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青贮饲料添加剂的应用进展

2017-03-29 16:05:49      点击:

摘要:青贮饲料因营养价值高、成本低且不受季节和气候的限制,广泛应用于反刍动物生产中;但其制作过程中涉及物质的降解、益生菌的发酵等过程,故在制作青贮饲料过程中常使用青贮添加剂。青贮添加剂对青贮饲料起防腐、促进发酵、提高适口性等作用。青贮添加剂按其作用可以分为:抑制性添加剂、促进性添加剂、营养性添加剂。作者综述了近几年来青贮饲料添加剂的种类、作用、应用效果及今后的发展方向。

关键词:青贮饲料;添加剂;作用效果

 

青贮饲料是在密闭环境下通过厌氧发酵使作物秸秆中的糖类转化为乳酸,产生酸性环境,抑制和杀死各种有害微生物的繁殖而达到保存新鲜饲料及青绿牧草营养成分的一种技术(Weddell等,1991);这种饲料基本保留了青绿饲料原有的青绿、多汁、营养丰富等特点,而且青贮饲料来源丰富,在制作时可将秸秆的色泽及叶片保留。青贮饲料柔软多汁、气味酸甜、芳香且适口性好,能促进动物消化腺的分泌,提高饲料的消化率,其制作方法简便且不受气候和季节的限制,故被广泛应用。但青贮饲料的制作过程中涉及到饲料中部分营养物质如植物细胞壁的降解、微生物的发酵等过程,会直接影响青贮饲料品质的好坏,故在进行青贮饲料的加工制作过程中常使用添加剂对青贮过程进行调控。青贮添加剂可以用来提高青贮的营养物质,可以有效的促进青贮的发酵,改善青贮品质(增加需氧稳定性),并提高饲料的适口性(Henderson,1993)。

1·青贮添加剂的种类及特点青贮饲料添加剂的种类较多,分类方法也很多。目前常用的青贮添加剂按作用效果将其分为3类。

①抑制性添加剂:可抑制青贮发酵过程中好氧微生物的活力及不良微生物的发酵,从而有效防止青贮腐败,最后起到保存饲料营养价值的目的。常用的抑制性添加剂主要为防腐剂类,如甲醛和有机酸类的甲酸、乙酸,丙酸等及无机酸盐等(Hiraoka等,2010);②促进性添加剂:此类添加剂可以促进乳酸菌对可溶性糖的发酵,主要有乳酸菌、酶制剂等;③营养性添加剂:能够适当改变饲料适口性,同时还可增加青贮饲料的营养,如糖蜜、食盐、尿素等。

 

2·各种青贮饲料添加剂的应用效果

2.1抑制性添加剂

2.1.1甲酸甲酸又称蚁酸,具有较强的还原能力,是国外普遍使用的一种抑制性添加剂。Sarah等(1992)在青贮饲料中添加甲酸,可以显著降低青贮饲料的pH、非蛋白氮、氨氮浓度,同时这种处理还可有效降低青贮蛋白质的降解率。Nadeau等(2000)研究结果表明,甲酸不仅能够降低青贮pH(pH<4.2)和提高乙酸浓度,还可显著提高乳酸浓度,有效抑制不良微生物的的繁殖生长。甲酸添加量占青贮新鲜原料的5%时,可保留更多的可溶性碳水化合物和粗蛋白质,并且能提高青贮中乙酸的产量(Ak-su等,2006)。在青贮中添加甲酸还可以提高中性洗涤纤维含量和干物质保存率,并能显著降低青贮硝酸盐含量,有效改善青贮的发酵品质(秦立刚等,2010)。

2.1.2乙酸和丙酸

乙酸作为一种抑制性添加剂不仅可以抑制不良微生物的生长,有效增加青贮的需氧稳定性(Danner等,2003),还能够改善青贮饲料的发酵品质。丙酸比甲酸及其他无机酸的酸性弱,但依旧是一种有效的抗真菌剂,在抑制青贮饲料好氧性腐败方面具有良好的效果,并且丙酸可以显著提高青贮的需氧稳定性(Kung等,2000,2004)。研究结果表明,添加丙酸对增加青贮乳酸含量、降低青贮pH和氨态氮浓度的效果均优于乙酸(郭艳萍等,2010)。一般而言,丙酸的添加量为青贮原料的0.5%~0.6%时,就可有效抑制不良微生物的繁殖,有效防止青贮饲料的腐败变质(Mills等,2002)。

