花生秧、全株玉米不同混合比例及添加剂对青贮发酵品质和营养价值的影响

2019-10-22王思伟李魁英张海娜李元迎石少轻

草业科学 2019年9期

王思伟，李魁英，张海娜，李元迎，石少轻，王昆

（1.河北省农林科学院粮油作物研究所，河北石家庄 050000；2.河北省农林科学院棉花研究所，河北石家庄 050000）

花生(Arachis hypogaea)以其全面丰富的营养而著称，我国作为世界花生第一生产大国，2016年种植面积达46.6万hm2，总产量达1 571万t。有研究表明，花生收获后产生的副产物花生秧，在花生收获期前10 d，留茬高度5 cm时刈割，粗蛋白(crude protein, CP)含量可达13.2%，比优质墨西哥玉米(Zea mays)和苏丹草(Sorghum sudanense)高1.4倍，比甘薯(Dioscorea esculenta)藤高1.6倍，接近于多年生黑麦草(Lolium perenne)，略差于盛花期紫花苜蓿(Medicago sativa)[1]，是具有巨大开发潜力的粗饲料资源之一。目前，经过晾晒风干的花生秧已应用于奶牛养殖中，但是晾晒花生秧不仅受气候条件的限制，还会影响其养分含量，且牛采食干枯花生秧容易导致瓣胃阻塞等疾病[2]，因此，许多研究者认为将花生秧进行微贮或青贮是较为合适的利用方式[3]。但是，花生秧作为豆科作物，其蛋白质含量高且含糖量低，乳酸菌不能大量繁殖，产生乳酸较少，因此不适宜单独作为青贮原料，常与其他含糖量高的青贮原料进行混合青贮[4]。现已有研究将花生秧与甘薯藤、玉米秸秆、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)等原料进行混贮[5-8]。青贮全株玉米作为奶牛饲料的重要组成部分，是利用最广泛的青贮饲料，且花生秧与玉米在同一时期收获，但至今仍未有报道将全株玉米与花生秧进行混合青贮。本研究将花生秧与全株玉米进行混合青贮，分析不同混合比例及添加剂类型对其混合青贮品质的影响，旨在确定花生秧与全株玉米混合青贮适宜的应用方法，为花生秧作为奶牛粗饲料的合理开发利用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

全株玉米和花生秧采自河北省农林科学院粮油作物研究所藁城堤上试验站；全株玉米于蜡熟期收获；花生秧在花生收获时期收割，留茬高度在3～5 cm[9-10]。

添加剂 1 成分：枯草芽孢杆菌 ≥ 6×109cfu·g-1、产脘假丝酵母≥3×109cfu·g-1、嗜酸乳杆菌≥1×109cfu·g-1，北京好友巡天生物技术有限责任公司生产。

添加剂 2 成分：乳酸菌 ≥ 1×1011cfu·g-1，芯来旺生物科技(南京)有限公司生产。

1.2 试验设计

采用5×3双因素试验设计，分别制作花生秧和全株玉米比例为0∶1、1∶3、1∶1、3∶1、1∶0的混合青贮，每种青贮均分3组进行处理，复合添加剂组使用添加剂1，乳酸菌组使用添加剂2，另一组为对照；每个处理3个重复 (表1)。

将花生秧和全株玉米分别切割揉碎成1～2 cm的小段，按试验设计比例分别称重并混合均匀，按每个重复所需重量分别加入添加剂和蒸馏水，使饲料含水量控制在70%左右，混匀后装入1 L专用青贮试验塑料瓶内，填装、压实、密封。贮存于河北省农林科学院粮油作物研究所实验室内，60 d后开封取样，供分析测定。

表1 花生秧全株玉米混合青贮试验设计Table 1 Experimental design of mixed silage fodder containing peanut vines and whole-plant corn

1.3 检测指标

1.3.1 感官评价

评定青贮料等级按照《德国DLG青贮饲料感官评分标准》[11]，从气味、质地和色泽3方面进行感官评价。其中，气味占14分，质地占4分，色泽占2分，综合得分16～20为优良，10～15为尚可，5～9为中等，0～4为腐败。

1.3.2 青贮品质检测

按照《青贮饲料质量评定标准(试行)》[12]制取浸提液，采用pH计(雷磁PHB-4)测定青贮饲料的pH，采用苯酚-次氯酸比色法(TU-1901型紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司)测定氨态氮(ammonia nitrogen, AN)含量；使用高效液相色谱仪(Agilent 1200)测定乳酸(lactic acid, LA)、乙酸(acetic acid, AA)、丙酸(propionic acid, PA)及丁酸(butyric acid, BA)含量。色谱条件：采用COMOSIL 5C18-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-1NaH2PO4(H3PO4调pH 2.65)，流动相B为甲醇。起始流动相为100%流动相A，0流动相B，维持5 min；到8 min为90%流动相A，10%流动相B，维持14 min；最后在22 min时恢复起始浓度，平衡柱子，进下一个样。流速1 mL·min-1，柱温 30 ℃，检测波长 215 nm，进样体积 20 μL。

