紫花苜蓿和鸭茅混合青贮贮藏过程中发酵品质的动态变化

罗撄宁 罗 盈 李文麒 徐生阳 吴 哲 玉 柱

（中国农业大学草业科学与技术学院，北京100193）

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）又称“牧草之王”，是多年生豆科牧草，具有高产量、高蛋白等特性，是畜牧业中重要的优质牧草资源[1]。鸭茅（Dactylis glomer⁃ata L.）是一种分蘖能力极强的丛生性禾草，地上生物量大，叶量丰富，是建植苜蓿混播草地的理想禾草[2]。紫花苜蓿和鸭茅混播能改善紫花苜蓿持久种植导致生产力降低的问题[3-4]。牧草青贮能有效保持草产品的鲜嫩多汁和丰富养分，改善饲料适口性[5-6]。但紫花苜蓿高蛋白的营养特点使原料具备较高缓冲性能，低含糖量使青贮过程中发酵底物不足[7-8]。鸭茅作为高叶量禾本科牧草，含有大量可溶性碳水化合物，可为青贮发酵提供丰富底物[9]。紫花苜蓿和鸭茅混合青贮能提升牧草青贮发酵品质和营养价值[10-11]。

目前已有大量研究表明禾本科牧草与豆科牧草混合青贮可改善青贮发酵品质，但关于添加剂对禾本科牧草与豆科牧草混合青贮发酵品质的动态影响的研究较少，基于此，本试验在前人对紫花苜蓿和鸭茅混播草地和混合青贮的研究基础上，测定不同添加剂处理下紫花苜蓿和鸭茅混合青贮的整个青贮过程中不同时间点的发酵品质，揭示其青贮过程中不同发酵阶段发酵品质的动态变化特征及添加剂对其影响，以期为苜蓿鸭茅混合青贮发酵机理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用牧草原料取自云南省草地动物科学研究院试验示范基地。紫花苜蓿品种为三得利，鸭茅品种为丰收，分别于现蕾前和抽穗前收获（2019 年9 月25 日）。选用的添加剂：植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum，LP）、糖蜜（T）、植物乳杆菌+糖蜜（LP+T）。植物乳杆菌由中国农业大学草产品加工与贮藏实验室筛选，糖蜜购于北京广达试剂公司。

1.2 试验设计

以紫花苜蓿和鸭茅混播牧草为原料，混合收获后用铡草机铡碎至1～2 cm。设置四个处理组：植物乳杆菌（LP）组、糖蜜（T）组、植物乳杆菌+糖蜜（LP+T）组和对照组（CK）。植物乳杆菌添加量均为1×106CFU/g鲜重；糖蜜的添加量是1%鲜重；植物乳杆菌+糖蜜的混合比例为1∶1，添加为1%鲜重。室温下保存，青贮1、3、7、15、30、45、60 d 后开袋取样分析测定发酵品质，每次每处理开3袋作重复。

1.3 试验方法

1.3.1 青贮调制

选用袋装青贮法，将紫花苜蓿和鸭茅混收牧草原料与添加剂（对照组为等量蒸馏水）充分混匀后，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21个袋，共84袋。室温条件下贮藏。

1.3.2 感官评定

依据农业农村部《青贮饲料质量评定标准》[12]，从色泽、气味、质地和霉变等方面对青贮饲料的品质进行评定。

1.3.3 发酵品质实验室评定

开袋后采用五点取样法称取20 g青贮饲料，加入180 ml蒸馏水，搅拌均匀后用组织捣碎机搅碎1 min，先用4层纱布滤去残渣，再用定性滤纸过滤得到浸出液。此浸出液用来测定pH 值和有机酸含量。pH 值用METTLER TOLEDO 型pH 计测定，用SHIMADZE-10A型高效液相色谱分别测定乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）含量，色谱柱为Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column（shimadzu，日本），检测器为SPD-M10AVP，流动相：3 mmol/l 高氯酸，检测波长210 nm，进样量5 μl[13]。氨态氮含量采用苯酚-次氯酸钠比色法进行测定[14]。

1.4 统计分析

数据用Excel 2019 进行整理，采用统计软件SPSS 25 进行单因素方差分析，用Duncan's 法对各数据进行多重比较，P＜0.05 为差异显著。采用Python 3.4的matplotlib库进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 感官判定

