任海偉，竇俊偉，趙拓，李雪雁，李志忠，李金平，孫文斌，黃娟娟

(1.蘭州理工大學(xué)西部能源與環(huán)境研究中心，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省生物質(zhì)能與太陽能互補供能系統(tǒng)重點實驗室,甘肅 蘭州 730050；3.蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050)

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添加劑對玉米秸稈和萵筍葉混貯品質(zhì)的影響

任海偉1,2,3，竇俊偉3，趙拓3，李雪雁3，李志忠3，李金平1,2*，孫文斌3，黃娟娟1，2

(1.蘭州理工大學(xué)西部能源與環(huán)境研究中心，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省生物質(zhì)能與太陽能互補供能系統(tǒng)重點實驗室,甘肅 蘭州 730050；3.蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050)

借鑒青貯原理，將干玉米秸稈與水分含量較高的廢棄萵筍葉進(jìn)行混貯，分析不同添加劑對二者混貯品質(zhì)的影響。設(shè)置了對照組(CK)、德氏乳桿菌組(LD)、甲酸組(FA)、復(fù)合添加劑組(LD+FA)4個處理，每個處理3次重復(fù)，連續(xù)貯存50 d，每間隔10 d對干物質(zhì)和木質(zhì)纖維組分含量、發(fā)酵品質(zhì)及微生物數(shù)量進(jìn)行分析，比較篩選適宜的添加劑。結(jié)果表明，50 d貯存期內(nèi)，與CK組相比，F(xiàn)A組的干物質(zhì)損失最小，且添加甲酸青貯后顯著降低了纖維素、半纖維素和酸性洗滌木質(zhì)素、氨態(tài)氮/總氮含量和青貯pH(P<0.05)，乳酸含量顯著增加(P<0.05)，V-score評分表現(xiàn)良好；LD組的干物質(zhì)損失、氨態(tài)氮/總氮含量顯著高于CK組(P<0.05)，青貯pH均高于4.2，V-score評分表現(xiàn)最差；LD+FA組在前30 d的貯存品質(zhì)較好，之后氨態(tài)氮/總氮含量顯著增加(P<0.05)，貯存品質(zhì)變差。從延長貯存時間和提高貯存品質(zhì)等角度考慮，甲酸可以作為干玉米秸稈與萵筍葉混合貯存的添加劑，但應(yīng)用過程中需要注意成本問題。

干玉米秸稈；萵筍葉；混貯品質(zhì)；添加劑；德氏乳桿菌；甲酸

農(nóng)作物秸稈是動物青貯飼料的重要原料，但收獲后的干黃秸稈因其缺乏足夠的水分和糖分而無法直接進(jìn)行青貯。廢棄蔬菜富含水分和糖分，與干黃秸稈在物理結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和水分方面有很強(qiáng)互補性，二者混合貯存既能實現(xiàn)干秸稈的長期保存，又能減少廢棄蔬菜污染[1]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，干秸稈與廢棄白菜在無任何添加劑情況下能連續(xù)混貯60 d，但由于原料自身所附著的乳酸菌數(shù)量較少，加之水溶性碳水化合物含量不足，導(dǎo)致混貯早期pH難以快速下降[2]，從而影響混貯品質(zhì)。

合理的添加劑能改善青貯條件，加速發(fā)酵過程，降低發(fā)酵消耗，提高青貯品質(zhì)。Aksu等[3]研究發(fā)現(xiàn)，添加甲酸、糖蜜和微生物復(fù)合菌劑可顯著提高青貯玉米秸稈的乳酸濃度。Acosta等[4]將復(fù)合添加劑BSM (Enterococcusfaecium,Lactobacillusplantarum和Lactobacillusbrevis)加入到青貯玉米秸稈中，發(fā)現(xiàn)青貯pH快速下降，總有機(jī)酸、乳酸和乙酸濃度明顯提高，且丁酸、乙醇及氨態(tài)氮濃度顯著降低。Stocks等[5]將一種復(fù)合酶制劑添加到青貯玉米秸稈中，降低了秸稈中結(jié)構(gòu)性碳水化合物的含量，改善了玉米秸稈的發(fā)酵品質(zhì)。郭艷萍等[6]發(fā)現(xiàn)，添加乙酸能顯著提高青貯料的乳酸含量；添加丙酸能顯著降低青貯pH和氨態(tài)氮含量。劉輝等[7]發(fā)現(xiàn)乳酸菌接種劑、甜菜粕、甲酸鈉等單獨或組合添加均不同程度地提高了青貯發(fā)酵品質(zhì)，顯著降低青貯pH和氨態(tài)氮含量。

