水分和添加剂对辣椒秸秆青贮品质的影响

周娟娟，魏　巍，秦爱琼，陈本建（.西藏自治区农牧科学院草业科学研究所，西藏拉萨850009；2.甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州730070）

水分和添加剂对辣椒秸秆青贮品质的影响

周娟娟1，魏巍1，秦爱琼1，陈本建2*
（1.西藏自治区农牧科学院草业科学研究所，西藏拉萨850009；2.甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州730070）

本试验旨在探究不同水分和添加剂对辣椒秸秆青贮发酵品质的影响，为扩大饲料资源提供新的途径。试验选取末次收获辣椒后的辣椒鲜秸秆为原料，设3个水分（75%左右、65%左右和55%左右）梯度，分别添加甲酸（1.5%FW，FA）、丙酸（1.5%FW，PA）、玉米粉（100 g/kg DM，CF）和马铃薯渣（30%FW，PD），以不使用添加剂为对照组（CK），100 m L PE瓶常温青贮45 d，测定其发酵品质和营养成分。结果表明，水分、添加剂及其互作对辣椒秸秆青贮效果均有显著影响（P＜0.05）；随含水量的降低，p H和干物质升高，乳酸、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维降低，含水量75%青贮饲料的p H和中性洗涤纤维最低，乳酸生成最多，氨态氮/全氮较低；与CK相比，添加FA显著（P＜0.05）降低青贮饲料p H和氨态氮/全氮，增加乳酸和可溶性糖；添加PD和CF有效补充了发酵底物的不足，干物质和可溶性糖显著（P＜0.05）增加；各添加剂组青贮料中均较少或未检测到丁酸。结合灰色关联度对参试青贮调制方式的青贮效果进行综合评价表明，含水量75%+FA的综合表现最佳，其次是含水量65%+PD。综上可知，辣椒秸秆适宜青贮的含水量为75%左右；添加马铃薯渣青贮于各水分条件下效果皆较优，在生产实践中值得推荐。

辣椒秸秆；青贮；水分；添加剂

http：//cyxb.lzu.edu.cn

周娟娟，魏巍，秦爱琼，陈本建.水分和添加剂对辣椒秸秆青贮品质的影响.草业学报，2016，25（2）：231-239.

ZHOU Juan-Juan，WEI Wei，QIN Ai-Qiong，CHEN Ben-Jian.Effects of moisture and additives on the quality of pepper straw silage.Acta Prataculturae Sinica，2016，25（2）：231-239.

畜牧业的可持续发展很大程度上依赖于饲料的供应，饲料资源的短缺已成为制约动物生产发展的瓶颈。我国农作物秸秆资源极其丰富，其中蔬菜类秸秆、蔓占很大比例。辣椒秸秆是辣椒（Capsicum annuum）采收后的副产品，辣椒叶中必需氨基酸含量达4.1%，富含胡萝卜素和维生素C［1］，具有潜在饲用价值。据统计，2011年我国辣椒种植面积1.33×104hm2，居蔬菜首位［2］。由于辣椒秸秆收获期集中且量大，一时难以处理，大部分堆积在田间任其腐烂变质，既浪费资源，又成为威胁环境安全的污染源。将这些蔬菜类秸秆、蔓转化为动物饲料的技术已成为科研工作者研究的热点。

