刈割期和添加剂对苜蓿青贮发酵品质和CNCPS蛋白组分的影响

云 颖，赵苗苗，双胡尔，吴 哲，玉 柱

(1.中国农业大学动物科技学院，北京 100193； 2.新疆畜牧科学院草业研究所，新疆 乌鲁木齐 830000)

刈割期和添加剂对苜蓿青贮发酵品质和CNCPS蛋白组分的影响

云 颖1，赵苗苗1，双胡尔2，吴 哲1，玉 柱1

(1.中国农业大学动物科技学院，北京 100193； 2.新疆畜牧科学院草业研究所，新疆 乌鲁木齐 830000)

后生物生产层

为研究刈割时期及添加剂对苜蓿(Medicagosativa)青贮品质的影响，本试验选择2个茬次，现蕾、初花、盛花3个时期刈割，并以无添加(CK)、丙酸钠(SP,0.5%)、乳酸菌(LD,106cfu·g-1)3种处理进行苜蓿青贮制作，在贮存45 d后取样，分析其发酵品质及营养价值。结果发现，随着收获时期的延迟，青贮苜蓿pH值呈下降的趋势；丙酸钠及乳酸菌添加剂的添加对苜蓿青贮饲料的发酵品质有显著的改善作用；随着同一茬次生育期的延长，青贮苜蓿中的粗蛋白(CP)含量显著降低(P<0.05)；刈割时期可显著降低苜蓿青贮饲料的pH值并明显提高乳酸含量(P<0.05)，对乙酸及丙酸含量影响不显著(P>0.05)。而添加剂可显著增加乙酸含量(P<0.05)，两者存在显著互作效应(P<0.05)。添加乳酸菌的现蕾期苜蓿青贮品质最佳。应用康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(CNCPS)提出的方法测定表明，第1茬盛花期的苜蓿青贮饲料的非蛋白氮(PA)含量较高，苜蓿青贮饲料各处理中的中速降解蛋白质(PB2)含量均是占可降解蛋白质(PB)含量的最大比例。

苜蓿；青贮；发酵品质；CNCPS蛋白组分

苜蓿(Medicagosativa)为多年生牧草，被认为是世界上重要的饲料作物之一，广泛适应温带地区[1]，在我国苜蓿的主产区一年可以收割4茬，但由于雨水和热量同期，苜蓿收获季节遭雨淋的损失率高[2]，尤其是苜蓿第2、3茬刈割期正值雨季，频繁降雨使苜蓿水分散失缓慢，干草品质下降，甚至失去饲喂价值。相比之下，调制青贮可以避免气候的影响，而且青贮便于机械化操作[3]。青贮是保存苜蓿青绿多汁性能和营养成分，提高适口性、消化率和利用率的简易方法，但由于苜蓿蛋白含量较高，青贮过程中，蛋白质在蛋白酶的作用下水解为非蛋白氮，降低了饲草营养价值[4]。在青贮过程中，乳酸菌起着非常重要的作用，如果青贮饲料中含有充足的糖，可促进乳酸菌繁殖，增加乳酸含量，降低青贮饲料的pH，进而抑制有害微生物繁殖，从而降低营养损失。由于不同时期苜蓿的蛋白质和糖分比例不同[5]，其刈割时期也会对苜蓿青贮饲料的品质造成很大影响。因此，苜蓿青贮原料的适时刈割和合理调制，将对草地畜牧业发展具有重要的研究价值。综合以上因素，如何改善苜蓿青贮饲料的青贮品质，达到成功青贮的目的，对生产实践具有重要的意义。

