苜蓿青贮添加剂研究进展

卢 强，于浩然，任志花，贾玉山

(内蒙古农业大学，农业部饲草栽培、加工及高效利用重点实验室，呼和浩特 010019)

“十三五”以来，受国家宏观调控和产业发展专项政策的支持，随着我国畜牧业特别是草食畜牧业的不断发展，畜牧业转型升级步伐加快，饲草料结构得到调整。中央1号文件提出关于“加快发展草牧业，支持青贮玉米和苜蓿等饲草料种植的重要指示”。之后中央又提出“扩大粮改饲试点，加快建设现代饲草料产业体系”、“大力培育现代饲草料产业体系”，促进农牧区经济发展和产业结构转型升级的重大战略，进一步推动了草牧业的发展。2017年中央1号文件提出深入推进农业供给侧结构性改革，追求绿色生态可持续发展。农业部发布《全国苜蓿产业发展规划(2016-2020)》，也提出发展优质苜蓿干草(二级及以上标准的苜蓿)供给立足“国内为主、适当进口”，为草牧业的发展迎来新的契机，苜蓿产业发展的各要素均达到了历史高位。为此，本文意在阐述青贮添加剂的研究进展，来降低青贮饲料贮藏时的损失，改善青贮饲料的利用效率，提高草产品质量和促进加工技术的进步。

苜蓿(Medicago sativa) 是一种优质的豆科牧草，其含有丰富的蛋白质，且有动物体所需的多种维生素和矿物质，因其优良的饲用特性，已成为不可轻视的青贮饲料和青干草饲料原料之一〔1〕。随着草牧业的迅速发展和农业结构的调整，苜蓿产业已在我国蓬勃发展。目前苜蓿生产的主要加工产品是干草，而在我国苜蓿的主产区，由于雨水和热量同期，特别是在我国南方地区以及北方部分地区，不仅仅是苜蓿第二、第三茬收获时会受到影响，随后干草的加工调制遭受雨淋的损失会更高。致使大部分苜蓿干草发霉变质，而青贮是保存牧草的一种重要方式，可长时间储存并减少饲料营养成分的流失，且可保持青绿饲料的营养特性。青贮是在密闭环境下通过乳酸菌厌氧发酵使饲草料中糖类物质转化为以有机酸—以乳酸为主的过程，使密闭环境的pH降低从而抑制其他有害微生物的生长繁殖，以减少青贮饲料营养价值的流失，来达到较好保存青绿牧草及新鲜饲料营养成分的原理〔2〕。苜蓿本身含糖量低且缓冲值高，使用常规加工方式进行单独青贮较难成功，而使用青贮添加剂是提高青贮效果的重要手段之一。

通过近年来的大量研究，国内外对添加剂在青贮中的应用进行了大量的试验研究和探索。添加剂根据其青贮效果分为发酵促进型添加剂和发酵抑制型添加剂，发酵促进型添加剂主要有绿汁发酵液、乳酸菌制剂、糖类物质和纤维素酶等，发酵抑制型添加剂主要有甲酸、乙酸和丙酸等化学类添加剂。青贮能否成功的关键在于是否可快速达到适宜乳酸发酵的酸性环境，需要保证乳酸菌迅速繁殖并产生大量乳酸可使用青贮添加剂等方式来保证青贮的成功。

1 青贮添加剂的种类与作用机理

1.1 发酵促进型青贮添加剂

发酵型促进剂对青贮的主要作用是促进乳酸菌发酵，快速产生大量乳酸，降低pH值，从而抑制其他腐败菌的繁殖。常用的发酵促进型添加剂主要有酶制剂、乳酸菌制剂、绿汁发酵液及糖类物质等。此类添加剂都是以提高乳酸菌的含量来降解植物细胞壁和提高乳酸菌可利用的糖类物质或同时二者兼顾来使青贮成功。

1.1.1 酶制剂

酶制剂主要包括纤维素酶、半纤维素酶及淀粉酶等，通过弥补青贮原料中的可溶性碳水化合物(糖类物质)来促进乳酸菌的快速繁殖，在酶制剂的降解作用下，使茎杆粗纤维中的纤维素、半纤维素、木质素等大分子碳水化合物降解为小分子的单糖或多糖，从而迅速增强乳酸菌的发酵活动，降低粗饲料中纤维含量〔3〕，使乳酸菌快速增殖产生更多乳酸来降低青贮饲料pH，最终达到保证乳酸菌在发酵过程中占有优势的目的。