青贮45 d 之后，各处理组青贮料呈黄绿色，无霉变或粘手现象发生，质地较好，T组和LP+T 组具较浓酸香味，CK组和LP组有轻微腐臭味。

2.2 紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料发酵品质的动态

2.2.1 pH值（见图1）

图1 紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料pH值动态变化

整个青贮过程中各处理组pH值均在贮藏前45 d变化较大，45 d 之后趋于稳定。60 d 时，T 组和LP+T 组pH 值最低，分别达到5.48 和5.44，与CK 组相比，分别下降了14.51%和15.13%。各处理间T 组和LP+T组pH值显著低于LP组与CK组（P＜0.05）。

2.2.2 乳酸含量（见图2）

所有处理组乳酸含量在贮藏前7 d 增加迅速，之后出现小幅降低，LP组和T组乳酸含量在贮藏15 d后又开始升高，CK组和LP+T组30 d后开始升高。30 d时，CK组和LP+T组乳酸含量最低，LP组最高，T组次之。60 d时乳酸含量最高，各组间无显著性差异。

2.2.3 乙酸含量（见图3）

整个青贮过程所有处理组乙酸含量变化趋势均呈现两次先增后降，两次乙酸含量的大幅增加都出现在最初15 d和30 d之后。贮藏前30 d各组间乙酸含量无显著差异，30 d 后LP+T 组和T 组乙酸含量显著高于CK组和LP组（P＜0.05），LP组乙酸含量最低。

图2 紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料乳酸含量动态变化

图3 紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料乙酸含量动态变化

2.2.4 丙酸含量（见图4）

图4 紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料丙酸含量动态变化

整个青贮过程各组丙酸含量变化均呈现先增加后降低的趋势，青贮30 d时丙酸含量最高，其中CK组显著高于其他组，T 组丙酸含量最低。30 d之后各处理组丙酸含量逐渐降低，45 d 时趋于稳定，之后各组间丙酸含量无显著性差异。

2.2.5 丁酸含量（见图5）

图5 紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料丁酸含量动态变化

整个青贮过程中，各组丁酸含量总体呈现先升高后降低的趋势，CK组和T组在7 d和30 d丁酸含量较高，CK组和LP+T组在30 d丁酸含量较高，LP组和T组较低。45 d之后各组均未检测到丁酸。15～45 d各组中CK组和LP+T组丁酸含量显著高于LP组和T组（P＜0.05），LP组整个青贮过程丁酸含量都处于较低水平。

2.2.6 氨态氮含量（见图6）

图6 紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料氨态氮含量动态变化

青贮前45 d，LP组和CK 组变化趋势一致，前7 d迅速升高后降低，青贮30 d后又开始升高，且LP组和CK 组氨态氮含量显著高于T 组和LP+T 组（P＜0.05）。青贮45 d后LP处理组氨态氮含量迅速下降，T、LP+T组和CK组氨态氮含量持续升高。30 d时，T组氨态氮含量最低。60 d时，LP组和T组氨态氮含量最低，与CK组相比下降3.26%和35.40%。

3 讨论

3.1 植物乳杆菌对紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料发酵品质的影响

乳酸菌对青贮的发酵过程至关重要，牧草植物体表面本身附着有一定数量天然乳酸菌，在调制青贮过程中添加乳酸菌制剂能加快乳酸发酵进程的启动，快速产酸以降低pH值，营造适宜乳酸发酵的环境，从而提高青贮饲料的发酵品质和质量[15-16]。司华哲[17]关于不同乳酸菌对紫花苜蓿青贮发酵品质影响的研究结果表明，植物乳杆菌能有效降低pH 值且在青贮初期提高乳酸含量。本试验结果与该研究类似，添加植物乳杆菌的苜蓿鸭茅混合青贮pH 值、乙酸、丁酸、氨态氮降低，且青贮前7 d，植物乳杆菌组乳酸含量增加最迅速，含量最高。乙酸具有很强的抗真菌能力，低浓度的乙酸能提高青贮饲料的有氧稳定性防止变质，含量过高则会降低青贮饲料的适口性和家畜采食量。Kaiser等[18]提出的新青贮发酵品质评定标准以青贮饲料中丁酸和乙酸的含量作为评价饲草青贮发酵品质的指标，并将3.0% DM的乙酸作为青贮料无氧稳定性的上限。本试验中，植物乳杆菌组乙酸含量最低，与陶莲等[19]关于华北驼绒藜青贮贮藏过程中发酵品质动态变化的研究结果一致。分析可能的原因是植物乳杆菌作为同型乳酸发酵菌，乳酸转化效率高，因此异型乳酸发酵产物乙酸的含量降低。青贮45 d之后植物乳杆菌组氨态氮含量迅速降低，这与前人研究[20-21]中乳酸菌作为青贮发酵前期主要菌种，乳杆菌作为发酵后期主要菌种的结果相符。综上说明乳酸菌制剂的使用可在青贮前期加速乳酸产生，同时降低发酵过程中的乙酸和氨态氮含量，改善苜蓿鸭茅混合青贮饲料的发酵品质。