康奈尔净碳水化合物—蛋白质体系(Cornell Net Carbohydrate and Protein System，CNCPS)是由美国康奈尔大学科学家提出的基于瘤胃降解特征的饲料评价体系，该体系将饲料蛋白质划分为3个部分：非蛋白氮(PA)、真蛋白(PB)和结合蛋白(PC)，其中，真蛋白又根据其在瘤胃中的降解速度分为快速降解蛋白(PB1)、中速降解蛋白(PB2)、慢速降解蛋白(PB3)3个部分[6]。目前，有关不同刈割时期和添加剂对于苜蓿青贮饲料中蛋白质组分的研究较为缺乏，张晓娜[7]曾做过刈割期、品种及青贮方式对苜蓿品质的影响研究，本试验在其基础上进行优化，使用不同茬次中苜三号苜蓿，添加乳酸菌制剂及化学添加剂，研究其对现蕾期、初花期和盛花期刈割的紫花苜蓿青贮饲料发酵品质及蛋白质组分的影响。

1 材料与方法

1.1试验材料

本试验于2014年5-7月，从河北涿州实验基地收集了不同时期的中苜三号苜蓿样品制作青贮饲料，采集时期分别包括第1茬及第2茬的现蕾、初花、盛花3个时期(表1)。

表1 苜蓿青贮试验原料特性Table 1 Characteristics of test materials of alfalfa silage

注：同列不同小写字母表示不同茬次不同刈割期差异显著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters within the same column indicate significant difference among different mowing periods at the 0.05 level.

1.2试验设计

苜蓿刈割期：第1茬现蕾期、初花期、盛花期；第2茬现蕾期、初花期、盛花期。

青贮添加剂：乳酸菌添加剂，选取在苜蓿青贮中使用效果较好的乳酸菌制剂(LD)，主要成分为植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)，由中国农业大学牧草青贮实验室提取，添加量均为106cfu·g-1鲜草。丙酸钠添加剂，化学纯，本试验添加量为每克鲜草0.5%。

1.3青贮调制

苜蓿刈割后，人工铡刀切碎，切碎长度为2 cm左右，将茎秆混匀即为青贮原料，含水量60%～70%。青贮密度为700 g·L-1。将原料与添加剂混合均匀后，装入0.5 L聚乙烯桶中，压实后盖上内外盖并封口，每个处理重复3次，室温条件，贮藏45 d后开封，取样分析。

1.4测定方法

青贮样品开启后，称取青贮饲料20 g，加入180 mL蒸馏水，搅拌均匀后，使用家用榨汁机榨汁1 min，然后依次用4层纱布和中速定性滤纸过滤得到浸提液，用雷磁PHS-3C精密pH计测定滤液pH值[8]。将得到的浸出液经0.45 μm孔径的滤膜过滤得到滤液，采用岛津LC-20A型高效液相色谱仪(色谱柱：KC-811 column, Shimadzu，日本；检测器：SPD-M10AVP；流动相：3 mmol·L-1高氯酸，流速1 mL·min-1，柱温50 ℃；检测波长210 nm，进样量5 μL)进行有机酸的测定[9]。利用苯酚-次氯酸钠法进行氨态氮/总氮值的测定[10]。采用范氏法测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维[11]。采用凯氏定氮法测定粗蛋白含量[12]。非蛋白氮及可溶性蛋白含量测定方法参考Licitra等[13]的方法。以未加入饲料的经中性洗涤纤维测定程序的滤袋作为测定蛋白含量的空白值，将测定中性洗涤纤维测定后的滤袋及残渣的含氮量即为NDIP。以未加入饲料的经酸性洗涤纤维测定程序的滤袋作为空白值，将经酸性洗涤纤维程序后的滤袋及残渣置于凯氏定氮仪中测得的含氮量即为ADIP。CNCPS计算方法根据Sniffen等[6]的方法进行。

CNCPS蛋白组分计算方法如下：

PA(%CP)=NPN(%CP)×0.1×SOLP(%CP)；

PB1(%CP)=SOLP(%CP)-PA(%CP)；

PB3(%CP)=NDFIP(%CP)-ADFIP(%CP)；

PC(%CP)=ADFIP(%CP)；

PB2(%CP)=100-PA(%CP)- PB1(%CP)-PB3(%CP)-PC(%CP).

