Effects of lactic acid bacteria and molasses on the quality and antioxidant activity of Solidago canadensis silage

doi:10.11686/cyxb2025399

Abstract

Abstract:

Solidago canadensis， a perennial herbaceous plant of the Asteraceae， exhibits significant potential for development as a functional feed due to its high biomass， and relatively high crude protein and water-soluble carbohydrate contents， as well as its abundance of bioactive compounds such as polyphenols and flavonoids. This study investigated the effects of Lactobacillus plantarum inoculation and molasses addition on the ensiling quality of S. canadensis. A two-factor completely randomized design was adopted， with four molasses addition levels （0， 0.5%， 1.0%， 2.0%） and without or with L. plantarum inoculation （0， 10⁶ cfu·g^-1）. After ensiling for 30 days， nutritional composition， fermentation quality， and antioxidant activity were evaluated. The results indicated that among treatments with molasses alone， the pH of the 2.0% molasses group （M₂L₀） was extremely significantly lower than those of M₀L₀， M_0.5L₀ and M₁L₀ （P<0.01）. At the same molasses addition level， inoculation with L. plantarum reduced silage pH and significantly decreased the ratio of ammonia nitrogen to total nitrogen. The combined addition of molasses and L. plantarum significantly decreased the contents of neutral detergent fiber and acid detergent fiber， while increasing the contents of lactic acid and water-soluble carbohydrates. Furthermore， after ensiling for 30 days， the antioxidant capacity of S. canadensis was significantly enhanced compared with the raw material before ensiling， and the combination of 2.0% molasses and L. plantarum further increased the antioxidant activity compared with the control treatment. Multivariate analysis showed that adding 2.0% molasses and L. plantarum significantly improved the quality and antioxidant activity of the silage. This study provides new insights for utilizing S. canadensis as a livestock feed and offers a novel approach for the ecological management of this invasive plant species.

Key words: Solidago canadensis, molasses, Lactobacillus plantarum, ensiling, silage quality, antioxidant activity

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Figures/Tables 5

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指标 Index	处理 Treatment	M₀	M_0.5	M₁	M₂	P值P value
指标 Index	处理 Treatment	M₀	M_0.5	M₁	M₂	L	M	L×M
pH	L₀	4.18±0.03a*	4.05±0.06b	4.12±0.02ab***	3.90±0.01c*	<0.01	<0.01	0.08
pH	LP	4.08±0.02a	3.92±0.03b	3.87±0.01bc	3.82±0.04c	<0.01	<0.01	0.08
乳酸Lactic acid （%DM）	L₀	3.68±0.11b	4.17±0.04b***	4.15±0.30b	5.03±0.33a	<0.01	<0.01	0.27
乳酸Lactic acid （%DM）	LP	3.92±0.09c	4.91±0.06b	4.65±0.09b	5.73±0.24a	<0.01	<0.01	0.27
乙酸Acetic acid （%DM）	L₀	0.82±0.07a**	0.74±0.14a*	0.67±0.03a***	0.65±0.02a***	<0.05	<0.01	0.59
乙酸Acetic acid （%DM）	LP	0.54±0.01a	0.37±0.03bc	0.32±0.02c	0.38±0.02b	<0.05	<0.01	0.59
丙酸Propionic acid （%DM）	L₀	0.13±0.01b***	0.12±0.01b**	0.15±0.01b	0.25±0.01a	<0.05	<0.01	0.18
丙酸Propionic acid （%DM）	LP	0.09±0.01b	0.09±0.01b	0.10±0.05b	0.26±0.01a	<0.05	<0.01	0.18
丁酸Butyric acid （%DM）	L₀	ND	ND	ND	ND	-	-	-
丁酸Butyric acid （%DM）	LP	ND	ND	ND	ND	-	-	-
氨态氮/总氮Ammonia-N/total-N	L₀	2.80±0.15ab***	2.70±0.25ab**	3.07±0.21a***	2.34±0.17b***	<0.01	<0.01	0.06
氨态氮/总氮Ammonia-N/total-N	LP	1.42±0.15a	0.61±0.02c	0.89±0.05b	0.75±0.10bc	<0.01	<0.01	0.06

