第 20 卷 第 6 期 草地学报 2012 年 11 月 Vol.20 No.6 ACTA AGRESTIA SINICA Nov. 2012 添加甲酸对象草青贮发酵品质的影响 荣辉 1, 陈杰 1, 余成群 2, 李志华 1, 下条雅敬 3, 邵涛 1 (1. 南京农业大学动物科学技术学院饲草调制加工与贮藏研究所, 江苏南京 210095;2. 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101;3. 九州大学生物资源与环境学部动物饲料生产与利用研究室, 日本福冈 812-8581) 摘要 : 为评价甲酸对象草 (Pennisetumpurpureum Schumach.) 青贮发酵品质的影响, 分别设置添加量为 0( 对照 ), 2.2,4.4 和 6.6mL kg -1 FM 处理, 在青贮 0.5,1,2,3,5,7,14,30d 开窖, 测定青贮饲料发酵品质的动态变化 结果表明 : 对照发酵品质良好, 未见丁酸生成 ; 与对照相比, 添加甲酸能够快速酸化青贮饲料, 明显提高水溶性碳水化合物含量 (P<0.05), 且添加量越高效果越好 ; 添加 2.2mL kg -1 甲酸组氨态氮 / 总氮值在 2d 后快速升高, 且在 3 d 后显著高于对照 (P<0.05), 并从第 7d 开始检测到丁酸 ; 添加 4.4 和 6.6mL kg -1 甲酸组整个青贮过程中无乳酸和挥发性脂肪酸产生, 氨态氮 / 总氮值维持在很低的水平 (<12g kg -1 TN) 综上所述, 添加 2.2 ml kg -1 甲酸的处理在青贮后期酸化作用减弱, 使象草的发酵品质和营养品质变差, 而添加 4.4mL kg -1 以上甲酸能够有效地保存象草的营养物质 关键词 : 象草 ; 甲酸 ; 青贮 ; 发酵品质中图分类号 :S816.53 文献标识码 :A 文章编号 :1007-0435(2012)06-1105-07 EfectofAddingFormicAcidonFermentationQualityofNapierGras RONG Hui 1,CHENJie 1,YU Chenḡqun 2,LIZhi-hua 1,SHIMOJO Masataka 3,SHAO Tao 1 (1.InstituteofEnsilingandProcessingofGrass,ColegeofAnimalSciencesandTechnology,NanjingAgriculturalUniversity, Nanjing,JiangsuProvince210095,China;2.InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,Chinese AcademyofSciences,Beijing100101,China;3.LaboratoryofAnimalFeedScience,DivisionofAnimalScience,Department ofanimalandmarinebioresourcesciences,facultyofagriculture,kyushuuniversity,fukuoka812-8581,japan) Abstract:Toevaluateefectofaddingformicacidonfermentationqualityofnapiergrass(Pennisetumpurpureum Schumach.),itwasensiledinlaboratorysilosfor0.5,1,2,3,5,7,14,and30daysattheambienttemperature.Theformicacidwasaddedatlevelsof0(control),2.2,4.4and6.6mL kg -1 onfresh weightbasis,respectively.samples weretakenforanalyzingfermentationqualityafterthesilos were opened.resultsshowedthatcontrolatainedagoodfermentationqualitywithnobutyricacidproduced. Comparedwiththecontrol,formicacidadditionquicklyacidifiednapiergrasssilage,andsignificantlyincreasedwatersolublecarbohydratecontent(P<0.05),andtheefectsincreasedastheadditionvolumeincreased.NH3-nitrogen/totalnitrogenofsilagetreatedwith2.2mL kg -1 formicacidincreasedrapidlyafter2daysofensilingandsignificantlyhigherthancontrolafter3days(p<0.05),andbutyricacidbegan tobedetectedfromd7ofensiling.therewerenolacticacidandvolatilefatyacidsproducedandthelowestnh3-n/totalnitrogenvalue(<12g