1.3.3 营养品质检测

干物质含量采用烘干法，粗蛋白质(crude protein, CP)采用凯氏定氮法(KJELTEC AUTO 1030 Analyzer凯式定氮仪，Tecator)，粗脂肪(ether extract,EE)采用索氏浸提法(SZF-06G型脂肪测定仪，上海新家仪器有限公司)，中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)采用范氏(Van Soest)洗涤法(CXC-06型纤维测定仪，上海新家仪器有限公司)，粗灰分(Ash)采用马福炉(TM0610S，北京盈安美诚科学仪器有限公司)灼烧法，可溶性糖(water soluble carbohydrate, WSC)采用蒽酮-硫酸比色法，具体检测方法参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[13]。

1.4 饲料相对饲喂价值(RFV)计算

RFV=DMI×DDM /1.29。

DMI与DDM的预测模型分别为：

DMI=120 /NDF；

DDM=88.9-0.779ADF。

式中：DMI (dry matter intake)为粗饲料干物质的随意采食量，单位为占体重的百分比即%BW；DDM(digestible dry matter)为可消化的干物质(%)[14]，粗饲料分级标准为：＞151分为特级，125～150分为1级，103～124分为2级，87～102分为3级，75～86分为4级，＜75分为5级[15]。

1.5 数据处理与分析

采用Excel 2010 和SPSS 19.0统计软件进行数据统计和Duncan氏多重比较，添加剂、混合比例及二者间的交互作用对青贮发酵品质和营养成分的影响使用双因素方差分析。结果以平均值 ± 标准差表示。

2 结果与分析

2.1 感官评定结果

从感官上看，B1、B2、B3、B4组的色泽均呈淡褐色或淡黄色，质地较好，有强烈的酸香味，属于优良品级；而B5组虽结构保持完整，但具有强烈丁酸气味，色泽略变色，属中等品级。统计结果显示(表2)，在不同混合比例条件下B1、B2、B3、B4组的气味指标极显著优于B5组(P＜0.01)，在混合比例相同的条件下，添加剂对各混合比例青贮的气味均无显著影响(P＞0.05)；混合比例和添加剂对青贮质地和色泽均无显著影响(P＞0.05)。B1、B2、B3、B4组的感官评价总分极显著高于B5组(P＜0.01)，在各混合比例下添加剂的影响均不显著(P＞0.05)。综合分析，添加剂类型对青贮感官评价无显著影响(P＞0.05)，混合比例对青贮的气味和评价总分有显著影响(P＜0.01)。添加剂类型与混合比例之间互作效应不显著(P＞0.05)。

表2 不同比例和添加剂处理混合青贮的感官评价Table 2 Sensory evaluation of mixed silages in different mixed ratios and starters

2.2 青贮品质检测结果

2.2.1 pH和氨态氮/总氮检测结果

在使用相同添加剂的条件下，随着花生秧比例的增加，pH和AN/TN均呈极显著增加趋势(P＜0.01)(表3)。在混合比例相同的条件下，B4、B5组中，使用添加剂A1的pH极显著低于A2、A3组(P＜0.01)；在B1、B2组中，A1、A2组的AN/TN值显著低于A3组(P＜0.05)。综合分析，本研究中添加剂类型对青贮饲料的pH有极显著影响(P＜0.01)，使用A1添加剂的pH最低；使用两种添加剂均可显著降低AN/TN值(P＜0.05)；混合比例对青贮饲料的pH和AN/TN值均有极显著影响(P＜0.01)，以B1、B2组效果最好；添加剂类型与混合比例之间互作效应对pH有极显著影响(P＜0.01)。

表3 不同比例和添加剂处理混合青贮的pH和氨态氮/总氮Table 3 pH and AN/TN of mixed silages in different mixed ratios and starters

