添加丙酸和乳酸菌对杂交狼尾草青贮发酵品质的影响

王 雁,张新全，杨富裕

(1.四川农业大学草业科学系，四川 雅安 625014； 2．中国农业大学草业科学系，北京 100193)

杂交狼尾草(Pennisetumamericanum×P.purpereum)原产于热带亚热带，是由美洲狼尾草和象草杂交而成的三倍体多年生草本植物，具有产量高、营养价值高、再生能力强、可多次刈割等特点。目前，我国杂交狼尾草的种植多集中于长江中下游一带及以南地区，由于这些地区潮湿多雨，干草调制比较困难，且杂交狼尾草利用期短，产量集中，存在季节间的不平衡。因此，青贮是保存杂交狼尾草最有效的方法之一，青贮后的杂交狼尾草不但保留了营养成分，还提高了适口性和利用率[1-4]。

很多研究认为，自然条件下附着于青贮原料表面的乳酸菌数量有限[5-6]，而且混有不良菌种，使得乳酸菌不能很快地启动青贮发酵。同时，有研究表明，牧草中的乳酸菌含量至少应为105cfu·g-1，乳酸菌才能在发酵中占优势[7]。所以，为了保证青贮的品质，往往添加乳酸菌制剂，使乳酸菌迅速成为青贮环境的优势菌群。许能祥等[8]的研究表明，添加乳酸菌确实改善了杂交狼尾草的青贮品质。

丙酸是一种中等强度的酸，能降低pH值，促进乳酸发酵，抑制好氧性微生物的活性[9-10]，同时还具有很强的抗真菌效果，在抑制青贮饲料好氧性腐败方面效果显著。目前，关于把丙酸作为青贮添加剂的研究主要集中于提高青贮有氧稳定性方面，而对杂交狼尾草青贮发酵品质的研究未见报道。本试验通过研究添加不同水平的丙酸、乳酸菌和两者组合对杂交狼尾草青贮发酵品质和化学成分的影响，探讨这两种添加剂对杂交狼尾草青贮品质的改善效果。

1 材料与方法

1.1试验材料 杂交狼尾草于2010 年8 月采自北京三发植物种苗基地(位于北京市海淀区西北旺)，在其拔节期用镰刀割取离地10 cm左右的地上部分，并切成1～3 cm长的小段。青贮前测得其干物质(DM)含量为2 58.51 g·kg-1，水溶性碳水化合物(WSC)含量为27.17 g·kg-1(以干物质计)，粗蛋白(CP)含量为163.92 g·kg-1(以干物质计)。

青贮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(畜草1号)。

1.2试验方法 试验采用完全随机区组设计，对照组添加等量的蒸馏水。乳酸菌添加量为1×106cfu·g-1(以鲜质量计)，丙酸分别按鲜质量的0.2%、0.3%、0.4%和0.5%添加，分别命名为PA0.2、PA0.3、PA0.4和PA0.5，丙酸和乳酸菌混合液(PA+LAB)处理组分别按鲜质量的0.2%、0.3%、0.4%和0.5%添加，分别命名为PA0.2+LAB、PA0.3+LAB、PA0.4+LAB和PA0.5+LAB。对照组和处理组依照试验设计将乳酸菌液、丙酸及丙酸和乳酸菌混合稀释液均匀喷洒于杂交狼尾草上。充分混匀后装入聚乙烯袋(厚度为0.65 mm，规格为280 mm×300 mm)，每袋约200 g，每次处理3个重复，抽真空封口。室温条件下贮藏，45 d后开袋分析各项指标。

1.3分析方法 青贮袋打开后，称取青贮料20 g，加入蒸馏水，用榨汁搅拌机搅拌1 min，四层纱布和定性滤纸过滤，用pH测仪测定滤液的pH值[11]；滤液经0.45 μm的滤膜过滤后，用SHTMADZE-10A型高效液相色谱分析仪测定乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)和丁酸(BA)的含量[12]，色谱柱为Snodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 30 mm×8 mm，检测器SPD-M10AVp，流动相为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；采用苯酚-次氯酸钠比色法测定氨态氮含量[13]；采用65 ℃条件下烘干48 h测定干物质(DM)[14]；烘干样过40 mm筛后用全自动凯式定氮仪(型号：Foss2300)测定粗蛋白(CP)[15]；采用全自动纤维仪(型号：A2000i)测定中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)[16]。

1.4数据统计 所得数据用Excel软件处理，并用SPSS 17.0软件中进行单因素方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1不同处理对杂交狼尾草青贮营养成分的影响 杂交狼尾草所有处理与对照DM差异不显著(P>0.05)，变化很小(表1)。PA0.2+LAB处理的NDF显著高于对照组(P<0.05)，其他处理的NDF与对照差异不显著。PA0.5+LAB处理的ADF显著低于对照组，其他处理的ADF与对照差异不显著，但略低于对照(表1)。PA0.3、PA0.4和PA0.5处理的CP含量显著高于对照，PA0.3和PA0.5与LAB差异不显著。PA+LAB处理组，除PA0.4+LAB处理外，CP含量都低于LAB，但与对照差异不显著。PA处理组AN/TN显著低于对照和LAB处理组。PA+LAB组合处理组除PA0.2+LAB处理外，AN/TN显著低于LAB处理，与对照组差异不显著。PA+LAB处理组的AN/TN随着丙酸添加量增加呈下降趋势。

