王草菠萝皮混合青贮发酵品质研究

王坚+李雪枫+周汉林等

摘 要 研究了王草菠萝皮不同比例混合青贮发酵品质。试验设5个处理，分别为王草单独青贮（CK）、90 %王草+10 %菠萝皮（KP1）、80 %王草+20 %菠萝皮（KP2）、70 %王草+30 %菠萝（KP3）、60 %王草+40 %菠萝皮（KP4）。青贮后第1、3、5、7、14、30天开窖取样，测定青贮饲料发酵品质。结果表明：与对照相比，王草与菠萝皮混合青贮显著提高了乳酸含量，显著降低了pH值和氨态氮/总氮；各混合处理组均未检测到丁酸，pH值、乙酸、丙酸、挥发性脂肪酸和氨态氮/总氮无显著差异。从发酵品质和菠萝皮利用角度出发，40 %菠萝皮和王草混合青贮是可行的。

关键词 王草 ；菠萝皮 ；混合青贮 ；发酵品质

中图分类号 S543+.9

Abstract The fermentation quality of mixed silages of Pennisetum purpureum × P. americanum and pineapple peel was studied. The experimental treatments were as follows： CK （100% Pennisetum purpureum × P. americanum），90% Pennisetum purpureum ×P. americanum +10% pineapple peel （KP1），80% Pennisetum purpureum × P. americanum +20% pineapple peel （KP2），70% Pennisetum purpureum × P. americanum + 30% pineapple peel （KP3），60% Pennisetum purpureum × P. americanum + 40% pineapple peel （KP4） （on the basis of fresh weight）. The silos were open on 1，3，5，7，14 and 30 days after ensiling and the fermentation quality was measured. The results showed that the mixed silages significantly increase lactic acid and decreased pH value and AN/TN as compared with control. There was no butyric acid contents in mixed silages over the ensiling period and pH value，acetic acid，propionic acid，volatile fatty acids and AN/TN were no significant differences. In conclusion from the present study，that mixing 60% Pennisetum purpureum and 40% pineapple peel are recommended for fermentation quality utilization efficacy.

Key words Pennisetum purpureum × P. americanum ； pineapple peel ； mixed ensilage ； fermentation quality

王草（Pennisetum purpureum×P.americanum）为象草和杂交狼尾草的杂交育成种，具有产量高、适口性好、营养价值高等特点，是热带、亚热带地区广泛种植的优良禾本科牧草之一[1]。雨季，王草生长迅速、产量高，动物利用过剩，但在旱季，其生长缓慢，导致饲草供应不足。这种饲草全年供应不平衡的矛盾，严重影响了当地畜牧业生产。调制青贮饲料是提高热带地区畜牧业生产的另一种方法，因为它在饲草缺乏时可作为补充料[2]。但事实上，由于热带牧草含有较低的水溶性碳水化合物，往往限制了其制作成优良青贮饲料[3-4]。含可溶性发酵碳水化合物少的原料与富含糖的原料混合青贮，则可以调制成优良的青贮饲料[5]。关于王草青贮调制，一些研究者分别通过添加有机酸、葡萄糖、乳酸菌和纤维素酶等来研究其发酵品质[6-9]。菠萝皮是菠萝罐头生产的副产品，长期以来被认为是农产品废弃物而大量丢弃或填埋，导致环境污染。有研究表明，添加菠萝皮可提高或改善青贮饲料的发酵品质[10-11]。目前，有关菠萝皮与王草混合青贮研究报道资料较少，本试验研究了菠萝皮和王草混合青贮发酵品质，为王草的青贮加工和菠萝皮的利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 青贮原料

本试验选用王草为种植于海南大学儋州实验基地的热研4号，于2011年6月9日刈割，此时为营养生长期。菠萝皮从水果市场新鲜收集。青贮容器为实验室青贮罐，容积为250 mL塑料瓶。

1.2 试验设计

试验设5个处理，分别为王草单独青贮（对照组，CK）、90 %王草与10 %菠萝皮混合青贮（KP1）、80 %王草与20 %菠萝皮混合青贮（KP2）、70 %王草与30 %菠萝皮混合青贮（KP3）、60 %王草与40 %菠萝皮混合青贮（KP4），以上均为鲜重计。青贮后第1、3、5、7、14、30天分别打开青贮罐，取样分析，每处理各个时间点设3次重复。

