甲酸在青贮饲料中的应用研究

陈 勇，刘 月，吴 鑫，吴 浩，周振明

（中国农业大学动物科技学院，动物营养国家重点实验室，北京 100193）

青贮饲料是将新鲜的青绿饲料经过适当的加工处理后，在厌氧条件下经过微生物发酵作用而调制保存的多汁饲料。饲料的青贮效果受原料特性、加工技术和环境等多方面因素的影响，同时，青贮窖启封后接触空气，使酵母菌、霉菌等好氧微生物大量繁殖，造成饲料污染和营养物质损失。甲酸及甲酸盐作为青贮添加剂则可以有效减少营养物质的损失，促进有益微生物的发酵，改善青贮品质，增加有氧稳定性，提高饲料的适口性。Dirks于1926年首次使用甲酸作为添加剂进行青贮，挪威近70%的青贮饲料添加甲酸，英国1968年后也广泛使用甲酸作为添加剂[1]。随着青贮制作机械的改进和青贮技术的日益成熟，目前使用甲酸、甲酸盐作为青贮添加剂已经相当普遍，本文就甲酸及甲酸盐在青贮饲料中的应用进行综述。

1 甲酸青贮的原理

甲酸又称蚁酸，无色液体，有刺鼻性酸味，是脂肪酸系列中最强的酸，可快速降低饲料的pH[2]。相比于无机酸（H2SO4、HCL）添加剂，甲酸除能降低pH外，还具有显著的抗菌效果，能够抑制芽孢杆菌和一些革兰氏阴性菌的生长繁殖，另外，甲酸还能抑制饲料原料的呼吸作用，即使原料可溶性碳水化合物含量不高也能制作高品质的青贮饲料。甲酸的抗菌效果主要受H+浓度和非游离脂肪酸对细菌的选择作用的影响。在同系列脂肪酸中，分子量越高，H+的浓度就越低，其抗菌的效果就越强，这种性质可以上升到C12酸。甲酸是较为理想的抑制性青贮发酵剂。

2 甲酸的添加量

甲酸的添加量受原料种类和含水量的影响。青贮采用甲酸处理的优点是适用于高水分原料及轻度晾晒的原料（水分70%～75%），能够在高水分条件下实现低含糖量的禾本科再生草、豆科牧草的良好青贮调制，贮藏损失少、饲喂损失少。Rooke等[3]将苜蓿萎蔫49 h后添加甲酸、甲醛等添加剂进行青贮，结果发现与无添加青贮饲料没有显著差异，表明重度萎蔫限制了甲酸等添加剂的有效性。

青贮过程添加甲酸的原则是无论何种原料，必须使pH快速降低到4.0及以下。甲酸添加量不足时，不能使青贮饲料的pH充分下降，无法抑制不良发酵微生物的活动。因此，确定适宜的添加量非常重要，常用甲酸添加量见表1。但是，由于早期刈割或施用高氮肥青贮原料的蛋白质含量高，添加量应比表1的数量增加0.3～1.0 kg/t[2]。

表1 不同原料甲酸最适添加量Table 1 The optimum adding amount of different materials formate

3 甲酸对青贮饲料品质的改善作用

3.1对感官品质的改善在实际生产中，通常根据开窖后青贮玉米的气味、色泽、质地、含水量等感官指标，评定其青贮品质的好坏。大量研究表明经过甲酸处理的青贮饲料可以较好地保存饲料原料的特性。朱欣等[4]在甘蔗叶梢青贮过程中使用甲酸（0.6%），青贮45 d后颜色和质地与对照组无差别。徐炜等[5]使用甲酸（5 kg/t）处理紫花苜蓿添加青贮，90 d后青贮饲料的茎叶结构保存完好，颜色接近青贮原料的原色，且具有酸香味。侯美玲等[6]研究了不同甲酸添加量对典型天然牧草青贮质量的影响，使用的甲酸添加量分别是3、6和9 g/kg，结果显示，甲酸添加量为6 g/kg时感官品质较好，青贮饲料样品有微弱酸香味，茎叶保持状况良好，质地柔软，呈淡黄色，为1级优良青贮饲料。周娟娟等[7]分别使用甲酸、丙酸、玉米粉和马铃薯渣来处理辣椒秸秆青贮，结果表明，甲酸处理的青贮料颜色、气味、质地最佳。