指标 Index	处理 Treatment	M₀	M_0.5	M₁	M₂	P值P value
指标 Index	处理 Treatment	M₀	M_0.5	M₁	M₂	L	M	L×M
pH	L₀	4.18±0.03a*	4.05±0.06b	4.12±0.02ab***	3.90±0.01c*	<0.01	<0.01	0.08
pH	LP	4.08±0.02a	3.92±0.03b	3.87±0.01bc	3.82±0.04c	<0.01	<0.01	0.08
乳酸Lactic acid （%DM）	L₀	3.68±0.11b	4.17±0.04b***	4.15±0.30b	5.03±0.33a	<0.01	<0.01	0.27
乳酸Lactic acid （%DM）	LP	3.92±0.09c	4.91±0.06b	4.65±0.09b	5.73±0.24a	<0.01	<0.01	0.27
乙酸Acetic acid （%DM）	L₀	0.82±0.07a**	0.74±0.14a*	0.67±0.03a***	0.65±0.02a***	<0.05	<0.01	0.59
乙酸Acetic acid （%DM）	LP	0.54±0.01a	0.37±0.03bc	0.32±0.02c	0.38±0.02b	<0.05	<0.01	0.59
丙酸Propionic acid （%DM）	L₀	0.13±0.01b***	0.12±0.01b**	0.15±0.01b	0.25±0.01a	<0.05	<0.01	0.18
丙酸Propionic acid （%DM）	LP	0.09±0.01b	0.09±0.01b	0.10±0.05b	0.26±0.01a	<0.05	<0.01	0.18
丁酸Butyric acid （%DM）	L₀	ND	ND	ND	ND	-	-	-
丁酸Butyric acid （%DM）	LP	ND	ND	ND	ND	-	-	-
氨态氮/总氮Ammonia-N/total-N	L₀	2.80±0.15ab***	2.70±0.25ab**	3.07±0.21a***	2.34±0.17b***	<0.01	<0.01	0.06
氨态氮/总氮Ammonia-N/total-N	LP	1.42±0.15a	0.61±0.02c	0.89±0.05b	0.75±0.10bc	<0.01	<0.01	0.06

指标 Index	处理 Treatment	M₀	M_0.5	M₁	M₂	P值P value
指标 Index	处理 Treatment	M₀	M_0.5	M₁	M₂	L	M	L×M
干物质Dry matter （%FW）	L₀	33.36±0.53c	33.69±0.34bc	35.09±1.19ab	35.58±0.50a	>0.05	>0.05	>0.05
干物质Dry matter （%FW）	LP	34.96±1.85a	35.39±1.90a	36.37±1.62a	36.31±0.65a	>0.05	>0.05	>0.05
粗蛋白Crude protein （%DM）	L₀	12.11±0.03c***	12.80±0.06b***	13.19±0.03a***	12.18±0.18c	<0.01	<0.01	<0.01
粗蛋白Crude protein （%DM）	LP	13.18±0.12a	11.75±0.09c	12.04±0.06b	12.18±0.05b	<0.01	<0.01	<0.01
水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrate （%DM）	L₀	1.30±0.07c**	1.66±0.02b*	1.62±0.07b***	2.00±0.04a**	<0.01	<0.01	<0.01
水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrate （%DM）	LP	1.86±0.08c	2.23±0.13b	2.37±0.10b	2.65±0.14a	<0.01	<0.01	<0.01
粗脂肪Ether extract （%DM）	L₀	5.81±0.02b	6.08±0.11a	6.15±0.02a	5.70±0.11b	>0.05	<0.01	<0.01
粗脂肪Ether extract （%DM）	LP	6.28±0.12a	5.68±0.06b	5.78±0.09b	5.59±0.14b	>0.05	<0.01	<0.01
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （%DM）	L₀	65.02±0.39a***	53.55±1.05b***	50.52±1.76b**	54.00±0.42b**	<0.01	<0.01	<0.01
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （%DM）	LP	63.78±1.20a	61.77±0.68b	59.30±0.46c	56.40±0.41d	<0.01	<0.01	<0.01
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （%DM）	L₀	49.04±0.54a***	40.05±0.77bc***	37.08±1.36c**	40.66±0.56b	<0.05	<0.01	<0.01
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （%DM）	LP	49.54±1.28a	46.43±0.69b	44.18±0.47c	42.22±0.07d	<0.05	<0.01	<0.01
酸性洗涤木质素Acid detergent lignin （%DM）	L₀	10.21±1.05a	7.18±1.10c	8.13±0.10bc*	9.15±0.27ab	>0.05	>0.05	>0.05
酸性洗涤木质素Acid detergent lignin （%DM）	LP	9.35±0.07a	8.76±2.24a	10.87±1.20a	9.64±1.27a	>0.05	>0.05	>0.05
半纤维素Hemicellulase （%DM）	L₀	15.40±0.10a***	13.08±0.29b**	12.88±0.58b*	12.91±0.35b	<0.05	<0.01	< 0.01
半纤维素Hemicellulase （%DM）	LP	13.80±0.24b	14.78±0.13a	14.41±0.26ab	13.71±0.46b	<0.05	<0.01	< 0.01