1.3 青贮饲料的调制

将青贮材料用铡刀切短至约2 cm。按试验设计分别称取材料，充分混匀，然后装填到实验室青贮罐中，压实后盖上内外盖，胶带密封，室温保存。

1.4 测定项目与分析方法

在青贮后的第1、3、5、7、14、30天分别打开青贮罐，取出青贮饲料充分混匀，从中取出35 g样品，放入200 mL的广口三角瓶中，加入70 mL水，置于4 ℃冰箱内浸提24 h。然后通过2层纱布和滤纸过滤，将滤液保存于50 mL的塑料瓶置于-20 ℃冰箱中冷冻保存待测。滤液用来测定pH值、乳酸（lactic acid，LA）、氨态氮（ammonia nitrogen，AN）、挥发性脂肪酸（volatile fatty acids，VFAs）。将剩余部分的青贮饲料收集起来烘干称重，测定干物质（dry matter，DM）、总氮（total nitrogen，TN）以及水溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）。其中：干物质65 ℃烘干60 h测定；pH值用PB-21 pH计测定。乳酸采用对羟基联苯法测定[12]；氨态氮采用苯酚-次氯酸钠比色法测定[13]；水溶性碳水化合物采用蒽酮-硫酸比色法测定[14]；采用高效液相色谱仪（LC 2 000）测定挥发性脂肪酸，包括乙酸（acetic acid，AA）、丙酸（propionic acid，PA）与丁酸（butyric acid，BA），测定条件：色谱条件为采用 COMOSIL5C18-PAD色谱柱（4.6 mm×250 mm）进行二元梯度洗脱，流动相A为20 mmol/L NaH2PO4（H3PO4调pH 2.65），B为甲醇；流速1 mL/min、柱温30 ℃、检测波长215 nm、进样体积20 μL，柱温140 ℃，汽化室温度180 ℃，氢气检测器温度220 ℃。总氮含量采用凯氏定氮法测定[15]。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维采用Van Soest分析法测定[16]。

1.5 数据统计

试验数据采用SPSS 15.0软件进行单因素方差分析和Duncan多重比较。

2 结果与分析

2.1 青贮原料化学成分

青贮材料的化学成分见表1。

王草的干物质含量约为菠萝皮的2倍，粗蛋白含量两者相近，王草的水溶性碳水化合物含量低于50 g/kg DM，菠萝皮的水溶性碳水化合物含量约是王草的3倍，王草的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量远高于菠萝皮的含量。

2.2 王草菠萝皮混合青贮过程中pH、干物质和乳酸含量的变化

王草菠萝皮混合青贮过程中pH、干物质和乳酸含量的变化见表2。本实验王草菠萝皮混合处理组干物质含量均低于对照组，特别是KP4组，所有青贮时间的干物质均显著低于对照组（P<0.05）。随青贮时间的延长，各处理组的干物质含量无显著变化。在整个青贮过程中，各时间点混合处理组的乳酸含量均显著高于对照组。在青贮第3天，对照组乳酸含量显著增加，随后显著下降（P<0.05）；青贮第1天，KP4组乳酸含量显著高于其它处理组；青贮前1-5 d，KP1组乳酸含量增加或显著增（P<0.05），随后逐渐下降。KP2和KP4组乳酸含量分别在第14天和第7天略有下降外，其余均随青贮时间延长而增加，KP3组乳酸含量在青贮前14d逐渐增加，在第14天达到最高值（62.07 g/kg DM），然后降低。与乳酸相对应地，混合处理组的pH值均显著低于对照组（P<0.05），对照组的pH值始终高于4.60，混合处理组的pH值从青贮第1天开始到结束均低于4.20，KP1、KP2、KP3和KP4 pH值除第1天有显著差异外，其它青贮时间均无显著差异；KP2组和KP4组pH值前5天稍有变动，7 d后显著升高，KP3组pH值第3天显著下降，随后一直保持稳定。

2.3 王草菠萝皮混合青贮过程中挥发性脂肪酸的变化

王草菠萝皮混合青贮过程中挥发性脂肪酸的变化见表3。青贮第1天，王草菠萝皮混合组的乙酸含量高于或显著高于对照组，自第3天至青贮结束混合组的乙酸含量均显著低于对照组。青贮过程中，混合青贮组除KP1组乙酸含量在第1天与KP3、KP4组有显著差异外，其余时间点混合青贮组乙酸含量均无显著差异。整个青贮过程中，对照组未检测到丙酸含量，其它混合处理组丙酸含量均显著高于对照组；青贮第1天各混合处理组的丙酸含量均为最大，随青贮时间延长，各混合处理组的丙酸含量呈逐渐降低趋势。整个青贮过程中，对照组检测到微量丁酸，混合处理组均未检测到丁酸。除青贮第1天 KP2、KP3组乳酸/乙酸比值略低于对照组外，其余时间点各混合处理组的乳酸/乙酸比值均显著高于对照组。对照组乳酸/乙酸比值第1天最大，第3天显著下降，随后保持稳定。KP1和KP4组的乳酸/乙酸比值随青贮时间延长呈升高趋势，但组内无显著差异。KP3组的乳酸/乙酸比值第3天显著升高，之后比值虽有波动，但差异不显著。总挥发性脂肪酸含量的变化趋势与乙酸含量变化相似。

