添加剂对麻叶荨麻青贮发酵品质的影响

第18卷第2期草地学报2010年3 月Vol,18 No. 2ACTA AGRESTIA SINICAMar.2010添加剂对麻叶荨麻青贮发酵品质的影响张晓庆'，金艳梅”，孙启忠"，王林’， 张慧杰3(1.中国农业科学院草原研究所，内蒙古呼和浩特010010; 2.山东大学威海分校海洋学院，山东威海264209; 3. 中国农业科学院研究生院，北京100081)摘要:麻叶荨麻(Urtica cannabina L. )资源丰富,具有较高的营养价值。由于水分、灰分、蛋白质含量和缓冲能值较高,可溶性碳水化合物含量低,难以单独成功青贮。为探讨添加剂对其青贮发酵品质的影响，以MicromanagerH/M(MH)、LalilFresh(LF).青宝II号(FS)、LalilDry(LD)4种添加剂,每种设3个添加梯度,以不使用添加剂处理作为对照(Control) ,共13个处理,每个处理3次重复,室温袋贮60 d后取样分析。结果表明:添加MH、LF和FS不能快速降低pH,没有改善发酵品质;添加LD极显著降低了pH,能够明显促进乳酸发酵(P<0.01):所使用的添加剂均不能抑制蛋白质分解;添加不同剂量MH、LF和FS的青贮品质分别为5级、4级和4级，发酵品质较差;忝加不同剂址的LD能够改善发酵品质,其中添加0.5g/kgLD的效果最好。故乳酸菌制剂与纤维索酶或糖联合使用,可改善麻叶尊麻的青贮品质。关键词:麻叶荨麻;青贮;添加剂;乳酸菌中图分类号:S379.9文献标识码:A文章编号:1007-0435(2010)02-0291-06Effect of Additives on Fermentation Quality of HempleafNettle (Urtica cannabina L. ) SilageZHANG Xiao-qing' ，JIN Yan-mei? , SUN Qirzhong"，WANG Lin' , ZHANG Huirjie'(1I. Grasland Reserch Instute, CAAS, Hohhot, Inner Mongolia Autoomous Region 010010, China; 2. Facuty of Marine Sudies, Shandong Universityat Weihai, Weihai, Shandong Province 264209. China; 3. Graduate School, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100081, China)Abstract: Hempleaf nettle (Urtica cannabina L.) is a kind of plant with high nutritive value and wide re-sources. It can be the supplement to the protein deficiency in gramineous forages and a good alternative inwinter and spring. But hempleaf nettle is hard to ensile ? essfully due to relatively high contents of water,ash, and crude protein and high buffering capacity as well as low water soluble carbohydrate content. So,this trail was conducted to improve the silage quality using different additives including Micromanager H/M(MH), Lalsil Fresh (LF)，Qingbao I (FS)，and Lalsil Dry (LD). Each additive was divided into 3adding levels, and without additive as the control; total 13 treatments and 3 replications of each treatmentincubated at room temperature for 60 days in the plastic bag. The results show that: (1) pH value was notdeclined rapidly using MH, LF or FS, indicating no improvement of the fermentation. But pH value withLD was significantly lower (P<0. 