青贮是将新鲜的青绿牧草或饲料作物经乳酸菌发酵得以改善品质并长期保存的方法。在我国，青贮的研究和应用多集中在苜蓿（Medicago sativa）［3］、玉米（Zea mays）［4］、燕麦（Avena sativa）［5］、黑麦草（Lolium multiflorum）［6］等原料上，并最终落脚于水分和添加剂的选择。青贮原料的水分影响青贮过程中乳酸发酵的进程，从而决定了青贮的成败［7］。添加剂能显著改善原料青贮效果［8］。甲酸通过抑制全部或部分微生物活动来控制发酵过程［8-10］；丙酸能有效抑制有害微生物的活动，减少对可溶性糖（WSC）的消耗［6］；萎蔫和添加玉米粉混合处理显著提高袋贮紫花苜蓿的乳酸（LA），降低乙酸（AA）、丁酸（BA）和氨态氮（NH3-N）含量，改善紫花苜蓿的青贮质量［11］。马铃薯渣作为淀粉生产的副产物，富含纤维素、果胶等成分，特别是含有多酚氧化酶和咖啡酸，具有抑制蛋白质降解的特性［12］。王林［13］在苜蓿中添加马铃薯渣青贮，能显著降低青贮料的p H值和NH3-N含量，增加LA含量，改善青贮的发酵品质。目前，国内外开展的青贮研究多针对常规饲料，而对农副产品废弃物的研究较少，对辣椒秸秆的青贮未见报道。本文通过辣椒秸秆青贮试验，研究不同含水量和添加剂青贮对其营养和发酵品质的影响，并确定最优水分及添加剂处理条件，探索辣椒秸秆作为青贮原料的可行性，旨在为调制品质优良的蔬菜类副产品青贮饲料提供理论依据和技术参考，并为非常规饲料的开发利用提供途径和方法。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试材料为2012年8月底取自甘肃省农业科学院蔬菜所的辣椒，为末次收获辣椒后的辣椒秸秆（表1）。刈割时留茬约50 cm（植株下部已木质化），取上部鲜嫩茎叶。青贮原料茎叶清洁、无泥土夹杂，剔除老叶及霉变部分。青贮容器：100 m L聚乙烯塑料小瓶（PE）作为试验青贮罐（体积小、易压实、便于存放）。添加剂：甲酸（85%，分析纯，北京化工厂），丙酸（99.5%，分析纯，北京化工厂），玉米粉（市售），马铃薯渣（果胶占干基重17.5%，甘肃定西市亨信淀粉厂）。

1.2试验方法

本试验为双因素设计，一个因素为水分，另一个因素为添加剂。设3个水分（75%左右、65%左右和55%左右）梯度，每个水分处理分别添加甲酸（formic acid，FA）、丙酸（propionic acid，PA）、玉米粉（corn flour，CF）和马铃薯渣（potato dregs，PD）4种不同添加剂，各种添加剂的添加量分别为1.5%（以鲜重为基础，FW）、1.5%（FW）、100 g/kg（以干重为基础，DM）和30%（FW）［14］。无添加剂为对照组（CK），共计15个处理，每个处理设5个重复。室温青贮，45 d后开封，测定相关指标。试验设计见表2。

表2　青贮试验设计Table2　Experiment design of silage

1.3青贮饲料调制

辣椒茎秆压扁，铡至1～2 cm小段，自然条件下晾晒。用感应式水分仪和微波炉法持续测定含水量，待水分分别降至75%，65%和55%左右时，立即装瓶。因青贮原料干物质不同，3个含水量水平的密度分别为1.1，1.0 和0.9 kg/L。装填前，称取一定量的青贮原料，加入相应剂量的添加剂，混合均匀，迅速装入青贮容器，敲实，排净瓶内空气，用石蜡封口膜封口。

1.4测定内容

1.4.1发酵品质分析发酵45 d后，开封将青贮料混合均匀，称取20 g，剪碎放入三角瓶中加180 m L去离子水摇匀，于4℃恒温冰箱中浸泡24 h，摇匀后先后用4层纱布和定性滤纸过滤得到浸提液。用雷磁PHS-3C型精密酸度计测定青贮料的p H值［3］。浸提液于-20℃冷冻保存，用于有机酸和氨态氮的测定。有机酸采用Shimadze型高效液相色谱仪测定，将上述浸提液解冻后在5000 r/min条件下离心15 min，上清液过0.22μm微孔滤膜，后用于测定乳酸（lactic acid，LA）、乙酸（acetic acid，AA）和丁酸（butyric acid，BA）含量。色谱条件：色谱柱（KC），G1314B（可变波长紫外检测器），流动相为0.01 mol/L Na H2PO3水溶液（p H值2.32左右），流速为1 mol/min，柱温为35℃，检测波长210 nm［15］。氨态氮（ammoniacal nitrogen，NH3-N）的含量用苯酚-次氯酸钠比色法［3］。

