan d S cien ce, China Agricultural University, Beijing 100193, C hina)
Abstract: T he experiment w as carried out to evaluate the effects o f adding propionic acid, lactic acid bacte
r ia, and their combination on the fermentation quality and residual w ater so luble carbohydr ate content of I
talian ryegr ass ( L ol ium mul ti f lorum Lam. ) silag e. T he t reatments w er e as follow s: Contro l ( no addi
t ion) ; Lact ic acid bacteria addit ion ( LAB) ; Propionic acid addition at 0. 4% ( PA4) ; Propionic acid addi
t ion at 0. 5% ( PA5) ; PA4 + LAB; PA5+ LAB; all the addit ions w er e made on the f resh w eight basis of
Italian ryegr ass. T he DM content w as not significant ly dif ferent among all t reatments, how ever, the pH
tended to decrease, and the lact ic acid content show ed significant ly ( P< 0. 05) higher in all addition t reat
ments in comparison w ith contro l. PA5 and PA5+ LAB treatments show ed signif icant ly ( P< 0. 05) higher
lact ic acid content than the PA4 and PA4+ LAB tr eatments and there w ere no signif icant difference be
tw een PA and PA+ LAB treatment w ith the same PA adding rate. PA and PA + LAB treatments show ed
significant ly ( P< 0. 05) higher lactic acid/ acetic acid than that of contr ol and LAB addit ion, PA alone sig
nificant ly ( P< 0. 05) higher than PA + LAB tr eatment , and there w as no significant dif ference betw een
control and LAB treatment. PA and PA+ LAB treatments resulted in signif icantly ( P< 0. 05) low er con
tents of acet ic acid and butyric acid and NH 3N/ total N and signif icant ly ( P< 0. 05) higher contents of pro
pionic acid and residual w ater so luble carbohydrate in comparison w ith contr ol and LAB tr eatment . In
summary , addit ion of propionic acid could depress the undesir able bacterial act ivit ies, decrease the w ater
soluble carbohydrates loss, and promote lact ic acid fermentat ion.
Key words: Italian ryegrass; Silag e quality; Propionic acid; Lactic acid bacteria; Residual w ater so luble