指标 Index	处理 Treatment	M₀	M_0.5	M₁	M₂	P值P value
指标 Index	处理 Treatment	M₀	M_0.5	M₁	M₂	L	M	L×M
干物质Dry matter （%FW）	L₀	33.36±0.53c	33.69±0.34bc	35.09±1.19ab	35.58±0.50a	>0.05	>0.05	>0.05
干物质Dry matter （%FW）	LP	34.96±1.85a	35.39±1.90a	36.37±1.62a	36.31±0.65a	>0.05	>0.05	>0.05
粗蛋白Crude protein （%DM）	L₀	12.11±0.03c***	12.80±0.06b***	13.19±0.03a***	12.18±0.18c	<0.01	<0.01	<0.01
粗蛋白Crude protein （%DM）	LP	13.18±0.12a	11.75±0.09c	12.04±0.06b	12.18±0.05b	<0.01	<0.01	<0.01
水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrate （%DM）	L₀	1.30±0.07c**	1.66±0.02b*	1.62±0.07b***	2.00±0.04a**	<0.01	<0.01	<0.01
水溶性碳水化合物Water soluble carbohydrate （%DM）	LP	1.86±0.08c	2.23±0.13b	2.37±0.10b	2.65±0.14a	<0.01	<0.01	<0.01
粗脂肪Ether extract （%DM）	L₀	5.81±0.02b	6.08±0.11a	6.15±0.02a	5.70±0.11b	>0.05	<0.01	<0.01
粗脂肪Ether extract （%DM）	LP	6.28±0.12a	5.68±0.06b	5.78±0.09b	5.59±0.14b	>0.05	<0.01	<0.01
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （%DM）	L₀	65.02±0.39a***	53.55±1.05b***	50.52±1.76b**	54.00±0.42b**	<0.01	<0.01	<0.01
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （%DM）	LP	63.78±1.20a	61.77±0.68b	59.30±0.46c	56.40±0.41d	<0.01	<0.01	<0.01
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （%DM）	L₀	49.04±0.54a***	40.05±0.77bc***	37.08±1.36c**	40.66±0.56b	<0.05	<0.01	<0.01
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （%DM）	LP	49.54±1.28a	46.43±0.69b	44.18±0.47c	42.22±0.07d	<0.05	<0.01	<0.01
酸性洗涤木质素Acid detergent lignin （%DM）	L₀	10.21±1.05a	7.18±1.10c	8.13±0.10bc*	9.15±0.27ab	>0.05	>0.05	>0.05
酸性洗涤木质素Acid detergent lignin （%DM）	LP	9.35±0.07a	8.76±2.24a	10.87±1.20a	9.64±1.27a	>0.05	>0.05	>0.05
半纤维素Hemicellulase （%DM）	L₀	15.40±0.10a***	13.08±0.29b**	12.88±0.58b*	12.91±0.35b	<0.05	<0.01	< 0.01
半纤维素Hemicellulase （%DM）	LP	13.80±0.24b	14.78±0.13a	14.41±0.26ab	13.71±0.46b	<0.05	<0.01	< 0.01

处理 Treatment	加权关联度 Weighted correlation degree	排名 Ranking
M₂LP	0.872	1
M₁LP	0.859	2
M₁L₀	0.843	3
M₀LP	0.826	4
M₀L₀	0.801	5
M₂L₀	0.785	6
M_0.5LP	0.763	7
M_0.5L₀	0.741	8