云 穎,趙苗苗,雙胡爾,吳 哲,玉 柱
(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,北京 100193; 2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所,新疆 烏魯木齊 830000)
刈割期和添加劑對(duì)苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)和CNCPS蛋白組分的影響
云 穎1,趙苗苗1,雙胡爾2,吳 哲1,玉 柱1
(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,北京 100193; 2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所,新疆 烏魯木齊 830000)
后生物生產(chǎn)層
為研究刈割時(shí)期及添加劑對(duì)苜蓿(Medicagosativa)青貯品質(zhì)的影響,本試驗(yàn)選擇2個(gè)茬次,現(xiàn)蕾、初花、盛花3個(gè)時(shí)期刈割,并以無(wú)添加(CK)、丙酸鈉(SP,0.5%)、乳酸菌(LD,106cfu·g-1)3種處理進(jìn)行苜蓿青貯制作,在貯存45 d后取樣,分析其發(fā)酵品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著收獲時(shí)期的延遲,青貯苜蓿pH值呈下降的趨勢(shì);丙酸鈉及乳酸菌添加劑的添加對(duì)苜蓿青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)有顯著的改善作用;隨著同一茬次生育期的延長(zhǎng),青貯苜蓿中的粗蛋白(CP)含量顯著降低(P<0.05);刈割時(shí)期可顯著降低苜蓿青貯飼料的pH值并明顯提高乳酸含量(P<0.05),對(duì)乙酸及丙酸含量影響不顯著(P>0.05)。而添加劑可顯著增加乙酸含量(P<0.05),兩者存在顯著互作效應(yīng)(P<0.05)。添加乳酸菌的現(xiàn)蕾期苜蓿青貯品質(zhì)最佳。應(yīng)用康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系(CNCPS)提出的方法測(cè)定表明,第1茬盛花期的苜蓿青貯飼料的非蛋白氮(PA)含量較高,苜蓿青貯飼料各處理中的中速降解蛋白質(zhì)(PB2)含量均是占可降解蛋白質(zhì)(PB)含量的最大比例。
苜蓿;青貯;發(fā)酵品質(zhì);CNCPS蛋白組分
苜蓿(Medicagosativa)為多年生牧草,被認(rèn)為是世界上重要的飼料作物之一,廣泛適應(yīng)溫帶地區(qū)[1],在我國(guó)苜蓿的主產(chǎn)區(qū)一年可以收割4茬,但由于雨水和熱量同期,苜蓿收獲季節(jié)遭雨淋的損失率高[2],尤其是苜蓿第2、3茬刈割期正值雨季,頻繁降雨使苜蓿水分散失緩慢,干草品質(zhì)下降,甚至失去飼喂價(jià)值。相比之下,調(diào)制青貯可以避免氣候的影響,而且青貯便于機(jī)械化操作[3]。青貯是保存苜蓿青綠多汁性能和營(yíng)養(yǎng)成分,提高適口性、消化率和利用率的簡(jiǎn)易方法,但由于苜蓿蛋白含量較高,青貯過(guò)程中,蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下水解為非蛋白氮,降低了飼草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[4]。在青貯過(guò)程中,乳酸菌起著非常重要的作用,如果青貯飼料中含有充足的糖,可促進(jìn)乳酸菌繁殖,增加乳酸含量,降低青貯飼料的pH,進(jìn)而抑制有害微生物繁殖,從而降低營(yíng)養(yǎng)損失。由于不同時(shí)期苜蓿的蛋白質(zhì)和糖分比例不同[5],其刈割時(shí)期也會(huì)對(duì)苜蓿青貯飼料的品質(zhì)造成很大影響。因此,苜蓿青貯原料的適時(shí)刈割和合理調(diào)制,將對(duì)草地畜牧業(yè)發(fā)展具有重要的研究?jī)r(jià)值。綜合以上因素,如何改善苜蓿青貯飼料的青貯品質(zhì),達(dá)到成功青貯的目的,對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有重要的意義。
康奈爾凈碳水化合物—蛋白質(zhì)體系(Cornell Net Carbohydrate and Protein System,CNCPS)是由美國(guó)康奈爾大學(xué)科學(xué)家提出的基于瘤胃降解特征的飼料評(píng)價(jià)體系,該體系將飼料蛋白質(zhì)劃分為3個(gè)部分:非蛋白氮(PA)、真蛋白(PB)和結(jié)合蛋白(PC),其中,真蛋白又根據(jù)其在瘤胃中的降解速度分為快速降解蛋白(PB1)、中速降解蛋白(PB2)、慢速降解蛋白(PB3)3個(gè)部分[6]。目前,有關(guān)不同刈割時(shí)期和添加劑對(duì)于苜蓿青貯飼料中蛋白質(zhì)組分的研究較為缺乏,張曉娜[7]曾做過(guò)刈割期、品種及青貯方式對(duì)苜蓿品質(zhì)的影響研究,本試驗(yàn)在其基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化,使用不同茬次中苜三號(hào)苜蓿,添加乳酸菌制劑及化學(xué)添加劑,研究其對(duì)現(xiàn)蕾期、初花期和盛花期刈割的紫花苜蓿青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)及蛋白質(zhì)組分的影響。
1.1試驗(yàn)材料
本試驗(yàn)于2014年5-7月,從河北涿州實(shí)驗(yàn)基地收集了不同時(shí)期的中苜三號(hào)苜蓿樣品制作青貯飼料,采集時(shí)期分別包括第1茬及第2茬的現(xiàn)蕾、初花、盛花3個(gè)時(shí)期(表1)。
表1 苜蓿青貯試驗(yàn)原料特性Table 1 Characteristics of test materials of alfalfa silage
注:同列不同小寫(xiě)字母表示不同茬次不同刈割期差異顯著(P<0.05)。
Note: Different lowercase letters within the same column indicate significant difference among different mowing periods at the 0.05 level.