kg -1 TN)inbothsilagestreatedwith4.4and6.6 ml kg -1 formicacid.inconclusion,adding2.2ml kg -1 formicacidhadadecreasingacidificationwhichlowered thefermentationqualityandnutritivevalueinthelaterensilingperiod,whereasadding4.4ml kg -1 formicacidwassuficientlyhightoefectivelyconservenutrientsofnapiergrass. Keywords:Napiergrass;Formicacid;Ensilage;Fermentationquality 象草 (Pennisetum purpureum Schumach.) 又 名紫狼尾草, 原产于非洲, 广泛分布于热带和亚热带 地区, 具有产量高 鲜嫩多汁 适口性好等特点, 是我 国南方草食家畜重要的青绿饲料 目前象草在江苏 收稿日期 :2012-06-10; 修回日期 :2012-07-16 基金项目 : 国家自然科学基金面上项目 (30771530); 江苏省普通高校研究生科研创新计划项目资助作者简介 : 荣辉 (1981-), 男, 河南正阳人, 博士研究生, 主要从事饲草调制加工与贮藏研究,E-mail:huir1891@yahoo.com.cn; 通信作者 Authorforcorrespondence,E-mail:taoshaolan@yahoo.com.cn
1106 草地学报第 20 卷 地区也有种植, 其生产期主要集中在 6-9 月, 饲草 剩余量大, 因此在生产旺季, 将剩余的象草调制成青 贮饲料对调节优质青绿饲草供应余缺具有重要意 义 [1] 一般来说, 青贮是依靠乳酸菌发酵水溶性碳水 化合物生成乳酸来保存牧草或饲料作物的一种方 法, 当乳酸发酵占优势时,pH 下降至 4.2 以下, 并 抑制有害微生物活动时就可以获得优质的青贮饲 料 [2-4] 但是当水溶性碳水化合物含量低时, 乳酸发 酵因底物不足生成的乳酸含量低,pH 下降缓慢, 就 不能有效地抑制青贮过程中有害微生物的活性, 尤 其是牧草水分含量高时易发生丁酸发酵 [5], 造成营 养物质的大量损失 为了快速酸化青贮饲料, 抑制 有害微生物的活性, 减少青贮发酵过程中营养物质 的损失, 一些酸类添加剂如乙酸和丙酸已经在青贮 中应用 [5] 甲酸的酸性更强,20 世纪 70 年代开始 作为青贮添加剂使用, 据文献报道添加甲酸能够抑 制植物呼吸作用和好氧性微生物的活性, 提高水 溶性碳水化合物含量, 降低 ph 及有机酸和氨态氮 的含量 [7], 抑制蛋白质的降解 [8-9] 甲酸在青贮生产 中已被广泛应用, 特别是对干物质和水溶性碳水化 合物含量低的牧草保存效果更佳 [10] 但是在添加 [11] 剂量方面, 甲酸添加效果却不一致 管武太等 报道添加 6mL kg -1 甲酸青贮凋萎的多年生黑麦 草 (LoliumperenneLam.) 效果最好, 明显减少了干 物质损失 Chamberlain 和 Quig [12] 添加 2 和 6 L t -1 甲酸都能使多年生黑麦草青贮饲料保存良 好, 但添加 4L t -1 甲酸使发酵品质变差 因此, 调 制青贮饲料时确定甲酸的添加量尤为重要, 对于难 青贮的牧草如鸭茅 (DactylisglomerataLam.) 和豆 科牧草, 甲酸添加量通常要达到 6mL kg -1 时鲜草 才能获得理想的保存效果 目前, 国内添加甲酸 对象草青贮发酵品质的影响报道较少, 其作用效果 尚不明确 因此, 本试验旨在研究不同添加量的甲 酸对象草青贮发酵品质及水溶性碳水化合物含量的 影响 1 材料与方法 1.1 试验材料 2010 年 9 月 24 日收割株高 1.8m 左右的二茬 象草为青贮原料 ( 种植在南京农业大学试验地, 营养 生长期, 生长 76d) 添加剂为甲酸 ( 浓度为 88%, 国药集团化学试剂有限公司生产 ) 1.2 试验设计 试验按甲酸添加量设 4 个处理, 即对照 ( 无添 加 ) 添加 2.2,4.4,6.6mL kg -1 甲酸组 ( 以鲜重为 基础 ) 分别在青贮 0.5,1,2,3,5,7,14,30d 开窖, 每组处理各时间点 3 个重复 1.3 试验方法 1.3.1 青贮饲料的调制将收割的象草切短至 2 cm 左右, 茎叶混合均匀, 称取约 720g, 按试验设计分别添加相应比例的甲酸, 充分混匀后, 装填到 1L 的实验室青贮窖 ( 聚乙烯瓶 ), 在室温条件下 (24~ 28 ) 保存 1.3.2 青贮饲料化学成分分析象草切短后立即称取一定量烘干后用于测定青贮原料的干物质 总 氮 水溶性碳水化合物 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤 维 青贮窖打开后, 取出全部青贮饲料, 混合均匀, 取 35g 放入 150 ml 锥形瓶中, 加入 70g 蒸馏水, 于 4 浸提 24h, 通过双层纱布和定性滤纸 ( 杭州新 华 ) 过滤, 滤液用于测定 ph 乳酸 氨态氮和挥发性 脂肪酸, 