不同添加剂和原料含水量对紫花苜蓿青贮品质的互作效应

杨玉玺， 王木川， 玉 柱， 王秀美， 薛海英

(1.中国农业大学动物科技学院， 北京100193； 2.鄂尔多斯市饲料草种监督检验站， 内蒙古 鄂尔多斯017000；3.巴彦尔市五原县农村生态能源站， 内蒙古 巴彦卓尔 015100)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)适口性好，营养丰富，且耐旱、耐寒、耐盐碱、耐贫瘠，具有牧草之王的美誉[1]。目前苜蓿生产的主要产品是干草，但在我国黄淮海及南方等一些地区由于雨热同季，苜蓿收获季节遭雨淋的损失比较高，难以晒制优质干草，所以青贮是解决上述问题较为理想的方法之一[2]。紫花苜蓿可溶性糖含量少，缓冲能值较高，单独青贮不易成功。目前已有许多研究均通过添加剂来提高苜蓿的青贮品质[3-4]，但各种添加剂在不同地区、不同原料含水量条件下发酵效果不一致且不稳定，而关于添加剂和含水量的交互作用及其对苜蓿青贮饲料影响的研究较少。为探讨中国农业大学青贮实验室自主研制的乳酸菌添加剂在原料不同含水量条件下的发酵效果，本试验通过对苜蓿青贮原料进行萎蔫处理，利用袋装青贮的方法，研究不同添加剂和不同原料含水量的互作效应对苜蓿青贮饲料的影响，探讨含水量和添加剂的最佳组合，为苜蓿青贮提供一定的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

青贮原料：本试验以内蒙古达拉特旗康泰伦牧场种植的紫花苜蓿‘WL343-HQ’为原料，于第三茬初花期刈割。其原料化学特性如表1所示。

青贮添加剂：植物乳杆菌(LP)、干酪乳杆菌(LC)均为中国农业大学牧草青贮实验室研制；纤维素酶(cellulase,CEL)由农业部牧草工程技术中心研制；德国绍曼乳酸菌、台湾亚芯乳酸菌购自绍曼农业贸易(上海)有限公司和台湾亚芯生物科技有限公司；蔗糖购自北京化学试剂公司。

表1 苜蓿青贮原料的化学特性Table 1 Chemical characteristics of alfalfa materials

1.2 试验处理

苜蓿刈割后在试验田分别进行晾晒10 h，15 h和21 h将水分调节为70%，58.9%和51.29 %。将以上3个含水率的青贮原料用铡刀切短至2 cm，分别与所选10种添加剂混合均匀，取250 g装入聚乙烯袋(45 cm×30 cm)，用真空包装机抽真空封口，每个处理3次重复，室温贮藏30 d开封取样分析。所用添加剂及添加量如表2所示。

表2 试验所用添加剂的组成和用量Table 2 The composition and quantity of additives used in this experiment

1.3 测定指标

开袋后，称取青贮样品20 g加入180 mL蒸馏水混合均匀，经榨汁机搅碎1 min，再用4层纱布和定性滤纸过滤，得到浸出液，用酸度计测定浸出液的pH值[5]。用孔径为0.22 μm的微孔滤膜过滤，过滤后装入10 mL离心管中，放入-20℃冰箱备用，以测定有机酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)及氨态氮含量。有机酸测定采用岛津GC-14型高效液相色谱仪(色谱柱：KC-811column,Shimadzu,日本；检测器：SPD-M10AVP,流动相：3mmol·L-1高氯酸，流速1 mL·min-1；柱温50℃；检测波长210 mm，进样量5 μL[6]。氨态氮含量采用苯酚-次氯酸比色法测定[7]。剩余的青贮样品取150 g装入种子袋中，置于65℃鼓风干燥箱中烘48 h后测定干物质。烘干后的样品经粉碎机粉碎过40目筛装入自封袋用于营养成分测定。采用凯氏定氮法测定粗蛋白(CP)[8]。采用VanSoest等方法测定中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量[9]。用V-Score评分体系(所用指标为氨态氮、乙酸、丙酸、丁酸)对发酵品质进行评估。

1.4 数据分析

采用Excel对所得数据进行初步处理，用SPSS 20.0对试验数据进行方差分析，用V-score评分法对添加剂和含水量及二者之间的交互作用进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 紫花苜蓿青贮的发酵品质