01) and fermentation was obviously promoted. (2) The protein degra-dation was not kept down by all additives used. (3) The silage quality was poor with different addition lev-els of MH, LF and FS and the silage grades were5, 4, and 4, respectively. The fermentation quality wasimproved by LD, especially with the addition level at 0.5 gLD. kg~'. In conclusion, lactic acid bacteriacombined with cellulase or sugars could efficiently improve the silage quality of hempleaf nettle. .Key words: Hempleaf nettle (Urtica cannabina L. ); Silage; Additive; Lactic acid bacteria麻叶荨麻(Urtica cannabina L. )是多年生草本高,是一种优良饲用植物。利用荨麻资源作饲料,可.植物，资源丰富,产草量高,返青早,耐瘠薄,使用寿补充禾本科牧草蛋白质含量的不足,丰富冬春季轮命长。麻叶荨麻营养丰富,蛋白质(营养期35.39%)、供饲草的来源。近几年，随着俄罗斯成功开发尊麻胡萝卜素、矿物质,不饱和脂肪酸和必需氨基酸含量干粉料和青贮饲料,荨麻的加工、贮藏和利用也逐渐收稿日期2009-09-04:修回日期209-11-2中国煤化工基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(中国农业科学:MHCNMHG作者简介:张晓庆(1978-).女,甘肃水昌人，助理研究员,主要从事反刍动物售orm的上i一的的九山mnail; zhangxq137 @ sina.com;*通讯作者Author for correspondence, E mail: sunqz@ 126. com292草地学报第18卷受到关注。麻叶荨麻风干后茎叶易破碎,晒制干草表1试验设计营养物质损失较大,而青贮既可以很好地保存养分，Table 1 Experiment design又能消除茎叶密生的蜇毛(含有乙酰胆碱和组胺,具处理添加剂名称添加量有刺激性),从而提高适口性。但国内外有关荨麻青TreatmentAdditive nameAdition Level(g.kg-)Contr无No adding (CK)0. 00贮的研究尚少,本试验试图通过添加剂青贮,探讨添MH1Micromanager H/M (MH)0.50加剂对其发酵品质的影响,从而为成功青贮荨麻及MH21.00与之特性类似植物提供参考。MH32.00LF1Lalsil Fresh (LF)0.25LF20. 501材料与方法LF3s1青宝1号Qingbao I (FS)0. 0025FS20. 0051.1 试验时间与地点FS30.025试验于2008年7月在内蒙古正蓝旗桑根达来LDILalsil Dry (LD)镇进行,试验地位于东经115*57' ,北纬42*40'.LD2LD31.2供试材料麻叶荨麻(Urtica cannabina L. )为鲜刈的开花.冲能;同时称取20 g样品放人塑料瓶中,加入180mL蒸馏水,搅拌均匀,盖紧瓶盖,置于4C冰箱,间初期(7月份)植株。断摇动,浸提24 h后取出,立即测定浸提液的pH.另取原料样,68"C烘干至恒重(测定初水分)，粉碎，1.3添加剂Micromanager H/M可用于青贮干物质10%过40目筛,测定DM.CP、NDF.ADF、灰分和可溶~20%的原料，主要含乳酸菌(Lactobacillus)、肠球性碳水化合物(WSC)。pH用日本产YORIBA菌(Enterococcus)和小球菌(Pediococcus),约2Xtwin pH B-212测定,缓冲能用Playne等[方法测10" CFU/kg;青宝I号主要为植物乳杆菌(Lacto-定, WSC用蒽酮法测定2,DM、CP、NDF、ADF、灰bacillus plantarum)、乳酸乳杆菌( Lactobacillus分用概略养分分析法测定。lactis).