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
苜蓿刈割期:第1茬現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期;第2茬現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期。
青貯添加劑:乳酸菌添加劑,選取在苜蓿青貯中使用效果較好的乳酸菌制劑(LD),主要成分為植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum),由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草青貯實(shí)驗(yàn)室提取,添加量均為106cfu·g-1鮮草。丙酸鈉添加劑,化學(xué)純,本試驗(yàn)添加量為每克鮮草0.5%。
1.3青貯調(diào)制
苜蓿刈割后,人工鍘刀切碎,切碎長(zhǎng)度為2 cm左右,將莖稈混勻即為青貯原料,含水量60%~70%。青貯密度為700 g·L-1。將原料與添加劑混合均勻后,裝入0.5 L聚乙烯桶中,壓實(shí)后蓋上內(nèi)外蓋并封口,每個(gè)處理重復(fù)3次,室溫條件,貯藏45 d后開(kāi)封,取樣分析。
1.4測(cè)定方法
青貯樣品開(kāi)啟后,稱(chēng)取青貯飼料20 g,加入180 mL蒸餾水,攪拌均勻后,使用家用榨汁機(jī)榨汁1 min,然后依次用4層紗布和中速定性濾紙過(guò)濾得到浸提液,用雷磁PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)定濾液pH值[8]。將得到的浸出液經(jīng)0.45 μm孔徑的濾膜過(guò)濾得到濾液,采用島津LC-20A型高效液相色譜儀(色譜柱:KC-811 column, Shimadzu,日本;檢測(cè)器:SPD-M10AVP;流動(dòng)相:3 mmol·L-1高氯酸,流速1 mL·min-1,柱溫50 ℃;檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm,進(jìn)樣量5 μL)進(jìn)行有機(jī)酸的測(cè)定[9]。利用苯酚-次氯酸鈉法進(jìn)行氨態(tài)氮/總氮值的測(cè)定[10]。采用范氏法測(cè)定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維[11]。采用凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白含量[12]。非蛋白氮及可溶性蛋白含量測(cè)定方法參考Licitra等[13]的方法。以未加入飼料的經(jīng)中性洗滌纖維測(cè)定程序的濾袋作為測(cè)定蛋白含量的空白值,將測(cè)定中性洗滌纖維測(cè)定后的濾袋及殘?jiān)暮考礊镹DIP。以未加入飼料的經(jīng)酸性洗滌纖維測(cè)定程序的濾袋作為空白值,將經(jīng)酸性洗滌纖維程序后的濾袋及殘?jiān)糜趧P氏定氮儀中測(cè)得的含氮量即為ADIP。CNCPS計(jì)算方法根據(jù)Sniffen等[6]的方法進(jìn)行。
CNCPS蛋白組分計(jì)算方法如下:
PA(%CP)=NPN(%CP)×0.1×SOLP(%CP);
PB1(%CP)=SOLP(%CP)-PA(%CP);
PB3(%CP)=NDFIP(%CP)-ADFIP(%CP);
PC(%CP)=ADFIP(%CP);
PB2(%CP)=100-PA(%CP)- PB1(%CP)-PB3(%CP)-PC(%CP).
