引用本文
王坚, 王亚琴, 闻爱友, 邵涛. 糖蜜添加对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮发酵品质的影响. 23(3): 248-254
WANG Jian, WANG Ya-qin, WEN Ai-you, SHAO Tao. Effects of molasses addition on the fermentation quality of broccoli residue, rice straw and alfalfa mixed silage. Acta Prataculturae Sinica, 23(3): 248-254  
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本文属于开放获取期刊。
糖蜜添加对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮发酵品质的影响
王坚1,2, 王亚琴3, 闻爱友1, 邵涛1,*
1.南京农业大学动物科技学院,江苏 南京 210095
2.海南大学农学院,海南 海口 570228
3.宁波市畜牧兽医局,浙江 宁波315102
*通讯作者。E-mail:taoshaolan@163.com

作者简介:王坚(1973-),男,广西玉林人,讲师,在读博士。E-mail:wangjian901@163.com

基金:国家自然基金(30771530)和宁波市农科教结合项目(2009NK38)资助
摘要

本试验目的是评价糖蜜添加对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮发酵品质的影响,试验设3个处理,即糖蜜添加为0(对照组),2.5%,5.0%,添加比例以鲜重为基础。在青贮后的第1,3,5,7,14和30天打开青贮罐,测定青贮饲料发酵品质。结果表明,对照组pH值在青贮发酵最初14 d缓慢下降,青贮第30天,对照组的pH值显著上升到4.96( P<0.05),糖蜜添加组pH值从第3天开始随青贮时间增加而显著降低( P<0.05),30 d后,pH值均低于4.0。在青贮的第14天,所有处理组乳酸含量均达到其最大值,分别为50.82,84.84,86.64 g/kg DM。所有处理组乙酸和挥发性脂肪酸含量均随着青贮时间的增加而逐渐增加。在青贮发酵过程中所有处理组丙酸和丁酸均未检出或少量检测到。与对照组相比,糖蜜添加显著( P<0.05)提高了乳酸/乙酸、乳酸含量,同时显著( P<0.05)降低了pH值、氨态氮/总氮和丁酸含量;但2.5%和5.0%糖蜜添加青贮在pH值、乳酸/乙酸、乳酸含量、氨态氮/总氮和丁酸含量上无显著差异。综上所述,添加2.5%糖蜜即可提高混合青贮发酵品质。

关键词: 糖蜜; 发酵品质; 混合青贮
中图分类号:S816.5+3 文献标志码:A 文章编号:1004-5759(2014)03-0248-07
Effects of molasses addition on the fermentation quality of broccoli residue, rice straw and alfalfa mixed silage
WANG Jian1,2, WANG Ya-qin3, WEN Ai-you1, SHAO Tao1
1.College of Animal Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
2.College of Agriculture, Hainan University, Haikou 570228, China
3.Animal Husbandry and Veterinary Bureau of Ningbo City, Ningbo 315102, China
Abstract

The aim of this study was to evaluate the effects of adding molasses on the fermentation of rice straw, alfalfa and broccoli residues mixture silage. The three treatments were: no molasses (control), and addition of 2.5% or 5.0% molasses (on a fresh weight basis). The silos were opened on 1, 3, 5, 7, 14 and 30 days after ensiling and the silage fermentation quality was evaluated. The pH of the control decreased slowly but after the first 14 days of post-ensiling, had significantly ( P<0.05) increased to 4.96 by day 30. The pH under molasses addition decreased significantly ( P<0.05) from 3 days of ensiling and was below 4.0 at the end of ensilage. The content of lactic acid in all treatments reached the highest value (50.82,84.84,86.64 g/kg DM, respectively) on day 14. The contents of acetic acid and volatile fatty acids in all treatments continuously increased until the end of the experiment. Propionic and butyric acids in all treatments were absent or detected in small amounts only during the ensiling period. Molasses addition significantly ( P<0.05) increased the ratios of lactic acid/acetic acid and also the contents of lactic acid, but significantly ( P<0.05) decreased pH, NH3-N/TN and butyric content compared with the control. There were no significant differences in pH, lactic acid/acetic acid, lactic content, NH3-N/TN and butyric content between treatments. In conclusion, molasses addition at 2.5% improved the ensiling fermentation of mixed ensilage of broccoli residue, rice straw and alfalfa.