梭状芽孢杆菌噬菌体(Clostridium phage);1.6.2青贮样品的测定与原料样 品一样制备青LalsilFresh主要含乳酸菌.纯发酵型乳酸菌(Mi-贮料浸提液,测定pH之后,将浸提液用4层纱布过crobials)、乳酸菌接种剂( SBM);Lalsil Dry主要为滤,滤液12000 rpm离心10 min,取 上清液于一乳酸菌(Lactobacillus, >6X 100 CFU/g)、小球菌20C冷冻保存， 备测有机酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁(Pediococcus, >2X 1010 CFU/g)、纤维素酶和半纤酸)、总氮和氨态氮含量。有机酸含量用SHI-维素酶(酶活力>20000 Ul/g)。MADZE-10A型HPLC测定[;氨态氮含量用苯酚-次氯酸钠比色法测定[1;总氮用岛津TOC H-1.4试验设计Control分析仪测定。试验使用MH、LF、FS.LD4种添加剂，每种添1.6.3青贮料发酵品质评价 采用 Kaiser 和加剂设3个添加梯度,以不使用添加剂处理作为对Weis的评价方法。照(Control),共13个处理,每个处理3次重复(表1)。各处理的第2个添加梯度分别于贮藏后第3、1.7数据统计5.15.20和60 d开封取样。采用SPSS 11. 5对试验数据进行方差分析,差异显著时用LSD法做多重比较。1.5青贮料的制作将麻叶荨麻切成2~3 cm,按表2添加量加人2结果与分析添加剂,混合均匀后装人聚乙烯袋,每袋约150 g,用真空包装机抽成真空并封口。对照组除不加添加剂外,其他操作相同。室温贮藏60 d.中国煤化工，分、灰分含量很高，1.6取样 与测定方法蛋白"TCHCNMH G炭水化合物含量很1.6.1原料取样与测定 青贮时取 原料样,测定缓低。这些特性都不利于青贮发酵。第2期张晓庆等:舔加剂对麻叶尊麻青贮发酵品质的影响2931麻叶荨麻的化学成分及缓冲能Table 1 Chemical composition and buffering capacity of hempleaf nettle水分粗蛋白质CP酸性洗錄纤维中性洗许纤维水溶性碳水化合物 灰分pH值缓冲能ADFNDFwscAshBuffering capacity%% DMg.kg-' DMpH valuemE.kg 'DM80. 98，18.5428. 9832. 966.6819. 028. 85415. 282.2添加剂对麻叶荨麻青贮发酵过程的影响(图3),各添加剂处理乳酸含量均高于对照,15 d后2.2.1发酵过程中 pH的动态变化在整个青贮(除MH)乳酸累积量加大,乳酸含量明显升高、第过程中,各处理pH总体上呈降低趋势(图1),但FS60d达到最大,LD、FS处理组为4. 91%、4.01%,和LD处理组下降速度较对照快,LF和MH较慢;极显著高于对照(表3),LF、MH处理组发酵较弱、第60dLF、MH、FS.LD和Con的pH分别为与对照差异不显著;在青贮第3 d有乙酸产生(除7. 03.7.07.6. 50、6.30和6. 83 ,依次较青贮前降低LF外),前15 d几乎没有丙酸和丁酸或含量很低了1.77.1.74.2.28、2.50和2.02,FS和LD处理组(图4、图5和图6),之后迅速增加,第60 d升至最的降低幅度较对照大,LF和MH变化较小。高,说明丁酸菌的活动未被抑制,它利用氨基酸和糖2.2.2氨态氮含量的动态变化随着 发酵时间的分产生氨态氮和丁酸。延长,MH、FS,LF、LD和Control处理组的氨态氮+Comrol女LF+-MH含量均明显升高,整个发酵期间都不断产生氨态氮。4.8第15 d后氨态氮生成速度加快,迅速蓄积至第60 d4.0达到最大、依次为35. 00. 28. 40、22. 75.21.98和3.223.44mg/L浸提液,MH和FS处理组明显较高，2.4LD和LF与对照接近。1.69.0 r0.80.8.5 |3d5dI5d 20d 60 d8.0天敷day .舌7.5围3发酵过程 中乳酸含的动态变化7.0Fig. 3 Dynamic change of LA content during ensiling6.52.3添加量 对青贮发酵参数的影响6.00d3d5dl5d20d60d如表3,LD2处理的pH最低(P<0. 01)，天数dayMH1.MH3和LF1、LF3的最高(P<0.01),其余圈1发酵过程中 pH值的动态变化各处理与对照差异不显著;LD1、LD3处理组氨态氮,Fig. 1 Dynamic change of pH value during ensiling浓度最低(P<0.01),MH1、MH2、MH3处理组最高(P<0.01),LD2处理组与对照差异不显著;各处37.0r +Cotrol +LF 士MH→-FS +LD理氨态氮与总氮的百分比均小于10%,LD1、LD232.027.0显著或极显著低于其余各处理; FS2、LD2、LD3的乳酸含量最高(P<0.01),MH1、LF3最低(P< <22.00.01),其余与对照差异不显著。