表1 不同添加剂处理对杂交狼尾草青贮品质的影响Table 1 Effects of different additives on fermentation quality of hybird Pennisetum silages g·kg-1

2.2不同处理对杂交狼尾草青贮发酵品质的影响 除了LAB和PA0.2+LAB处理外，添加处理中pH值均显著低于对照(P<0.05)。PA处理组乳酸含量随着其添加量递增而降低，除了PA0.3和PA0.3+LAB处理，其他处理与对照和LAB的乳酸含量差异不显著(P>0.05)(表2)。未添加处理中,PA0.3、PA0.4和PA0.5处理的乙酸含量显著低于对照，其他处理的乙酸含量与对照差异不显著。除PA0.2外,PA处理组的LA/AA显著高于对照，而LAB和PA+LAB处理组(PA0.5+LAB除外)的LA/AA与对照的差异不显著，PA处理组内各个水平之间LA/AA的差异显著(表2)。

表2 不同添加剂对杂交狼尾草青贮过程中有机酸含量的影响Table 2 Effects of different treatments on organic acids of hybird Pennisetum silage during the ensiling

3 讨论

3.1PA处理组对杂交狼尾草青贮品质的影响 杂交狼尾草属暖季型牧草，茎秆粗硬，纤维含量高，不如冷季型牧草那样容易压实，在青贮体内也容易残留较多空气。在青贮初期，过多的残余空气会延长植物呼吸作用和好氧性微生物的活动时间[17]，同时会使蛋白酶的活性时间延长，导致更多的蛋白质被分解[18]，造成原料中营养物质及水溶性碳水化合物的损耗，影响乳酸发酵。本研究中，添加丙酸到青贮料中，可以在短时间内快速降低pH值。Mckersie[19]的研究表明，蛋白酶的活性随pH值的下降而降低。与对照相比，PA处理显著降低了青贮原料的pH值，有效抑制了有害微生物的活动，从而阻止了丁酸的产生和蛋白质的降解。PA0.3、PA0.4、PA0.5处理显著降低了青贮料中的乙酸含量和AN/TN，提高了青贮料的CP含量和LA/AA，说明青贮料进行同型发酵，导致乳酸成为主要的发酵产物，进而形成低pH值、低乙酸和低AN/TN，改善了青贮料的发酵品质。PA处理组和PA+LAB处理组在相同水平的丙酸添加量上，PA处理组和PA+LAB处理组乳酸含量差异不显著，但是在PA处理组和PA+LAB处理组内不同水平之间的差异显著，并且除了PA0.3处理和PA0.3+LAB处理显著提高了青贮料的乳酸含量外，其余处理都与对照差异不显著。这说明同时添加乳酸菌和丙酸提高青贮品质的叠加效果不明显，这可能是由于添加的乳酸菌剂是复合菌剂，并没有在青贮发酵过程中占主导地位，也可能是在青贮初期，添加的丙酸量比较大，不适宜添加的乳酸菌剂生长，这与张增欣和邵涛[10]的研究结果一致。另外，由于本研究采用袋装抽真空青贮进行模拟试验，青贮过程中没有汁液的损失，而所有处理间的干物质含量变化小，差异不显著。

3.2PA+LAB处理对杂交狼尾草青贮品质的影响 由于原料自身附着的乳酸菌数量有限，为了达到更好的青贮效果，添加乳酸菌可以弥补青贮原料中的乳酸菌数量的不足。张静等[20]研究发现，添加丙酸可以有效抑制有害微生物的活动，减少WSC的消耗，促进发酵，改善意大利黑麦草(Loliummultiflorum)青贮发酵品质。Aksu等[21]的研究发现，在玉米(Zeamay)青贮中添加含有植物乳酸菌的添加剂能够显著改善青贮的品质，降低pH值，但Sharp等[22]和Sebastian等[23]认为，添加乳酸菌会导致青贮腐败变质。本研究中，PA+LAB处理组的LA/AA显著低于PA处理组，乙酸含量、AN/TN显著高于PA处理组，这可能是因为添加的乳酸菌为复合菌剂，含有异型发酵乳酸菌，而异型发酵的主要产物是乙酸[24]。Kung和Ranjit[25]研究发现,青贮料中含有高浓度的乙酸是提高青贮有氧稳定性的根本原因。Kung等[18]在2003年提出，乙酸是抗酵母菌的有效因子，高浓度的乙酸可以使苜蓿(Medicagosativa)长时间保持新鲜状态。Kleinschmit和Kung[26]的研究表明，青贮中接种异型发酵乳酸菌能有效改善青贮有氧稳定性，降低厌氧贮藏阶段及开窖饲喂时酵母菌的活性。本研究中,PA+LAB和LAB处理组较PA处理组，显著提高了青贮料中乙酸含量，虽然乳酸菌进行异型发酵，相对消耗较多的能量和底物，但是乙酸浓度的增长可以提高青贮料的抗真菌的能力和有氧稳定性。对于添加异型乳酸菌对杂交狼尾草二次发酵的影响有待进一步研究。

4 结论

添加丙酸能降低杂交狼尾草的pH值，促进乳酸菌的发酵，提高乳酸的含量，提高LA/AA比例，降低AN/TN比例以及乙酸、丁酸含量，改善杂交狼尾草的青贮品质，而添加乳酸菌有助于提高杂交狼尾草的有氧稳定性。从提高杂交狼尾草的青贮品质和经济效益方面考虑，以0.3%丙酸添加量较合适。

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