目前，有關(guān)干玉米秸稈和廢棄蔬菜混合青貯的研究報道較少。鑒此，本試驗選取甲酸和德氏乳桿菌(Lactobacillusdelbrueckii)作為青貯添加劑，從干物質(zhì)、纖維組分、發(fā)酵品質(zhì)和微生物數(shù)量等指標(biāo)考察德氏乳桿菌、甲酸以及二者組合添加對干玉米秸稈和廢棄萵筍葉混貯品質(zhì)的影響，為該混貯模式的推廣奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1試驗材料

干玉米秸稈取自甘肅省定西市隴西縣，玉米(Zeamays)品種為豫玉，采集時間2012年10月，摘穗后田間留置1.5個月后收集，粉碎至0.5～1.0 cm備用；廢棄萵筍(Lactucasativavar.angustana)葉采集自蘭州市七里河區(qū)職工菜市場，切碎至1～2 cm備用。原料主要組分如表1所示。德氏乳桿菌來源于甘肅省工業(yè)微生物菌種保藏中心。

1.2青貯調(diào)制與試驗設(shè)計

將干玉米秸稈和萵筍葉以11∶27質(zhì)量比例混合，均勻噴灑事先調(diào)配好的添加劑，使混合后的水分含量為70%左右，然后裝填、密封于1.6 L青貯瓶內(nèi)，室溫避光貯存。采用對比試驗設(shè)計，設(shè)置了德氏乳桿菌組(LD組，添加量為1×105cfu/g)、甲酸組(FA組，添加量為3 mL/kg鮮重)[8]、復(fù)合組(LD+FA，添加量同上)和對照組(CK組，無添加劑)4個試驗組，每組3個重復(fù)，連續(xù)貯存50 d，共60個青貯瓶。每間隔10 d對化學(xué)組分、發(fā)酵品質(zhì)和微生物數(shù)量進(jìn)行分析。試驗時間為2012年11月至2013年5月。

表1　干玉米秸稈和萵筍葉的化學(xué)組分(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.3樣品取樣分析

按照四分法準(zhǔn)確稱取2份有代表性的樣品20 g，其中1份按1∶9質(zhì)量比例加入蒸餾水打漿[9]，依次通過4層紗布和定性濾紙過濾，所得浸提液-20 ℃冷凍保存，用來測定pH、乳酸(lactic acid，LA)、氨態(tài)氮(ammonia nitrogen, AN)和揮發(fā)酸等。另1份樣品用于微生物數(shù)量分析。剩余樣品用來測定干物質(zhì)(dry matter, DM)、中性洗滌纖維(natural detergent fiber, NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)、酸性洗滌木質(zhì)素(acid detergent lignin, ADL)和總氮(total nitrogen, TN)等。

1.4分析方法

DM測定采用105 ℃烘干恒重法；NDF、ADF、ADL用ANKOM 2000i全自動纖維分析儀測定，纖維素(cellulose, CL)和半纖維素(hemicellulose, HC)通過公式計算得出，二者之和為綜纖維素(holocellulose, HoC)。CL=ADF-ADL，HC=NDF-ADF，HoC=CL+HC[10]；TN測定采用凱氏定氮法；AN測定采用苯酚-次氯酸鈉比色法[3]4；pH用Sen Tix 41pH計測定；LA用SBA-40C生物傳感器測定；可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates，WSC)用蒽酮比色法測定；乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PPA)和丁酸(butyric acid，BA)等揮發(fā)酸用SHIMADZE-10A高效液相色譜分析，色譜柱：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 30 mm×8 mm，檢測器：SPD-M10AVP，流動相：3 mmol/L高氯酸，流速：1 mL/min；柱溫50 ℃，檢測波長210 nm，進(jìn)樣量5 μL。微生物菌落計數(shù)參考國標(biāo)GB 478935-2010和GB 478915-2010。

1.5發(fā)酵品質(zhì)評定

采用V-score評分體系[11]對混貯樣品的發(fā)酵品質(zhì)進(jìn)行評分，該評價體系以氨態(tài)氮/總氮和乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)酸含量來評定品質(zhì)優(yōu)劣，滿分100分，依據(jù)表2評分標(biāo)準(zhǔn)用公式Y(jié)=YN+YA+YB計算出Y值，并將混貯發(fā)酵品質(zhì)評定為3個等級，分別為：良好(Y>80)，尚好(60≤Y≤80)，不良(Y<60)。