剩余青贮饲料烘干后用于测定干物质 总氮 和水溶性碳水化合物含量 在 65 烘箱中烘 60h 以上至恒重, 测定干物质 含量 ;ph 值采用精密 ph 计 (HANNA ph211 型, 意大利 ) 测定 ; 乳酸含量采用对羟基联苯比色法测 定 [3] ; 水溶性碳水化合物含量采用蒽酮 - 硫酸比色法 测定 [1] ; 氨态氮含量采用苯酚 - 次氯酸钠比色法测 定 [3] ; 挥发性脂肪酸 ( 乙酸 丙酸和丁酸 ) 采用高效气 相色谱仪测定 ( 日本岛津 GC-14B 型, 色谱柱为 30 m 0.25 mm 0.25μm 毛细管柱 ), 色谱参数 : 柱温 140, 汽化温度 180, 采用氢离子火焰检测器, 检测温度 220, 载气为氮气, 压力为 60kPa, 氢气 压力为 50kPa, 氧气压力 50kPa; 总氮含量采用凯 氏定氮法测定 [3], 粗蛋白质含量通过总氮含量乘以 6.25 计算得出 ; 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维采用范式纤维分析法测定 [13] 1.4 数据统计 用 SAS9.0 软件进行方差分析 (ANOVA), 并 用 Fisher slsd 法对处理间及青贮天数间平均数 进行多重比较 2 结果与分析 2.1 青贮原料的化学成分 象草原料含有较低的干物质和粗蛋白质含量
第 6 期 荣辉等 : 添加甲酸对象草青贮发酵品质的影响 1107 中等的水溶性碳水化合物含量, 以及较高的中性洗 涤纤维和酸性洗涤纤维含量 ( 表 1) 2.2 添加甲酸对象草青贮过程中 ph 干物质和乳酸含量的影响 整个青贮过程中, 对照组的干物质含量有微弱 的下降趋势 ( 表 2),2.2mL kg -1 甲酸组有明显的 下降趋势 (P<0.05), 而 4.4 和 6.6mL kg -1 甲酸 组则无太大的变化 (P>0.05) 青贮结束时,2.2 ml kg -1 甲酸组干物质含量略低于对照 (P > 0.05), 而 4.4 和 6.6 ml kg -1 甲酸组略高于对照 (P>0.05) 干物质 Drymater /g kg -1 FW 表 1 青贮前象草的化学成分 Table1 Chemicalcompositionsofnapiergrassbeforebeingensiled 粗蛋白质 Crudeprotein 水溶性碳水化合物 Watersolublecarbohydrate 中性洗涤纤维 Neutraldetergentfiber 酸性洗涤纤维 Aciddetergentfiber 184.53 80.57 82.73 605.44 357.17 注 (Note):FW: 鲜重 freshweight;dm: 干物质 drymater 表 2 添加甲酸对象草青贮 ph 干物质和乳酸含量的影响 Table2 EfectsofaddingformicacidonpHvalue,drymaterandlacticacidcontentsofnapiergrasssilage 测定项目 Items 干物质 Drymater /g kg -1 FW ph 乳酸 Lacticacid 青贮天数 甲酸处理 Formicacidtreatments Daysofensiling 对照 CK 2.2mL kg -1 4.4mL kg -1 6.6mL kg -1 0.5 178.43±5.26 AB 187.23±4.32 AB 184.61±7.55 186.63±7.22 1 177.53±7.31 AB 183.37±1.52 B 186.92±7.93 178.23±3.42 2 178.19±2.30 AB 183.20±0.94 B 180.54±1.95 181.63±8.89 3 185.41±2.59 Aab 189.10±1.12 Aa 181.15±3.68 b 181.85±3.88 b 5 178.02±4.71 ABb 173.66±1.06 Cb 184.20±4.05 a 185.01±1.49 a 7 179.58±8.51 AB 181.62±0.50 B 179.34±2.49 180.95±5.61 14 174.06±2.34 Bbc 173.07±1.31 Cc 180.91±7.18 ab 185.68±2.67 a 30 172.60±6.78 Bab 170.89±7.63 Cb 181.14±1.18 a 178.23±2.97 ab 0.5 5.58±0.05 Aa 4.12±0.02 Cb 3.73±0.05 c 3.52±0.03 d 1 4.63±0.02 Ba 4.14±0.04 Cb 3.71±0.06 c 3.50±0.03 d 2 4.33±0.10 Ca 4.16±0.02 Cb 3.75±0.01 c 3.52±0.03 d 3 4.16±0.04 Db 4.35±0.03 Ba 3.70±0.01 c 3.51±0.03 d 5 4.01±0.06 Eb 4.62±0.04 Aa 3.75±0.02 c 3.47±0.14 d 7 3.97±0.03 EFb 4.69±0.07 Aa 3.72±0.03 c 3.51±0.02 d 14 3.89±0.09 Fb 4.37±0.07 Ba 3.73±0.03 c 3.53±0.02 d 30 3.97±0.05 