1.4.2营养成分分析将青贮原料及青贮饲料于65℃烘48～72 h。微型植物样粉碎机粉碎，过1 mm筛，装进自封袋，保存于4℃冰箱内备用。样品的测定方法参照张丽英［16］的《饲料分析及饲料质量检测技术》，干物质（DM）采用直接烘干法；粗蛋白（CP）采用半微量凯氏定氮法；中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）采用范氏纤维（Van Soest）洗涤法；可溶性糖（WSC）采用蒽酮-硫酸法。缓冲能值（BC）采用滴定法［9］。

1.5不同青贮处理的综合评价

灰色系统理论，是把所有参试的青贮处理看成是一个灰色系统，每个处理则为系统中的一个因素。设定一个“最优青贮处理”，以其各发酵品质指标和营养指标为参考数列X0，以筛选出的每个水分区间不同添加剂的最佳青贮处理的各项发酵品质和营养指标为比较数列Xi（i=1，2，…，12），通过计算各青贮处理与“最优青贮处理”之间的相似程度，依据关联度大小，获得不同处理优劣的综合评价结果［17-18］。

1.6统计分析

试验数据采用Excel处理与SPSS 16.0进行统计分析，使用ANOVA模型中one-way对数据进行方差分析和Duncan多重比较（显著水平为0.05）。

2　结果与分析

2.1青贮饲料的感官评定

青贮45 d后，3个含水量青贮饲料的茎叶结构保存完好，质地松软，均未见发霉现象；颜色为黄褐色；有酸香味，青贮达到良好的厌氧条件。从各添加剂处理来看，气味方面，CK和玉米粉（A3）添加组酸味较强，芳香味弱，其他处理均有浓重的酒香味；质地方面，青贮饲料的结构均保持良好，质地松软；色泽方面，CK组的颜色与各添加剂组相比，略微偏黄，4个添加剂处理组的颜色和原料原色较相近。综合可知，甲酸（A1）和马铃薯渣（A4）处理组（A4）处理青贮料的颜色、气味、质地最佳。

2.2青贮饲料的发酵品质

不同含水量和添加剂对辣椒秸秆发酵品质的影响见表3。含水量和添加剂显著（P＜0.05）影响青贮饲料的p H、乳酸（LA）、乙酸（AA）、丁酸（BA）和氨态氮/全氮（NH3-N/TN）含量，含水量和添加剂间有显著的（P＜0.05）交互效应。同添加剂处理不同含水量之间相互比较，随青贮辣椒秸秆水分含量的降低，p H逐渐升高，LA逐渐下降，添加甲酸、丙酸、玉米粉和马铃薯渣各组中未检测到或较少检测到BA，且明显低于CK；CK及各添加剂处理组均以M1条件下的p H、AA和BA最低，LA生成量最多。CK组中，M1（75%）含水量的p H、BA均低于M2（65%）和M3（55%），LA生成高于M2和M3，M2含水量下的NH3-N/TN最低，AA变化较小；各添加剂处理组中，除A4（马铃薯渣）组中M2含水量下的p H最低外，其余各组均为M1含水量下最低，M1含水量的LA均高于M2和M3，A1（甲酸）、A2（丙酸）和A4组中随水分含量降低AA逐渐升高；A3（玉米粉）添加组中，AA随水分含量降低逐渐下降，3个水分区间均微量检测到或未检测到BA，丙酸添加组中M2水分条件的NH3-N/TN显著低于M1和M3水分条件；然而，A3和A4组中，M2水分条件的NH3-N/TN高于M1和M3水分条件。