表2　V-score 評分標(biāo)準(zhǔn)(干物質(zhì)基礎(chǔ))

XN、XA、XB分別為氨態(tài)氮/總氮值(%)、乙酸+丙酸含量(%)、丁酸含量(%)。YN、YA、YB分別為氨態(tài)氮/總氮、乙酸+丙酸、丁酸的得分，Y為總評分。XN：The value of AN/TN(%)；XA：The content of acetic acid +propionic acid(%)；XB：The content of butyric acid(%)．YN：The score of AN/TN；YA：The score of acetic acid+propionic acid；YB：The score of butyric acid．Y：The total score.

1.6數(shù)據(jù)處理

圖1　混貯過程中的干物質(zhì)含量變化Fig.1　Changes of dry matter (DM) during mixed ensiling不同小寫字母表示同一處理不同時間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示同一時間不同處理之間差異顯著(P<0.05)。The different lowercase letters indicate significant difference at P<0.05 for the same groups within different time. The different capital letters indicate significant difference at P<0.05 between different groups at the same time.

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2007初步整理后，利用SPSS 18.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行單因子ANOVO模型處理，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，P<0.05代表數(shù)據(jù)存在顯著性差異。

2　結(jié)果與分析

2.1添加劑對干物質(zhì)(DM)含量的影響

由圖1可知，隨著貯存時間的延長，4個試驗組的DM含量均呈下降趨勢，其中LD+FA組和FA組的DM含量顯著高于CK組(P<0.05)，而LD組則顯著低于CK組(P<0.05)，且30 d時LD組的DM損失率最高達(dá)29.98%。另一方面，混貯20和30 d時，F(xiàn)A組的DM含量顯著高于LD+FA組(P<0.05)，F(xiàn)A組的DM損失率相對較低；其余時間LD+FA組和FA組的DM含量差異不顯著(P>0.05)。

表3　混貯過程中木質(zhì)纖維組分含量的變化(干物質(zhì)基礎(chǔ))

同列不同小寫字母表示相同時間不同處理組間差異顯著(P<0.05)，同列不同大寫字母表示相同處理組不同時間差異顯著(P<0.05)。The same column with different lowercase indicate significant difference atP<0.05 between different groups at the same column, the same column with different capital letters indicate significant difference atP<0.05 for the same groups within different time.

2.2添加劑對木質(zhì)纖維組分影響

由表3可知，貯存過程中4個試驗組的木質(zhì)纖維組分含量變化趨勢復(fù)雜，但從總體來看，隨著貯存時間延長，4個試驗組的NDF、HC和HoC含量均呈總體降低趨勢(個別實驗組除外)，CK組、FA組和LD組的CL含量均呈現(xiàn)增加趨勢，而LD+FA組的CL含量則呈先增后減趨勢；FA組和LD+FA組的ADL含量呈先增后減的變化趨勢，LD組的ADL含量總體呈升高態(tài)勢，但CK組的ADL含量變化規(guī)律不明顯。各試驗組間比較可知，除個別樣品外，LD+FA組和FA組的NDF、ADF、CL、HC、ADL和HoC含量均顯著低于CK組(P<0.05)，LD組的NDF、ADF、CL和ADL含量在30 d之前顯著低于CK組(P<0.05)，50 d時的NDF、HC、ADL和HoC顯著高于CK組(P<0.05)，ADF和CL雖高于CK組，但差異不顯著(P>0.05)。

2.3添加劑對混貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

圖2　混貯過程中pH的變化Fig.2　Changes of pH during mixed ensiling不同大寫字母表示同一處理不同時間差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示同一時間不同處理之間差異顯著(P<0.05)。The different capital letters indicate significant difference at P<0.05 for the same groups within different time. The different lowercase letters indicate significant difference at P<0.05 between different groups at the same time.