式中：PA表示非蛋白氮；PB1表示快速降解蛋白质；PB2表示中速降解蛋白质；PB3表示慢速降解蛋白质；PC表示结合蛋白质；NPN为非蛋白氮;SOLP表示可溶性蛋白，NDFIP表示中性洗涤不溶氮；ADFIP表示酸性洗涤不溶氮。

1.5数据处理

用Excel 2007对苜蓿原料及青贮饲料样品的发酵品质和化学成分数据进行整理与分析，采用SAS 8.0软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1不同刈割时期及添加剂对苜蓿青贮发酵品质的影响

添加剂能显著降低苜蓿青贮饲料的pH值(P<0.01)，随着收获时期的延迟，各苜蓿青贮饲料的pH值呈下降的趋势(表2)。其中，第2茬盛花期刈割、LD处理组的pH值最低,为4.61。茬次、刈割时期与添加剂互作效应的分析表明，茬次对pH无显著影响，刈割时期对pH值的影响显著(P<0.05)，添加剂对pH值的影响极显著(P<0.01)，茬次与刈割时期对pH没有互作效应，茬次、刈割时期和添加剂存在互作效应而且互作效应极显著(P<0.01)。

第1茬中现蕾期LD处理组的乳酸含量最高，较同时期的对照组提高了84.85%；第2茬盛花期LD处理组的乳酸含量最高，较同时期的对照组提高了153.62%。三因素互作效应的影响分析表明，添加剂及刈割时期对乳酸含量的影响显著(P<0.05)，茬次、刈割时期及添加剂存在互作效应，且互作效应极显著(P<0.01)。

各刈割时期除第2茬现蕾期LD处理组外，添加剂处理组的乙酸含量均高于对照组。其中第1茬盛花时期SP处理组的乙酸含量最高，与处理组相比提高了55.56%。刈割时期与添加剂及其互作效应的影响分析表明，茬次和刈割时期对苜蓿青贮饲料的乙酸含量没有显著影响，而添加剂对乙酸含量的影响显著(P<0.05)，三者存在互作效应且效应显著(P<0.05)。

除第1茬现蕾期和第2茬盛花期外，各个刈割时期的丙酸含量均低于对照组，其中第1茬现蕾时期SP处理组的丙酸含量最低，显著低于对照组(P<0.05)。茬次、刈割时期对丙酸含量的影响不显著(P>0.05)，而添加剂对丙酸含量影响显著(P<0.05)，三因素存在互作效应且效果显著(P<0.05)。各刈割时期加入添加剂的处理组的氨态氮占全氮含量基本显著低于对照组(P<0.05)，三因素互作效应的影响分析表明，茬

次、刈割时期对氨态氮占全氮含量的影响显著(P<0.05)，添加剂对氨态氮占全氮含量的影响极显著(P<0.01)，三者存在互作效应，效应极显著(P<0.01)。

2.2不同刈割时期对苜蓿青贮营养价值的影响

苜蓿青贮中的CP含量均随着同一茬次生育期的延长而显著降低(P<0.05)，添加LD可显著提高CP含量(表3)。在苜蓿青贮饲料中，第1茬现蕾期刈割的LD处理组的苜蓿青贮的CP含量最高，为24.03%，而第1茬盛花期刈割的苜蓿青贮对照组的CP含量最低，为15.94%。第2茬盛花期刈割的苜蓿青贮的PA组分含量以对照为高，显著高于SP和LD处理的青贮苜蓿(P<0.05)。苜蓿青贮各处理中的PB2含量均是占PB含量的最大比例。第1茬现蕾期刈割的SP处理组的苜蓿青贮饲料中的NDF最低，为33.41%，而第2茬盛花期的苜蓿青贮饲料中的NDF含量较高，与第1茬现蕾期相比，增加了44.87%。随着刈割时期的延长，青贮苜蓿中ADF含量总体逐渐升高，最高含量达36.27%。刈割时期除对PB3和NDF没有显著影响，对其他指标均有显著影响(P<0.05)。茬次与刈割期互作除对PC、NDF、ADF有显著影响(P<0.05)，对其他指标没有显著影响，刈割时期与添加剂、茬次与添加剂互作对所有指标均有显著影响(P<0.05)。三因素互作对所有指标均有显著影响(P<0.05)，且对CP、PB1、PC有极显著影响(P<0.01)。