2.4 王草菠萝皮混合青贮过程中氨态氮/总氮与水溶性碳水化合物的变化

王草菠萝皮混合青贮过程中氨态氮/总氮与水溶性碳水化合物的变化见表4。青贮5 d后，混合组的氨态氮/总氮值均显著低于对照组（P<0.05）。第5天，对照组氨态氮/总氮值显著升高，随后保持稳定到青贮结束；随青贮时间延长，各混合组氨态氮/总氮值呈逐渐升高趋势，KP1、KP3和KP4在第30天达到其最大值。青贮第1天，混合处理组的水溶性碳水化合物含量显著高于对照组（P<0.05）；第3天，各处理组的水溶性碳水化合物含量差异不显著，14 d后混合处理组的水溶性碳水化合物含量显著低于对照组；随着青贮的进行，各处理组的水溶性碳水化合物含量呈逐渐下降的趋势，混合处理组的水溶性碳水化合物含量在第3天就显著下降，14 d后至青贮结束各处理组内的水溶性碳水化合物含量差异不显著。

3 讨论与结论

本试验王草和菠萝皮的化学成分与其它研究者报道有所差异[9，10，17]，可能是材料的生长时期和品种不同。理想的青贮材料应含有充足的以水溶性碳水化合物形式存在的发酵底物（>100 g/kg），相对低的缓冲能（200-300 mE/kg DM）和干物质含量在200 g/kg以上[18]。本试验对照组王草干物质含量虽然在250 g/kg FW（261.91 g/kg FW）以上，但水溶性碳水化合物较低（50 g/kg DM），说明难以制作优质青贮饲料，这从青贮结束后较高的pH值（4.81）和氨态氮/总氮（93.76 g/kg DM）），少量的丁酸和较低的乳酸含量（13.03 g/kg DM）得以证明。好的青贮发酵应该具有pH值≤4.2，乳酸含量3 %-13 % DM，丁酸含量<0.2 % DM，氨态氮/总氮<11 % DM[19]，王草菠萝皮混合青贮组青贮结束后均具有较低的pH值（3.85-3.96），乳酸含量30.44-76.73 g/kg DM，少量的乙酸和丙酸，无丁酸产生，氨态氮/总氮均低于70 g/kg DM，说明菠萝皮的混合提高了王草的青贮发酵品质。

本试验王草菠萝皮混合组的干物质含量均低于对照组，这是由于菠萝皮的干物质含量低于王草，使得随着菠萝皮比例的增加干物质下降。在整个青贮过程中，对照组的pH值没有显著下降，乳酸含量增加缓慢，表明青贮发酵被限制。可能是对照组的水溶性碳水化合物含量低，无法给乳酸菌提供充足的发酵底物产生乳酸降低pH值。而混合处理组由于菠萝皮的混合，克服了王草水溶性碳水化合物的不足，为乳酸菌提供了较多的发酵底物，促进了乳酸的生成，降低了pH值，使青贮饲料快速达到稳定状态，从混合组碳水化合物含量的变化也印证了这一点，在青贮的前5 d，各混合处理组的水溶性碳水化合物含量显著下降，7 d后基本处于稳定。对照组乳酸/乙酸值，较稳定的氨态氮/总氮值以及微量的丁酸表明对照组是属于乙酸型发酵，这与Catchpoole和Henzell[19]，Kim和Uchida[20]报道热带牧草青贮主要是乙酸型发酵相一致，但也有研究者认为热带牧草青贮发酵属于乳酸型发酵[21-23]，Yokota等[22]认为热带牧草自然青贮是乙酸型发酵还是乳酸型发酵取决于水溶性碳水化合物的含量和缓冲能。