2.3.1添加劑對pH的影響由圖2可知，4個試驗組的pH均呈先降后增趨勢，混貯30 d時的pH最低。整個混貯周期內(nèi)，CK組和LD組pH始終高于4.0，LD+FA組和FA組pH則低于3.2。另一方面，混貯10 d時，3個添加劑組的pH均顯著低于CK組(P<0.05)，尤其添加有甲酸的LD+FA組和FA組的pH遠(yuǎn)低于LD組的pH(4.49,P<0.05)。40 d時4個試驗組pH均顯著升高(P<0.05)，50 d時3個添加劑組的pH仍顯著低于對照組(P<0.05)。

2.3.2添加劑對氨態(tài)氮/總氮(AN/TN)的影響由表4可知，隨著貯存時間延長，LD+FA組的AN/TN呈逐漸增加趨勢，CK組、LD組和FA組的AN/TN均呈先增后減趨勢，這可能是因為貯存初期分解蛋白質(zhì)的梭菌等腐敗微生物未被有效抑制使蛋白質(zhì)發(fā)生分解。LD+FA組(10～30 d)和FA組(10～50 d)的AN/TN均顯著低于對照組(P<0.05)，且FA組最低；而LD組顯著高于CK組(P<0.05)，說明添加甲酸有利于減少混貯料中蛋白質(zhì)的分解，僅添加德氏乳桿菌(Lactobacillusdelbrueckii)則沒有起到迅速降低pH、抑制腐敗微生物的作用，這一點與圖2中pH變化規(guī)律一致。另外，LD+FA組的AN/TN在貯存前20 d均低于10%，而FA組整個貯存期內(nèi)均低于10%(30 d時略高)，符合優(yōu)質(zhì)青貯料AN/TN的推薦限值[12]。

表4　混貯過程中氨態(tài)氮/總氮(AN/TN)的變化

同列不同小寫字母表示相同時間不同處理組差異顯著(P<0.05)，同行不同大寫字母表示相同處理組不同時間差異顯著(P<0.05)。The same column with different lowercase indicate significant difference atP<0.05 between different groups at the same time, the same row with different capital letters indicate significant difference atP<0.05 for the same groups within different time.

2.3.3添加劑對有機(jī)酸組成及含量的影響由表5可知，隨著混貯時間延長，各組間有機(jī)酸變化規(guī)律不明顯，但總體上看(除個別樣品外)，LD組和LD+FA組的LA含量總體呈增加趨勢，F(xiàn)A組呈先降后增趨勢，CK組呈下降趨勢，4個試驗組的AA和BA含量呈逐漸增加趨勢；3個添加劑組的PTA和IA含量呈下降趨勢，CK組和LD+FA組的PPA含量呈增加趨勢，LD組和FA組的PPA含量呈下降趨勢。

在相同時間內(nèi)(除個別樣品外)，3個添加劑組的LA、FA、AA和PPA含量均顯著高于CK組(P<0.05)，且FA組的LA含量顯著高于LD+FA組和LD組(P<0.05)，F(xiàn)A組的BA和PTA含量顯著低于LD+FA組和LD組(P<0.05)，F(xiàn)A組的AA含量在貯存前30 d顯著高于LD+FA組和LD組(P<0.05)，40～50 d仍顯著高于CK組和LD+FA組(P<0.05)，但與LD組差異不顯著(P>0.05)。LD+FA組和FA組的FA含量顯著高于對照組(P<0.05)，LD組的FA含量在前30 d與CK組無顯著差異(P>0.05)，40～50 d則顯著高于CK組(P<0.05)。從LA/AA來看，3個添加劑組的LA/AA均顯著低于CK組(P<0.05)，且LD+FA組的LA/AA顯著高于FA組和LD組(P<0.05)。

表5　混貯過程中的有機(jī)酸含量變化(干物質(zhì)基礎(chǔ))

表中同列不同小寫字母表示相同時間不同處理組差異顯著(P<0.05)，同列不同大寫字母表示相同處理組不同時間差異顯著(P<0.05)。The means in the same column with different small letters indicate significant difference atP<0.05 between different treatments, the means in the same column with different capital letters indicate significant difference atP<0.05 within different treatments.

2.3.4混貯發(fā)酵品質(zhì)的V-score評分由表6可知各試驗組的評分結(jié)果差異顯著。整個貯存期內(nèi)，CK組和LD組的評定結(jié)果均為不良，F(xiàn)A組的V-score 評分均高于80分，表現(xiàn)良好。LD+FA組混貯前20 d時評級為良好，30 d時尚好，40 d后下降為不良。