EFb 4.17±0.10 Ca 3.75±0.04 c 3.50±0.04 d 0.5 4.26±0.49 Ea 0.00±0.00 Db 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 1 13.02±1.00 Da 0.00±0.00 Db 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 2 18.95±3.31 CDa 0.00±0.00 Db 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 3 23.86±3.44 BCa 1.55±0.01 CDb 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 5 24.46±3.31 BCa 1.80±0.38 CDb 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 7 27.95±4.48 Ba 2.87±0.39 Cb 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 14 39.86±8.20 Aa 9.01±0.07 Bb 0.00±0.00 c 0.00±0.00 c 30 38.41±4.75 Aa 26.83±3.90 Ab 0.00±0.00 c 0.00±0.00 c 注 : 同一列不同大写字母表示同一处理不同天数间差异显著 (P<0.05); 同一行不同小写字母表示同一天内不同处理间差异显著 (P< 0.05), 下同 Note:Valuesfolowedbydiferentcapitalletersinthesamecolumnshowsignificantdiferencesbetweendiferentdaysofthesametreatment(P<0.05);Va1uesfolowedbydiferentlitleletersinthesamerowshowsignificantdiferencesbetweendiferenttreatmentsofthe sameday(p<0.05).thesameasbelow 青贮 0.5d, 各甲酸组 ph 显著低于对照, 且随着甲酸添加量的增加而显著降低 (P<0.05) 随着发酵的进行, 对照 ph 呈下降趋势 (P<0.05),2.2 ml kg -1 甲酸组 2d 后显著升高至第 7d 达峰值 (4.69)(P<0.05), 之后显著下降 (P<0.05), 而 4.4 和 6.6 ml kg -1 甲酸组保持稳定 青贮结束时,2.2mL kg -1 甲酸组 ph 显著高于对照, 而 4.4 和 6.6mL kg -1 甲酸组显著低于对照 (P<0.05) 随着发酵的进行, 对照乳酸含量呈升高趋势 (P <0.05),2.2 ml kg -1 甲酸组在前 2d 乳酸未生
1108 草地学报第 20 卷 成, 第 3d 开始生成少量的乳酸, 并在 7d 后显著升高 (P<0.05), 但仍显著低于对照 (P<0.05), 而 4.4 和 6.6 ml kg -1 甲酸组整个青贮过程中未见乳酸生成 2.3 添加甲酸对象草青贮过程中乳酸 / 乙酸值 乙酸 丙酸和丁酸含量的影响随着发酵的进行, 对照乙酸含量缓慢升高 ( 表 3),2.2mL kg -1 甲酸组在前 2d 无乙酸生成, 第 3 d 开始生成微量的乙酸, 并缓慢升高至青贮结束时 达最大值, 但仍显著低于对照 (P<0.05), 而 4.4 和 6.6mL kg -1 甲酸组未见乙酸生成 整个青贮过程中, 仅 2.2mL kg -1 甲酸组从第 7d 开始生成少量的丁酸, 其他各组均无丙酸和丁酸生成 随着发酵的进行, 对照乳酸 / 乙酸值在 0.5d 后显著升高至第 2d 达峰值 (21.14)(P<0.05), 之后呈下降趋势 (P<0.05), 而 2.2 ml kg -1 甲酸组在第 3d 为 5.83, 之后显著下降 (P<0.05), 但 7d 后开始显著升高 (P<0.05) 青贮结束时,2.2 ml kg -1 甲酸组乳酸 / 乙酸值略低于对照 (P>0.05) 表 3 添加甲酸对象草青贮乳酸 / 乙酸值 乙酸 丙酸和丁酸含量的影响 Table3 Efectsofaddingformicacidonlacticacid/aceticacidvalue,andthecontentsofaceticacid, propionicacidandbutyricacidofnapiergrasssilage 测定项目 Items 青贮天数 Daysofensiling 甲酸处理 Formicacidtreatments 对照 CK 2.2mL kg -1 4.4mL kg -1 6.6mL kg -1 0.5 0.90±0.23 Ea 0.00±0.00 Db 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 1 0.77±0.12 Ea 0.00±0.00 Db 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 乙酸 Aceticacid 