3 讨论

3.1不同刈割时期及添加剂对苜蓿青贮发酵品质的影响

随着苜蓿生育期的改变，其所含的水分含量下降；可溶性糖含量、纤维素含量等升高；乳酸菌附着先升后降在初花期达到高峰[14]。这直接导致了苜蓿青贮饲料发酵品质的差异。在制作青贮饲料的过程中，牧草刈割的理想时期应该是茎叶纤维化程度低、可溶性糖分含量较高的时期[15]。青贮饲料中，水分、可溶性碳水化合物、缓冲能是影响发酵品质的重要因素[16]。可溶性碳水化合物是产生乳酸、减少蛋白质的分解损失的前提，Fraser等[17]研究羽衣甘蓝(Brassicaoleraceavar.acephalaf.tricolor)青贮时发现，生长期为18及20周的羽衣甘蓝比生长期为15周的羽衣甘蓝更易成功，其具有较高含量的乳酸及较低含量的氨态氮和乙酸，从侧面证实了这一点。在制作苜蓿青贮时，有研究表明，刈割时间的延迟对苜蓿青贮饲料的发酵品质影响不大，且在现蕾期获得最优质青贮饲料[18]。而本研究结果与其一致。

优质的青贮饲料应该具有较高含量的乳酸以及较低含量的丁酸和氨态氮[19]。氨态氮占总氮的含量是衡量青贮饲料好坏的重要指标之一，其含量越高，说明蛋白质和氨基酸分解越多，青贮质量越差[20]。傅彤[21]的研究表明，将乳酸菌添加到青贮饲料中，可以显著降低青贮饲料的pH，提高乳酸含量，进而有效改善青贮饲料的发酵品质。本研究中，各个刈割时期的乳酸菌处理组青贮品质与对照组相比均有不同程度的提高，与其研究结果一致。青贮饲料添加乳酸菌制剂后，直接促进了青贮饲料中乳酸菌的发酵，从而提高了乳酸含量。

3.2不同刈割时期对苜蓿青贮CNCPS蛋白组分的影响

苜蓿青贮饲料相对于苜蓿干草，其营养价值较低，这是因为苜蓿青贮过程中，大量的蛋白质被降解形成不能被反刍动物利用的非蛋白氮[22]，其大部分的氮以尿素的形式排出体外。研究表明，苜蓿鲜草中的非蛋白氮占其总蛋白的8%～18%，而青贮之后苜蓿中的非蛋白氮占总蛋白的比例在44%～87%[23]。苜蓿青贮中的蛋白所占比例远小于鲜草，相当于鲜草的37%，其余的均被降解为非蛋白氮[24]。饲料中的非蛋白氮、可溶性蛋白属于易分解部分，其受饲草中蛋白含量的影响较大。从研究结果来看，随着刈割时期的延长，苜蓿的蛋白质含量呈降低趋势，而非蛋白氮与可溶性蛋白等组分的比例即呈现升高的趋势。这可能是因为苜蓿从刈割到调制成青贮之前，一直保持较为新鲜的状态，而在此过程中蛋白质的降解已经发生，蛋白质降解酶对苜蓿中的蛋白降解作用已经非常明显[25]。瘤胃快速降解蛋白占苜蓿鲜草中粗蛋白的比例最大，苜蓿青贮后，中速降解蛋白占粗蛋白的比例最大，而此时，蛋白大部分被降解形成了非蛋白氮[22]。