式中:PA表示非蛋白氮;PB1表示快速降解蛋白質(zhì);PB2表示中速降解蛋白質(zhì);PB3表示慢速降解蛋白質(zhì);PC表示結(jié)合蛋白質(zhì);NPN為非蛋白氮;SOLP表示可溶性蛋白,NDFIP表示中性洗滌不溶氮;ADFIP表示酸性洗滌不溶氮。
1.5數(shù)據(jù)處理
用Excel 2007對(duì)苜蓿原料及青貯飼料樣品的發(fā)酵品質(zhì)和化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析,采用SAS 8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。
2.1不同刈割時(shí)期及添加劑對(duì)苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響
添加劑能顯著降低苜蓿青貯飼料的pH值(P<0.01),隨著收獲時(shí)期的延遲,各苜蓿青貯飼料的pH值呈下降的趨勢(shì)(表2)。其中,第2茬盛花期刈割、LD處理組的pH值最低,為4.61。茬次、刈割時(shí)期與添加劑互作效應(yīng)的分析表明,茬次對(duì)pH無(wú)顯著影響,刈割時(shí)期對(duì)pH值的影響顯著(P<0.05),添加劑對(duì)pH值的影響極顯著(P<0.01),茬次與刈割時(shí)期對(duì)pH沒(méi)有互作效應(yīng),茬次、刈割時(shí)期和添加劑存在互作效應(yīng)而且互作效應(yīng)極顯著(P<0.01)。
第1茬中現(xiàn)蕾期LD處理組的乳酸含量最高,較同時(shí)期的對(duì)照組提高了84.85%;第2茬盛花期LD處理組的乳酸含量最高,較同時(shí)期的對(duì)照組提高了153.62%。三因素互作效應(yīng)的影響分析表明,添加劑及刈割時(shí)期對(duì)乳酸含量的影響顯著(P<0.05),茬次、刈割時(shí)期及添加劑存在互作效應(yīng),且互作效應(yīng)極顯著(P<0.01)。
各刈割時(shí)期除第2茬現(xiàn)蕾期LD處理組外,添加劑處理組的乙酸含量均高于對(duì)照組。其中第1茬盛花時(shí)期SP處理組的乙酸含量最高,與處理組相比提高了55.56%。刈割時(shí)期與添加劑及其互作效應(yīng)的影響分析表明,茬次和刈割時(shí)期對(duì)苜蓿青貯飼料的乙酸含量沒(méi)有顯著影響,而添加劑對(duì)乙酸含量的影響顯著(P<0.05),三者存在互作效應(yīng)且效應(yīng)顯著(P<0.05)。
除第1茬現(xiàn)蕾期和第2茬盛花期外,各個(gè)刈割時(shí)期的丙酸含量均低于對(duì)照組,其中第1茬現(xiàn)蕾時(shí)期SP處理組的丙酸含量最低,顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。茬次、刈割時(shí)期對(duì)丙酸含量的影響不顯著(P>0.05),而添加劑對(duì)丙酸含量影響顯著(P<0.05),三因素存在互作效應(yīng)且效果顯著(P<0.05)。各刈割時(shí)期加入添加劑的處理組的氨態(tài)氮占全氮含量基本顯著低于對(duì)照組(P<0.05),三因素互作效應(yīng)的影響分析表明,茬
次、刈割時(shí)期對(duì)氨態(tài)氮占全氮含量的影響顯著(P<0.05),添加劑對(duì)氨態(tài)氮占全氮含量的影響極顯著(P<0.01),三者存在互作效應(yīng),效應(yīng)極顯著(P<0.01)。
2.2不同刈割時(shí)期對(duì)苜蓿青貯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響
苜蓿青貯中的CP含量均隨著同一茬次生育期的延長(zhǎng)而顯著降低(P<0.05),添加LD可顯著提高CP含量(表3)。在苜蓿青貯飼料中,第1茬現(xiàn)蕾期刈割的LD處理組的苜蓿青貯的CP含量最高,為24.03%,而第1茬盛花期刈割的苜蓿青貯對(duì)照組的CP含量最低,為15.94%。第2茬盛花期刈割的苜蓿青貯的PA組分含量以對(duì)照為高,顯著高于SP和LD處理的青貯苜蓿(P<0.05)。苜蓿青貯各處理中的PB2含量均是占PB含量的最大比例。第1茬現(xiàn)蕾期刈割的SP處理組的苜蓿青貯飼料中的NDF最低,為33.41%,而第2茬盛花期的苜蓿青貯飼料中的NDF含量較高,與第1茬現(xiàn)蕾期相比,增加了44.87%。隨著刈割時(shí)期的延長(zhǎng),青貯苜蓿中ADF含量總體逐漸升高,最高含量達(dá)36.27%。刈割時(shí)期除對(duì)PB3和NDF沒(méi)有顯著影響,對(duì)其他指標(biāo)均有顯著影響(P<0.05)。茬次與刈割期互作除對(duì)PC、NDF、ADF有顯著影響(P<0.05),對(duì)其他指標(biāo)沒(méi)有顯著影響,刈割時(shí)期與添加劑、茬次與添加劑互作對(duì)所有指標(biāo)均有顯著影響(P<0.05)。三因素互作對(duì)所有指標(biāo)均有顯著影響(P<0.05),且對(duì)CP、PB1、PC有極顯著影響(P<0.01)。
3.1不同刈割時(shí)期及添加劑對(duì)苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響