carbohydr ate
收稿日期: 20080620; 修回日期: 20081013
基金项目:国家自然科学基金面上项目( 30771530) 和 十一五国家科技支撑计划重点项目( 2006BAD16B0806)
作者简介:张静( 1983 ) ,女,四川广元人,硕士研究生,研究方向为草业科学; * 通讯作者 Author for corresponden ce, Email: t aoshaolan@
yahoo. com. cn
第 2期 张静等:丙酸、乳酸菌添加对多花黑麦草青贮发酵品质的影响
多花黑麦草( L ol ium mult if lor um Lam. )又称
意大利黑麦草, 原产于欧洲南部,非洲北部及小亚细
亚等地。由于其生长迅速, 产量高,适口性好, 现广
泛分布于世界温带与亚热带地区,目前我国长江流
域以南农区有大面积栽培种植, 但在南方夏季高温
地区大多不能越夏, 因此在高温季节来临之前,通常
进行刈割以青贮方式贮藏。青贮最初时期由于青贮
窖中仍有空气存在,植物的呼吸作用与好氧性微生
物活动将同时发生, 消耗水溶性碳水化合物, 导致乳
酸菌发酵底物不足, 不能产生足够的乳酸, pH 未能
达到 4. 2以下, 降低青贮发酵品质[ 1~ 3] 。尽管多花
黑麦草属于冷季型牧草, 含有较高的水溶性碳水化
合物,表现为柔软多汁的物理特性,与暖季型牧草相
比较易压实,青贮窖中所含空气量较少,青贮较易成
功。但在实际生产中青贮往往需要几天乃至一周才
能完成,完全消除青贮窖内空气是不可能的[ 4, 5] 。
丙酸是一种高效的抗真菌挥发性脂肪酸, 主要
通过阻止酵母菌、霉菌等好氧性微生物对水溶性碳
水化合物和乳酸的同化作用, 有效地抑制青贮饲料
中酵母菌和霉菌的活性[ 6, 7] ,降低禾本科, 豆科牧草
青贮饲料的氨态氮/总氮比值, 促进乳酸菌的繁殖,
提高干物质含量 [ 7, 8]。另外丙酸还能参与反刍动物
体内脂质和糖代谢, 彻底被氧化分解或生成葡萄糖
和糖元,对动物无害,但添加量较大时对乳酸菌也存
在一定的抑制作用, 因此有时需与乳酸菌制剂混合
添加效果更好[ 8~ 10] 。目前丙酸作为青贮添加剂主
要用于提高青贮窖打开饲喂阶段的有氧稳定性, 大
多数研究也主要集中于这一方面, 而对青贮发酵品
质,特别是丙酸添加对青贮早期抑制酵母菌、霉菌等
好氧性微生物的活性, 减少它们对水溶性碳水化合
物的消耗研究极少。本试验目的旨在研究单独添加
丙酸, 乳酸菌或丙酸与乳酸组合对多花黑麦草青贮
发酵品质及残留水溶性碳水化合物含量的影响。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
青贮原料:多花黑麦草, 2006年 10月播种于江
苏省农业科学院试验地, 2007年 4 月中旬抽穗初期
用镰刀刈割后作为青贮原料,化学成分见表 1。
表 1 意大利黑麦草化学成分( g kg- 1 DM )
T able 1 Chemical composition of It alian r yeg rass( g kg - 1 DM )
干物质
Dry mat ter
粗蛋白质
Crude pr otein
水溶性碳水化合物
w ater s oluble carb ohydrate
酸性洗涤纤维
Acid detergen t f iber
中性洗涤纤维
Neut ral detergent fib er
246. 12 150. 44 144. 77 230. 21 369. 56
注: FW : 鲜重, fr esh w eight ; DM: 干物质: dry mat ter
添加剂:乳酸菌制剂为日本雪印种苗株式会社
生产的青贮专用添加剂,呈粉末状。添加量 1 106
CFUg
- 1鲜草。丙酸( 15%)为市售丙酸加去离子水
配制而成。
1. 2 试验方法
试验处理: 对照( contr ol) , 添加等量去离子水;
乳酸菌 ( LAB) , 添加量为 1 106 CFU - 1 g 鲜草;
0. 4%丙酸( PA4) ; 0. 5%的丙酸( PA5) ; 0. 4% 的丙
酸+ 乳酸菌( PA4+ LAB) ; 0. 5%的丙酸+ 乳酸菌
( PA5+ LAB) ,各组添加量均以鲜重为基础。原料
草切成 1~ 3 cm, 每个青贮窖称取 100 g, 将乳酸菌
制剂和丙酸稀释液喷洒于其中,充分混匀,快速装填
并压实于实验用青贮窖中密封, 置于室温条件下保
存,青贮 30 d后全部打开, 取样分析。
1. 3 分析方法
