不同添加剂处理对小黑麦和黑麦青贮营养品质和发酵品质的影响

代寒凌，田新会，杜文华*，吴建平

(1.甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，中-美草地畜牧业可持续研究中心，甘肃 兰州 730070； 2.甘肃省农业科学院，甘肃 兰州 730070)

小黑麦(Triticale)是小麦属(Triticum)和黑麦属(Secale)植物经过杂交形成的新物种，其兼具小麦(Triticumaestivum)营养价值高以及丰产性的优势和黑麦(Secalecerale)抗逆性强的特点[1]。小黑麦作为粮饲兼用型牧草，其生物产量高，适口性好[2]。赵雅姣等[3]研究表明半干旱灌区饲用型小黑麦新品系P2乳熟期的干草产量达21.58 t·hm-2，粗蛋白(crude protein，CP)产量达1.62 t·hm-2。黑麦是禾本科(Gramineae)草本植物，其茎秆柔软，叶量大，家畜喜食，具有较强的抗逆性[4]。饲用黑麦的秸秆产量高于小麦和燕麦(Avenasativa)[5]，近年来在西南、华北、西北以及青藏高原的牧区种植面积不断扩大[6]。孙敏等[7]研究表明山西太谷地区黑麦品种OKLON和4R507、小黑麦品种晋饲1号和中饲237的草产量以及粗蛋白、钙和磷含量均高于普通小麦95-120品种。

青贮饲料具有良好的适口性，贮藏性和青绿多汁的特点，在饲料调制中得到了广泛应用[8]。青贮添加剂可以提升发酵品质[9]。乳酸菌类添加剂可以使乳酸菌迅速形成优势菌群，形成酸性环境并抑制好氧微生物的生长繁殖[10]。冬牧70黑麦添加乳酸菌类添加剂后，乳酸菌快速主导发酵，使pH迅速降低，抑制植物酶活性，减少蛋白质的损失，优于常规青贮[11]。发酵抑制剂通过直接降低青贮原料的pH值为乳酸菌的繁殖提供条件，抑制部分或全部其他微生物的生长，以减少发酵过程中营养成分的损失，如甲酸、乙酸等[10]。甲酸可以抑制植物呼吸消耗和微生物的活动，降低原料中可溶性碳水化合物的消耗，从而提高牧草的能量利用率[12]。添加6 mL·kg-1甲酸可以降低小黑麦青贮的pH值，同时提升乳酸含量，降低乙酸、丁酸、氨氮含量，青贮品质得到提升[13]。青贮饲料的评价主要包括感官评价(气味、色泽和结构)、营养品质[干物质(dry matter，DM)、粗蛋白、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)含量和干物质消化率(dry matter digestibility，DMD)]和发酵品质[可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)含量、pH值、有机酸(organic acid)含量和氨态氮/总氮(ammonia nitrogen/total nitrogen，NH3-N/TN)]等[14]。优质青贮饲料的pH值小于4.2，有机酸中乳酸含量大于60%，乙酸含量小于20%，丙酸含量小于10%，丁酸含量小于1%[15]。可溶性碳水化合物是青贮发酵中乳酸菌的主要能量物质，要求在原料中不低于鲜重的1.0%～1.5%[16]。氨态氮/总氮反映了牧草青贮过程中蛋白质的分解程度[17]，其值越低说明青贮发酵品质越好。目前国内尚未有乳酸菌类添加剂对小黑麦、甲酸添加剂对黑麦营养品质和青贮品质影响方面的报道。为此，本研究拟以小黑麦和黑麦作为青贮原料，甲酸以及乳酸菌类添加剂(Sila-Mix，Sila-Max)作为青贮添加剂，研究不同添加剂处理对小黑麦和黑麦青贮营养品质和发酵品质的影响，以筛选出小黑麦和黑麦青贮的最佳添加剂，并明确小黑麦和黑麦的青贮效果，为小黑麦和黑麦的青贮技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

青贮原料为甘肃农业大学草业学院培育的黑麦新品系(编号分别为C12、C13、C14、C15、C33、C39)的等量混合样(简称黑麦)和小黑麦新品系(编号分别为J5、J6、J8、J12、J13、J14)的等量混合样(简称小黑麦)，于2016年3月12日种植于甘肃省临洮县农校农场，刈割时期均为灌浆期。