2.1.3甲醛

甲醛是国内外使用较为普遍的消毒剂,也是一种抑制性发酵剂。甲醛可以抑制青贮过程中各种微生物的活动,改善青贮饲料的气味、结构、色泽,能够有效防止青贮饲料中粗蛋白质的降解(张树攀等,2009);杨富裕等(2004)把甲酸与甲醛混合剂用于青贮发酵,能降低青贮料的氨态氮含量,保证更多的可溶性碳水化合物和粗蛋白质,能够明显改善和提高青贮料的发酵品质,这与张树攀等(2009)的研究结果基本相同。甲酸与甲醛混合用于青贮的效果显著高于甲酸单独青贮。国外研究结果表明,用甲酸与甲醛的混合添加剂处理的青贮牧草饲喂奶牛后,奶牛日增重和产乳量分别比对照组提高67%和5%(Weddell等,1991)。

最近,Knicky等(2011)研究结果发现,苯甲酸钠、山梨酸钾、亚硝酸钠3种盐类混合添加剂对各种饲料作物的青贮发酵效果品质具有改善作用,可以显著降低青贮pH、氨氮、丁酸和乙醇浓度及梭状芽孢杆菌数,还能减少干物质损失。因此,苯甲酸钠、山梨酸钾等也可作为青贮较好的抑制性添加剂。

2.2促进性添加剂

2.2.1乳酸菌

在青贮过程中增加乳酸菌,可以有效降低青贮中pH,增加乳酸的产量,以取得早期乳酸发酵的优势,有效抑制有害微生物的繁殖(Kung等,2004)。乳酸菌依发酵糖生产乳酸的能力可将乳酸菌分为两类,一类是同质型发酵乳酸菌(homo-fermentative lactic acid bacteria),如植物乳杆菌、戊糖片球菌等;另一类是异质型发酵乳酸菌(hetero-fermentative lactic acid bacteria),如布氏乳杆菌等(Keles等,2011)。

研究结果表明,乳酸菌能减少酵母菌和霉菌的产生,有效抑制肠球菌和肺炎克雷伯菌等有害细菌及其他微生物的生长(张涛等,2009;Filya等,2006),显著增加青贮中乙酸和丙酸的含量(Kung等,2007),并有效提高青贮需氧稳定性(Tabacco等,2011)。Kleinschmit等(2006)用含小于100000CFU/g(LB1)和大于100000 CFU/g的布氏乳杆菌(LB2)分别对玉米和青草青贮进行研究,结果表明,这两种处理均会降低玉米青贮中乳酸浓度,但不降低青草青贮中乳酸浓度,且两种处理均增加了玉米青贮乙酸的含量,但对丙酸、氨态氮、水溶性碳水化合物的含量没有影响。LB2处理的青贮玉米有氧稳定性极显著优于LB1和对照组。张涛等(2009)将布氏乳杆菌与植物乳杆菌联合对苜蓿进行青贮,与这二者单独青贮的效果相比,结果表明,联合青贮的效果均优于单独青贮的效果,能有效降低pH、氨态氮浓度并能产生更多的乳酸,尤其能显著提高青贮有氧稳定性。Schmidt等(2010)用布氏乳杆菌(LB)及布氏乳杆菌和戊糖片球菌的混合菌(LBPP)对全株玉米的青贮效果进行研究,结果表明,用LB和LBPP处理的玉米青贮其乳酸、丙二醇含量显著高于对照组,乙醇含量与酵母菌的数量显著低于对照组,用LBPP处理的玉米青贮有氧稳定性好于用LB单独青贮的效果。但也有研究结果表明,用异质性乳酸菌(heLAB)和同质性乳酸菌ho LAB混合菌(he+hoLAB)处理的干草青贮发酵效果与单独使用同质型乳杆菌(hoLAB)的发酵效果和单独使用异质性乳酸菌(heLAB)略差一些(Conaghand等,2010)。

2.2.2酶制剂

饲料作物中的糖大多以纤维素形式存在于植物细胞壁中,只有受酶作用分解后才能被乳酸菌所利用。青贮用的酶包括纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶及包含这几种酶的纤维复合酶(门宇新等,2007)。纤维素酶类能将植物纤维素、木质素等不可溶碳水化合物分解为可溶性碳水化合物,并且可以显著降低青贮饲料中酸性洗涤纤维(acid detergent fibre,ADF)与中性洗涤纤维(neu-tral detergent fibre,NDF),青贮中的酶制剂最终也能转化为青贮饲料中的有效成分(Kung等,2001)。有研究结果表明,在青贮饲料中添加乳酸菌和纤维素酶对黄曲霉毒素的产生有抑制作用(韩立英等,2010)。也有研究结果证明,当在青贮中分别添加10和20 mL/kg纤维素酶,NDF含量分别减少了13%和30%;用纤维素酶与甲酸的联合青贮降低了NDF含量和增加了糖含量,并大大改善了紫花苜蓿青贮的发酵效果(Nadeau等,2000)。Adesogan等(2003)将木聚糖酶、淀粉酶和布氏乳杆菌等的混合接种剂(BB)与糖蜜分别处理青贮,结果发现,BB和糖蜜均能有效的提高青贮的发酵及青贮饲料的质量,将BB和糖蜜的混合添加剂进行青贮发酵,其发酵效果不如用BB或糖蜜单独青贮的效果好。杨杰等(2007)用含纤维素酶、戊糖片球菌、植物乳杆菌、生长促进剂等多种成分(活菌总数≥109 CFU/g)的复合添加剂对不同含水量的黑麦进行了处理,研究结果表明,添加复合青贮剂,可以使含水量为73%和64%黑麦青贮感官品质优于其他处理组;在黑麦含水量为73%的条件下,青贮中乳酸菌含量高于其他处理组,pH较常规青贮降低了1.13,NDF含量降低2.03%,氨态氮浓度降低3.10%。总结以上研究结果表明,酶制剂可以有效促进青贮的发酵,但单独使用时青贮的需氧稳定性比较差,因此使用酶制剂时,需要与其他青贮添加剂联合使用。