表3　含水量和添加剂对辣椒秸秆青贮发酵品质的影响Table3　Effects of moisture content and additive on the fermentation quality of pepper straw silage

相同含水量不同添加剂之间相互比较，3个水分条件，均以CK组的p H、BA和NH3-N/TN最高，LA最低，且CK组的以上指标与其他4个处理间差异显著（P＜0.05）；此外，4个添加剂处理组中青贮料均不产生或较少产生BA，均以A1组的p H和NH3-N/TN最低，A3组的LA和AA最高，并且显著（P＜0.05）高于其他3个添加剂处理。M1含水量中，A1和A2组的p H显著（P＜0.05）低于其他2个添加剂处理，且远低于4.20，仅为3.60 和3.99；A1组的NH3-N/TN低至0.02%，蛋白分解较少。M2含水量中，A1和A2组NH3-N/TN显著低于（P＜0.05）A3和A4组，且均不足1.00%。M3含水量中，A1和A2组间NH3-N/TN含量变化不大，但差异显著（P＜0.05），A3和A4组NH3-N/TN显著（P＜0.05）高于A1和A2组；A4组的AA显著（P＜0.05）低于其他添加剂处理组。

2.3青贮饲料的营养成分

含水量和添加剂对青贮辣椒秸秆的DM、CP、NDF、ADF和WSC均有显著影响（P＜0.05），且二者的交互作用对以上指标的影响达到显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）水平（表4，表5）。

同添加剂处理不同含水量之间相互比较，随青贮饲料含水量降低，5个添加剂处理组呈现一致的变化趋势，DM增加，ADF和NDF减少；M2含水量的CP均高于其他2个水分处理。此外，CK组中，M2含水量的WSC略高于M1和M3含水量；A1组中，M1含水量的WSC较M2和M3分别高出19.87%和31.16%；A2、A3和A4各组中，WSC均随青贮辣椒秸秆水分的减少呈逐渐增加的趋势。

相同含水量不同添加剂之间相互比较，3个水分区间，均以CK组的WSC最低，ADF和NDF最高，且与其他4个添加剂处理间差异显著（P＜0.05）；此外，4个添加剂处理中皆以A4组的DM和WSC最高，CP最低，与其他3组间差异显著（P＜0.05），且A4组的ADF和NDF显著（P＜0.05）低于CK组；A1组的WSC显著（P＜0.05）高于CK、A2和A3组。M1含水量中，A2组的DM显著（P＜0.05）低于A1、A3和A4组，A3组的CP显著（P＜0.05）低于A1和A4组，A4组的WSC显著（P＜0.05）高出CK组278%，CP低于CK组26.10%；M2含水量中，A4组与CK、A1、A2和A3组相比，WSC分别升高303.39%，57.62%，122.43%和155.91%，CP分别降低22.39%，25.98%，22.95%和19.38%；M3含水量中，A4组的WSC高于CK组400%，CP低于CK组18.07%。

表4　含水量和添加剂对辣椒秸秆青贮营养成分的影响Table4　Effects of moisture content and additive on the nutritional ingredient of pepper straw silage

表5　含水量、添加剂及其交互作用的方差分析Table5　Variance analysis by moisture content，additive and their interaction

2.4不同青贮处理的灰色关联度分析

综合可知，M1（75%）含水量更有利于辣椒秸秆青贮。A1（甲酸）和A4（马铃薯渣）处理下青贮辣椒秸秆的品质均较佳，且效果均优于A3（玉米粉）和A2（丙酸），添加丙酸质量较差（表6）。

表6　不同青贮处理的加权关联度及排序Table6　Grey relation degrees and their sequences of different silage modulation

