不同处理方式对籽粒苋青贮品质的影响

刘艳芳，邱昊日，余雄，孙国庆，马健*，张德隆，森巴提·黑力木别克

(1.新疆农业大学动物科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.中国农业大学动物科技学院，北京 100193)

不同处理方式对籽粒苋青贮品质的影响

刘艳芳1,2，邱昊日1，余雄1，孙国庆2，马健1*，张德隆1，森巴提·黑力木别克1

(1.新疆农业大学动物科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.中国农业大学动物科技学院，北京 100193)

试验以籽粒苋为材料，在青贮中分别添加乳酸菌制剂、葡萄糖和甲酸3种添加剂，研究不同的处理方式对籽粒苋青贮动态发酵品质以及营养成分的影响，以明确青贮添加剂对粒苋青贮的作用，为籽粒苋青贮饲料的合理利用提供研究途径。试验设5个处理组：对照组，不加任何添加剂；乳酸菌制剂组，按1 kg乳酸菌制剂调制3～4 t籽粒苋鲜草装罐；葡萄糖组，添加量为30 g/kg；乳酸菌制剂和葡萄糖组，添加量与单独添加时一致；甲酸组，添加量为5 g/kg。在发酵第1，3，9，30和57 天分别开罐取样，检测样品中pH、乳酸、氨态氮、干物质、粗蛋白和中性洗涤纤维等指标。结果表明，在籽粒苋青贮同时加入乳酸菌制剂和葡萄糖可以快速发酵，产生大量乳酸，迅速降低青贮pH值，显著降低乙酸、中性洗涤纤维含量和氨态氮/总氮(P<0.05)，并能显著提高干物质和粗蛋白含量(P<0.05)；加入甲酸可以显著降低乙酸含量(P<0.05)，对干物质含量没有明显影响(P>0.05)。综上所述，籽粒苋通过制作青贮饲料可以保存营养成分，与籽粒苋自然青贮相比，籽粒苋青贮时加入上述青贮添加剂均可不同程度的改善青贮品质，同时加入乳酸菌和葡萄糖对青贮改善效果最佳。

籽粒苋；青贮添加剂；发酵品质；营养成分

籽粒苋(Amaranthushypochondriacus)是苋科苋属植物，起源于东南亚和中美洲的亚热带和热带地区，具有高产、优质、抗逆性强和生长速度快等特性[1]。籽粒苋产量高，再生能力强，但在我国北方地区，一般情况下每年刈割1次，成熟期鲜草产量可达130 t/hm2，现蕾期整株收割时粗蛋白可达到14%。牧草在晾晒加工过程中，会出现营养物质的部分损失，对牧草进行青贮不仅可以有效解决雨季牧草腐败的问题，还能控制营养物质的损失，籽粒苋调制青贮后品质较优，能很好地保存营养成分。在我国优质粗饲料资源短缺的情况下，籽粒苋可以作为反刍动物一种优质的粗饲料，具有良好的应用前景。

作为植物中的一种粮食和饲料兼用作物，籽粒苋已被应用到畜牧养殖业中。Rezaei等[2]研究发现，用不同比例的籽粒苋青贮替代玉米青贮，不会对奶牛的生产性能和血液生理指标造成影响。王世雄等[3]曾对籽粒苋地面青贮进行试验，发现籽粒苋与鲜玉米秸秆以3∶1青贮最佳。许多研究表明，合适的青贮添加剂可以促进牧草青贮发酵，改善青贮饲料品质[4-5]。籽粒苋由于含水量高，糖分含量低，单一青贮不容易成功，但混合青贮又会降低籽粒苋的营养品质。因此本试验通过降低水分含量后，在籽粒苋青贮中添加不同的青贮添加剂，研究籽粒苋青贮发酵品质的动态变化以及籽粒苋的营养成分含量，为籽粒苋作为青贮饲料的应用提供数据参考。

1 材料与方法

1.1试验材料

青贮原料：籽粒苋品种为K112，试验地位于山东省聊城市高唐县，东经116°23′，北纬36°87′，海拔31 m，属温带季风性气候，年平均气温为12 ℃，常年降水量在550～700 mm之间。所有籽粒苋于2016年6月5日同时播种，在播种前土地种植过一期小麦(Triticumaestivum)和一期玉米(Zeamays)，种植过程中未施肥，所有籽粒苋生长环境一致。