表6　不同試驗組的V-score評分

2.4添加劑對微生物數(shù)量變化的影響

由表7可知，4個試驗組在貯存前20 d均有較高數(shù)量的乳酸菌，且3個添加劑組的乳酸菌數(shù)量顯著高于對照組(P<0.05)，LD組和LD+FA組乳酸菌數(shù)量較高。30 d后4個試驗組的乳酸菌數(shù)量均顯著降低(P<0.05)。CK組、LD+FA組和LD組的酵母菌數(shù)量呈先降后升趨勢，其中LD+FA組30 d時的酵母菌數(shù)量最低，CK組和LD組40 d時最低，隨后數(shù)量顯著增加(P<0.05)；FA組則呈先增后降趨勢，20 d時最高，之后顯著下降(P<0.05)。CK組的霉菌數(shù)量隨時間延長而呈先增后減趨勢，30 d時數(shù)量最多，40 d后顯著下降(P<0.05)；而FA組和LD組的霉菌在貯存40 d內(nèi)均被有效抑制，50 d時顯著升高(P<0.05)；LD+FA組的霉菌數(shù)量則逐漸減少。另外，20～40 d時LD組和FA組的霉菌數(shù)量顯著低于CK組和LD+FA組(P<0.05)。

表7　混貯過程中的微生物數(shù)量的變化

表中同列不同小寫字母表示相同時間不同處理組差異顯著(P<0.05)，同行不同大寫字母表示相同處理組不同時間差異顯著(P<0.05)。The same column with different lowercase indicate significant differenceP<0.05 between different groups at the same time, the same row with different capital letters indicate significant differenceP<0.05 for the same groups within different time. LAB:Lactic acid bacteria.

3　討論

3.1添加劑對貯存過程pH和AN/TN的影響

根據(jù)青貯原理，將干玉米秸稈與萵筍葉進(jìn)行混貯，實質(zhì)是利用附著乳酸菌在厭氧環(huán)境中分解糖類產(chǎn)生乳酸，使青貯pH快速下降并抑制有害微生物活動，達(dá)到長期保質(zhì)貯存之目的[13]。若混貯發(fā)酵生成的乳酸含量偏低，pH下降緩慢，則無法有效抑制腐敗微生物活性，故pH是直接決定青貯品質(zhì)的重要因素。本試驗中3個添加劑組貯存10 d時的pH均顯著低于CK組(P<0.01)，尤其加入甲酸使FA組和LD+FA組在50 d貯存期內(nèi)pH始終低于優(yōu)良青貯pH范圍3.5～4.5[13]。高pH(>4.5)是發(fā)酵失敗的標(biāo)志之一[14]，CK組和LD組pH接近或高于4.5，發(fā)酵效果不理想。盡管德氏乳桿菌為同型乳酸發(fā)酵，但LD組pH(4.0～4.5)仍顯著高于FA組和LD+FA組，原因可能是貯存原料中缺乏足夠含量糖分等營養(yǎng)物質(zhì)，使乳酸菌及其代謝產(chǎn)物乳酸含量較少，不足以迅速降低pH。另一方面，乳酸菌實際添加效果還受到植物本身附著的乳酸菌數(shù)量、可溶性糖利用效率及環(huán)境等因素影響。僅從pH角度看，F(xiàn)A組和LD+FA組均能實現(xiàn)良好青貯，但郭旭生等[15]認(rèn)為pH不宜作為青貯品質(zhì)評價的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)酵品質(zhì)還受原料種類及其組分等影響。

氨態(tài)氮/總氮(AN/TN)是衡量青貯品質(zhì)優(yōu)劣的又一重要指標(biāo)。王永新等[16]發(fā)現(xiàn)甲酸能顯著改善白三葉(Trifoliumrepens)青貯發(fā)酵品質(zhì)，極顯著降低青貯pH、乙酸和氨態(tài)氮含量。劉玲等[17]認(rèn)為甲酸能極顯著降低青貯高冰草(Agropyroncristatum)的pH和氨態(tài)氮含量(P<0.01)，提高乳酸生成量。鄧海軍等[18]也認(rèn)為甲酸能極顯著降低青貯紫花苜蓿(Medicagosativa)的pH和氨態(tài)氮/總氮(P<0.01)。本試驗中，LD+FA組和FA組的AN/TN均顯著低于CK組(P<0.05)，且FA組在整個混貯期間(30 d時略高于10%)的AN/TN均低于優(yōu)質(zhì)青貯的AN/TN推薦值10%[12]。甲酸是一種發(fā)酵抑制劑，通過直接酸化作用迅速降低青貯pH值，有利于限制植物酶活性和蛋白質(zhì)的降解損失，該結(jié)果與高文俊等[19]、秦立剛等[20]和張曉慶等[21]研究結(jié)果一致。另據(jù)報道，青貯料的蛋白質(zhì)降解與pH密切相關(guān)，pH小于4.2時蛋白質(zhì)分解為較穩(wěn)定的氨基酸，并不造成損失。但若pH高于4.2時，腐敗菌的活動會使氨基酸分解成非蛋白氮(氨、胺等)，造成蛋白質(zhì)損失[13]。試驗中LD組的pH較高，腸細(xì)菌和梭菌等不良微生物的繁殖未能被有效抑制，導(dǎo)致蛋白分解損失和AN/TN過高，降低了發(fā)酵品質(zhì)。