Keyword: molasses; fermentation quality; mixed silage

饲料资源短缺是制约动物生产发展的重要因素之一, 开发高效、经济、可健康利用的饲料是进一步大力发展动物生产的必要前提。农作物在收获时会产生相当多的季节性农业副产品, 这些农副产品大部分或是当作燃料焚烧, 或是作为废弃物残留在田间任其腐败, 引起环境污染。若采用有效的技术手段将这些农副产品充分转化为动物饲料, 既可为动物提供充足的饲料来源, 又可减轻环境污染[1], 是获取经济和生态双赢的最理想途径之一。

西兰花(Brassica oleracea)茎叶为西兰花收获后的副产品, 粗蛋白含量在20%以上, 是一种潜在的植物蛋白饲料资源[2, 3]。但西兰花茎叶含水量高, 不宜长时间保存, 导致其大量被弃之田间地头, 浪费大, 污染严重[3]。青贮是高水分农副产品长期保存利用的一种适合方法[4, 5, 6], 将高水分的原材料与高干物质的材料如稻秸进行混合青贮, 是减少渗出液、避免营养损失的有效途径[7]。优质牧草紫花苜蓿(Medicago sativa)蛋白质含量高, 但其含水量高、含糖量低、缓冲度大, 不易青贮, 添加剂青贮及混合青贮可改善其青贮效果[8]。糖蜜是甜菜(Beta vulgaris)和甘蔗(Saccharum sinense)工业的副产品, 含有丰富的碳水化合物, 在青贮中添加可补充发酵所需要的碳水化合物, 有研究表明, 糖蜜添加可提高青贮发酵品质[9, 10, 11, 12, 13, 14]。目前, 有关西兰花茎叶稻秸和苜蓿混合青贮的报道较少, 本研究旨在探讨糖蜜对西兰花茎叶稻秸和紫花苜蓿混合青贮发酵品质的影响, 以便为季节性的农副产品利用提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 试验材料

试验于2010年4月22日在浙江宁海利丰牧场进行, 稻秸、紫花苜蓿、西兰花茎叶由浙江宁海利丰牧业有限公司提供, 各材料成分见表1。添加剂:糖蜜。青贮容器:采用实验室青贮罐, 容积为250 mL的塑料容器。

表1 青贮材料化学成分 Table 1 Chemical composition of rice straw, alfalfa and broccoli residues before ensiling
1.2 试验设计

糖蜜添加量按鲜重的0(对照), 2.5%, 5.0%添加, 在青贮后的第1, 3, 5, 7, 14和30天打开青贮罐。每个处理各时间点3个重复, 测定青贮饲料的各项指标。

1.3 青贮饲料的制作

将青贮材料切短至1~2 cm后, 按西兰花茎叶∶ 稻秸∶ 紫花苜蓿=40∶ 50∶ 10(鲜重)比例充分混匀, 按试验设计将糖蜜添加, 再混匀, 然后将混匀料装填到实验室青贮罐中, 压实后盖上内外盖, 胶带密封, 室温条件保存。

1.4 青贮饲料指标测定

在青贮后的第1, 3, 5, 7, 14和30天分别打开青贮罐, 取出青贮饲料充分混匀, 从中取出35 g样品, 放入200 mL的广口三角瓶中, 加入70 mL水, 置于4℃冰箱内浸提24 h。然后通过2层纱布和滤纸过滤, 将滤液保存于50 mL的塑料瓶置于-20℃冰箱中冷冻保存待测。滤液用来测定pH值、乳酸(lactic acid, LA)、氨态氮(ammonia nitrogen, AN)、挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)。将剩余部分的青贮饲料收集起来烘干称重, 测定干物质(dry matter, DM)、总氮(total nitrogen, TN)以及水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate, WSC)。其中:干物质(风干重)65℃烘干60 h测定。乳酸采用对羟基联苯法测定[15]。氨态氮采用苯酚-次氯酸钠比色法测定[16]。水溶性碳水化合物采用蒽酮-硫酸比色法测定[17]。挥发性脂肪酸采用高效气相色谱仪(日本岛津GC-14B)测定, 包括乙酸(acetic acid, AA)、丙酸(propionic acid, PA)与丁酸(butyric acid, BA), 测定条件:柱温140℃, 汽化室温度180℃, 氢气检测器温度220℃。总氮含量采用凯氏定氮法测定[18]。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维采用Van Soest 分析法测定[19]。