丁酸和氨态氮/总氮是衡量青贮饲料优劣的重要标准，Catchpoole和Henzell[19]认为优质的青贮饲料丁酸含量和氨态氮含应低于2 g/kg DM和110 g/kg TN。尽管对照组丁酸和氨态氮/总氮均低于这标准，但有微量的丁酸产生，表明梭菌的活性没有被抑制。在青贮过程中，混合处理组仅有微量的丙酸，检测不到丁酸，这是由于乳酸迅速产生，pH值快速下降，抑制了梭菌和其它微生物的活性；但是混合组仍有氨态氮产生，可能是由于植物酶的作用分解了蛋白质[18]，也可能是菠萝皮内含有降解蛋白质的酶，分解蛋白质产生氨态氮[10，24]。

综上所述，王草与菠萝皮混合青贮显著提高了乳酸含量，降低了pH值和氨态氮/总氮，提高了王草的发酵品质。若从利用菠萝皮的最大化角度和青贮的发酵品质考虑，在王草中混合40 %的菠萝皮是可行的。

参考文献

[1] 刘国道，白昌军，王东劲，等. 热研4号王草选育[J]. 草地学报，2002，10（2）：92-96.

[2] Yunus M，Ohba N，Shimojo M，et al. Effects of adding urea and molasses on napiergrass silage quality[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences，2000，13（11）：1 542-1 547.

[3] Smith L H. Theoretical carbohydrate requirement for alfalfa silage production[J]. Agron J，1962，54：291-293.

[4] Wilkinson J M. Silages made from tropical and temperate crops Part 1 The ensiling process and its influences on feed value[J]. World Anim Rev，1983，45：36-45.

[5] 张秀芬. 饲草饲料加工与贮藏[M]. 北京：中国农业出版社，2004.

[6] Michelena J b，Senra A，Fraga C.Effect of formic acid，proionic acid and predrying on the nutritive value of king grass（Pennisetum purpureum）silage[J].Cuban journal of Agricultural Science，2002，3：231-236.

[7] 马清河，李 茂，周汉林. 纤维素酶对王草青贮品质和碳水化合物含量的影响[J].黑龙江畜牧兽医，2011（2）：79-81.

[8] 张 英，周汉林，刘国道，等. 绿汁发酵液与纤维素酶对王草青贮品质的影响[J]. 草业科学，2013，30（3）：1 640-1 647.

[9] 李 茂，字学娟，周汉林. 葡萄糖对王草青贮品质的影响[J]. 南方农业学报，2012，43（11）：1 779-1 782.

[10] 申成利，陈明霞，李国栋，等. 添加乳酸菌和菠萝皮对柱花草青贮品质的影响[J]. 草业学报，2012，21（4）：192-197.

[11] 陈明霞，刘秦华，张建国. 饲料稻新材料的特性及添加物对其青贮品质的影响[J]. 草业学报，2011，20（5）：201-206.

[12] Barker S B，Summerson W H. The colorimetric determination of lactic acid in biological material[J]. Journal of Biology Chemistry，1941，138（2）：535-554.

[13] Weatherbum M W. Pheno-hypochlorite reaction for determinations of ammonia[J]. Annual of Chemistry，1967，39（8）：971-974.

[14] Owen V N，Albreeht K A，Muck R E，et al. Protein degradation and fermentation characteristic of red clover and alfalfa silage harvested with varying levels of total nonstructural carbohydrate[J]. Crop Science，1999，39（6）：1 873-1 880.

[15] AOAC. Official Methods of Analysis[M]. Association of Official and Analytical Chemists 14 Ed. Arlington，Virginia，1984.

[16] Van Soest P J，Robertson J B，Levis B A. Methods for dietary fiber，neutral detergent fiber，and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition[J]. Journal of Dairy Science，1991，4（10）：3 583-3 579.

[17] 刘秦华，张建国，卢小良. 乳酸菌添加剂对王草青贮发酵品质及有氧稳定性的影响[J]. 草业学报，2009，18（4）：131-137.

[18] McDonald P，Henderson A R，Herson S J E. The Biochemistry of Silage （2nd edition）[M]. Marlow，UK：Chalcombe Publication，1991.

[19] Catchpoole V R，Henzell E F. Silage and silage making from tropical herbage species[J]. Herbage Abstracts，1971，41：2 132-2 139.

[20] Kim K H，Uchida. Comparativestudies of ensiling characteristics between temperate and tropical species.1.The effect of various ensiling conditions on the silage quality of Italian ryegrass（Lolium multiflorum Lam.）and Rhodegrass（Chloris gayana Kunth.）[J]. Japan Grass Sci，1990，36：292-299.

[21] Yokota H，Okajima T，Ohshima M.Effect of environmental temperature and addition of molasses on the quality of napier grass （Pennisetum purpureum）silage Asian-Australasian[J]. Journal of Animal Sciences，1991，4：377-382.