3.2添加劑對貯存過程有機(jī)酸組成及含量的影響

乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量是評價發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。試驗中3個添加劑組的乳酸、乙酸和丙酸含量均顯著高于CK組(P<0.05)，乳酸含量高意味著混貯pH下降快，其干物質(zhì)和能量流失少[22]。乙酸具很強(qiáng)的抗真菌能力，能有效抑制青貯料有氧暴露階段酵母、霉菌的生長繁殖[23]。LA/AA反映了青貯過程同型發(fā)酵的程度，其值越高表明同型發(fā)酵的程度越高[24]。3個添加劑組的LA/AA顯著低于CK組(P<0.05)，說明干玉米秸稈與萵筍葉自然混貯過程中同型乳酸發(fā)酵程度較強(qiáng)，盡管甲酸能使pH迅速下降，但抑制腐敗菌的同時也會對原料自身附著的乳酸菌產(chǎn)生抑制。添加乳酸菌目的是調(diào)節(jié)青貯料內(nèi)微生物區(qū)系，增加青貯發(fā)酵的乳酸菌數(shù)量，提高乳酸生成量，迅速降低青貯料pH。但乳酸菌添加效果也不總是積極的。Muck等[25]總結(jié)了230個添加乳酸菌的對比試驗，其中能降低青貯飼料pH、促進(jìn)乳酸發(fā)酵的占60%。試驗中LD組未產(chǎn)生預(yù)期的促進(jìn)乳酸發(fā)酵、pH快速下降效果，可能是由于養(yǎng)分缺乏而未能使德氏乳桿菌充分生長繁殖，導(dǎo)致同型乳酸發(fā)酵未能得到強(qiáng)化。但3個添加劑組的總有機(jī)酸含量提高，有利于避免二次發(fā)酵和提高有氧穩(wěn)定性。劉晶晶等[14]和Weinberg等[26]都認(rèn)為同型發(fā)酵乳酸菌會降低青貯料的有氧穩(wěn)定性。Shao等[27]研究發(fā)現(xiàn)，青貯早期同型乳酸菌發(fā)酵占支配地位，到發(fā)酵后期向異型乳酸發(fā)酵轉(zhuǎn)變，因為異型乳酸菌對乙酸和pH有更強(qiáng)的耐受力。CK組、FA組和LD+FA組的LA/AA呈現(xiàn)先增后減趨勢，3組分別在30、40和40 d開始顯著下降，說明混貯前期以同型乳酸發(fā)酵為主，后期異型乳酸菌的活性開始增強(qiáng)，結(jié)果與Shao等[27]相似。LD組的LA/AA逐漸減小是因為青貯過程中葡萄糖是第一發(fā)酵底物，優(yōu)先被利用。當(dāng)葡萄糖不足時，青貯微生物區(qū)系受到影響，異型乳酸菌的活性可能被促進(jìn)[27]，LD組中較高的乙酸含量也印證了這一點。丙酸的酸性最弱，但其抗真菌活性最強(qiáng)，可抑制酵母菌生長，減少氨產(chǎn)生。FA組的丙酸含量顯著高于CK組(P<0.05)，而AN/TN卻顯著低于CK組(P<0.05)，恰能說明添加甲酸有效抑制了蛋白質(zhì)分解。丁酸是梭菌等不良微生物將青貯發(fā)酵已生成的乳酸或原料中的糖分解而成，同時伴隨著能量損失和蛋白質(zhì)分解[15]。4個試驗組的丁酸含量均略高于優(yōu)質(zhì)青貯的丁酸含量推薦值(<1%DM)，其中FA組的丁酸含量顯著低于LD+FA組和LD組(P<0.05)，說明甲酸對腐敗梭菌發(fā)酵的抑制效果更明顯，而德氏乳桿菌因其未能促進(jìn)乳酸發(fā)酵使得梭菌無法得到有效抑制。有報道認(rèn)為丁酸含量可以直接反映青貯品質(zhì)的好壞，丁酸含量高于1%DM則意味著發(fā)酵腐敗變質(zhì)，但試驗中FA組的V-score評分始終處于良好狀態(tài)，說明發(fā)酵品質(zhì)的好壞是pH、乳酸、揮發(fā)酸組成和AN/TN等多種因素綜合作用的結(jié)果。另外，F(xiàn)A組的丁酸含量略高于優(yōu)質(zhì)青貯推薦值(<1%DM)，這可能是低水平的甲酸添加量所致。榮輝等[28]認(rèn)為4.4 mL/kg以上甲酸添加量能有效地保存象草(Pennisetumpurpureum)的營養(yǎng)物質(zhì)。