隨著苜蓿生育期的改變,其所含的水分含量下降;可溶性糖含量、纖維素含量等升高;乳酸菌附著先升后降在初花期達(dá)到高峰[14]。這直接導(dǎo)致了苜蓿青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的差異。在制作青貯飼料的過(guò)程中,牧草刈割的理想時(shí)期應(yīng)該是莖葉纖維化程度低、可溶性糖分含量較高的時(shí)期[15]。青貯飼料中,水分、可溶性碳水化合物、緩沖能是影響發(fā)酵品質(zhì)的重要因素[16]??扇苄蕴妓衔锸钱a(chǎn)生乳酸、減少蛋白質(zhì)的分解損失的前提,F(xiàn)raser等[17]研究羽衣甘藍(lán)(Brassicaoleraceavar.acephalaf.tricolor)青貯時(shí)發(fā)現(xiàn),生長(zhǎng)期為18及20周的羽衣甘藍(lán)比生長(zhǎng)期為15周的羽衣甘藍(lán)更易成功,其具有較高含量的乳酸及較低含量的氨態(tài)氮和乙酸,從側(cè)面證實(shí)了這一點(diǎn)。在制作苜蓿青貯時(shí),有研究表明,刈割時(shí)間的延遲對(duì)苜蓿青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)影響不大,且在現(xiàn)蕾期獲得最優(yōu)質(zhì)青貯飼料[18]。而本研究結(jié)果與其一致。
優(yōu)質(zhì)的青貯飼料應(yīng)該具有較高含量的乳酸以及較低含量的丁酸和氨態(tài)氮[19]。氨態(tài)氮占總氮的含量是衡量青貯飼料好壞的重要指標(biāo)之一,其含量越高,說(shuō)明蛋白質(zhì)和氨基酸分解越多,青貯質(zhì)量越差[20]。傅彤[21]的研究表明,將乳酸菌添加到青貯飼料中,可以顯著降低青貯飼料的pH,提高乳酸含量,進(jìn)而有效改善青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。本研究中,各個(gè)刈割時(shí)期的乳酸菌處理組青貯品質(zhì)與對(duì)照組相比均有不同程度的提高,與其研究結(jié)果一致。青貯飼料添加乳酸菌制劑后,直接促進(jìn)了青貯飼料中乳酸菌的發(fā)酵,從而提高了乳酸含量。
3.2不同刈割時(shí)期對(duì)苜蓿青貯CNCPS蛋白組分的影響
苜蓿青貯飼料相對(duì)于苜蓿干草,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低,這是因?yàn)檐俎G噘A過(guò)程中,大量的蛋白質(zhì)被降解形成不能被反芻動(dòng)物利用的非蛋白氮[22],其大部分的氮以尿素的形式排出體外。研究表明,苜蓿鮮草中的非蛋白氮占其總蛋白的8%~18%,而青貯之后苜蓿中的非蛋白氮占總蛋白的比例在44%~87%[23]。苜蓿青貯中的蛋白所占比例遠(yuǎn)小于鮮草,相當(dāng)于鮮草的37%,其余的均被降解為非蛋白氮[24]。飼料中的非蛋白氮、可溶性蛋白屬于易分解部分,其受飼草中蛋白含量的影響較大。從研究結(jié)果來(lái)看,隨著刈割時(shí)期的延長(zhǎng),苜蓿的蛋白質(zhì)含量呈降低趨勢(shì),而非蛋白氮與可溶性蛋白等組分的比例即呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)檐俎呢赘畹秸{(diào)制成青貯之前,一直保持較為新鮮的狀態(tài),而在此過(guò)程中蛋白質(zhì)的降解已經(jīng)發(fā)生,蛋白質(zhì)降解酶對(duì)苜蓿中的蛋白降解作用已經(jīng)非常明顯[25]。瘤胃快速降解蛋白占苜蓿鮮草中粗蛋白的比例最大,苜蓿青貯后,中速降解蛋白占粗蛋白的比例最大,而此時(shí),蛋白大部分被降解形成了非蛋白氮[22]。
青貯過(guò)程中,蛋白分解會(huì)受到幾種因素的影響,其中主要包括牧草的種類(lèi)、青貯料的pH值、牧草的干物質(zhì)含量以及貯存時(shí)的溫度等。本研究苜蓿青貯中,非蛋白氮所占粗蛋白的比例最大,可降解蛋白與結(jié)合蛋白所占比例較少,這說(shuō)明隨著青貯飼料的發(fā)酵,飼料中蛋白質(zhì)的降解加劇,這與以往的研究結(jié)果類(lèi)似[26]。苜蓿中的蛋白酶最適宜pH值為6.0,酶的活性會(huì)隨著pH值的下降而降低。由于較低的pH值環(huán)境能夠抑制蛋白酶的活性,所以在青貯飼料發(fā)酵過(guò)程中,快速降低pH可以有效緩解苜蓿中的蛋白質(zhì)降解。
組分結(jié)合蛋白屬于不可利用的蛋白,其含量越低,蛋白質(zhì)的生物學(xué)效價(jià)越高。組分中速降解蛋白和慢速降解蛋白在瘤胃中的降解速率分別屬于中速和慢速,其部分可以進(jìn)入小腸,形成瘤胃蛋白,對(duì)提高家畜的生產(chǎn)性能具有較大的作用[27]。
添加乳酸菌劑初花期刈割的苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)最好,丙酸鈉及乳酸菌添加劑的添加對(duì)苜蓿青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)有顯著的改善。刈割時(shí)期對(duì)苜蓿青貯飼料的pH值及乳酸含量影響顯著,刈割茬次對(duì)苜蓿青貯品質(zhì)影響較小,同一茬次隨著刈割時(shí)期的延長(zhǎng),苜蓿青貯的蛋白含量呈下降趨勢(shì),其中第2茬苜蓿青貯飼料的蛋白含量比第1茬苜蓿低。
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EffectofmowingperiodandadditivesonfermentationqualityandCNCPSproteincomponentsofalfalfasilage