添加剂为Sila-Max(混合型乳酸菌制剂，美国Ralco Nutrition 公司生产，主要成分为乳酸杆菌发酵产物、乳酸片球菌发酵产物和纯化纤维素酶)、Sila-Mix(混合型乳酸菌制剂，美国Ralco Nutrition公司生产，主要成分为植物乳杆菌、乳酸片球菌、硅酸钙和黑曲霉)，甲酸为实验室用分析纯(国药集团生产)。

1.2 试验设计及方法

二因素随机区组设计。A因素为青贮原料，设2个水平：A1(黑麦rye)，A2(小黑麦triticale)；B因素添加剂处理，设4个水平：B1(Sila-Max)，B2(Sila-Mix)，B3(甲酸formic acid)，CK(对照，无添加剂)，重复3次，其中Sila-Max和Sila-Mix的添加量按照产品说明添加，分别为0.0025和0.5 g·kg-1，甲酸添加量参照美国青贮添加标准(5.03 g·kg-1)[18]。

于2016年6月15-17日将青贮原料刈割后，待水分降至70%～75%时，铡碎至2～3 cm，均匀喷洒添加剂后，装入真空袋中(每袋约400 g)，抽真空后密封，室温青贮90 d后开封测定相关指标。

1.3 测定指标

1.3.1青贮感官评价 青贮袋开封后，采用德国农业协会饲料行业标准[19]进行青贮感官评价，包括气味(0～14分)、结构(0～4分)和色泽(0～2分)。评价等级为：20～16优良，15～10尚好，9～5中等，4～0劣质。

1.3.2营养品质的测定 采用五点取样法，取200 g青贮样品在105 ℃杀青0.5 h，80 ℃烘干8 h，粉碎后过0.069 mm筛于信封袋中保存。参照GB/T 30395-2013[20]，采用半微量凯氏定氮法测定CP含量，采用范氏纤维法测定ADF和NDF含量。

参照梁建勇等[21]的方法测定干物质消化率(DMD)，以4头装有永久瘤胃瘘管羊(瘘管羊为德国美利奴♂×临洮本地羊♀的杂交2 代健康公羊，平均体重53 kg 左右)作为试验动物，样袋采用40 μm孔径的尼龙布袋，测定样品在瘤胃中48 h的体内降解率。

1.3.3发酵品质的测定 取20 g样品放入三角瓶中，加入去离子水180 mL，用保鲜膜密封，4 ℃培养箱中浸提24 h后用4层纱布过滤，再用定性滤纸过滤至塑料瓶中，-20 ℃保存。待仪器和药瓶备好后(约1周)解冻浸提液，用雷磁PHS-2F酸度计测定pH值，用苯酚-次氯酸钠法测定氨态氮(NH3-N)含量[22]，NH3-N/TN含量即氨态氮占总氮的百分数。浸提液过0.22 μm水相滤膜，采用安捷伦1260高效液相色谱仪[17]测定乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)和丁酸(butyrate acid，BA)含量。

取0.5 g青贮原样于沸水浴中浸提30 min，处理2次后过滤定容，采用蒽酮法测定WSC含量[23]。

1.4 统计分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0进行数据处理和统计分析，新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 青贮原料的营养品质

方差分析表明，青贮前小黑麦和黑麦青干草间除DM无显著差异外，CP、NDF、ADF、DMD和WSC含量均存在显著差异，多重比较(表1)看出，小黑麦的CP含量、DMD和WSC含量均显著高于黑麦(P<0.05)，NDF和ADF含量显著低于黑麦(P<0.05)，由此说明小黑麦原料的营养品质高于黑麦。

表1 青贮原料营养成分的差异

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note: Different letters within the same column mean significant differences atP<0.05, the same below.

2.2 青贮饲料的感官评价

不同添加剂处理间B1处理的气味评分最优(表2)，不同青贮原料间A2处理的结构评分高于A1处理；交互作用间A1B1和A2B1的总分最高，评分等级均为‘优良’，其余处理的评分等级均为‘尚好’，A1B3的评价总分最低。综上，小黑麦和黑麦添加Sila-Max添加剂的青贮感官评价最优。

2.3 青贮饲料的营养品质

方差分析(表3)表明，除青贮原料间DM，添加剂间DM，以及青贮原料×添加剂互作效应间DM、NDF、ADF和DMD无显著差异外，其他处理间饲草的营养品质均有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异，需要进行多重比较。

2.3.1青贮原料间青贮饲料营养品质的差异 青贮后A2的CP含量和DMD显著高于A1(P<0.05)，ADF和NDF含量均显著低于A1(P<0.05)，说明A2的平均营养品质较好(表4)。