2.2.2 有机酸含量

随花生秧添加比例的增加，LA、TA、PA、LA/TA含量极显著降低(P＜0.01)，同时AA含量极显著增加(P＜0.01) (表4)。其中，B2组的平均LA含量极显著高于B1、B3组(P＜0.01)，B1、B3组LA含量极显著高于 B4、B5组 (P＜0.01)，且 B4、B5组之间差异极显著(P＜0.01)；B1的AA含量极显著低于 B3、B4、B5(P＜0.01)；B2、B3的 AA 含量极显著低于B4、B5(P＜0.01)；B2、B3的PA 含量极显著高于 B1、B4、B5组 (P＜0.01)；B2、B3的 TA 含量显著高于 B1、B4、B5组 (P＜0.01)；B1、B2、B3的LA/TA 值极显著高于 B4、B5(P＜0.01)，但 B1、B2、B3之间差异不显著(P＞0.05)。所有处理组均未检测到BA。混合比例相同的条件下，B2组中，A1的LA含量显著高于A3(P＜0.05)，A1的TA含量显著高于A3(P＜0.05)；在B3组中，A1的TA含量显著高于A3(P＜0.05)；B4组中A1的LA、PA、LA/TA含量显著高于A2、A3(P＜0.05)，AA显著低于A2、A3(P＜0.05)；综合分析，添加剂类型对LA、PA含量有显著影响(P＜0.05)；而混合比例对有机酸含量影响极显著(P＜0.01)；添加剂类型与混合比例之间没有显著的互作效应(P＞0.05)。

2.3 主要营养成分检测结果

在混合比例处理中，B1、B2组的DM含量显著低于B3组(P＜0.01)，B1组极显著低于B4组(表5)；B1、B2组的CP含量极显著高于B4、B5组(P＜0.01)；B1的EE含量极显著高于其他4组(P＜0.01)，说明花生秧的EE含量较低；ADF、Ash含量随着花生秧添加比例的增加而增加，B3、B4、B5的ADF含量和Ash含量极显著高于B1、B2(P＜0.01)，且B1中Ash含量显著低于B2(P＜0.01)；WSC含量则随花生秧添加比例的增加而降低，B3、B4、B5极显著低于B1、B2(P＜0.01)；混合青贮的RFV也随着花生秧添加比例的增加极显著下降(P＜0.01)，B5A2、B5A3组为三级饲料，其余均在二级饲料范围内。混合比例一定的条件下，在B1组中，使用A1添加剂的EE含量显著高于A2、A3组(P＜0.05)，WSC含量极显著高于A2、A3组(P＜0.01)；在B2组中，使用A1、A2两种添加剂均可使青贮的ADF和Ash显著降低(P＜0.05)，WSC极显著提高(P＜0.01)；使用A1添加剂还可显著降低青贮的NDF (P＜0.05)和RFV(P＜0.05)。其他添加比例中，使用不同的添加剂对青贮的营养品质和RFV评分无显著影响(P＞0.05)。综合分析，添加剂类型对青贮饲料的EE、ADF含量有显著影响(P＜0.05)，对WSC有极显著影响(P＜0.01)；混合比例对青贮饲料的DM、CP、EE、ADF、Ash、WSC和RFV有极显著影响(P＜0.01)，其中混合比例为B2时青贮饲料的营养成分较好，RFV值最高；添加剂类型与混合比例对EE和WSC均具有极显著的互作效应(P＜0.01) (表5)。

3 讨论

3.1 不同混合比例对花生秧全株玉米混合青贮的影响

对青贮饲料进行评定通常从感官评价、青贮品质和营养品质三方面进行。其中，感官评价利用较多的方法是《德国DLG青贮饲料感官评分标准》；pH、AN/TN值和有机酸含量及组成是评定青贮料品质优劣的重要指标，品质较好的青贮饲料一般pH和AN/TN值较低，有机酸特别是LA含量以及LA占总有机酸的比例高[4]。因此，本研究亦从感官评价、青贮品质和营养品质三方面对不同混合比例的花生秧青贮玉米混合青贮进行了评定。感官评价结果显示，花生秧单贮的气味明显劣于花生秧青贮玉米混合青贮，说明花生秧不适宜单独青贮。相关研究认为，优良青贮料的pH应该为3.8～4.2，当pH＜4.0时，乳酸菌等有益菌发挥主要作用，其他有害菌被抑制[16]。在本研究中，仅有青贮玉米和花生秧全株玉米配比为1∶3时的混合青贮pH＜4.0，其余组均高于优良青贮料的pH范围。另外，AN/TN反映了青贮饲料中蛋白质和氨基酸分解的程度，该值越大说明氨基酸和蛋白质分解越多[17]，意味着青贮饲料质量不佳。在花生秧全株玉米混合青贮中，AN/TN值随着花生秧添加比例的增大呈现显著增加的趋势，说明花生秧添加量的增加会影响青贮饲料中的蛋白质和氨基酸的保存，降低饲料质量。龚月生和张文举[18]指出，有机酸含量及其构成可以反映青贮发酵过程的好坏，其中最重要的是LA、AA和BA，乳酸所占比例越大越好。本研究中，混合青贮的LA及LA/TA值均随着花生秧添加比例的增大而显著降低，说明随着花生秧添加比例的增大，同型发酵的程度越低，不利于pH的迅速下降及营养物质的保存，这主要是由于花生秧WSC含量较低造成的。AA是异型发酵的产物，青贮饲料中一定量的AA有利于提高青贮的有氧稳定性[19]，因此，仅就AA含量而言，花生秧含量的增加有利于提高混合青贮的有氧稳定性；PA具有良好的抑制真菌的作用[20]，也有助于提高有氧稳定性，在本研究中，B2、B3组的PA含量显著高于其他3组，结合各组的AA含量，说明花生秧的添加比例可能对青贮的有氧稳定性无太大影响；BA含量高表明饲料发生了霉菌发酵。本研究中，各组均未检测到BA，说明各组饲料均未发生腐坏变质。综上所述，花生秧全株玉米混合青贮的青贮品质会随着花生秧添加比例的增大而显著降低。