1. 3. 1 样品处理 青贮窖打开后,取出全部青贮饲
料,称 35 g 放入 100 mL 的广口三角瓶, 加入 70 g
去离子水(青贮饲料 水= 1 2) , 在 4 的冰箱内
浸提 24 h。然后对青贮饲料进行榨汁和过滤,将上
清液用过滤漏斗通过二层沙布和滤纸过滤,滤液严
格密封( - 20 冷冻箱保存)待测。
1. 3. 2 测定项目及分析方法 原料草和青贮饲料
的 DM 含量用烘箱干燥法测定, 65 下烘 48 h; 用
pHS3C 测定 pH 值; 用对羟基联苯比色法测定乳
酸含量[ 11] ;可溶性碳水化合物( w ater soluble carbo
hydrate, WSC)采用蒽酮硫酸比色法测定 [ 12] ;氨态
氮( AmmoniaN)采用苯酚次氯酸钠比色法测定[ 13]
( W eather burn, 1967) ; 在岛津 GC14 型气相色谱
仪上测定挥发性脂肪酸含量 [ 4]。
1. 4 数据处理
采用SAS 8. 2软件对试验数据结果进行 ANO
VA 分析和 LSD多重比较。并用 Excel进行图表绘
制。
163
草 地 学 报 第 17卷
2 结果与分析
经过 30 d青贮发酵后,青贮饲料发酵品质见表
2, 各处理组间 DM 含量差异不显著, 仅有很小的变
化。各添加组 pH 值与对照相比有下降趋势, 乳酸
含量添加组明显高于对照( P< 0. 05) , PA 5和 PA5
+ LAB组显著高于 PA 4, PA4+ LAB和 LAB组( P
< 0. 05) , 但 PA4和 PA4+ LAB 及 PA5和 PA5+
LAB 组间差异不显著。乳酸/乙酸比值对照与
LAB组间无明显差异, PA 单独或组合添加组明显
高于对照和 LAB 处理组( P< 0. 05) , 但 PA 单独添
加组又明显高于 PA 组合添加组( P< 0. 05)。PA单
独或组合添加组乙酸、丁酸含量及氨态氮/总氮显著
低于对照和 LAB 组 ( P < 0. 05) , 而丙酸及残留
WSC 含量显著高于对照和 LAB 处理组 ( P <
0. 05)。PA 单独添加后残留 WSC 含量明显高于
PA+ LAB组合添加( P< 0. 05)。
表 2 不同处理对多花黑麦草青贮发酵品质和残留水溶性碳水化合物含量的影响
T able 2 Effect of differ ent tr eatments on fermentation quality and residual water
so luble carbohydrate cont ent o f Italian r yeg rass silag es
Item
Cont rol LAB PA4 PA5 PA4+ LAB PA5+ LAB
0 106 CFU g- 1 0. 4% 0. 5% 0. 4% 0. 5%
干物质 ( g kg- 1 FW) 216. 98 216. 49 217. 67 217. 15 216. 22 219. 46
Dry mat ter ( 4. 85) ( 1. 62) ( 1. 12) ( 1. 63) ( 0. 51) ( 1. 69)
pH 值 4. 06 4. 02 3. 84 3. 89 3. 94 3. 75
pH ( 0. 07) ( 0. 06) ( 0. 03) ( 0. 13) ( 0. 12) ( 0. 04)
乳酸 ( g kg- 1 DM) 36. 14c 40. 30b 41. 96b 48. 81a 42. 58b 50. 86a
Lact ic acid ( 4. 80) ( 4. 29) ( 6. 41) ( 4. 25) ( 6. 56) ( 3. 73)
乙酸 ( g kg- 1 DM) 20. 08a 21. 18a 5. 03c 6. 51c 14. 43b 12. 48b
Acet ic acid ( 4. 80) ( 2. 62) ( 1. 83) ( 0. 91) ( 4. 79) ( 2. 85)
丙酸 ( g kg- 1DM) 0. 87c 1. 72b 13. 13a 13. 94a 12. 93a 14. 36a
Propionic acid ( 0. 08) ( 1. 83) ( 2. 54) ( 0. 98) ( 1. 97) ( 1. 29)
丁酸 ( g kg- 1DM) 0. 24a 0. 21a 0. 05c 0. 00d 0. 10b 0. 00d
Butyric acid ( 0. 10) ( 0. 15) ( 0. 05) ( 0. 00) ( 0. 10) ( 0. 00)