3　讨论

3.1辣椒秸秆作为青贮原料的特点

常规青贮调制优质青贮饲料，要求原料有适宜的含水量。同时切短和压实也是保证成功青贮的关键［19］。青贮原料除了满足上述条件外，还应有一定量的以WSC形式存在的可供乳酸发酵的底物和较低的缓冲能值［20］。前人研究指出，青贮原料中WSC含量是影响发酵效果的最主要限制因素。发酵底物不足，将抑制乳酸菌的大量繁殖，制约p H迅速降至4.2以下，进而提供给其他杂菌（如梭菌等）足够的生长时间，影响发酵品质。Meeske等［21］报道，WSC的含量为107 g/kg DM的玉米青贮饲料p H在2 d内就可降低到4.0以下。本试验中，辣椒秸秆的WSC含量仅为2.22%（DM），缓冲能值较高，为463.47 m E/kg DM。因此，辣椒鲜秸秆直接青贮不能调制出高品质的青贮饲料。

3.2含水量对辣椒秸秆青贮品质的影响

水分是影响青贮饲料质量的重要指标之一。含水量过高乳酸发酵所需的临界p H越低，即使p H降至4.0以下也不能抑制梭菌等不良微生物的生长［22］，不易青贮成功；水分过低，原料压实困难，残存的空气较多，造成有氧稳定性较差，易引起发霉变质；适宜的含水量能促进乳酸发酵［23］。Davit和Chamberlain［24］研究发现，适度的凋萎处理为乳酸菌的生长提供一定的有效能，提高了乳酸含量。研究者普遍认可，最适宜青贮的含水量应为65%～70%［9，25］。本研究结果显示，辣椒秸秆的含水量显著影响其发酵品质，3个水分区间，随青贮辣椒秸秆含水量的降低，p H值和DM含量逐渐升高，LA、ADF和NDF含量显著降低；总体而言，含水量75%的辣椒秸秆原料在青贮后的效果较佳。特别是含水量75%时添加FA，青贮饲料的p H显著低于4.2，且较少检测到氨态氮，NH3-N/TN仅为0.02%。然而，含水量65%青贮饲料的CP含量高于含水量75%，说明较低水分能抑制蛋白的水解，原因可能是较低水分（晾晒或萎蔫）条件下，蛋白分解酶在一定程度上失活，抑制了蛋白的降解。

3.3添加剂对辣椒秸秆青贮品质的影响

常规青贮是依靠植物自身附着的乳酸菌对青绿饲料进行的发酵。有些原料因WSC不足导致不易青贮。而加入适当的添加剂不但能补充有些青绿饲料中营养成分的不足，还能迅速创造适宜乳酸菌生长和繁殖的环境，从而有效促进乳酸发酵，抑制其他微生物的活性［26］。可溶性碳水化合物是乳酸菌发酵的物质基础，适宜的含量（30 g/kg FW）［27］是保证成功青贮的前提。本试验3个水分区间的CK组均未能达到常规青贮优质品质的标准［26］，主要原因是原料WSC含量过低（2.2%DM），缓冲能值高。甲酸、玉米粉和马铃薯渣的有效添加，显著改善了青贮饲料的发酵品质。其中，加入富含淀粉的玉米粉和马铃薯渣，克服了原料在发酵底物上的不足，增加了乳酸发酵的有效能，致使青贮饲料的p H和NH3-N/TN降低，LA含量升高，这与蒋慧等［28］的研究结果一致。另外，甲酸的添加，在3个水分条件下均能调制出符合优质青贮饲料标准的青贮饲料（p H低于4.20），NH3-N/TN、WSC 和ADF都达到特级水平，是因为甲酸能快速降低青贮饲料的p H值，抑制酪酸菌等不良微生物的繁殖［9］，同时亦可降低蛋白分解酶的活性，丁酸不产生或较少产生，氨态氮含量显著下降，乳酸含量增加。更重要的是甲酸的加入更好地保存青贮原料本身含有的和由多糖转化来的可溶性糖含量，这对反刍动物很有意义，因为可溶性糖是瘤胃微生物合成菌体蛋白至关重要的能源［3］。

