苜蓿青贮技术研究进展

2016-12-27王亚楠李光鹏韩红燕

中国饲料 2016年23期

关键词：糖蜜乙酸苜蓿

王亚楠，李光鹏*，韩红燕

（内蒙古大学生命科学学院，内蒙古呼和浩特010000）

综述

苜蓿青贮技术研究进展

王亚楠1，李光鹏1*，韩红燕2*

（内蒙古大学生命科学学院，内蒙古呼和浩特010000）

紫花苜蓿属于蔷薇目，豆科，多年生草本植物。因其富含粗蛋白质、维生素和多种矿物质，并且适口性好，产量高，是各类畜禽的首选青饲料。苜蓿收获时正值雨季，晾晒过程中雨淋、落叶等因素会造成营养物质的大量损失，因此，青贮是防止大量营养损失的一种有效方法。在青贮过程中，苜蓿的含水量、糖的添加剂量、微生物添加剂、化学添加剂以及与其他饲草物质的混合处理等，都可能会影响青贮发酵品质和青贮质量。本文总结了苜蓿干物质含量、糖与添加剂的添加以及与其他植物混合等对苜蓿青贮品质的影响，以期对未来的研究和应用提供参考。

苜蓿；青贮；糖；含水量；添加剂；混合青贮

紫花苜蓿（Medicago sativa L）属于蔷薇目，豆科，多年生草本植物，因其富含粗蛋白质（CP）、维生素和多种矿物质，并且适口性好，产量高，而且能固氮肥田，故被称为“牧草之王”。制作苜蓿干草是其加工利用的主要方式之一，但是苜蓿收获的时候正值雨季，晾晒过程中雨淋、落叶等因素会造成营养物质的大量损失。青贮是克服晾晒造成营养物质大量损失的一种有效方法，然而由于苜蓿具有干物质（DM）含量低、可溶性碳水化合物（WSC）含量低、缓冲能高以及天然附着乳酸菌少等特点，制作优质苜蓿青贮，难于玉米及其他牧草青贮（Mcdonald等，1991）。本文总结了干物质含量、糖与添加剂的添加，以及与其他植物混合等对苜蓿青贮品质的影响，以期对未来的应用和研究提供参考。

1 含水量对苜蓿青贮质量的影响

适当的含水量对于青贮饲料的发酵品质至关重要，含水量过低不易压实，过高则易造成养分随汁液流失及梭菌发酵。若含水量过高（＞85%），即使青贮pH降至4.0，也不能抑制梭菌的发酵（Mcdonald等，1991）。而含水量低于70%时可以降低梭菌发酵的风险（Charlotte等，1994）。McEniry等（2011）研究表明，随晾晒时间的增加氨态氮/总氮值（AN/TN）显著降低，表明降低含水量能在一定程度上抑制蛋白质的分解。刘辉等（2015）将孕蕾后期至初花期紫花苜蓿晾晒至含水量分别为72.6%和61.8%时进行青贮，发现低含水量可以显著提高CP和WSC含量（P＜0.05），改善苜蓿青贮发酵品质。王星凌等（2015）通过设置4个含水量水平（80%、70%、55%和45%），并分别添加微生物制剂，探究不同含水量和菌剂对紫花苜蓿裹包青贮发酵品质的影响。结果表明，含水量80%的裹包苜蓿青贮pH值和氨态氮数值偏高，乳酸菌极少，乳酸含量极低，产生了丁酸和丙酸；含水量45%的裹包青贮苜蓿酵母菌和霉菌较多，乙酸含量偏低。含水量和菌剂与苜蓿裹包青贮乳酸菌和乙酸菌群有互作，其中含水量比添加菌剂对苜蓿裹包青贮质量的影响更为显著，认为含水量在70%和55%时苜蓿裹包青贮发酵品质较好。