[22] Yokota H，Ohshima M，Kim J H. etal.Lactic acid production in napiergrass （Pennisetum purpureum）silage[J]. J Japan Grass Sci，1995，41：207-211.

[23] Miyagi E， Kawamoto Y ，Masuda Y .The effect of some pre-ensiling treatments on quality and palatability of napiergrass[J]. Japan Grass Sci，1993，39：51-56（In Japanese with English summary）.

[24] 张桂香，王 元，矫 强，等.盐法提取菠萝蛋白酶的研究[J].食品工业科技，2004，25（6）：103-104.

[15] AOAC. Official Methods of Analysis[M]. Association of Official and Analytical Chemists 14 Ed. Arlington，Virginia，1984.

[16] Van Soest P J，Robertson J B，Levis B A. Methods for dietary fiber，neutral detergent fiber，and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition[J]. Journal of Dairy Science，1991，4（10）：3 583-3 579.

[17] 刘秦华，张建国，卢小良. 乳酸菌添加剂对王草青贮发酵品质及有氧稳定性的影响[J]. 草业学报，2009，18（4）：131-137.

[18] McDonald P，Henderson A R，Herson S J E. The Biochemistry of Silage （2nd edition）[M]. Marlow，UK：Chalcombe Publication，1991.

[19] Catchpoole V R，Henzell E F. Silage and silage making from tropical herbage species[J]. Herbage Abstracts，1971，41：2 132-2 139.

[20] Kim K H，Uchida. Comparativestudies of ensiling characteristics between temperate and tropical species.1.The effect of various ensiling conditions on the silage quality of Italian ryegrass（Lolium multiflorum Lam.）and Rhodegrass（Chloris gayana Kunth.）[J]. Japan Grass Sci，1990，36：292-299.

[21] Yokota H，Okajima T，Ohshima M.Effect of environmental temperature and addition of molasses on the quality of napier grass （Pennisetum purpureum）silage Asian-Australasian[J]. Journal of Animal Sciences，1991，4：377-382.

[22] Yokota H，Ohshima M，Kim J H. etal.Lactic acid production in napiergrass （Pennisetum purpureum）silage[J]. J Japan Grass Sci，1995，41：207-211.

[23] Miyagi E， Kawamoto Y ，Masuda Y .The effect of some pre-ensiling treatments on quality and palatability of napiergrass[J]. Japan Grass Sci，1993，39：51-56（In Japanese with English summary）.

[24] 张桂香，王 元，矫 强，等.盐法提取菠萝蛋白酶的研究[J].食品工业科技，2004，25（6）：103-104.

[15] AOAC. Official Methods of Analysis[M]. Association of Official and Analytical Chemists 14 Ed. Arlington，Virginia，1984.

[16] Van Soest P J，Robertson J B，Levis B A. Methods for dietary fiber，neutral detergent fiber，and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition[J]. Journal of Dairy Science，1991，4（10）：3 583-3 579.

[17] 刘秦华，张建国，卢小良. 乳酸菌添加剂对王草青贮发酵品质及有氧稳定性的影响[J]. 草业学报，2009，18（4）：131-137.

[18] McDonald P，Henderson A R，Herson S J E. The Biochemistry of Silage （2nd edition）[M]. Marlow，UK：Chalcombe Publication，1991.

[19] Catchpoole V R，Henzell E F. Silage and silage making from tropical herbage species[J]. Herbage Abstracts，1971，41：2 132-2 139.

[20] Kim K H，Uchida. Comparativestudies of ensiling characteristics between temperate and tropical species.1.The effect of various ensiling conditions on the silage quality of Italian ryegrass（Lolium multiflorum Lam.）and Rhodegrass（Chloris gayana Kunth.）[J]. Japan Grass Sci，1990，36：292-299.

[21] Yokota H，Okajima T，Ohshima M.Effect of environmental temperature and addition of molasses on the quality of napier grass （Pennisetum purpureum）silage Asian-Australasian[J]. Journal of Animal Sciences，1991，4：377-382.

[22] Yokota H，Ohshima M，Kim J H. etal.Lactic acid production in napiergrass （Pennisetum purpureum）silage[J]. J Japan Grass Sci，1995，41：207-211.

[23] Miyagi E， Kawamoto Y ，Masuda Y .The effect of some pre-ensiling treatments on quality and palatability of napiergrass[J]. Japan Grass Sci，1993，39：51-56（In Japanese with English summary）.

[24] 张桂香，王 元，矫 强，等.盐法提取菠萝蛋白酶的研究[J].食品工业科技，2004，25（6）：103-104.