ADF和NDF是现阶段反映纤维质量优劣最有效的指标，ADF含量与动物消化率呈负相关性，其值越低，饲料的消化率越高，饲用价值越大［29-30］。添加甲酸迅速降低了青贮的p H值，并且酸性物质能够促使纤维中部分结构性碳水化合物被降解，使青贮辣椒秸秆的ADF和NDF含量显著降低。而马铃薯渣处理在整个青贮过程中，尽管这种分解作用较弱，但因马铃薯渣本身纤维含量较低［31］，ADF和NDF含量均得到不同程度的下降。相反，青贮辣椒秸秆因马铃薯渣的添加CP含量显著降低，最低仅有10.42%（DM），是因为马铃薯渣中CP含量较低［30］，因此，在实际生产中，应注意平衡好马铃薯渣青贮时的粗蛋白含量和饲料能量之间的关系，控制好马铃薯渣的添加量。同时，有学者报道，接种植物乳杆菌、粪肠球菌和乳酸片球菌的青贮饲料，其二次发酵与青贮饲料中残留的高WSC有关［32］，对于添加高水平马铃薯渣，其可能引起的开窖后再次发酵问题还需进一步研究。

4　结论

①水分显著影响辣椒秸秆的青贮质量。含水量75%不同添加剂处理，青贮辣椒秸秆的p H值、ADF和NDF含量较低，LA生成增加，且蛋白分解少，青贮效果较好，说明辣椒秸秆适宜青贮的含水量为75%左右。

②结合灰色关联度分析，辣椒秸秆添加甲酸和马铃薯渣的青贮效果均优于玉米粉和丙酸处理；添加甲酸在75%的水分条件下青贮效果最佳，而马铃薯渣在各水分处理下表现皆较优，又是淀粉生产的副产物，价格低、来源广、在生产实际中作为青贮添加剂可优先使用。

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Effects of moisture and additives on the quality of pepper straw silage

ZHOU Juan-Juan1，WEI Wei1，QIN Ai-Qiong1，CHEN Ben-Jian2*
1.Institute of Pratacultural Science，Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Science，Lhasa 850009，China；2. College of Pratacultural Science，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China

The objectives of this research were to determine the effects of moisture and additives on the quality of pepper straw silage and to identify new approaches for feed conservation.Pepper straw was wilted to three different target moisture contents（approx.75%，65%and 55%）and treated with（1）formic acid（1.5%FW，FA）；（2）propionic acid（1.5%FW，PA）；（3）corn flour（100 g/kg DM，CF）；（4）potato dregs（30%FW，PD）；（5）direct ensiling without additives（CK）.After 45 days of ensiling with PE（polyethylene plastic vial，100 m L），the fermentation quality and nutritional traits were analysed.The results showed that moisture and additives had significantly influenced silage quality（P＜0.05）.Dry mater and p H increased while lactic acid （LA），acid detergent fiber（ADF）and neutral detergent fiber（NDF）declined with decreasing moisture content.ADF was lowest at 75%moisture content while LA was highest and NH3-N/TN（total N）lowest.In contrast with CK，FA treatment had significantly increased p H and NH3-N/TN（P＜0.05），lowered LA and water soluble carbohydrate（WSC）；PD and CF treatments provided sufficient fermentation substrate；DM and WSC increased（P＜0.05）.The results indicated that a silage moisture content of 75%+FA produced the best quality silage followed by 65%+PD.In conclusion，the most suiTablemoisture for pepper straw silage is approximate 75%；adding PD may be advantageous at lower moisture contents.

pepper（Capsicum annuum）straw；silage；moisture；additive

10.11686/cyxb2015181

2015-04-08；改回日期：2015-06-29

西藏优质耐寒早熟禾等牧草的选育（Z2013C02N02＿02）和国家绒毛用羊放牧草地生态岗位科研项目（CARS-40-09B）资助。

周娟娟（1987-），女，甘肃天水人，硕士。E-mail：zhoujjcaoye@126.com

Corresponding author.E-mail：bjc5381@gsau.edu.cn