青贮过程中，蛋白分解会受到几种因素的影响，其中主要包括牧草的种类、青贮料的pH值、牧草的干物质含量以及贮存时的温度等。本研究苜蓿青贮中，非蛋白氮所占粗蛋白的比例最大，可降解蛋白与结合蛋白所占比例较少，这说明随着青贮饲料的发酵，饲料中蛋白质的降解加剧，这与以往的研究结果类似[26]。苜蓿中的蛋白酶最适宜pH值为6.0，酶的活性会随着pH值的下降而降低。由于较低的pH值环境能够抑制蛋白酶的活性，所以在青贮饲料发酵过程中，快速降低pH可以有效缓解苜蓿中的蛋白质降解。

组分结合蛋白属于不可利用的蛋白，其含量越低，蛋白质的生物学效价越高。组分中速降解蛋白和慢速降解蛋白在瘤胃中的降解速率分别属于中速和慢速，其部分可以进入小肠，形成瘤胃蛋白，对提高家畜的生产性能具有较大的作用[27]。

4 结论

添加乳酸菌剂初花期刈割的苜蓿青贮发酵品质最好，丙酸钠及乳酸菌添加剂的添加对苜蓿青贮饲料的发酵品质有显著的改善。刈割时期对苜蓿青贮饲料的pH值及乳酸含量影响显著，刈割茬次对苜蓿青贮品质影响较小，同一茬次随着刈割时期的延长，苜蓿青贮的蛋白含量呈下降趋势，其中第2茬苜蓿青贮饲料的蛋白含量比第1茬苜蓿低。

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EffectofmowingperiodandadditivesonfermentationqualityandCNCPSproteincomponentsofalfalfasilage

Yunying1, Zhao Miao-miao1, Shuanghuer2, Wu Zhe1, Yuzhu1

(1.College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2.Grassland Research institute Animal Science Academy of Xinjiang, Urumqi 830000, Xinjiang, China)

The study was designed to evaluate the effects of mowing period and additives on the fermentation quality ofalfalfa. Alfalfa was mowed at two harvesting time points, in three periods(budding, early flowering, and full flowering), with no additives (CK), and withthe addition of sodium propionate (0.5%) and lactic acid bacteria (106cfu·g-1). After 45 days of storage, fermentation quality and nutritive value were analyzed. pH decreased with delay in harvest. The addition of sodium propionate and lactic acid bacteria had significant effects on the fermentation quality of alfalfa silage. CP content of alfalfa silage was significantly decreased with the growth period extension of the same cropping period. The pH of alfalfa silage decreased significantly,and lactic acid content increased (P<0.05) significantly; the effects of acetic acid and propionic acid were not significant (P<0.05), and the interaction effect was significant (P<0.05). The quality of the budding stage alfalfa silage inoculated with lactic acid bacteria was the best. The content of non-protein nitrogen (PA) in the first crop at full-bloom stage was higher. and PB2 content in alfalfa silage was the highest relative to PB content.

alfalfa; silage; fermentation quality; CNCPS

Yuzhu E-mail:yuzhu3@sohu.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0033

云颖,赵苗苗,双胡尔,吴哲,玉柱.刈割期和添加剂对苜蓿青贮发酵品质和CNCPS蛋白组分的影响.草业科学,2017,34(10)：2149-2156.

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S816.5+3

A

1001-0629(2017)10-2149-08

2017-01-18

2017-07-18

国家牧草产业技术体系(CARS-35)；公益性行业(农业)科研专项(201303061)；内蒙古自治区科技计划项目“苜蓿混合青贮调制技术研究与示范”；中央高校基本科研业务费专项资金(2017QC027)；农业技术试验示范专项经费(13162130106232057)

云颖(1992-)，男(蒙古族)，内蒙古土默特左旗人，在读硕士生，主要从事饲草加工贮藏与利用研究。E-mail:yunying1224@yeah.net

共同第一作者：赵苗苗(1989-)，女，河北新乐人，在读硕士生，主要从事饲草加工贮藏与利用研究。E-mail:zhaomiaomiaocy@163.com

玉柱(1963-)，男(蒙古族)，内蒙古通辽人，教授，博士，主要从事饲草加工贮藏与利用研究。E-mail:yuzhu3@sohu.com

(责任编辑 王芳)

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