2.3营养性添加剂

2.3.1碳水化合物

可作为营养性添加剂的碳水化合物种类很多,有糖蜜、麦麸和玉米面等。糖蜜是甜菜、甘蔗等制糖工业的副产品,其中主要成分是蔗糖,还含有40%~46%的葡萄糖、果糖等,另外也含有少量蛋白质、矿物质、维生素等其他营养成分(蒋振山,2000)。在青贮中添加3%糖蜜能够有效防止水溶性碳水化合物和干物质的降解,显著降低青贮料pH与氨氮含量,有效加快NDF和ADF的降解程度,显著提高干物质与粗蛋白质含量,提高青贮饲料的适口性,能有效改善和提高青贮饲料的品质(Bay-tok等,2005);当青贮中添加7.5%的糖蜜时,可以有效降低干物质降解及增加需氧稳定性(P<0.05)(Arbabi等,2008)。Huisden等(2009)研究结果证明,用糖蜜处理的青贮其灰分、淀粉含量及乳酸和乙醇的含量显著高于其他组,但用糖蜜处理的青贮与对照组一样,其具有较多的酵母菌,这些青贮在30 h内会随着温度的升高而变质腐败,因此糖蜜处理的青贮有氧稳定性比较差。总之,糖蜜的添加只增加了乙醇和乳酸的含量但没有增加青贮的需氧稳定性。使用先锋11C33和糖蜜的混合添加剂时,不仅增加乳酸含量,还使青贮需氧稳定性增加。用糖蜜和乳酸菌的混合制剂处理的青贮组比糖蜜单独处理的青贮有更低的pH及更高的乳酸产量(Bureenok等,2011),因此在青贮过程中使用糖蜜作为添加剂时,也需要与其他添加剂联合使用,方能够起到促进发酵,又能避免由于其有氧稳定性太差而造成的腐败。

2.3.2含氮化合物等

含氮化合物多为营养性添加剂,如尿素、氨水等。尿素不仅能够提高青贮中乳酸含量及抑制不良微生物的繁殖和生长,还可显著提高青贮饲料中粗蛋白质含量;尿素在尿素酶的作用下可分解成CO2和NH3,这也利于青贮料的贮存(Armando等,2011)。添加0.5%的尿素不仅提高了青贮饲料中粗蛋白质含量,同时也显著提高动物的消化率(郭艳萍等,2010)。Armando等(2011)用尿素对甘蔗青贮饲料进行了0、20、40、60 d的试验,结果表明,粗蛋白质和乳酸含量随着青贮时间的推移显著增加,但青贮时间的推移并不影响青贮中NDF和ADF的含量;用尿素添加剂处理的青贮饲料饲喂奶牛对牛奶成分和牛奶品质无不良影响。在青贮产中添加0.3%~0.5%氨水能抑制好氧微生物的生长,也可增加青贮饲料的粗蛋白质含量,提高青贮饲料营养价值(郭天龙等,2009)。在青贮饲料中添加某些盐类可以有效补充饲料中矿物质元素的不足。邓卫东等(2002)研究结果表明,在甘蔗青贮中添加0.5%丙酸钙能显著提高青贮中钙的含量;添加0.6%的尿素和1%的石灰,粗灰分和钙含量显著增加,并能显著降低无氮浸出物的含量。青贮中添加石灰石不仅能够补充钙,还能缓解青贮饲料的酸碱度,可使青贮持续的发酵。

3·结语

随着人们生活水平的提高,动物性产品的需求量不断增加,这就要求大力发展畜牧业和饲料业,但中国对发酵饲料及添加剂的研究刚刚起步,青贮饲料及添加剂等方面的研究和应用还存在一些不足。首先,各种青贮饲料添加剂在不同青贮作物中的用量还不够明确;其次,中国使用的青贮添加剂有部分效果虽好但成本过高。因此如何合理有效地使用青贮添加剂及多种添加剂的联合使用,开发研究出经济实用的青贮添加剂等问题还需要继续探索,这将对青贮饲料的发展和反刍动物的生产具有重要的意义和较高的经济价值。

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