2.3.2添加剂间营养品质的差异 B1处理的CP含量显著高于除B2外的其余处理(P<0.05)，CK的CP含量最低，但与B2和B3无显著差异；B3处理的NDF和ADF含量显著低于其余处理(P<0.05)， CK的NDF和ADF含量最高；B3处理的DMD显著高于除B1外的其他处理(P<0.05)，CK的DMD最低(表5)。

2.3.3青贮原料×添加剂互作效应间营养品质的差异 A2B1、A2B2、A2B3和A2CK处理的CP含量显著高于其余处理(P<0.05)，A1B3和A1CK处理的CP含量较低(表6)。

综上所述，小黑麦青贮饲料的营养品质优于黑麦，其中小黑麦添加甲酸调制的青贮饲料营养品质最优。

2.4 青贮饲料的发酵品质

方差分析(表3)表明，除青贮原料间和青贮原料×添加剂互作效应间pH值均无显著差异外，其他处理的青贮品质均有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异，需要进行多重比较。

2.4.1青贮原料间发酵品质的差异 青贮后A2的LA含量和PA含量显著高于A1，AA含量显著低于A1，未检出BA，WSC含量显著高于A1，NH3-N/TN含量显著低于A1，说明A2的青贮品质较好(表4)。

2.4.2添加剂间发酵品质的差异 4个添加剂处理中，B3处理的pH值、LA和NH3-N/TN显著低于其他处理(P<0.05)，PA、BA和WSC含量显著高于其他处理(P<0.05)，AA含量居中；除B3处理检出少量BA外，其余处理均未检出BA(表5)。

表3 青贮原料间、添加剂间和青贮原料×添加剂互作效应间青贮品质的方差分析

注：**表示极显著差异(P<0.01)，*表示显著差异(P<0.05)。

Note: ** indicates significant difference at the 0.01 level, and * indicates significant difference at the 0.05 level.

表4 青贮原料间青贮饲料营养品质和青贮品质的差异

注： ND表示未检出，下同。

Note: ND means undetected, the same below.

表5 添加剂间青贮饲料营养成分、干物质消化率、pH值、乳酸和挥发性脂肪酸含量的差异

表6 青贮原料×添加剂互作效应间CP、乳酸、挥发性脂肪酸、WSC和NH3-N/TN含量的差异

2.4.3青贮原料×添加剂互作效应间发酵品质的差异 8个处理中，A2B1和A2B2的LA含量显著高于其余处理(P<0.05)，其次为A1B1和A1B2(表6)，A1B3和A2B3显著低于其他处理(P<0.05)；A1CK的AA含量最高，其次为A2CK，均显著高于其他处理(P<0.05)，A1B1最低；A2B3处理的PA含量显著高于其他处理(P<0.05)，其中A1B1、A1B2和A1CK均未检出PA；除A1B3检出少量BA外，其余处理均未检出BA。A2B3的WSC含量显著高于其余处理(P<0.05)，A1B1、A1B2、A1CK和A2B1处理间均无显著差异；A2B3的NH3-N/TN显著低于除A2B1外的其余处理(P<0.05)。

综上得出，小黑麦青贮饲料的发酵品质总体优于黑麦，3种添加剂处理中Sila-Mix和Sila-Max的发酵品质较优，其中Sila-Max最优。

3 讨论与结论

3.1 青贮添加剂和原料对青贮饲料营养品质的影响

青贮原料中小黑麦的营养品质显著高于黑麦，这与孙敏等[7]研究结果一致，这是由牧草的生物学特性决定的[24]。3种添加剂处理的CP含量显著或不显著高于对照组，这说明在青贮过程中3种添加剂处理的氮素损失量较小。青贮过程中植物蛋白酶与微生物会降解饲料的粗蛋白，并分解为多肽、游离氨基酸、氨等物质，造成粗蛋白的损失[25]，但本试验3种青贮添加剂处理迅速降低了青贮发酵环境的pH值，因此抑制了腐败菌、梭菌等降解蛋白质类微生物的生长繁殖[26]，CP的损失较小。与对照相比，甲酸处理组的ADF和NDF含量均低于对照，这主要是因为甲酸可以降低牧草NDF含量，起到降低饲料中纤维含量的作用[27]。试验中Sila-Max和Sila-Mix添加组的DMD均显著高于对照组，一方面是由于添加剂中纤维素酶等物质对饲料的降解作用[28]；另一方面，青贮可有效保存牧草中粗蛋白、胡萝卜素、粗脂肪含量，降低纤维类物质含量，从而提高可消化营养物质在牧草干物质中所占比例[29]。