1.5 数据统计

采用SPSS 15.0软件进行单因素方差分析和Duncan多重比较。

2 结果与分析
2.1 糖蜜添加对西兰花茎叶稻秸紫花苜蓿混合青贮的pH值、乳酸和干物质含量的影响

不同比例糖蜜添加对西兰花茎叶稻草紫花苜蓿混合青贮的pH值、乳酸和干物质含量的影响见表2。在青贮的前14 d, 对照组和2.5%及5.0%糖蜜添加组的干物质含量变化无显著差异, 但在第30天对照组的干物质含量显著低于处理组(P< 0.05)。

表2 添加糖蜜对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮pH值、乳酸和干物质含量的影响 Table 2 Effect of applying molasses on pH, LA and DM contents of broccoli residues, rice straw and alfalfa mixed silage

从青贮的第3天开始对照组pH值显著降低, 第7天时降低趋势放缓, 第14天pH值最低(4.29), 但青贮至第30天时, 显著上升到4.96(P< 0.05)。而从第3天开始2.5%和5.0%糖蜜添加组的pH值一直呈显著性下降, 且从第5天开始2.5%和5.0%糖蜜添加组的pH值显著低于对照组(P< 0.05), 但添加2.5%和5.0%糖蜜处理组之间无显著差异。

从第3天开始, 各组乳酸含量显著增加(P< 0.05), 对照组的乳酸含量在青贮至14 d时达到其最高值(50.82 g/kg DM), 但在第30天时显著下降到20.51 g/kg DM(P< 0.05)。在青贮前7 d, 2.5%和5.0%糖蜜添加组的乳酸含量一直显著增加(P< 0.05), 在青贮的第14天和第30天, 2.5%和5.0%糖蜜添加组乳酸含量分别达到其最高(分别为81.85, 86.64 g/kg DM)。30 d青贮后糖蜜添加组乳酸含量略有下降, 与第14天相比无显著差异, 但均显著高于对照组(P< 0.05)。

2.2 糖蜜添加对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮挥发性脂肪酸含量的影响

不同比例糖蜜添加对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮挥发性脂肪酸含量的影响见表3, 对照组和处理组的乙酸含量变化趋势相似, 即随青贮时间的延长逐渐上升, 在第30天乙酸含量均达到最高, 分别为39.27, 23.89, 22.6 g/kg DM, 对照组与处理组相比差异显著(P< 0.05)。对照组的乙酸含量从第14天开始显著增加, 而2.5%和5.0%糖蜜添加组则从第3天开始, 一直持续上升到试验结束。

表3 添加糖蜜对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮挥发性脂肪酸含量的影响 Table 3 Effect of applying molasses on VFAs contents of broccoli residues, rice straw and alfalfa mixed silage

在青贮发酵的前14 d, 对照组和处理组的丙酸含量很低, 甚至在第3, 5和7天都没有检测到, 但在第30天所有组的丙酸含量有所增加, 且对照组和2.5%糖蜜添加组增加显著。青贮发酵前14 d对照组的丁酸含量很低或检测不到, 但在第30天含量显著增加(P< 0.05), 而糖蜜处理组在整个青贮试验中丁酸含量很低甚至没有检测到。随青贮时间延长, 对照组和2.5%糖蜜添加组乳酸/乙酸逐渐增加, 比值均在第7天达到最高(分别为3.65, 4.34), 在第30天对照组乳酸/乙酸显著下降到0.54(P< 0.05)。5.0%糖蜜添加组在前14 d青贮乳酸/乙酸逐渐增加, 比值在第14天达最高(4.83), 在第30天有所下降。对照组和处理组挥发性脂肪酸含量变化与乙酸相似, 在第30天均达到最高(分别为44.91, 24.98, 22.89 g/kg DM), 对照组与糖蜜处理组之间差异显著(P< 0.05)。

2.3 糖蜜添加对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮氨态氮/总氮和水溶性碳水化合物的影响

不同比例糖蜜添加对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮氨态氮/总氮和水溶性碳水化合物的影响见表4。从表4可以看出, 添加糖蜜组的氨态氮/总氮的值均显著低于对照组(P< 0.05), 在第30天对照组的氨态氮/总氮值几乎是糖蜜添加组的15倍。

表4 添加糖蜜对西兰花茎叶稻秸苜蓿混合青贮氨态氮/总氮和水溶性碳水化合物的影响 Table 4 Effect of applying molasses on AN/TN and WSC contents of broccoli residues, rice straw and alfalfa mixed silage

