Effects of biological and antifungal additives on ensiling characteristics， in vitro digestibility， gas production， and aerobic stability of fermented total mixed ration including wet brewers’ grains

doi:10.11686/cyxb2024295

Abstract

Abstract:

Wet brewers’ grain （WBG） is an industrial by-product that is produced in large quantities， and is rich in nutrients， including crude proteins， vitamins， and minerals. However， the high water content makes it challenging to preserve WBG， and this severely limits its use in ruminant farming. Hence， the aim of this study was to investigate the effects of biological and antifungal additives on the fermentation quality， in vitro digestibility， and aerobic stability of fermented total mixed ration （TMR） containing WBG at a concentration of 100 g·kg^-1 fresh weight （FW）. The TMR was ensiled in 20-L silos with six treatments： 1） no additives （Control）； 2） Lacticaseibacillus casei （LC； applied at 1×10⁶ cfu·g^-1 FW）； 3） Lentilactobacillus buchneri （LB； 1×10⁶ cfu·g^-1 FW）； 4） potassium sorbate （POS； 1 g·kg^-1 FW）； 5） sodium diacetate （SOD； 5 g·kg^-1 FW）； and 6） calcium propionate （CAP； 5 g·kg^-1 FW）. All silos were opened after 100 days of ensiling to evaluate the fermentation quality and in vitro digestibility of the silages， followed by a 14-day aerobic stability test. All the TMR silages were well-preserved with low pH （4.32-4.47） and acceptable levels of butyric acid （0.837-1.750 g·kg^-1 dry matter） and ammonia nitrogen （76.7-91.8 g·kg^-1 total nitrogen）. The control， LB， POS， and SOD silages remained stable during the 14-day aerobic stability test， and the POS silage was the most stable. Compared with the other silages， the POS silage had smaller populations of aerobic bacteria （5.50 vs. 6.56-7.66 log₁₀ cfu·g^-1 FW） and mold （4.93 vs. 4.96-5.91 log₁₀ cfu·g^-1 FW） on day 14 of the aerobic stability test. The POS and CAP silages showed increased in vitro digestibility of dry matter （62.5%-65.4% vs. 55.3% in the control） and neutral detergent fiber （56.3%-59.1% vs. 48.2% in the control）. Overall， POS （applied at 1 g·kg^-1 FW） is recommended as an additive to improve the fermentation quality， aerobic stability， and in vitro digestibility of fermented TMR containing 100 g·kg^-1 FW WBG.

Key words: lactic acid bacteria, antifungal additives, total mixed ration, fermentation quality, aerobic stability

Si-ran WANG, Cheng-long DING, Ji-peng TIAN, Yun-hui CHENG, Neng-xiang XU, Wen-jie ZHANG, Xin WANG, Bei-yi LIU. Effects of biological and antifungal additives on ensiling characteristics， in vitro digestibility， gas production， and aerobic stability of fermented total mixed ration including wet brewers’ grains[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2025, 34(6): 213-226.

Figures/Tables 6

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项目 Items	湿啤酒糟 Wet brewers’ grain	箭筈豌豆 Common vetch	全株燕麦 Whole-crop oat	青稞秸秆 Hulless barley straw	精料* Mixed concentrate*
干物质Dry matter （g·kg^-1 FW）	231	281	514	969	911
粗蛋白Crude protein （g·kg^-1 DM）	284	181	93	43	151
中性洗涤纤维aNDFom （g·kg^-1 DM）	393	476	367	600	178
酸性洗涤纤维ADFom （g·kg^-1 DM）	140	74	176	117	161
粗脂肪Ether extract （g·kg^-1 DM）	108	70	85	59	56
粗灰分Ash （g·kg^-1 DM）	139	71	51	65	107
水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrates （g·kg^-1 DM）	68	81	150	42	105
缓冲能Buffering capacity （mEq·kg^-1 DM）	144	325	181	44	173
非纤维性碳水化合物Non-fibrous carbohydrate （g·kg^-1 DM）	76	202	404	234	508

项目 Items	湿啤酒糟 Wet brewers’ grain	箭筈豌豆 Common vetch	全株燕麦 Whole-crop oat	青稞秸秆 Hulless barley straw	精料* Mixed concentrate*
干物质Dry matter （g·kg^-1 FW）	231	281	514	969	911
粗蛋白Crude protein （g·kg^-1 DM）	284	181	93	43	151
中性洗涤纤维aNDFom （g·kg^-1 DM）	393	476	367	600	178
酸性洗涤纤维ADFom （g·kg^-1 DM）	140	74	176	117	161
粗脂肪Ether extract （g·kg^-1 DM）	108	70	85	59	56
粗灰分Ash （g·kg^-1 DM）	139	71	51	65	107
水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrates （g·kg^-1 DM）	68	81	150	42	105
缓冲能Buffering capacity （mEq·kg^-1 DM）	144	325	181	44	173
非纤维性碳水化合物Non-fibrous carbohydrate （g·kg^-1 DM）	76	202	404	234	508