3.2 青贮添加剂和原料对青贮饲料发酵品质的影响

优质青贮饲料的NH3-N/TN含量低于10%，BA含量小于1%[30]，本试验黑麦和小黑麦青贮饲料均达到了优质青贮饲料标准。但小黑麦青贮后LA含量显著高于黑麦，而且未检出BA，说明小黑麦的发酵品质优于黑麦，主要是因为小黑麦的WSC含量高于黑麦，乳酸菌发酵的底物充足，乳酸发酵产生的LA也较高[31]。PA作为青贮饲料中重要的挥发性脂肪酸，具有抗真菌的作用，在抑制青贮饲料好氧腐败方面具有重要作用，有利于保存青贮饲料的营养成分[32]。本试验发现小黑麦的PA含量高于黑麦，这可能与不同牧草的生物学特性有关[33]，有待进一步研究。

添加剂处理中，甲酸处理组的pH值和LA含量较低，这是由于高比例甲酸添加剂中的氢离子直接降低了发酵环境的pH值，并抑制了乳酸菌活动，造成LA含量较低[34]，这与侯美玲等[35]研究结果一致。6 mL·kg-1的甲酸增加了小黑麦青贮发酵的乳酸含量[36]，这可能与不同小黑麦材料的刈割时期和含水量，以及甲酸浓度有关，有待于进一步研究。由于甲酸对乳酸菌和其他微生物具有抑制效果，导致乳酸菌无法将原料中的WSC转化为LA等物质，使原料中WSC得以保存[37]，因此本试验甲酸处理组的WSC含量显著高于其余处理组。Sila-Mix和Sila-Max处理的LA含量显著高于其他处理，未检出丁酸， NH3-N/TN含量均显著低于对照，这主要是由于Sila-Max和Sila-Mix添加剂中含有乳酸菌，促进了青贮饲料的乳酸发酵，使LA含量显著提高，乳酸可形成酸性环境，阻碍杂菌生长，降低蛋白分解，从而降低NH3-N/TN含量[38]。异型发酵型乳酸菌是产生AA的主要途径[39]，本试验Sila-Mix和Sila-Max处理的AA含量显著低于对照，说明Sila-Mix和Sila-Max添加剂中异型乳酸菌的比例较低。Sila-Max和Sila-Mix是两种青贮饲料乳酸菌添加剂，其中Sila-Max含有不同类型的乳酸菌和能产生淀粉酶和纤维素酶的菌类，Sila-Mix除上述物质外还添加有25.0%～29.5%的CaCO3，CaCO3可以通过提高青贮发酵产物的有机酸含量及pH值来提高饲料的适口性[40]。使用Sila-Max添加剂的青贮饲料其pH可在最初48 h降低至5.0以下，并迅速抑制有氧腐败菌活动，抑制发酵产热，降低能量和碳氮等营养元素的损失，同时维持乳酸菌浓度，保证1 g青贮含1×105菌簇单位的乳酸菌浓度，增强青贮的稳定性，提高家畜的采食量和消化率，使家畜的生产性能和生产效率得以提高[41]。本试验结果表明Sila-Max处理组的pH值低于Sila-Mix处理组，一方面是由于Sila-Max添加剂促进乳酸发酵的效果更优，另一方面可能与Sila-Mix处理中CaCO3中和酸性环境中的氢离子有关[40]。除此之外Sila-Max处理组NH3-N/TN显著低于Sila-Mix处理组，这说明Sila-Max添加剂对于抑制腐败菌的作用更优。可能是因为Sila-Max添加剂中有益菌种纯度高，而Sila-Mix除了有益菌之外，可能含有一定的杂菌，使氮素的损失高于Sila-Max。从总体效果看Sila-Max添加剂优于Sila-Mix。从青贮效率看，3种添加剂中甲酸处理的青贮饲料pH值最低，但甲酸添加剂的用量是Sila-Max的100倍以上，因此Sila-Max添加剂的青贮效率更高。

综上所述，小黑麦青贮的营养品质和发酵品质均优于黑麦。如果以青贮饲料的营养品质为主要目标，小黑麦添加甲酸添加剂处理最优；如果以发酵品质为主要目标，小黑麦添加Sila-Max的青贮品质最优。