由表3可知，当原料含水量为70%时，添加剂可以不同程度地降低苜蓿青贮的pH值,添加LC，S，CE，LP+S，LC+S，LP+CE，LC+CE处理组可显著降低青贮苜蓿的pH值(P<0.05)。添加S，CE，LC+S的处理组可显著提高苜蓿青贮中乳酸的含量(P<0.05)。添加LC，S，SM，LP+S，LC+CE的处理组可显著降低青贮苜蓿的乙酸含量(P<0.05)。添加剂对青贮样品中丙酸的含量影响不显著。添加LP，CE，YX处理组均未检测到丁酸，其余组丁酸含量与对照组差异不显著。与对照组相比，所有添加剂均能显著降低青贮样品中的氨态氮含量(P<0.05)，其中LC和S处理组氨态氮含量最低。

表3 70%水分紫花苜蓿青贮的发酵品质Table 3 Fermentation quality of 70% moisture content of alfalfa silage

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)，ND表示未检测到，下同

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level,ND indicate not detected.The same as below

由表4可知，当原料含水量为58.9%时，除YX处理组的pH值与对照组相比差异不显著外，其他处理组的pH值均显著低于对照组(P<0.05)。添加剂组与对照组的乳酸、乙酸、丙酸含量差异不显著。与对照组相比，除LP处理组以外，其余各组均未检测到丁酸。添加S和LP+S处理组与对照相比氨态氮含量有所降低，但无显著差异。

表4 58.9%水分紫花苜蓿青贮的发酵品质Table 4 Fermentation quality of 58.9% moisture content of alfalfa silage

由表5可知，当原料含水量为51.29%时，添加剂组与对照组相比pH值均有所降低，但差异不显著。CE处理组的乙酸含量显著高于对照组(P<0.05)，LP+CE，LC+CE处理组的乙酸含量显著高于对照组(P<0.05)。SM，YX，LC+CE，LP+S，LC+S处理组均未检测到丁酸。YX和LP+S处理组的氨态氮含量显著高于对照组(P<0.05)。S，CE，SM处理组的氨态氮含量显著低于对照组(P<0.05)。

2.2 紫花苜蓿青贮饲料的营养品质

由表6可知，在含水量为51.29%的处理组，添加LP，LC，S，CE的处理组干物质显著提高(P<0.05)。添加CE处理组的NDF含量显著降低(P<0.05)，ADF含量有所降低但差异不显著。当原料含水量为58.9%时，CE，SM，YX处理组干物质含量显著降低(P<0.05)，添加CE处理组NDF，ADF含量有所降低但差异不显著；LC+S处理组CP含量显著降低(P<0.05)。当原料水分含量为70%时，不同添加剂对青贮后的干物质含量无显著影响。YX处理组CP含量显著提高(P<0.05)。其余各组CP含量与对照相比均无显著差异。

表6 添加剂和含水量对青贮紫花苜蓿营养品质的影响Table 6 Effect of different additives and moisture content on alfalfa silage nutrition

2.3 原料含水量与添加剂对苜蓿青贮的交互影响

由表7可知，含水量和添加剂及其交互作用极显著影响青贮苜蓿的pH值、干物质和氨态氮(P<0.001)。含水量显著影响青贮苜蓿的粗蛋白的含量(P<0.01)，而添加剂对青贮苜蓿的粗蛋白含量却无显著影响，但两者的交互作用对青贮苜蓿的粗蛋白含量影响显著(P<0.01)。含水量(P<0.001)和添加剂(P<0.05)对青贮苜蓿的乳酸含量影响显著，但两者的交互作用对青贮苜蓿中乳酸含量无显著影响。含水量对青贮苜蓿中乙酸含量无显著影响，添加剂显著影响青贮苜蓿的乙酸含量(P<0.05)，两者的交互作用对青贮苜蓿的乳酸含量影响不显著。含水量显著影响青贮苜蓿中的丁酸的含量(P<0.05)，添加剂对青贮苜蓿丁酸含量影响不显著，两者的交互作用对青贮苜蓿的丁酸含量影响不显著。添加剂和含水量对青贮苜蓿的丙酸、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量影响不显著，且二者的交互作用对这些营养成分无显著影响。

表7 添加剂和原料含水量对紫花苜蓿青贮品质的交互影响Table 7 Interaction of additives and moisture on the quality of alfalfa silage

注：NS表示差异不显著；***，P<0.001; **P<0.01; *P<0.05

Note: NS indicates no significant difference；***，P<0.001; **P<0.01; *P<0.05.