MH1、MH3处理12.0组的乙酸含量最高(P<0.01),LD1、LD3的丙酸含量最高(P<0.01)。对照的丁酸含量显著或极显著2.0高于MH2和其余各处理, LD1、LD2、FS2、FS3的0d3d5dI5d20d60d.最低(P<0.01)。.中国煤化工圈2发酵过程中 氨态氮的动态变化Fig.2 Dynamic change of NH2-N content during ensilingCHCNMHG青贮品质与对照2.2.3有机酸含量的动态变化 发酵第3~15d - -样,为5级;LF和FS均为4级;添加3个水平294草地学报第18卷LD的品质分别为3级、2级和3级,其中添加量为0.5 g/kg的效果最好。表3添加量对发酵参数的影响Table 3 Effect of different additive amounts on fermentation parameters of silage氨态氮/总氦乳酸各种挥发性脂肪酸的含量处理NH;-NHNH-N/TNLacie acidIndividual volatility ftty acid ( %DM)Treatmentsmg/L%%DM乙酸Acetic丙 酸Propionic丁 酸ButyricControl6. 83士0.06824. 44士0. 90C 3. 55士0. 48幽3. 13土0. 09日3. 34土0. 26B0. 12士0. 03D2. 14土0. 03A#LF17.23士0.29^ 30. 52士2.41AB 4. 97土0. 28^2.64+0.158 3. 13士0.06张0. 06士0.00D1. 03土0. 04BLF27.03士0. 25823. 83+1.90C3. 55士0.0783.20士0, 358 3. 02士0.1680. 11+0.02D1. 21士0.02BLF37. 33士0. 14^28. 32士2.3484. 52士0. 67^1. 26士0.163. 18士0. 15幽1. 76士0. 98Ab1. 12+0.018MH17.50士0.10^ 33. 28士0.66Am 4. 79+0. 78^0.95士0. 06C 3. 75士0. 55^0.44士0. 03C1. 37士0.158MH26. 90士0. 14835. 63土1. 10^u 5. 10士1. 29^3.36士0.518 3. 52+1. 94阳0. 42士0. 06C1.89士0.08Ab7.43士0.15A 34. 58士0. 73M05. 28士0. 02^3.53士0.06B 4. 90士0. 30^0. 95士0. 0981. 45土0. 02BFS16.75士0.07B 30. 23土2. 48Ab 3. 98士0.99日2.23+0.06B3.03士0.17日0. 24土0.01C1.07土0. 058FS26. 50士0.10830. 60士3. 83Ab 4. 51士0. 19A4.01士0.10A 3. 59士0. 3980. 25士0. 08C0. 79士0. 01CFS37.00+0.178 27. 38士0.68B 4. 440.39^2.56士1.828 3. 66士0.8180. 79士0.18跳0.73士0. 06CLD16. 70士0. 17824. 06+1.50D 2. 78士0. 13幽2. 65+0. 04B3. 05士0. 93的2. 43士0. 49Au0.71+0. 02CLD26. 30士0.30C 21. 38士3.96C 2. 78士0.13幽4.91士0.02A 2. 91士0.00M0. 93士0.0180. 66士0.01CLD36.97士0.15B 24. 77土0. 67D3. 01士0.06B5. 10士0.11^2. 62士0.37B3. 08士0.67M1.02士0.01日P值<0.001 _<0. 0010. 0020. 027注:同一列数字肩注有不同大写(P<0.01)或小写字母(P<0.05)表示差异显薯Note: Means with diferent superscript capital or small letters within a column are significantly different at the 0. 01 level or at the 0. 