丙酸 Propionicacid 丁酸 Butyricacid 乳酸 / 乙酸 Lacticacid /Aceticacid 2 0.92±0.27 Ea 0.00±0.00 Db 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 3 1.18±0.05 DEa 0.27±0.03 Db 0.00±0.00 c 0.00±0.00 c 5 1.88±0.02 Ca 1.53±0.53 Ca 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 7 1.83±0.51 CDa 1.96±0.43 Ca 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 14 4.89±0.91 Ba 3.13±1.22 Bb 0.00±0.00 c 0.00±0.00 c 30 7.37±0.13 Aa 5.24±1.02 Ab 0.00±0.00 c 0.00±0.00 c 0.5 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 1 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 2 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 3 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 5 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 7 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 14 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 30 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.5 0.00±0.00 0.00±0.00 C 0.00±0.00 0.00±0.00 1 0.00±0.00 0.00±0.00 C 0.00±0.00 0.00±0.00 2 0.00±0.00 0.00±0.00 C 0.00±0.00 0.00±0.00 3 0.00±0.00 0.00±0.00 C 0.00±0.00 0.00±0.00 5 0.00±0.00 0.00±0.00 C 0.00±0.00 0.00±0.00 7 0.00±0.00 b 0.36±0.16 BCa 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 14 0.00±0.00 b 0.59±0.49 Ba 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 30 0.00±0.00 b 1.30±0.34 Aa 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 0.5 4.84±0.70 F - - - 1 17.13±1.30 BC - - - 2 21.14±2.43 A - - - 3 20.17±2.00 ABa 5.83±0.53 Ab - - 5 13.05±1.93 Da 1.23±0.29 Cb - - 7 15.68±2.03 CDa 1.54±0.55 Cb - - 14 8.56±3.33 Ea 3.23±1.39 Bb - - 30 5.21±0.55 EFa 5.16±0.26 Aa - - 2.4 添加甲酸对象草青贮过程中总挥发性脂肪酸含量和氨态氮 / 总氮值的影响总挥发性脂肪酸含量的变化与乙酸含量的变化结果一致 ( 表 4) 青贮前 2d, 各甲酸组氨态氮 / 总 氮值显著低于对照 (P<0.05), 各甲酸组间差异不大 (P>0.05) 青贮 2d 以后, 对照氨态氮 / 总氮值逐渐升高 (P<0.05),2.2 ml kg -1 甲酸组快速升高 (P<0.05), 而 4.4 和 6.6mL kg -1 甲酸组保持
第 6 期 荣辉等 : 添加甲酸对象草青贮发酵品质的影响 1109 缓慢的升高 (P<0.05) 到整个青贮结束时,2.2 ml kg -1 甲酸组氨态氮 / 总氮值显著高于对照 (P<0.05), 而 4.4 和 6.6mL kg -1 甲酸组显著低 于对照 (P<0.05) 表 4 添加甲酸对象草青贮总挥发性脂肪酸含量和氨态氮 / 总氮的影响 Table4 Efectsofaddingformicacidontotalvolatilefatyacidscontentandammonianitrogen/totalnitrogenofnapiergrasssilage 测定项目 Items 青贮天数 Daysofensiling 甲酸处理 Formicacidtreatments 对照 CK 2.2mL kg -1 4.4mL kg -1 6.6mL kg -1 0.5 0.90±0.23 Ea 0.00±0.00 Eb 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 