3.3添加劑對微生物數(shù)量的影響

50 d混貯期間，除個別時間外，3個添加劑組的乳酸菌數(shù)量均顯著高于CK組(P<0.05)，說明添加劑的加入有利于乳酸菌的繁殖和乳酸生成，但乳酸本身并不是高效的抗真菌劑，故霉菌和酵母菌的抑制還需要甲酸、乙酸和丙酸等有機(jī)酸的協(xié)同作用。在自然發(fā)酵的青貯中，甲酸具有強(qiáng)烈的抗菌作用，乙酸是抗酵母菌的有效因子，丙酸是有效的抗霉菌劑，可預(yù)防二次發(fā)酵[29-30]。從表5可知，3個添加劑組的甲酸、乙酸和丙酸三者之和遠(yuǎn)高于CK組，3種酸能有效協(xié)同抑制腐敗微生物的繁殖，其中FA組的酵母菌和霉菌數(shù)量最低。因為甲酸作為一種發(fā)酵抑制劑，能夠直接抑制或間接改善青貯發(fā)酵品質(zhì)，從而抑制腐敗微生物的生長。另一方面，LD組的乳酸菌數(shù)量最高，這得益于添加劑德氏乳桿菌的生長繁殖。LD+FA組的乳酸菌數(shù)量與LD組相同，說明甲酸與德氏乳桿菌同時添加會抑制乳酸菌的生長繁殖，缺乏組合效應(yīng)，不適宜同時添加[13]。另外，3個添加劑組的霉菌和酵母菌在發(fā)酵中前期抑制明顯，40 d或50 d時數(shù)量顯著增加，這可能與貯存后期青貯pH升高、甲酸作用弱化等因素有關(guān)。榮輝等[28]研究發(fā)現(xiàn)，與較高添加量(4.4和6.6 mL/kg)相比，低添加量甲酸(2.2 mL/kg)的酸化作用隨青貯時間的延長而減弱，pH升高，對微生物抑制作用下降。因此，發(fā)酵后期的霉菌和酵母菌數(shù)量增加還可能與甲酸添加量有關(guān)。

3.4添加劑對干物質(zhì)保存和木質(zhì)纖維組分含量的影響

FA組和LD+FA組干物質(zhì)含量始終高于CK組和LD組，干物質(zhì)損失率較小，因為添加甲酸后青貯pH較低，有效抑制了有害菌生長，減少了青貯早期植物呼吸作用對營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，更好地保留了其營養(yǎng)成分。蔣慧等[23]研究認(rèn)為低pH能減少DM損失和能量流失。王永新等[16]也認(rèn)為添加甲酸能顯著提高白三葉青貯料的干物質(zhì)保存率。

從木質(zhì)纖維組分來看，與CK組相比，3個添加劑組的NDF和ADF含量均顯著降低(除個別時間，P<0.05)，這與張曉慶等[21]添加甲酸能降低青貯麻葉蕁麻Urticacannabina)中的纖維組分(NDF和ADF)結(jié)果一致。另一方面，F(xiàn)A組和LD+FA組的纖維素、半纖維素(能源物質(zhì))和木質(zhì)素含量顯著低于CK組，原因在于添加的甲酸使纖維組分部分降解轉(zhuǎn)化為糖，供微生物代謝利用生成乳酸和其他有機(jī)酸，同時長時間酸性環(huán)境也使得木質(zhì)素組分部分軟化溶解[23,31]。LD組的纖維素和半纖維素含量較高，說明同型發(fā)酵乳酸菌的添加有利于能源物質(zhì)的保存。王曉娟等[32]認(rèn)為ADL對CL和HC等碳水化合物既有物理性阻礙，又有牢固共價鍵束縛，使其對酶或微生物作用有屏障保護(hù)。FA組的ADL相對較少，弱化了對纖維素等碳水化合物的束縛，有利于提高能源轉(zhuǎn)化效率?？傊?，添加甲酸能夠有效減少DM損失，降低ADL含量，這與王瑩等[33]研究結(jié)果一致。