05level, respectively3.6r3.0-1.62.4 t1..8-1.0.2-0.6 |0.60.33d5d15d20d60d0.03d 5d 15d20d 60d天数day天敷day圈4发酵过程中乙酸含量的动态变化圜6发酵过程中 丁酸含量的动态变化Fig.4 Dynamic change of AA content during ensilingFig. 6 Dynamic change of BA content during ensiling十Comrol+LF士MI→FS+LD0.9 [3讨论与结论0.83.1麻叶荨麻的青 贮特性0.5水分含量是决定牧草青贮发酵品质的重要因素,适宜青贮的含水量应为60%~67%,大于72%0.则发酵品质变差;发酵所需的最低含糖量为6%~ .d5d15d20d60d12%,缓冲能低于550mE/kgDM(每千克干物质中的毫中国煤化工(> 15%/DM)与CP青贮料pH较高。圈5发酵过程 中丙酸含的动态查化对麻:YHCN MH G达8.8,较高的灰Fig.5 Dynamic change of PA content during ensiling分(19.02%/DM)、CP(18. 54%/DM)和缓冲能值第2期张晓庆等;乘加剂对麻叶荨麻青贮发酵品质的影响295表4麻叶尊麻青贮发酵 品质的评分Table 4 Score evaluation of hempleaf nettle silage quality处理丁酸( % DM)得分乙酸( % DM)去分总分TreatmentButyric acidScoreAcetic acidDiscountTotal scoreGradeControl2.143.34-1201. 033.13-105CLF2, 226(3. 02一15LF31. 126C3.185cMHI1. 3503.75-2030MH21. 89403.52MH31. 454. 902(FS11.07603. 03FS20.70703. 59FS30. 733.66LD10.717c3. 05LD20.66802.918CLD31. 012.626(415. 28 mE/kg DM)(表1)也阻止青贮后pH的降稻进行的试验结果表明,添加乳酸菌对pH值的降低,影响发酵速度;另外,麻叶荨麻水分含量高达低作用不明显(添加组和无乳酸菌添加组的pH值81%,容易导致丁酸发酵,发生梭菌腐败;而且,其可分别为4.70和4.76),认为可能与水稻中可利用糖溶性碳水化合含量仅为6. 68 g/kg DM,远远低于生水平较低有关(2.51 %~2. 76 %)。产优质青贮的需要量,不能满足乳酸菌繁殖对底物高水分和高pH青贮原料可加速有害细菌,如的需求,发酵产生的乳酸含量低,pH很难迅速降低梭状芽孢杆菌的生长。这类细菌能够产生丁酸、氨到5.0以下,最终不能彻底抑制有害微生物的生长。和胺(如尸胺、组胺、腐胺、色胺、酪胺)。本试验的最众所周知，成功青贮苜蓿是比较困难的,初花期至现终pH维持在6.30~7.07,所以丁酸含量较高。因蕾期苜蓿的水分含量为60%~85%, WSC含量为为梭菌生长最适pH为7. 0~7.4,梭菌控制了发酵3.07%~4.56%[7.8],缓冲能值414~ 580 mE/kg导致乳酸分解,pH升高,从而破坏了养分的保存。DM[9] ,原植株的pH值一般在5.9~6.6之间。与梭菌发酵大部分形成的是丁酸,但有时也经常存在苜蓿相比,麻叶荨麻的可青贮性较差。大量乙酸, McDonald称这种发酵产物为“不良青贮”或“梭菌青贮”。荣辉等(1]在青贮含水84. 6%的3.2添加剂对麻叶荨麻发酵过程的影响象草时发现,pH降低到3. 94的情况下丁酸菌仍有大量研究结果表明,添加乳酸菌制剂能促进乳活性。Lindgren等[18]指出, WSC含量较低或没有酸发酵，使青贮pH迅速降低[10~1]。本试验添加足够的碳水化合物时,乳酸菌将乳酸转变成乙酸。LAB在一定程度上降低了pH,但并不能加快发酵这也是本试验在青贮第3 d开始就有乙酸产生,发速度(pH从最初的8.8降至7.5需要20 d,而对照酵结束时乙酸含量较高(2.59% ~4.9%/DM)的另也需要20 d);在MH添加组中,青贮效果与对照一一个原因。综上所述,本试验各处理组(除了LD2样,发酵被梭菌控制、形成大量丁酸;添加LD时pH和LD3)中挥发性脂肪酸的量多于乳酸含量,乳酸下降的最快，发酵结束时降至6.3。这一方面可能发酵不理想,说明即使添加乳酸菌也未能有效改善是由于添加剂中乳酸菌成分与牧草原料中的不同而麻叶荨麻青贮料的发酵品质。引起的。Cai等l5]指出刈割后直接青贮的作物中含有少量的异型发酵乳酸菌。原料中乳酸菌的数量不3.3添加剂对 氨态氮含I的影响足,并可能存有异型发酵乳酸菌,减弱了接种的乳酸青贮过程中蛋白质会被蛋白酶水解大量降解为菌的作用。这另一方面也说明,麻叶荨麻中供给乳非蛋白氮。