1 0.77±0.12 Ea 0.00±0.00 Eb 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 总挥发性脂肪酸 Totalvolatilefatyacids 氨态氮 / 总氮 Ammonianitrogen /totalnitrogen 2 0.92±0.27 Ea 0.00±0.00 Eb 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 3 1.18±0.05 DEa 0.27±0.03 DEb 0.00±0.00 c 0.00±0.00 c 5 1.88±0.02 Ca 1.53±0.53 CDa 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 7 1.83±0.51 CDa 2.32±0.59 BCa 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 14 4.89±0.91 Ba 3.72±1.71 Ba 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 30 7.37±0.13 Aa 6.53±1.36 Aa 0.00±0.00 b 0.00±0.00 b 0.5 17.75±1.50 Ea 6.30±1.46 Fb 6.75±1.48 BCDb 4.32±1.25 Eb 1 24.23±4.17 Da 6.27±1.26 Fb 5.91±2.05 Db 6.46±1.57 DEb 2 25.28±0.74 Da 9.33±0.72 Fb 8.66±0.69 Bb 6.42±0.15 DEc 3 27.49±0.89 Da 21.59±0.32 Eb 6.38±1.12 CDc 7.15±1.87 CDc 5 26.05±3.68 Db 39.92±3.02 Da 8.38±1.26 BCc 8.34±1.67 BCDc 7 35.73±3.75 Cb 53.34±1.24 Ca 8.12±0.18 BCDc 9.82±1.26 ABCc 14 42.73±5.73 Bb 66.76±2.87 Ba 8.90±1.92 ABc 10.36±1.34 ABc 30 54.98±4.34 Ab 83.42±9.66 Aa 11.02±0.51 Ac 11.54±2.42 Ac 2.5 添加甲酸对象草青贮过程中水溶性碳水化合物含量的影响青贮前 2d, 对照水溶性碳水化合物含量迅速下降 (P<0.05), 各甲酸组则变化不大, 但显著高于对照 (P<0.05), 且随着甲酸添加量的增加而呈升高 趋势 (P>0.05) 随着发酵的进行, 对照水溶性碳水化合物含量持续下降 (P<0.05),7d 后保持稳定,2.2 ml kg -1 甲酸组在 2d 后迅速下降 (P< 0.05), 但仍显著高于对照 (P<0.05), 而 4.4 和 6.6 ml kg -1 甲酸组无大的变化 (P>0.05) 图 1 添加甲酸对象草青贮水溶性碳水化合物含量的影响 Fig.1 Efectsofaddingformicacidonwatersolublecarbohydratecontentofnapiergrasssilage 3 讨论 3.1 象草自然青贮的发酵特点青贮依靠乳酸菌发酵水溶性碳水化合物生成乳酸来保存牧草或饲料作物, 乳酸含量较高时有害微 生物活动被抑制, 牧草或饲料作物得到良好保存 [14] Wang 等报道牧草成功青贮理论上所需的最低水 溶性碳水化合物含量为 60~70g kg -1 DM 本试 验中, 经过 30d 的发酵, 对照乳酸含量为 38.41 g kg -1 DM,pH 小于 4.0, 乙酸含量为 7.37g kg -1
1110 草地学报第 20 卷 DM, 检测不到丙酸和丁酸, 氨态氮 / 总氮值为 54.98 g kg -1 TN, 根据 Catchpoole 和 Henzel [15] 报道的 评价标准, 可认为象草自然青贮获得了较好的发酵 品质 这主要归因于本试验所用象草的水溶性碳水 化合物含量较高 (82.73g kg -1 DM), 超过了成功 青贮的最低理论需要量, 能够满足乳酸菌的生长, 因 而生成较多的乳酸, 使 ph 下降到抑制丁酸发酵的 水平, 蛋白质降解较少 但象草自然青贮时乙酸含 量和乳酸 / 乙酸值分别在 3d 后显著升高和显著下 降, 说明异型乳酸菌的活性开始增强 这与荣辉 [1] [16] 等的研究结果一致 Shao 等也报道同型乳酸 菌启始并支配青贮早期的乳酸发酵, 到后期向异型 乳酸发酵转变, 青贮后期异型乳酸菌占优势归因于 其对乙酸有更强的耐受力 [1,16] 此外, 青贮过程中 葡萄糖是第一发酵底物, 优先被利用 [16], 青贮后期 当葡萄糖不足时, 青贮微生物区系受到影响, 异型乳 酸菌的活性可能被促进 3.2 添加甲酸对象草青贮过程中微生物发酵的 影响 研究发现添加甲酸可快速酸化青贮饲料, 并能 抑制有害菌的活性 甲酸的抑菌作用主要取决于两 方面 : 一是氢离子浓度效应, 二是未离解酸的选择性 抑菌效应 当添加量较低时, 未离解酸的选择性 抑菌效应占主导, 甲酸只抑制某些菌, 而当添加量较 