表4 不同比例和添加剂处理混合青贮的有机酸含量Table 4 Organic acids of mixed silages in different mixed ratios and starters

表5 不同比例和添加剂处理混合青贮的营养成分Table 5Nutrient compositions of mixed silages in different mixed ratios and starters

不同混合比例对花生秧全株玉米混合青贮营养成分也有显著影响。随着花生秧添加比例的增加，混合青贮的ADF和Ash含量显著增加，DM、CP、EE、WSC含量显著降低，这主要是由于花生秧的ADF含量较高，DM、CP、EE、WSC含量较低所致。WSC是青贮的重要条件，当饲料原料中的WSC含量较高时，乳酸菌可利用的发酵底物多，乳酸产量增加，pH迅速下降，从而抑制有害菌生长，降低了其蛋白质和氨基酸的降解，更好地保存青贮原料的营养价值[21]。因此，花生秧的添加降低了混合青贮中的WSC含量，导致其混合青贮发酵不良，青贮品质显著下降，与其他指标结果一致。RFV是目前美国唯一广泛应用的对粗饲料品质进行综合评定的指数。其定义为，相对一特定标准粗饲料(盛花期苜蓿)，某种粗饲料可消化干物质的采食量[22]。本研究通过计算RFV值，对不同混合青贮的饲喂价值进行了比较，由结果可知，除B5组外，其他4组均为二级饲料，其中B2组评分最高，说明添加部分花生秧可以提高青贮玉米的饲喂价值。

刘太宇和郭孝[5]发现，在玉米秸秆中添加15%花生秧进行混贮效果最好。杨红先[6]认为，将花生秧与甘薯藤进行混贮，花生秧比例占1/3左右为宜。吴进东[7]研究了几种农作物秸秆混合青贮的优化模式，认为混合青贮的最优模式为青贮原料花生秧∶甘薯藤∶玉米秸秆=1∶1∶2。黄秀声等[8]将狼尾草与花生秧制成混合青贮，当狼尾草与花生秧混合重量比例为75∶25和50∶50时，青贮效果较佳。以上研究均认为使用花生秧与其他饲料原料进行混合青贮时，花生秧的添加比例不宜过高，与本研究结果一致。通过与全株青贮玉米进行比较后发现，当花生秧添加量在25%时，混合青贮的青贮品质和营养成分没有显著区别，说明花生秧的添加量在25%左右较为适宜。

3.2 添加剂处理对花生秧全株玉米混合青贮的影响

本研究分别用两种添加剂对花生秧全株玉米混合青贮进行了处理，结果显示，添加剂类型对混合青贮青贮品质和营养成分指标的影响不及混合比例对其的影响大。这主要是由于发酵比例是决定青贮品质的主要因素，当花生秧的添加比例较小时，全株玉米的WSC和乳酸菌含量足以满足发酵所需，因此添加剂对提高花生秧全株玉米混合青贮品质的作用较小，相反，当花生秧添加比例较大时，WSC含量过少，添加乳酸菌后也会因为缺少发酵底物而无法发挥作用。A1、A2组的AN/TN显著低于对照组，说明使用两种添加剂均有利于蛋白质的保存。而pH和WSC含量的显著差异，主要是添加剂的组成成分不同所致。其中，添加剂1(A1)的主要成分为枯草芽孢杆菌、产脘假丝酵母和乳酸菌，而添加剂2(A2)只含乳酸菌。从结果分析，A1组的pH显著低于A2组和对照组，说明使用复合添加剂可更快利用WSC，降低pH；而A1组的WSC含量显著高于对照组，则可能是由于枯草芽孢杆菌可产生大量纤维素酶和半纤维素酶[23]，能将青贮原料中的结构性碳水化合物降解为戊糖，从而为乳酸菌提供更多的发酵底物所致[24]。综合分析，使用复合添加剂对提高花生秧全株玉米混合青贮品质的效果较好。