乳酸/乙酸 2. 01c 1. 91c 8. 34a 7. 51a 2. 95b 4. 08b
Lact ic acid/ Acet ic acid ( 0. 46) ( 0. 03) ( 5. 46) ( 0. 29) ( 3. 72) ( 1. 86)
氨态氮/总氮 ( g kg- 1 T N) 44. 03a 43. 62a 32. 85b 34. 19b 33. 89b 35. 99b
AmmoniaN ( 0. 83) ( 2. 42) ( 1. 05) ( 0. 85) ( 1. 79) ( 4. 28)
水溶性碳水化合物 ( g k g- 1DM) 66. 91d 63. 27d 79. 98b 88. 53a 75. 32c 78. 49b
WSC ( 1. 69) ( 2. 64) ( 0. 70) ( 1. 58) ( 0. 78) ( 2. 48)
注:表中数据均为平均值,括号内数据为标准差,肩标不同小写字母表示各处理之间的显著性差异 ( P < 0. 05)
Note: Values are m eans of three s ilage sam ples and th e data in parentheses i s s tandard deviat ion; means w ith di ff erent let ters in the same
row are signif icant ly diff er ent at the 0. 05 level
3 讨论
本试验采用实验室小型青贮窖模拟生产实践,
青贮窖密封很好,青贮饲料无流汁损失,因此各处理
间 DM 含量变化极小, 差异不显著。各添加组 pH
值与对照相比有下降趋势, 乳酸含量明显高于对照
( P< 0. 05) , 说明了各添加处理有效地改善了意大
利黑麦草的青贮发酵品质[ 1~ 3]。PA5 和 PA5 +
LAB 组乳酸含量显著( P< 0. 05)高于 PA 4, PA4+
LAB 组, 但 PA4 和 PA4 + LAB 及 PA5 和 PA5 +
LAB 组间差异不显著。表明随着 PA 添加量的增
加,进一步改善了发酵品质, 但 PA 与 LAB组合添
加对提高青贮发酵品质的叠加效应不明显 [ 5, 6]。
PA 单独或组合添加组乙酸、丁酸含量及氨态
氮/总氮显著( P< 0. 05)低于对照和 LAB 组, 残留
WSC含量显著( P < 0. 05)高于对照和 LAB 处理
组。表明 PA 添加有效地抑制了有害微生物如酵母
菌、霉菌及酪酸菌的活性,减少了它们对水溶性碳水
化合物的消耗, 为乳酸菌提供了更多的发酵底
物[ 4 , 5] ,促进了乳酸发酵, 这与 Kung 等丙酸添加到
高水分玉米和整株大麦青贮结果一致[ 7, 8] 。丁武蓉
等在二色胡枝子青贮中添加甲酸也获得了类似的试
164
第 2期 张静等:丙酸、乳酸菌添加对多花黑麦草青贮发酵品质的影响
验结果[ 14, 15]。PA 单独或组合添加组丙酸含量显著
( P< 0. 05)高于对照和 LAB组,可解释为大部分是
来自外来的丙酸添加, 少量的是由于青贮发酵所产
生的发酵产物。PA 单独添加的水溶性碳水化合物
显著( P< 0. 05)高于组合添加, 表明组合添加中增
加了青贮原料中乳酸菌的数量, 更多的糖分被乳酸
菌所利用,从乳酸含量组合添加有高于单独添加的
趋势得到证实[ 16] 。许庆方等在紫花苜蓿青贮中添
加绿汁发酵液, 同样增加了发酵过程乳酸菌的数量,
提高了乳酸含量, 改善了发酵品质[ 17]。PA 单独添
加组乳酸/乙酸值明显( P< 0. 05)高于 PA 组合添
加组,表明尽管乳酸菌添加可提高乳酸含量, 但并未
提高乳酸菌对糖分的发酵效率, 也就是说组合添加
并未促进同质乳酸菌的发酵, 这与 Kung 等和孙娟
娟等的试验结果一致 [ 8, 18] , 其原因可能是所添加的
乳酸菌为复合制剂包含几种不同类型的乳酸菌, 其
中含有异质发酵型乳酸菌所致。
4 结论
试验表明添加丙酸能有效地抑制青贮早期好氧
性微生物的活性,减少糖分的损失, 促进乳酸发酵,
提高意大利黑麦草的青贮品质, 而且丙酸的添加效
果优于乳酸菌的添加。从提高意大利黑麦草发酵品
质和经济效益两方面综合考虑, 认为以 0. 4% 丙酸
添加量比较适宜。
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(责任编辑 李 平)
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