1.1.2 乳酸菌

决定青贮能否成功的关键微生物是乳酸菌，它在青贮调制过程中起主导作用。可利用可溶性糖进行厌氧发酵产生乳酸，降低其微环境的pH值，可以达到抑制甚至灭杀有害微生物的效果〔4〕。但是苜蓿植株体本身附着的乳酸菌数量太少，直接青贮远远达不到理想的青贮效果〔5〕。添加乳酸菌制剂可使青贮环境pH 迅速下降并尽快抑制有害微生物的生长，减少蛋白质的水解和青贮饲料中NH3-N的含量，降低乙酸和丁酸浓度从而达到减少青贮饲料营养成分的损失〔6〕。

近年来，人们发现大多数细菌是兼性异型发酵，而不是专性同型发酵，这类细菌不仅可以改善发酵品质，而且有助于提高牛奶产量，日增重以及饲料利用率。关于这类菌剂改善动物生产性能的原因存在一些假设，包括其能够抑制有害微生物和毒素产生，菌剂与瘤胃微生物的互作以及参与调节瘤胃发酵；但是这类菌剂存在一个潜在问题，就是会降低青贮饲料的有氧稳定性。

通过对青贮过程中微生物多样性的研究得知，在青贮发酵的前期，占据优势地位的菌为株乳酸球菌，从前期的发酵到后期乳酸菌的生长过程中乳酸杆菌也有着不可忽视的效果〔7〕。就抑制腐败菌生长效果而言，乳酸杆菌的作用要比乳酸球菌明显；在添加同型发酵乳酸菌后，pH明显下降，L-型乳酸含量上升，显著提高了饲料的营养品质〔8〕。甚至于还有一个明显的弊端，仅添加同型发酵乳酸菌会降低青贮的有氧稳定性，青贮饲料容易发霉，因此近期的乳酸菌添加剂多采用同型和异型按照比例制作复合型添加剂〔9〕。其中添加乳酸菌苜蓿青贮料的pH、氨态氮和丁酸含量均显著低于对照组，乳酸含量显著高于对照组〔10〕(尹国丽，2017)。并且添加乳酸菌和纤维素酶及两者复合添加均对苜蓿的青贮品质有明显的改善作用，且添加复合添加剂效果最好，且60%含水量下的青贮效果更优〔11〕(钟书，2017)。多项研究结果显示，在苜蓿青贮时添加生物菌剂可显著改善青贮品质，Weinberg和Muck〔10〕认为生物菌剂优于化学添加剂(如添加氨水、甲酸、丙酸等)，因其为无污染、使用方便、对农用机械无腐蚀的天然产品。

1.1.3 绿汁发酵液

绿汁发酵液是把收割切碎后的新鲜苜蓿蒸馏水当中打浆，浸泡30min，经2层粗纱布过滤，并加入2.00%的蔗糖，混匀，装入玻璃瓶中备用，在30℃下密封发酵48h制得〔11〕。一般情况下将制好的绿汁发酵液用喷雾器喷施添加到原料中，添加量为2. 00%。品质良好的绿汁发酵液可有效提高青贮饲料中的乳酸菌含量，可显著提高苜蓿青贮的发酵效果和营养品质〔12〕。赵燕梅〔13〕等研究显示，苜蓿青贮时添加2%绿汁发酵液可显著降低其pH、NH3-N 和有机酸等含量，增加乳酸含量。许庆方〔14〕等认为添加绿汁发酵液可降低拉伸膜裹包苜蓿青贮的pH和乙酸含量，增加乳酸含量，并减少丁酸的生成。

1.1.4 糖类

苜蓿青贮时加入糖类物质可弥补苜蓿本身含糖量太低，导致青贮效果不理想，添加糖类可为乳酸菌提供足够的底物而促进乳酸菌的大量增殖〔15〕，促进乳酸的无氧发酵。常见的糖类添加剂有蔗糖、葡萄糖、糖蜜、玉米粉、乳清和甜菜等。苜蓿青贮时添加葡萄糖可显著提高苜蓿青贮品质，粗蛋白、乳酸及可溶性糖类均有显著增加，同时NH3-N 含量显著低于对照组〔16〕。Baytok〔17〕等在青贮时添加3%糖蜜可有效减少水溶性糖类和干物质的降解，青贮环境的pH值显著降低和提高青贮苜蓿发酵品质。夏明〔18〕等同样认为，青贮中添加糖类可降低青贮苜蓿的pH，提高乳酸含量，显著降低NH3-N 和丁酸浓度。总而言之，糖类物质即可作为发酵促进剂又可作为营养性添加剂加到青贮料中，为乳酸菌的繁殖提供足够的营养物质〔19〕。

1.2 发酵抑制型添加剂

发酵抑制型添加剂是一类最早应用于青贮的添加剂，主要包括有机酸和无机酸两大类。发酵抑制剂可抑制青贮发酵过程中好氧微生物的活力及腐败菌的发酵，迅速降低青贮饲料的pH〔20〕，从而有效防止青贮发霉变质，最后起到保存饲料营养价值的目的。