项目 Items	全混合日粮 Total mixed ration
原料构成Ingredient proportions
湿啤酒糟Wet brewers’ grain （g·kg^-1 FW）	100
箭筈豌豆Common vetch （g·kg^-1 FW）	350
全株燕麦Whole-crop oat （g·kg^-1 FW）	150
青稞秸秆Hulless barley straw （g·kg^-1 FW）	100
精料Mixed concentrate （g·kg^-1 FW）	300
化学成分Chemical compositions
干物质Dry matter （g·kg^-1 FW）	569
粗蛋白Crude protein （g·kg^-1 DM）	155
水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrate （g·kg^-1 DM）	93.0
中性洗涤纤维aNDFom （g·kg^-1 DM）	374
酸性洗涤纤维ADFom （g·kg^-1 DM）	126
粗脂肪Ether extract （g·kg^-1 DM）	70.7
粗灰分Ash （g·kg^-1 DM）	84.8
非纤维性碳水化合物Non-fibrous carbohydrate （g·kg^-1 DM）	315
缓冲能Buffering capacity （mEq·kg^-1 DM）	212
微生物数量Microbial populations
乳酸菌Lactic acid bacteria （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	4.83
好氧菌Aerobic bacteria （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	6.54
酵母菌Yeasts （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	6.28
霉菌Molds （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	5.15

项目 Items	全混合日粮 Total mixed ration
原料构成Ingredient proportions
湿啤酒糟Wet brewers’ grain （g·kg^-1 FW）	100
箭筈豌豆Common vetch （g·kg^-1 FW）	350
全株燕麦Whole-crop oat （g·kg^-1 FW）	150
青稞秸秆Hulless barley straw （g·kg^-1 FW）	100
精料Mixed concentrate （g·kg^-1 FW）	300
化学成分Chemical compositions
干物质Dry matter （g·kg^-1 FW）	569
粗蛋白Crude protein （g·kg^-1 DM）	155
水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrate （g·kg^-1 DM）	93.0
中性洗涤纤维aNDFom （g·kg^-1 DM）	374
酸性洗涤纤维ADFom （g·kg^-1 DM）	126
粗脂肪Ether extract （g·kg^-1 DM）	70.7
粗灰分Ash （g·kg^-1 DM）	84.8
非纤维性碳水化合物Non-fibrous carbohydrate （g·kg^-1 DM）	315
缓冲能Buffering capacity （mEq·kg^-1 DM）	212
微生物数量Microbial populations
乳酸菌Lactic acid bacteria （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	4.83
好氧菌Aerobic bacteria （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	6.54
酵母菌Yeasts （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	6.28
霉菌Molds （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	5.15

项目 Items	处理 Treatments						标准误 SEM	P值 P value
项目 Items	Control	LC	LB	POS	SOD	CAP	标准误 SEM	P值 P value
发酵特性Fermentation characteristics
pH	4.47a	4.32d	4.34cd	4.37c	4.45a	4.41b	0.014	<0.001
乳酸Lactic acid （LA， g·kg^-1 DM）	99.2b	112.4a	86.4e	90.4d	86.9de	95.2c	2.193	<0.001
乙酸Acetic acid （g·kg^-1 DM）	13.79b	13.63b	12.94b	12.47b	19.21a	9.47c	0.719	<0.001
乳酸/乙酸Lactic acid/acetic acid	7.22bc	8.28b	6.69c	7.26bc	4.53d	10.10a	0.418	<0.001
丙酸Propionic acid （g·kg^-1 DM）	2.95cd	3.30bc	3.44b	2.46e	2.51de	8.32a	0.496	<0.001
丁酸Butyric acid （g·kg^-1 DM）	0.837c	1.716a	1.748a	1.612ab	1.465b	1.512ab	0.076	<0.001
挥发性脂肪酸VFAs （g·kg^-1 DM）	17.6bc	18.6bc	18.1bc	16.5c	23.2a	19.3b	0.536	<0.001
乙醇Ethanol （g·kg^-1 DM）	11.14a	1.24c	2.06c	3.48b	3.32b	3.14b	0.794	<0.001
乳酸∶发酵产物LA∶FP （%）	77.6c	85.0a	81.1b	81.9b	76.6c	80.9b	0.682	<0.001
水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrates （g·kg^-1 DM）	35.8de	34.4e	41.8c	45.9b	38.6cd	52.5a	1.535	<0.001
氨态氮NH₃-N （g·kg^-1 total nitrogen）	86.3ab	91.8a	90.9a	88.6ab	76.7c	83.5b	1.298	<0.001
化学成分Chemical compositions
干物质Dry matter （DM， g·kg^-1 FW）	546a	519c	514c	548a	550a	540b	3.476	<0.001
粗蛋白Crude protein （CP， g·kg^-1 DM）	144ab	142ab	146a	140b	142ab	146a	0.578	0.004
粗灰分Ash （g·kg^-1 DM）	66.4c	75.2ab	77.4a	72.2b	76.2a	78.0a	0.996	<0.001
粗脂肪Ether extract （g·kg^-1 DM）	72.2b	69.6b	76.0a	71.6b	77.0a	78.6a	0.819	<0.001
中性洗涤纤维aNDFom （g·kg^-1 DM）	484b	499a	446c	495ab	494ab	494ab	4.474	<0.001
酸性洗涤纤维ADFom （g·kg^-1 DM）	128.0a	97.0c	117.7ab	118.3ab	108.7bc	110.7bc	2.576	<0.001
非纤维性碳水化合物Non-fibrous carbohydrate （g·kg^-1 DM）	167a	139bc	177a	150b	135c	126c	4.510	<0.001
微生物数量Microbial populations
乳酸菌Lactic acid bacteria （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	7.42c	7.77a	7.66ab	7.52bc	7.69ab	7.69ab	0.033	0.002
好氧菌Aerobic bacteria （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	5.30c	7.09a	6.71b	6.79ab	6.77ab	6.79ab	0.144	<0.001
酵母菌Yeasts （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	5.79a	5.28b	5.31b	5.28b	5.86a	5.81a	0.065	<0.001
霉菌Molds （Log₁₀ cfu·g^-1 FW）	4.75a	4.51b	4.53b	4.55b	4.77a	4.78a	0.057	<0.001