青贮添加剂：秸秆生物青贮剂，主要成分是活性乳酸菌，同型发酵乳酸菌，乳酸菌总数≥5×107cfu/g；葡萄糖(分析纯，含量不低于85%)；甲酸(分析纯，含量不低于88%)。

1.2试验设计

试验在2016年10月5日，籽粒苋生长到成熟期时，按照5点取样法进行取样，将整株籽粒苋切碎至3 cm左右，在干净的水泥地进行晾晒，经常翻堆，随时取样检测水分含量，直至水分降至65%左右，将样品取回混合均匀，用4分法取样进行试验。试验设5个处理组：一组为对照组(CK组)，不加任何添加剂；一组添加乳酸菌制剂(LAB组)，按1 kg乳酸菌制剂调制3～4 t籽粒苋鲜草装罐；一组添加葡萄糖(GLU组)，添加量为30 g/kg；一组为乳酸菌制剂和葡萄糖同时添加(LAB+GLU组)，添加量与LAB和GLU组分别一致；一组为甲酸组(FA组)，添加量为5 g/kg。为携带方便，将籽粒苋装在容积为2 L的青贮发酵罐中，装罐过程中层层压实，完全压实后密封，放于室内避光贮藏，在青贮发酵过程中分别在第1，3，9，30，57天5个时间点开罐测样，每个不同的时间点设4个重复(合计100个样品)。

1.3检测指标与方法

1.3.1检测指标 在装罐前检测籽粒苋鲜草的干物质(dry matter，DM)、粗蛋白(crude protein，CP)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)、粗灰分(crude ash，Ash)、可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)和缓冲能值等指标。青贮开罐后，按照德国农业协会的青贮感官评定标准对青贮进行感官评定[6]。气味为0～14分；色泽为0～2分；质地为0～4分。综合结果16～20分为优，10～15分为良好，5～9分为中等，0～4分为腐败青贮。同时取样检测籽粒苋青贮的pH、有机酸、NH3-N等发酵指标，并检测DM、CP、NDF、ADF和WSC等营养成分含量。

1.3.2检测方法 缓冲能值：用Playne等[7]提出的滴定法测定。pH值：参考Han等[8]的方法。有机酸：使用SHIMADZE-10A型高效气相色谱分析。NH3-N：用苯酚-次氯酸钠比色法测定[9]。WSC：用蒽酮-硫酸比色法测定[10]。其他常规营养成分：参照张丽英[11]的方法。

1.4统计分析

用Excel进行试验数据整理，用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析，并用Duncan氏法进行多重比较，结果用平均数±标准差表示，以P<0.05作为差异显著性的判断标准。

2 结果与分析

2.1籽粒苋原料的营养成分

籽粒苋青贮原料的营养成分含量见表1。籽粒苋的DM含量为35.27%，WSC含量略低，缓冲能值为305.21 mE/kg，加入青贮添加剂后籽粒苋适合做青贮。

表1 籽粒苋青贮原料的营养成分Table 1 Nutritional composition of A. hypochondriacus %, DM

2.2籽粒苋青贮饲料的感官评定

从表2可知，所有青贮饲料的色泽评分均为最高分2分；质地品质上，除CK组的青贮发酵罐顶层出现发霉现象外，其他各处理组茎叶结构保持良好，未出现发霉现象；CK具有微弱的丁酸味，其余各处理组具有芳香气味，但FA组芳香味较弱，评分为10分。总体来看，除CK组评定级别为良好外，其余均为优质青贮。

2.3籽粒苋青贮饲料的发酵品质

由图1可以看出，LAB、CLU和LAB+GLU组的青贮pH值在发酵第1天就降到了4.2以下，CK组在发酵第3天降到4.1，FA组降到了4.2；各组发酵前9 d，pH值下降速度较快，之后略有增加。由表3可知，青贮发酵结束后，所有处理组青贮pH值均低于4.0，说明青贮保存较好；LAB+GLU和FA组青贮pH值差异不显著(P>0.05)，显著小于其余3组(P<0.05)。NH3-N/TN是青贮饲料中一个重要指标，由表3可知LAB+GLU最低，显著小于其他各组(P<0.05)，GLU组和FA组差异不显著(P>0.05)，均显著小于CK组(P<0.05)。

表2 不同处理组青贮饲料的感官评定Table 2 The sensory evaluation of silage for different additives

CK：对照组Control check；LAB：乳酸菌制剂组 Lactic acid bacteria；GLU：葡萄糖组 Glucose；LAB+GLU：乳酸菌制剂和葡萄糖同时添加组Lactic acid bacteria and glucose；FA：甲酸组 Formic acid.下同The same below.