高时, 由于酸化作用较强,pH 较低, 氢离子浓度效 应占主导, 甲酸表现出对所有菌的抑制 因此, 不同 添加量的甲酸可能对发酵的影响也不一样 研究表 明高添加量甲酸能够完全抑制微生物的活性, 中等 添加量甲酸对乳酸菌的抑制程度比对肠杆菌更 大 [12], 而低添加量甲酸可促进乳酸发酵 [12,17], 但极 低添加量甲酸可能会促进有害微生物的生长 [7] 本 试验中, 与对照相比,2.2,4.4 和 6.6 ml kg -1 甲 酸组在青贮前 2d 都检测不到乳酸和挥发性脂肪 酸, 但都能显著降低 ph, 且添加量越高 ph 越低, 说 明各添加量甲酸都能快速酸化青贮饲料, 而且酸化 作用随着添加量的增加而增强 这归因于甲酸的抑 菌作用在青贮初期以氢离子浓度效应为主, 完全抑 制了微生物的活性 但 2.2 ml kg -1 甲酸组从青 贮第 3d 开始有乳酸和乙酸产生, 从第 7d 开始有丁 酸产生, 说明青贮 2d 后低添加量甲酸不能完全抑 制微生物的活性, 甚至促进了梭菌的生长 这主要 是因为低添加量甲酸的酸化作用随着青贮时间的延 [17] 长而减弱, 使 ph 升高, 氢离子浓度效应减弱, 而少量的未离解甲酸的选择性抑菌作用开始凸显 虽然 2.2mL kg -1 甲酸组乳酸含量逐渐增加, 但其含量显著低于对照, 且乳酸 / 乙酸值低于对照, 说明低添加量甲酸对同型乳酸菌的抑制作用更强, 造成乳酸发酵效率较低, 生成少量的乳酸, 尽管能使最终青贮饲料的 ph 下降到 4.2 以下, 但在高水分 (80% 以 [5] 上 ) 条件下不足以抑制梭菌的活性, 导致发酵品质变差 4.4 和 6.6mL kg -1 甲酸组在青贮 2d 后仍检测不到有机酸, 主要归因于高添加量甲酸的酸化作用更强,pH 更低, 抑菌作用始终以氢离子浓度效应为主, 完全抑制了整个青贮过程中微生物的活性 3.3 添加甲酸对象草青贮过程中蛋白质降解的影响青贮过程中植物自身的酶和微生物活动都会造成蛋白质降解, 尤其是在高 ph 和梭菌活动条件下, 蛋白质降解程度更大, 而 ph 的快速下降能够有 [4] 效地抑制蛋白质的降解 氨态氮/ 总氮值是衡量青贮饲料蛋白质降解的主要指标, 氨态氮 / 总氮值越低, 意味着蛋白质的降解程度越小, 青贮品质越好 [7] 许多研究者证实添加甲酸能降低氨态氮 / 总氮值, [8-9] 抑制青贮饲料蛋白质的降解 本试验中, 与对照相比,4.4 和 6.6mL kg -1 甲酸处理显著降低了氨态氮 / 总氮值, 且维持在很低水平 (<12g kg -1 TN), 而 2.2mL kg -1 甲酸组氨态氮 / 总氮值虽然在青贮前 2d 显著低于对照, 但 2d 后快速增加, 且在 3d 后显著高于对照 这主要是因为高添加量甲酸对象草的酸化效果更好,pH 更低, 有效地抑制了植物酶和有害微生物对蛋白质的降解, 而低添加量甲酸虽然在青贮初期也有较好的酸化效果, 并抑制了蛋白质的降解, 但在青贮后期促进了梭菌的活动, 导致蛋白质的降解程度增大 3.4 添加甲酸对象草青贮过程中水溶性碳水化合物消耗的影响青贮 0.5d 后, 对照的总有机酸生成量为 5.16 g kg -1 DM, 而水溶性碳水化合物的消耗量为 24.62g kg -1 DM, 说明在最初的 12h 内水溶性碳水化合物的消耗主要源于植物呼吸作用和好氧性微 [3-4] 生物 ( 如酵母菌和霉菌 ) 的活动 在青贮前 2d
第 6 期 荣辉等 : 添加甲酸对象草青贮发酵品质的影响 1111 各甲酸组水溶性碳水化合物含量都显著高于对照, 说明添加甲酸减少了水溶性碳水化合物的损失 这归因于甲酸的快速酸化作用抑制了青贮初期的植物呼吸和微生物发酵活动对水溶性碳水化合物的消 耗 随着青贮时间的延长,2.2mL kg -1 甲酸组水溶性碳水化合物含量在 2d 后显著下降, 主要是因为低添加量甲酸的酸化作用随着青贮时间的延长而减弱,pH 升高, 对微生物的抑制作用下降, 一些有害微生物 ( 如梭菌 ) 的活动开始消耗水溶性碳水化合物 4 结论 再生 76d 的象草自然青贮能获得发酵品质较好的青贮饲料 添加 2.2,4.4 和 6.6 ml kg -1 甲酸都能快速酸化象草, 减少了青贮初期水溶性碳水化合物和蛋白质的损失, 但添加 2.2mL kg -1 甲酸由于在青贮后期酸化作用减弱, 促进了梭菌的活动, 使发酵和营养品质变差 认为添加 4.4 ml kg -1 以上甲酸能有效地保存象草的营养物质 参考文献 [1] 荣辉, 徐安凯, 下条雅敬, 等. 初次刈割象草青贮发酵品质动态 [J]. 草地学报,2009,17(4):537-539 [2] 贾燕霞, 玉柱, 邵涛. 添加酶制剂对象草青贮发酵品质的影响 [J]. 草地学报,2009,17(1):121-124 [3] ShaoT,WangT,ShimojoM,etal.Efectofensilingdensity onfermentationqualityofguineagrass (Panicum maximum Jacq.)silageduringtheearlystageofensiling [J].Asian- AustralasianJournalofAnimalSciences,2005,18(9):1273-1278 [4] ShaoT,ZhangL,ShimojoM,etal.Fermentationqualityof Italianryegrass (Lolium multiflorum Lam.)silagestreated withencapsulatedḡlucose,glucose,sorbicacidand pre-fermentedjuices[j].asian-australasianjournalofanimalsciences,2007,20(11):1699-1704 [5] 冀旋, 玉柱, 白春生, 等. 