2.4 V-Score评分结果

由V-Score评分表可知，本试验评分最低的处理组为原料含水量70%的对照组(85分)。当青贮样品含水量在51.29%时，评分最高的为LP+CE处理组，其次为LC+S处理组和S处理组，最差的为对照组。当青贮样品含水量在58.9%时，评分最高的为CE处理组和LP+S处理组，其次是S处理组和LP+CE处理组，最差的为对照组。当青贮样品含水量在70%时，评分最高的为S处理组和LP+S处理组，其次为LC+CE处理组，最差的为对照组。

表8 V-Score评分结果Table 8 V-Score grades of the ensiled forage

3 讨论

新鲜的苜蓿青草由于可溶性糖含量低，缓冲能值高，叶面上附着的乳酸菌少，无法产生足够的乳酸使青贮饲料的pH值快速降低到很低的水平。在高水分状态下，梭菌能够产生丁酸，达到一定含量后对动物具有很大的危害[10]。梭菌同样能够降解苜蓿青贮饲料中的蛋白质,产生氨态氮，从而降低N在瘤胃中的利用效率[11]。所以通常情况下苜蓿鲜草很难青贮成功，具体表现在pH值、丁酸和氨态氮含量均很高。在不经晾晒的的条件下，王莹等人的研究结果表明苜蓿青贮的pH值为6.65，丁酸和氨态氮能够达到3.54 g·kg-1和13.37 g·kg-1 [12]。高海娟等人用不经晾晒的苜蓿青贮后其pH值为5.44，丁酸和氨态氮能够达到0.16 g·kg-1和13.94 g·kg-1 [13]。本试验所用苜蓿青贮原料均进行了一定的萎蔫处理(晾晒10～21 h)，降低了苜蓿原料当中的含水量，从而显著降低了苜蓿青贮饲料当中的丁酸(<1%)和氨态氮(<10%)含量，故pH值能达到5.07。所以根据V-score评分，本试验所有处理组的青贮评分均达到85分以上，对苜蓿青贮饲料来说均具有很好的保藏效果。

3.1 添加剂对苜蓿青贮饲料品质的影响

本试验的添加剂主要为蔗糖、纤维素酶、单一乳酸菌以及复合添加剂，其主要效果为发酵促进剂，其目的在于促进乳酸菌的发酵产生乳酸，快速降低苜蓿青贮饲料的pH值从而抑制不良微生物的繁殖。本试验中添加蔗糖的处理组发酵品质优于对照组和其他处理组，这是由于蔗糖弥补了苜蓿中可溶性碳水化合物的不足，为乳酸菌发酵提供了更多的底物，提高了乳酸的生成量，降低了丁酸和氨态氮的含量，这与于国辉[14]和邓海军[15]的研究结果一致。

研究表明青贮饲料发酵需要附着在饲草作物表面的乳酸菌至少要达到青贮原料鲜重的105cfu·g-1 [16]。苜蓿中的乳酸菌含量较低，而向原料中加入乳酸菌制剂则可以弥补其含量的不足。本试验中的乳酸菌添加剂添加量均达到了105cfu·g-1，但其对苜蓿青贮饲料的效果出现了显著的差异。本试验比较了单一和复合乳酸菌添加剂在苜蓿青贮饲料中的效果。添加的单一乳酸菌为LP(植物乳杆菌)和LC(干酪乳杆菌)，复合乳酸菌为两种商业乳酸菌添加剂，德国绍曼乳酸菌、台湾亚芯乳酸菌以及4种包括LP、LC分别与蔗糖、纤维素酶的复合添加剂。通过对比可以发现，添加植物乳杆菌和干酪乳杆菌的处理组发酵品质优于绍曼乳酸菌和亚芯乳酸菌的处理组，基本表现在pH值低、乳酸含量高和氨态氮含量低。这是因为乳酸菌在青贮过程中可分解青贮中的糖类，生成乳酸，降低青贮的pH值，有利于酸性环境的形成，抑制不良微生物的繁殖[17]。陶莲[18]利用3种不同来源的乳酸菌添加剂LaLSIL Dry(LD)、H/M F INOCULANT(H/M F)和 FAST-SILE(FS)进行苜蓿青贮试验，结果表明各处理的pH值均显著低于对照，但均大于4.2，尚未达到理想的酸性环境，但添加乳酸菌可降低氨氮/总氮比值，增加粗蛋白含量和乳酸含量。