从图2可知，各组乳酸含量在发酵第30天达到最大值，然后逐渐下降；FA组乳酸含量在整个发酵过程中都低于其他各组，LAB+GLU组最高；发酵末期，LAB+GLU组乳酸含量显著高于其他各组(P<0.05)，FA组显著低于其他各组(P<0.05)。CK组乙酸含量最高，FA组含量最低，差异显著(P<0.05)。LAB+GLU组具有最高的乳酸/乙酸，显著高于其他各组(P<0.05)，LAB组和GLU组乳酸/乙酸差异不显著(P>0.05)。CK组和GLU组检测出少量丙酸，CK组还含有少量丁酸，其余各组均未检测出丙酸和丁酸，说明青贮效果较好。

表3 不同处理组青贮饲料的发酵品质Table 3 The fermentation quality of silage for different additives

注：同列无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note：In the same column, values with no letter or the same letter mean no significant difference (P>0.05), while with different lowercase letters mean significant difference (P<0.05). The same below.

图1 添加剂对青贮饲料pH的影响Fig.1 Effects of different additives on pH of silage

图2 添加剂对青贮饲料乳酸的影响Fig.2 Effects of different additives on lactic acid of silage

2.4籽粒苋青贮饲料的营养成分

从表4可知，LAB+GLU组CP含量显著高于其他各组(P<0.05)，CK组、GLU组和FA组CP含量差异不显著(P>0.05)；LAB+GLU组NDF和ADF含量显著低于CK组(P<0.05)；LAB组WSC含量与LAB+GLU组差异不显著(P>0.05)，显著低于其他各组(P<0.05)。各处理组DM含量均随着发酵天数的延长而有所下降，在发酵末期LAB+GLU组DM保存量比CK组提高21.07%，CK组DM含量与FA组差异不显著(P>0.05)，显著小于其他各组(P<0.05)，LAB组和LAB+GLU组DM含量最高(图3)。

表4 不同处理组青贮饲料的营养成分Table 4 The nutritional composition of silage for different additives %, DM

3 讨论

图3 添加剂对青贮饲料DM的影响Fig.3 Effects of different additives on DM of silage

3.1添加剂对籽粒苋青贮饲料感官评定的影响

青贮成功的因素有很多，主要受原料水分和糖分含量以及制作过程中压实程度的影响[12]。籽粒苋鲜草糖分含量较低，并且水分含量较高，直接青贮成功率较低。本试验中，从气味、色泽和质地等方面对籽粒苋青贮饲料进行总体评价来看，添加乳酸菌与葡萄糖改善青贮品质明显。CK组发酵中有较轻程度的顶层发霉现象，这是因为CK组的乳酸菌含量较少，易于滋生霉菌等腐败菌，青贮发酵品质较差。FA组因为含有甲酸，对青贮本身应该具有的芳香气味有所影响。试验中发现，CK组青贮发酵过程中，有饲草汁液流出，这可能会对青贮品质有影响。总体来说，籽粒苋青贮过程中，加入添加剂对青贮感官评定均有一定改善。

3.2添加剂对籽粒苋青贮饲料发酵品质的影响

pH值是衡量青贮品质的一个重要指标，优质的青贮pH值在4.2以下[13]。在本试验中，发酵末期所有青贮的pH值均在4.0以下，说明青贮品质优良。青贮pH值在发酵前3 d下降幅度较大，这是因为此时微生物繁殖迅速，乳酸积累较快。添加乳酸菌制剂或葡萄糖，对青贮pH值有较为明显的影响，发酵第1天就降到了4.2以下。马健等[5]以禾王草为原料进行青贮，发现添加乳酸菌能快速降低青贮pH值，Fisun等[14]研究指出，给青贮饲料添加乳酸菌可以加速pH值降低，本试验结果与此一致。青贮添加葡萄糖后，为乳酸菌发酵提供底物，产生大量乳酸，快速降低青贮pH值，王莹等[15]也曾得出这一结论。甲酸会停止牧草的呼吸作用，使青贮pH值下降受到抑制[16]，因此本试验中FA组发酵初期pH值较高。本试验中，青贮pH值在发酵中期有小幅度的升高，这与邵新庆等[17]指出的pH值随着发酵天数延长而降低这一结果不一致，这可能是因为青贮饲料中有一些腐败菌活动。NH3-N/TN可用来反映青贮中氨基酸及蛋白质的分解程度，青贮品质越差，比值越大。本试验中，LAB+GLU组比值最低。邵新庆等[17]研究指出，对牧草添加乳酸菌制剂可以显著降低青贮NH3-N/TN，本试验结果与此一致。薛艳林等[18]以苜蓿草渣为研究对象，发现添加蔗糖可以降低青贮pH值和NH3-N/TN。