1.2.1 无机酸

用于青贮添加剂的无机酸有盐酸、磷酸及盐等。盐主要是甲酸钠、甲酸铵和亚硝酸钠等，也是通过抑制腐败菌来改善青贮品质。在青贮发酵过程中加入无机酸后，可以抑制细胞活性，使植物细胞停止呼吸作用，从而使不良微生物被杀死，使pH值快速降至4.2以下。此法不曾被推广，主要是因为无机酸对青贮容器有较强的腐蚀性，且无机酸的采食会引起反刍动物体内酸碱的平衡失调，并导致采食量降低，生产性能下降。席兴军等〔21〕人在研究中对青贮玉米加入盐酸，可以迅速降低青贮料的pH值，让青贮料达到可以快速发酵的pH，即pH为4.2以下，但其感官评定和营养价值都有不同程度的下降。

1.2.2 有机酸：用于青贮添加剂的有机酸主要有苯甲酸、甲酸、乙酸及丙酸等。

1.2.2.1 甲酸 甲酸是降低pH值最有效的一种有机酸，添加甲酸可抑制植物细胞呼吸、减缓蛋白质的分解、增加青贮饲料中乳酸含量、抑制腐败菌生长、增加可溶性碳水化合物含量的作用。王莹〔22〕等在青贮苜蓿时添加0.2%～0. 6%的甲酸可使NH3-N含量显著降低，且粗蛋白和干物质显著高于对照组。同样邓海军等〔23〕在青贮料中添加甲酸可迅速降低pH值，改变其微环境，使细菌活动和生长条件发生了改变，但甲酸在抑制腐败菌的同时也会抑制乳酸菌的繁殖，使乳酸含量显著低于对照组，表明添加甲酸可改善紫花苜蓿青贮的品质，但其改善效果低于对照组。

1.2.2.2 乙酸和丙酸 乙酸是很弱的有机酸，其青贮添加量为2.0%～0.5%。丙酸用以青贮的添加量为0.2%～0.1%，它可以抑制酵母菌的生长，浓度为0.4%的丙酸可有效减缓细菌生长。Kung〔24〕等研究表明，苜蓿青贮时将丙酸作为添加剂，其蛋白质和干物质消化率显著提高，好氧性发酵开始的时间延迟。而郭艳萍〔25〕的研究表明，添加乙酸对降低青贮pH、降低氨态氮浓度和增加青贮乳酸含量的效果均弱于丙酸。

2 苜蓿青贮添加剂的展望

目前，国内外把研究重点都集中在多种青贮添加剂复合使用和新型生物制剂的方面。目前青贮添加剂的复合使用正逐步替代单一的添加剂，大量基础研究表明，不同添加剂的复合使用可显著提高苜蓿青贮的品质。王国良〔26〕等人在对苜蓿使用复合添加剂后的发酵品质显著优于单独添加活干菌或者乳酸菌的处理组。吴俊〔27〕等研究表明在紫花苜蓿与裸燕麦混合青贮时，单独添加2.0000%蔗糖或0.0004%乳酸菌均可提高青贮料品质，但复合菌剂对混合青贮的效果却比较少见。由此可见，在发展多种添加剂复合使用的同时也应多注意不同原料的混合青贮，期望在不同青贮组合方式收到更好的效果。

我国在青贮及添加剂方面的研究还处于发展阶段，相关研究可以参考国内最新研究成果及国外相关成果，以弥补该领域研究的不足。添加剂青贮可以有效的改善青贮的品质和发酵效果，但对于苜蓿而言，对于添加剂的种类的研发、添加比例、添加方式等还需要进一步的研究。我国青贮方面的不足主要表现在青贮机械设施和添加剂方面，机械设施方面经过多次的改进已有很大提升；添加剂方面易受用量不明确、效果好的添加剂价格昂贵及添加不易操作等制掣〔28-29〕。通过添加复合菌剂来直接抑制梭菌和其他有害微生物是复合菌剂开发领域的新挑战，增强其发酵效果，增强有氧稳定性，促进细胞壁消化，提高牛对青贮饲料氮的利用效率及增加淀粉的可利用性也将是未来青贮添加剂研发的新方向。

苜蓿青贮应更多地在发酵技术上提高，若能缩短苜蓿青贮的过程尽快达到稳定状态则可大幅减少营养物质的流失。因此，提高青贮技术、改进制作工艺、添加高效青贮添加剂、复合添加剂及研发环保高效经济的添加剂的等方面还需要更深入的研究。