本试验所用纤维素酶在多数情况下可不同程度的降低中性洗涤纤维的含量并降低pH值。在原料含水量为70%的处理组中，添加纤维素酶的处理组与对照组相比，pH值与氨态氮含量显著降低，乳酸含量显著提高(P<0.05)，这与Stokes[19]和Dean等[20]研究结果一致。有研究表明，青贮饲料中添加纤维素酶之所以能够降低苜蓿青贮的pH值和氨态氮，是因为纤维素酶可以分解植物的细胞壁，将细胞壁分解为可溶性糖为乳酸提供充足的发酵底物，促进乳酸的发酵从而改善牧草的营养价值[21]。本试验中原料含水量为58.9%和51.29%的处理组中添加了纤维酶，苜蓿青贮中NDF的含量与对照组相比显著降低，这与王莹[22]等报道中在苜蓿青贮中添加了纤维素酶其青贮的NDF显著降低的研究结果一致。在原料含水量为70%的处理组，NDF与对照组相比差异不显著，这可能是由于苜蓿青贮的含水量过高[23]。

3.2 萎焉处理对苜蓿青贮饲料品质的影响

苜蓿原料的含水量对其青贮品质也有一定的影响。在本试验的3个处理组中，随着原料含水量的降低，苜蓿青贮的发酵品质随之提高，这与Steidlová S的结果研究一致[24]。原料含水量为51.29%的处理组中氨态氮含量最低，58.9%含水量丁酸含量最低。低水分青贮的氨态氮含量最低，这与王星凌的研究结果一致[25]。从抑制不良微生物的角度来说这是由于低水份条件下青贮植物细胞汁液渗透压升高，植物细胞呈半干旱状态，好氧性霉菌和腐败菌活动受到抑制，从而阻碍了丁酸的产生和蛋白质的分解。有机酸的含量与青贮饲料的品质成正相关，含水量过高，导致丁酸菌等有害细菌的繁殖，产生丁酸等[26]。从促进发酵的角度来说，苜蓿原料含水量的降低可能使得细胞中糖分浓缩，更有利于乳酸的发酵[27]。

3.3 原料含水量与添加剂的互作效应对青贮饲料品质的影响

本试验中，相同的添加剂在不同原料含水量的处理组中效果不一致，同一原料含水量添加不同的添加剂效果也有差异，根据不同的原料含水量选择不同的添加剂才能有效提高苜蓿青贮饲料的质量安全。

含水量和添加剂及其互作效应对紫花苜蓿青贮的干物质、pH值和氨态氮含量有显著影响，降低原料的含水量使得苜蓿青贮的干物质和氨态氮含量降低，可见水分和添加剂是影响苜蓿青贮干物质、pH值和氨态氮的重要因素。原料含水量过高时制作青贮会有排汁现象，不利于青贮[28]，所以会使得苜蓿青贮的pH值和氨态氮升高。含水量和添加剂都能显著影响苜蓿青贮中的乳酸含量，但其交互作用对苜蓿青贮的乳酸含量无显著影响，添加剂可促进苜蓿青贮乳酸的发酵，低水使得苜蓿青贮中可溶性糖含量浓缩从而促进乳酸的发酵。除蛋白以外，水分和添加剂及其交互作用对苜蓿青贮的营养品质均无显著影响。

4 结论

添加剂在适宜的水分含量下可以改善苜蓿青贮料的品质。在本试验的3个水分处理组中，青贮原料含水量为51.29%时，植物乳杆菌+纤维素酶处理组效果最好，青贮原料的含水量为58.9%时，纤维素酶处理组和植物乳杆菌+蔗糖处理组效果最好，青贮原料的含水量为70%时，蔗糖处理组和植物乳杆菌+蔗糖处理组效果最好。水分和添加剂及其互作效应对紫花苜蓿青贮的干物质、pH值和氨态氮含量有显著影响。