有机酸构成和含量可以反映青贮的发酵品质，乙酸、丙酸、丁酸和乳酸是最重要的几种有机酸，乳酸含量越高越好，丁酸含量越低越好[12]。乳酸生成量的多少是影响青贮品质的重要因素，各处理组乳酸含量变化趋势在发酵过程中基本一致，发酵初期乳酸含量较低，随后逐渐达到最大值，此时乳酸含量的增加开始抑制乳酸菌本身的发酵，甲酸也会对发酵过程有抑制作用，抑制了乳酸菌发酵，乳酸含量逐渐下降至稳定水平，这与梁瑜等[19]、Alli等[20]的研究结果一致。发酵末期LAB+GLU组乳酸含量最高，FA组乳酸含量最低，添加乳酸菌制剂弥补了籽粒苋青贮中乳酸菌数量的不足，短时间内快速繁殖，产生大量乳酸，快速降低了青贮pH值。Aksu等[21]研究表明，与添加甲酸比，青贮中添加糖蜜会显著增加乳酸生成量，本试验结果与此一致。乙酸主要由乙酸菌和异型发酵乳酸菌产生，本试验中CK组乙酸含量最高，FA组乙酸含量最低，CK组还检测出少量丙酸和丁酸，这可能与个别青贮罐所装籽粒苋含水量高有关，丁酸菌发酵产生丁酸，试验过程中可能会出现一些青贮罐密封不严，从而使空气进入。李静[22]试验表明，青贮中添加乳酸菌可以降低乙酸、丙酸和丁酸含量；荣辉等[23]研究指出，象草青贮过程中添加乳酸菌和葡萄糖组合，可以提高早期乳酸含量和乳酸/乙酸，并显著降低饲料最终pH值和NH3-N含量，本试验结果与此一致。甲酸作为一种青贮发酵抑制剂，可以很好地降低青贮pH值，对包括乳酸菌在内的许多微生物都有抑制作用，限制了发酵过程，减少了有机酸含量，因此本试验中FA组有机酸含量都很低。

3.3添加剂对籽粒苋青贮饲料营养成分的影响

整个试验期内，各处理组DM含量逐渐降低，发酵末期，LAB+GLU组和LAB组DM含量显著高于其他处理组。Stokes[24]研究指出，含有乳酸片球菌的接种剂能够显著提高青贮饲料中的DM含量，本试验结果与此一致。这可能是因为添加了乳酸菌制剂，使青贮液的产生量变少，而青贮液中含有8%左右的DM，此外本试验中的乳酸菌制剂可能会对异型发酵乳酸菌有抑制作用，进而减少了DM的损失，这需要进一步研究。Nkosi等[25]研究指出，糖蜜没有显著提高青贮DM和WSC含量，而本试验中添加葡萄糖能显著提高DM含量，这可能跟试验原料有一定关系。青贮原料中要有一定的WSC青贮才能成功。本试验中GLU组WSC含量与CK组差异不显著，与Nkosi等[25]研究结果一致。LAB组和LAB+GLU组WSC含量低于CK组，这是因为青贮中添加了乳酸菌制剂，有效地利用了青贮中的WSC含量，这也与乳酸测定结果一致。吕文龙[16]指出，青贮中添加甲酸没有显著提高DM含量，反而提高了发酵末期的WSC含量，本试验结果与此一致。