在青贮发酵的前5 d, 对照组和糖蜜处理组的WSC含量下降速度较快, 第5天的水溶性碳水化合物含量显著低于第1天的水溶性碳水化合物含量(P< 0.05), 对照组、2.5%和5.0%糖蜜添加组可溶性碳水化合物含量降幅分别为44.40%, 48.82%和40.12%。随后各处理的水溶性碳水化合物含量下降较为缓慢, 在第30天时各处理水溶性碳水化合物含量均达到最低, 分别为11.04, 13.72, 22.04 g/kg DM。

3 讨论

牧草饲料作物适宜于制作青贮饲料必须含有适当水平的并以水溶性碳水化合物(WSC)形式存在的发酵底物(≥ 10%DM)[20], 本试验所有材料的水溶性碳水化合物含量均很低(分别为84.95, 42.96, 50.97 g/kg DM), 决定其青贮很难成功, 因此本试验添加了富含发酵底物的糖蜜进行青贮。

根据Catchpoole和Henzell[21]的评价标准, 好的青贮饲料应该具有的特点:pH值≤ 4.2, 乳酸含量3%~13%DM, 丁酸含量< 0.2%DM, 氨态氮/总氮< 11%DM。在青贮第30天, 2.5%和5.0%糖蜜组pH值都在4.0以下, 乳酸含量分别为81.85和83.81 g/kg DM, 氨态氮/总氮分别为16.1和15.75 g/kg TN, 微量的丙酸和丁酸, 本试验结果表明糖蜜的添加对提高青贮的发酵品质是有效的。

与对照组相比, 添加糖蜜后, 乳酸含量增加, 且增加量随糖蜜水平的增加而增大, 该结果与一些学者对其他原料青贮的研究结果相一致[22, 23, 24]。在青贮的第5天, 糖蜜添加组的pH值快速降到4.2以下, 主要是添加糖蜜后, 乳酸菌有充足的发酵底物, 从而迅速大量产生乳酸, 降低pH[20]。30 d青贮后对照组干物质含量显著降低, 而糖蜜添加组干物质含量无显著变化, 这是因为糖蜜添加促进了发酵降低了pH值, 抑制了有害微生物的活性, 从而减少DM的损失[25, 26]。

青贮过程中, 有2个主要途径生成乙酸[27, 28, 29], 随着青贮发酵的进行, pH逐渐降低, 乙酸含量逐渐增加, 表明发酵由同型发酵转向异型发酵, 与对照组相比糖蜜添加减少了乙酸产生的含量, 与Donmez等[30], Van Niekerk等[24]的结果相一致, 但与Alli等[31]的结果相反, Chase[32]认为糖蜜处理后青贮饲料含有较高的乙酸是因为异型乳酸菌将乳酸转化为乙酸, 在酸性条件和低pH下异质型乳酸菌比同质型乳酸菌更具有耐受性[33]。在第30天对照组的丁酸含量显著增多, 氨态氮/总氮值显著升高, 而糖蜜处理组的丁酸含量未检测到, 氨态氮/总氮值远远低于对照组, 说明添加糖蜜后梭状芽孢杆菌的活性已被有效抑制。梭状芽孢杆菌能够分解糖分和蛋白质, 产生丁酸和氨, 青贮饲料高含量的氨和高含量的丁酸相联系, 丁酸含量高表明丁酸发酵已经发生[34]。

2.5%与5.0%糖蜜添加后, 除残留的水溶性碳水化合物有显著差异外, 其余各项指标均无明显差异, 表明2.5%糖蜜添加量就已经很好改善青贮发酵品质。Weinberg等[35]也认为青贮时糖蜜的添加量最好在3%(鲜重)以内, 糖蜜添加量越高, 越促进酵母发酵和青贮发酵损失的增加。

4 结论

本试验结果表明, 在西兰花茎叶、稻秸和苜蓿混合青贮中添加糖蜜后, 水溶性碳水化合物增多, 促进了乳酸发酵, 降低了pH值、氨态氮和总挥发性脂肪酸含量, 提高了青贮饲料的发酵品质。在实际生产中, 从提高发酵品质和经济效益两方面综合考虑, 2.5%糖蜜的添加量较为适宜。

The authors have declared that no competing interests exist.

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