Yunying1, Zhao Miao-miao1, Shuanghuer2, Wu Zhe1, Yuzhu1
(1.College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2.Grassland Research institute Animal Science Academy of Xinjiang, Urumqi 830000, Xinjiang, China)
The study was designed to evaluate the effects of mowing period and additives on the fermentation quality ofalfalfa. Alfalfa was mowed at two harvesting time points, in three periods(budding, early flowering, and full flowering), with no additives (CK), and withthe addition of sodium propionate (0.5%) and lactic acid bacteria (106cfu·g-1). After 45 days of storage, fermentation quality and nutritive value were analyzed. pH decreased with delay in harvest. The addition of sodium propionate and lactic acid bacteria had significant effects on the fermentation quality of alfalfa silage. CP content of alfalfa silage was significantly decreased with the growth period extension of the same cropping period. The pH of alfalfa silage decreased significantly,and lactic acid content increased (P<0.05) significantly; the effects of acetic acid and propionic acid were not significant (P<0.05), and the interaction effect was significant (P<0.05). The quality of the budding stage alfalfa silage inoculated with lactic acid bacteria was the best. The content of non-protein nitrogen (PA) in the first crop at full-bloom stage was higher. and PB2 content in alfalfa silage was the highest relative to PB content.
alfalfa; silage; fermentation quality; CNCPS
Yuzhu E-mail:yuzhu3@sohu.com
10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0033
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S816.5+3
A
1001-0629(2017)10-2149-08
2017-01-18
2017-07-18
國(guó)家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-35);公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)(201303061);內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目“苜?;旌锨噘A調(diào)制技術(shù)研究與示范”;中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(2017QC027);農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗(yàn)示范專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(13162130106232057)
云穎(1992-),男(蒙古族),內(nèi)蒙古土默特左旗人,在讀碩士生,主要從事飼草加工貯藏與利用研究。E-mail:yunying1224@yeah.net
共同第一作者:趙苗苗(1989-),女,河北新樂(lè)人,在讀碩士生,主要從事飼草加工貯藏與利用研究。E-mail:zhaomiaomiaocy@163.com
玉柱(1963-),男(蒙古族),內(nèi)蒙古通遼人,教授,博士,主要從事飼草加工貯藏與利用研究。E-mail:yuzhu3@sohu.com
(責(zé)任編輯 王芳)
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