添加剂对高丹草青贮效果的影响 [J]. 草地学报,2012,20(3):571-575 McdonaldP,HunderonA R,HeronSJE.Thebiochemistry ofsilage[m].uk:chalcombepublications,marlow,1991 [7] LorenzM M,UdenP.Influenceofformicacidanddrymater onprotein degradationinthetanniniferouslegumesainfoin [J].AnimalFeedScienceand Technology,2011,164(3/4): 217-224 [8] PursiainenP,TuoriM.Efectofensilingfieldbean,fieldpea andcommonvetchin diferentproportions with whole-crop wheatusingformicacidoraninoculantonfermentationcharacteristics[j].grassandforagescience,2008,63(1):60-78 [9] LorenzM M,ErikssonT,UdenP.Efectofwilting,silage additive,pegtreatmentandtannincontentonthedistribution ofnbetweendiferentfractionsafterensilingofthreediferent sainfoin (Onobrychisvicifolia)varieties[J].GrassandForageScience,2010,65(2):175-184 [10]HendersonAR,McDonaldP.Efectofformicacidonthefermentationofgrassoflowdry matercontent[j].journalof thescienceoffoodandagriculture,1971,22(4):157-163 [11] 管武太,DriehuisF,vanWikselaarP. 酸制剂对黑麦草青贮饲料发酵品质和微生物菌群的影响 [J]. 华南农业大学学报, 2002,23(1):63-66 [12]ChamberlainD G,QuigJ.Theefectsoftherateofaddition offormicacidandsulphuricacidontheensilageofperennial ryegrassinlaboratorysilos[j].journalofthescienceoffood andagriculture,1987,38(3):217-228 [13]VanSoestPJ,RobertsonJB,LevisBA.Methodsfordietary fiber,neutraldetergentfiber,andnonstarchpolysaccharidesin relationtoanimalnutrition [J].Journalof Dairy Science, 1991,74(10):3583-3597 [14] WangJ,WangJQ,ZhouH,etal.Efectsofadditionofpreviouslyfermentedjuicepreparedfrom alfalfaonfermentation qualityandproteindegradationofalfalfasilage [J].Animal FeedScienceandTechnology,2009,151(3/4):280-290 [15]CatchpooleV R,HenzelEF.Silageandsilage-makingfrom tropicalherbagespecies[j].herbageabstracts,1971,41(3): 213-221 [16]ShaoT,OhbaN,Shimojo M,etal.DynamicsofearlyfermentationofItalianryegrass(Loliummultiflorum Lam.)silage [J]. Asian-Australasian Journalof Animal Sciences, 2002,15(11):1606-1610 [17]CarpinteroC M,HendersonA R,McDonaldP.Theefectof somepre-treatmentsonproteolysisduringtheensilingofherbage[j].grassandforagescience,1979,34(4):311-315 ( 责任编辑李美娟 )