3.2对发酵品质的影响青贮品质评定是对青贮饲料收贮全过程质量优劣的监督，是提高青贮饲料利用效率的重要途径和方法。青贮饲料发酵品质的评定主要从pH、乳酸以及各类挥发性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）和氨态氮含量等方面进行。

pH是直接决定青贮品质的重要因素，添加甲酸在青贮初期可使pH迅速下降，但对青贮饲料的最终pH值影响不同，最终pH受多种因素影响。

有机酸是青贮发酵过程中各类微生物代谢产生的主要产物，有机酸含量的多少可以直接反映青贮发酵中占据主导地位的菌种。一般认为，有机酸特别是乳酸含量及乳酸占总有机酸的比例越高，整个青贮过程中乳酸菌发酵优势越明显，青贮品质就好；反之，乳酸含量低，青贮饲料品质就差。乳酸（LA）/乙酸（AA）反映的是青贮过程中同型发酵的程度，其值越高表明同型发酵的程度越高。Nadeau等[8]研究发现，在青贮饲料中添加甲酸，可降低青贮饲料的pH(pH＜4.2)、提高乳酸浓度，并抑制有害微生物的生长。刘玲等[9]发现添加甲酸能够极显著降低红豆草青贮饲料的pH、乙酸和氨态氮含量，同时提高乳酸的生成量。任海伟等[10]研究也发现通过添加甲酸显著降低玉米秸秆和莴笋叶混贮饲料的pH，乳酸含量则显著增加。丁酸的含量也可以反映青贮品质的好坏，丁酸含量高于干物质含量的1%，就意味着发酵腐败变质[11]。柱花草直接青贮品质较差，张亚格等[11]通过添加甲酸显著降低了青贮饲料的pH和丁酸含量。

氨态氮同样是衡量青贮饲料发酵质量的重要指标，氨态氮与总氮之间的比值反映青贮饲料中蛋白质及氨基酸的分解程度。Sarah等[12]在青贮苜蓿中添加甲酸，发现其可以显著降低苜蓿青贮的pH值、NPN和NH3-N浓度，有效抑制青贮饲料中蛋白质的降解。王永新等[13]发现甲酸能显著改善白三叶青贮发酵品质，极显著降低青贮pH、乙酸和氨态氮含量。刘玲等[14]认为甲酸能极显著降低青贮高冰草的pH和氨态氮含量（P＜0.01），提高乳酸生成量。邓海军等[15]也认为甲酸能极显著降低青贮紫花苜蓿的pH和氨态氮/总氮值（P＜0.01）。

3.3对营养品质的改善青贮饲料添加甲酸后pH降低，有效抑制了有害菌生长，特别是抑制腐败梭菌发酵，减少了青贮早期植物呼吸作用对营养物质的消耗，更好地保留了营养成分。王永新等[13]研究表明添加甲酸能显著提高白三叶青贮饲料的干物质保存率，也显著提高ADF含量。蒋慧等[16]研究认为青贮时低pH能减少干物质和能量损失。任海伟等[10]研究也认为添加甲酸时青贮干物质损失率最低，且显著降低了纤维素、半纤维素和酸性洗涤木质素的含量。张晓庆等[17]研究也认为添加甲酸显著降低了麻叶荨麻青贮饲料的纤维组分的趋势，显著增加了干物质、可溶性糖的含量。秦立刚等[18]也发现，在青贮中添加甲酸可以降低中性洗涤纤维含量和干物质损失率，并减少青贮饲料中硝酸盐含量，有效改善青贮的发酵品质。

青贮料的蛋白质降解与pH密切相关，pH小于4.2时蛋白质分解为较稳定的氨基酸，并不造成损失。但若pH高于4.2时，腐败菌的活动会使氨基酸分解成非蛋白氮（氨、胺等），造成蛋白质损失。Yuan等[19]研究发现甲酸能迅速降低青贮饲料pH值，青贮饲料中游离氨基酸N含量显著降低，在青贮第5天时氨基肽酶活性完全丧失，这表明甲酸能抑制蛋白质的分解损失。也就是说即使原料含糖量低，通过添加甲酸也能调制出品质良好的青贮，这对于调制禾本科再生草和苜蓿等含糖量低牧草青贮是有效的处理方法。Aksu等[20]研究发现，在青贮中添加新鲜原料重量5%甲酸时，可更多保留青贮饲料的蛋白质和可溶性碳水化合物，并提高青贮中乙酸的产量。秦立刚等[18]研究也表明添加甲酸的苏丹草青贮饲料的可溶性碳水化合物（WSC）含量高于对照组和蔗糖处理组。