低pH值可以有效地抑制蛋白酶活酸菌发发酵的底物不足。添加的LD在增加乳酸菌中国煤化工的活性最强,低于数量的同时,其中的半纤维素酶和纤维素酶可增加5.JMH等[21]报道，加入可溶性糖的量,从而增强了乳酸菌的活动,产生大量LAL.CNMH G占总氮百分比下降乳酸,促进pH的降低。范传广等l06)对6个品种水32%.即使用只含植物乳杆菌的LAB添加剂也可296草地学报第18卷以降低青贮中氨态氮的生成2]。本试验各处理虽[9] Jones B A, Satter L D. Muck R E. Influence of bacterial inoc-然氨态氮占总氮的比例都不高,但所用的添加剂均ulant and substrate addition to lucerne ensiled at dfferent drymatter contents [J]. Grass and Forage Science, 1992, 47: 19-未能抑制发酵过程中蛋白质的降解。发酵第15 d27后氨生成量迅速升高、第60d达到氨峰，添加剂处[10]刘晗璐,桂荣,塔娜.乳酸菌添加剂对禾本科混合牧草青贮发酵理组与对照接近,有的甚至高于对照(P<0.01)。特性的影响[J].畜牧兽医学报2008,39(6):739-745这主要是因为青贮的高湿环境和高pH值,造成梭[11] ZhangJG, Cai Y M, Kobayashir R, et al. Characteristic of菌蛋白质水解性活动在整个发酵过程中都较强。lactic acid bacteria isolated from forage crops and their efectson silage frrmentation [J]. Journal of the Science of Food andAgriculture, 2000, 80; 1455-14603.4麻叶荨麻青贮发酵品质评价[12] Drieehuis F, Van Wikselaar P G, The occurrenee and preven-品质好的鲜草青贮料pH低于4. 2,若低于4.5tion of ethanol fermentation in high dry matter grass silage则为中等,高于4.8则发酵品质差,丁酸含量应低于[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2000, 8:0.1%,氨态氮占总氮的比例应低于10%[23]。本试711-718[13] Vaitiekunas w, Abel H. Impact of lactic acid bacteria as a si-验中添加不同量的MH和LF、FS均不能使青贮料lage additive on the feedig value of grass silage for dairy cows的pH快速降低,发酵品质分别为5级和4级.4级，[J]. Agribiol Research, 1993, 46; 4588-4601都没有表现出提高发酵品质的作用;添加3个浓度[14] Cai Y M, Benni Y, Ogawa M, et al. Effect of applying lactic的LD均改善了发酵品质,青贮料质量为3级、2级bacteria isolated from forage crops on fermentation and charac-和3级,其中0.5 g/kg LD青贮的效果最好。可见，teristics and aerobic deterioration of silage [J]. Journal ofDairy Science, 1999, 82; 520-526乳酸菌制剂与纤维素酶或糖联合使用,其青贮品质[15] Cai Y M, Kumai s. The proportion of lactate isomers in farm会更好。silage and the influence of inculation with lacticactic acid bacteria on参考文献the proportion of Llactate in silage [J]. Japanese Journal ofZootechny Science, 1994, 65; 788-795[1] Playne M J, McDonald P. The buffering constituents of herb-[16]范传广.刘秦华,张建国.六个水稻品种饲用价值及青贮特性研age and silage UJ]. 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