3.2 糖蜜对紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料发酵品质的影响

可溶性碳水化合物（WSC）是青贮过程中的发酵底物，原料含糖量丰富可加速青贮早期乳酸菌的繁殖促进pH值降低，进而形成稳定的发酵环境，抑制有害微生物生长，降低发酵过程中由于不良微生物活动导致的养分损失。因此，在青贮调制过程中添加糖蜜不仅可以改善青贮饲料发酵品质还能有效降低干物质损失[22]。孙肖慧等[23]研究添加糖蜜对燕麦和紫花苜蓿混合青贮的影响，发现与对照组相比，添加糖蜜组乳酸含量升高，pH 值、乙酸含量和氨态氮占总氮比降低。Weinberg等[24]的研究结果表明3.0%(鲜重)的糖蜜添加量能有效改善橄榄的青贮品质，获得较高的乳酸含量和乳酸菌数量，当糖蜜添加量更高时，酵母菌数量增加，会导致更多发酵损失。丁酸是发酵过程中梭菌的产物，而氨态氮意味着蛋白质和氨基酸的分解，因此优质青贮饲料应该具有较低含量的氨态氮，且不含丁酸[25]。而紫花苜蓿作为高蛋白豆科牧草，在青贮发酵的整个过程中几乎都伴随着蛋白的水解反应，且在青贮前期最为剧烈[26]。本试验中，糖蜜组pH值、丙酸、丁酸含量和氨态氮含量较CK 组低，且青贮30 d 和60 d时，T组氨态氮含量均为最低，说明添加糖蜜能快速降低青贮pH值，抑制苜蓿和鸭茅混合青贮早期的蛋白水解反应，减少氨态氮的生成，对紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料发酵过程中蛋白保存率的提高效果明显。

3.3 植物乳杆菌和糖蜜混合添加对苜蓿鸭茅混合青贮饲料发酵品质的影响

董志国等[27]关于复合添加剂对苜蓿裹包青贮效果影响的研究结果表明乳酸菌剂和糖蜜复合处理能显著降低pH 值和氨态氮含量，且不含丁酸。刘辉等[28]的研究结果表明，乳酸菌和糖蜜组合添加显著降低了青贮饲料的pH 值和氨态氮占总氮比，显著提高了乳酸含量和干物质回收率，但与单独添加菌剂相比，混合添加处理下的苜蓿青贮饲料各项发酵指标和化学成分均无显著差异。本试验中，植物乳杆菌+糖蜜混合添加组的pH 值、丙酸含量最低，青贮前45 d LP+T组对氨态氮含量降低效果明显，且青贮60 d时，LP+T组乳酸含量显著高于植物乳杆菌和糖蜜单独添加组，说明植物乳杆菌和糖蜜混合添加处理能一定程度上改善苜蓿鸭茅混合青贮饲料的发酵品质。

4 结论

①单独添加植物乳杆菌能有效降低紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料中的乙酸含量。

②单独添加糖蜜和混合添加植物乳杆菌+糖蜜对降低pH值和氨态氮含量效果最佳。

③添加糖蜜青贮30 d时紫花苜蓿和鸭茅混合青贮饲料的发酵品质最佳，此时pH 值和氨态氮含量最低，乙酸、丙酸、丁酸含量较低，乳酸含量较高。