3.4对采食量和消化率的改善饲喂添加甲酸青贮饲料的反刍动物增重快、产奶量高，主要原因是干物质采食量的增加和有机物消化率的改善两者叠加所产生的效果。李梦楚等[21]研究发现，甲酸能显著改善青贮香蕉茎秆品质，同时提高青贮香蕉茎秆养分的瘤胃降解率。Castle等[22]研究认为，作为奶牛饲料时，添加甲酸的青贮饲料优于直接青贮的饲料，添加甲酸的青贮饲料总DM的摄入量更高，并且产奶量更高。Karaman等[23]也发现，用添加甲酸的青贮玉米饲喂奶牛可以增加奶牛血清中的谷草转氨酶和谷丙转氨酶的含量，同时增加了奶牛产奶量，提高了乳脂率，从而提高牛奶品质。Winters等[24]研究表明添加甲酸的青贮饲料饲喂肉牛，可以提高采食量和日增重。

4 甲酸与丙酸在青贮中的混合使用

甲酸在有机酸中酸性最强，是一种发酵抑制剂。丙酸在有机酸中酸性最弱，但是它的抗真菌活性最强，是一种好氧性腐败菌抑制剂。丙酸在青贮饲料中的作用不在于促进发酵，而在于抑制酵母菌、霉菌和一些需氧微生物的生长。市场上，甲酸价格相对于丙酸价格较贵，在生产上可以考虑将甲酸与丙酸混合添加青贮。李真真等[25]将甲酸和丙酸分别稀释为45%后按照1:1勾兑，添加量为6 mL/kg鲜草进行苜蓿青贮，发现能够降低苜蓿青贮饲料的pH值、丁酸和氨态氮的产量，显著地降低非蛋白氮和结合蛋白质的产量，增加真蛋白的含量。

Vakili等[26]研究发现甲酸单独使用或与丙酸联合使用可以降低青贮饲料氨氮浓度（P＜0.05），还发现补充有甲酸和丙酸的混合物的青贮饲料的好氧稳定性比无添加对照高1.6倍。

5 甲酸盐在青贮饲料中应用

添加甲酸对发酵品质具有良好的改善效果。但是，甲酸具有腐蚀性且成本较高，所以直接使用甲酸，在取用的便利性、使用的安全性、对机械的腐蚀性等方面仍存在诸多问题。而开发甲酸盐类作为青贮饲料添加剂，可解决其安全性的问题。刘辉等[27]将甲酸钠+甜菜粕添加到苜蓿青贮中，提高了发酵品质，显著降低了青贮饲料的pH和氨态氮含量。李平等[28]发现当含水量为57.48%时，甲酸钠处理老芒麦青贮的乳酸含量显著降低。

甲酸铵已成为商品青贮添加剂，这种添加剂几乎和甲酸一样有效，在青贮发酵过程中能够迅速游离出甲酸和氨，从而降低pH，抑制不良微生物的生长，且对青贮容器的腐蚀性低于甲酸[29]。但甲酸铵的添加量应该高于甲酸。陈鹏飞等[30]研究表明在高水分牧草青贮中添加6 L/t甲酸铵后牧草的发酵品质最好。Yuan等[19]研究表明二甲酸钾也能迅速降低青贮饲料pH值，在抑制蛋白水解方面与甲酸一样有效。

6 结语

使用甲酸及甲酸盐作为青贮添加剂是有效利用青贮饲料的方式之一，可以明显改善青贮饲料的发酵品质，降低干物质的损失率，抑制蛋白质和糖的分解损失，改善采食量和消化率，提高日增重和产奶量等。市场上，甲酸相对于其他有机酸价格较贵，如何合理有效地搭配其他有机酸添加剂或其他添加剂还需要进一步研究。

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