4　結(jié)論

干玉米秸稈與萵筍葉自然混貯50 d時品質(zhì)較差，添加德氏乳桿菌后的混貯效果也不理想，同時添加甲酸和德氏乳桿菌則能使二者連續(xù)混貯30 d不變質(zhì)，單獨添加甲酸則能進(jìn)一步延長貯存周期至50 d，且能獲得良好的混貯品質(zhì)。因此，甲酸可以用作干玉米秸稈與萵筍葉混合貯存的添加劑，但考慮到甲酸的使用成本和繼續(xù)改善混貯品質(zhì)等因素，還需深入研究干玉米秸稈與其他高糖分、高水分原料的混貯過程，以期進(jìn)一步延長干秸稈的貯存時間，提高其貯存品質(zhì)和飼料價值。

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Effects of additives on the mixed silage quality of corn stover and asparagus lettuce leaves

REN Hai-Wei1,2,3, DOU Jun-Wei3, ZHAO Tuo3, LI Xue-Yan3, LI Zhi-Zhong3, LI Jin-Ping1,2*, SUN Wen-Bin3, HUANG Juan-Juan1,2

1.China Western Energy & Environment Research Center, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China; 2.Gansu Key Laboratory of Complementary Energy System of Biomass and Solar Energy, Lanzhou 730050, China; 3.School of Life Science and Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China

In this study, the effects of different additives on the mixed ensiling fermentation characteristics of dry corn stover (DCS) and asparagus lettuce leaves (ALL) were investigated under laboratory conditions. Four different treatments were measured: control (CK), formic acid (final concentration of 3.0 mL/kg material, fresh weight, FA),Lactobacillusdelbrueckii(final concentration of 1×105cfu/g material, LD) and a combination of formic acid and L. delbrueckii (FA+LD). Silages were prepared in 1.5 L laboratory-scale glass silos at ambient temperature for 50 days. Ensiling samples were removed from the sealed containers for analysis every 10 days. The results showed that for the FA treatment, the pH value, cellulose, hemicellulose and lignin content, and the ammonia nitrogen to total nitrogen ratio (AN/TN) decreased significantly during the ensiling process (P<0.05), while lactic acid (LA) content increased (P<0.05). After ensiling for 50 days, the highest LA content, the lowest pH, AN/TN and dry matter (DM) loss were found in the FA treatment, indicating good fermentation quality. The DM loss and AN/TN of the LD treatment were significantly higher than the control (P<0.05). The pH value of the LD treatment was higher than 4.2. The silage quality the LD+FA treatment was higher before 30 days than at 40 and 50 days; the AN/TN increased substantially after 40 days and was 10% higher than the recommended value for good quality silage. Based on these results, it is suggested that formic acid can be used as an ensiling additive to improve silage fermentation quality and to prolong the preservation of DCS. However, it is also necessary to consider the cost of formic acid.

dry corn stover; asparagus lettuce leaves; mixed silage quality; additives;Lactobacillusdelbrueckii; formic acid

10.11686/cyxb2015519

2015-11-17；改回日期：2016-04-01

國家自然科學(xué)基金(51366009,51666010)，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863)(2014AA052801)，甘肅省自然科學(xué)基金(1506RJYA106，1508RJYA097)和蘭州市科技計劃項目(2014-2-20)資助。

任海偉(1983-)，男，山西孝義人，副教授。E-mail：rhw52571119@163.com

Corresponding author. E-mail：lijinping77@163.com

http://cyxb.lzu.edu.cn

任海偉, 竇俊偉, 趙拓, 李雪雁, 李志忠, 李金平, 孫文斌, 黃娟娟. 添加劑對玉米秸稈和萵筍葉混貯品質(zhì)的影響. 草業(yè)學(xué)報, 2016, 25(10): 142-152.

REN Hai-Wei, DOU Jun-Wei, ZHAO Tuo, LI Xue-Yan, LI Zhi-Zhong, LI Jin-Ping, SUN Wen-Bin, HUANG Juan-Juan. Effects of additives on the mixed silage quality of corn stover and asparagus lettuce leaves. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(10): 142-152.