青贮中CP的降解往往不可避免，高pH环境会造成大量CP降解[26]。本试验中LAB+GLU组青贮中CP含量显著高于其他各组，而NDF含量显著低于CK组，这可能是因为籽粒苋青贮中含有乳酸菌制剂，快速降低青贮pH值，籽粒苋秸秆中纤维素被分解，提高了籽粒苋青贮的营养价值。马春晖等[4]的研究发现，在青贮中添加乳酸菌可以显著降低NDF含量，提高CP含量；Jones等[27]研究也表明，添加乳酸菌可以加快青贮饲料pH值下降，减少CP的分解，本试验结果与此相一致。FA组CP含量略高于CK组，NDF含量低于CK组，王莹等[15]试验表明，甲酸能提高青贮DM和CP含量，降低NDF和ADF含量，本试验结果与此一致。各处理组间ADF含量差异不大，原因可能是因为细胞壁成分较难消化。由此可见，籽粒苋青贮中添加青贮添加剂可以减少营养物质损失，增加DM含量。

4 结论

与籽粒苋自然青贮相比，籽粒苋青贮时加入青贮添加剂均可不同程度地改善青贮品质。在籽粒苋青贮时加入乳酸菌制剂和葡萄糖可以快速发酵，产生大量乳酸，迅速降低青贮pH值，显著降低乙酸、NDF含量和NH3-N/TN，显著提高DM和CP含量。综上可知，籽粒苋通过制作青贮饲料可以保存营养成分，使用乳酸菌制剂和葡萄糖可以加快籽粒苋青贮发酵过程，减少营养物质损失。

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Effectsofadditionoflacticacidbacteria,glucose,andformicacidonthequalityofAmaranthushypochondriacussilage

LIU Yan-Fang1,2, QIU Hao-Ri1, YU Xiong1, SUN Guo-Qing2, MA Jian1*, ZHANG De-Long1,SENBATI Heilimubuick1

1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.CollegeofAnimalScienceandTechnology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China

The aim of this research was to optimize the method for makingAmaranthushypochondriacussilage. We tested the effects of adding lactic acid bacteria, glucose, and formic acid on the fermentation quality and nutritional composition ofA.hypochondriacussilage. The five treatments were as follows: control (no additives), lactic acid bacteria group (lactic acid bacteria added at 0.25-0.33 g/kg), glucose group (glucose added at 30 g/kg), lactic acid bacteria+glucose group (added at the same levels as in individual treatments) and formic acid group (formic acid added at 5 g/kg). Silos containing each treatment were opened on days 1, 3, 9, 30, and 57, and the pH and the contents of lactic acid, ammonia nitrogen, total nitrogen, lactic acid, acetic acid, dry matter, crude protein, and neutral detergent fiber in the ensiling samples were determined. The results showed that the additions accelerated the fermentation process. The addition of glucose and lactic acid bacteria toA.hypochondriacussilage resulted in greater fermentation, more lactic acid, and lower pH values. These additions also significantly reduced the contents of acetic acid and neutral detergent fiber and the ammonia nitrogen∶total nitrogen ratio (P<0.05), and significantly increased the contents of dry matter and crude protein (P<0.05). Adding formic acid markedly decreased the acetic acid content (P<0.05), but did not affect the dry matter content (P>0.05). We concluded that the nutritional composition ofA.hypochondriacuscan be preserved by making silage. Our results showed that addition of lactic acid bacteria, glucose, and formic acid can improve the quality ofA.hypochondriacussilage, and that the best results were obtained by adding lactic acid bacteria and glucose.

Amaranthushypochondriacus; silage additive; fermentation quality; nutritional composition

10.11686/cyxb2017164

http://cyxb.lzu.edu.cn

刘艳芳, 邱昊日, 余雄, 孙国庆, 马健, 张德隆, 森巴提·黑力木别克. 不同处理方式对籽粒苋青贮品质的影响. 草业学报, 2017, 26(9): 214-220.

LIU Yan-Fang, QIU Hao-Ri, YU Xiong, SUN Guo-Qing, MA Jian, ZHANG De-Long, SENBATI Heilimubuick. Effects of addition of lactic acid bacteria, glucose, and formic acid on the quality ofAmaranthushypochondriacussilage. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(9): 214-220.

2017-03-31；改回日期：2017-05-05

“现代农业(奶牛)产业技术体系建设专项资金”(CARS-37)和新疆农业大学大学生创新项目平台资助。

刘艳芳(1992-)，女，山东德州人，在读硕士。E-mail:13611235024@163.com*通信作者Corresponding author. E-mail:Crazyma0411@163.com