将初花期的苜蓿经过0、4、8 h（含水量分别为81%、73%和69%）的晾晒进行青贮，发现降低含水量有利于青贮乳酸发酵，且中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量有所下降。以晾晒8 h后（含水量为69%）进行青贮效果最佳（邬彩霞等，2015）。董志国等（2014）研究发现，晾晒12 h的苜蓿（水分含量69%）经过糖蜜与复合菌处理后进行青贮，CP含量较原料相比损失最少，与原料含量仅相差0.53%，AN含量（2.4 g/L）和pH值（3.9）较低，乳酸含量较高（0.19 g/L）。Ge等（2015）将新鲜的和半干的苜蓿分别与裸燕麦混贮进行分析，结果显示，半干青贮较直接青贮效果要好，半干苜蓿混合青贮乳酸含量增加更显著（P＜0.01），丁酸含量和AN/TN的比例明显减少（P＜0.01），表明含水量对混合青贮发酵品质的影响显著。

综上所述，适当的含水量可以降低苜蓿青贮的pH值、AN/TN、NDF和ADF含量，减少有害菌生长，提高乳酸、DM和CP含量。通常认为水分含量控制在50%～70%较为合适。

2 糖对苜蓿青贮质量的影响

可溶性碳水化合物（WSC）是青贮过程中微生物发酵的底物。提高糖含量，可在青贮早期加速乳酸菌的繁殖和pH值的降低，形成稳定的青贮发酵条件，从而抑制酵母菌和梭菌等有害菌的生长，减少对原料中糖的有氧损耗和蛋白质的水解（郭庭双等，2002）。有资料显示，紫花苜蓿青贮最低需糖量为9.5%（DM），而其实际含糖量仅为3.7% （DM）（王成章，2003）。因而，添加一定量的糖可获得优质苜蓿青贮。

Seale等（1986）研究表明，添加蔗糖可加快紫花苜蓿青贮时pH值的降低速度，有效抑制AN的产生，改善发酵品质。邬彩霞等（2015）发现蔗糖添加浓度为2.0%的青贮苜蓿乳酸含量最高，pH值、NDF和ADF均显著低于对照组（P＜0.05）。李改英等（2008）添加5.0%和10%的糖蜜调节糖含量，结果显示，较对照组相比，添加糖蜜加快了pH值下降速度，同时AN、AN/TN也降低。糖蜜添加不仅缩短了青贮时间，同时明显提高了青贮发酵品质。另一方面，随着糖蜜用量的增加，原料干物质损失也会增加。孙肖慧等（2014）研究添加糖蜜对苜蓿青贮的影响，发现与对照组相比，添加糖蜜组乳酸含量升高，pH值、乙酸含量和AN/TN降低。王坚等（2014）发现添加2.5%与5.0%的糖蜜，除残留的WSC有显著差异外，在pH值、乳酸/乙酸、乳酸含量、AN/TN和丁酸含量上均无显著差异，故提出2.5%的糖蜜添加量就可以很好地改善苜蓿青贮发酵品质。Weinberg等（2008）也认为苜蓿青贮时糖蜜的添加量最好在3.0%（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。

一定的糖含量是苜蓿青贮发酵的前提。以上研究结果表明，适当的添加糖可以加速pH值的降低，抑制AN的产生，使乳酸含量升高，以糖蜜为例，添加量占苜蓿鲜重的2.0%～3.0%最为经济有效。

3 添加剂对苜蓿青贮质量的影响

3.1 微生物制剂对苜蓿青贮质量的影响苜蓿单独青贮往往由于天然附着乳酸菌数量少而难以实现。研究显示，只有当乳酸菌数量达到青贮原料鲜重的105cfu/g及以上时，才可以有效减少DM损失，避免梭菌发酵（Nishino等，2003；McDonald等，1991）。微生物制剂是苜蓿青贮中广泛使用的一种添加剂，可以增加乳酸含量，降低pH值，改善苜蓿青贮发酵品质（Filya等，2015）。邬彩霞等（2015）对比不同的乳酸菌添加量（105、106、107cfu/g）的效果，发现乳酸菌添加量为107cfu/g的青贮苜蓿pH值最低，AN/TN、NDF、ADF均显著低于其他两个添加水平（P＜0.05），同时乳酸含量、DM和CP含量显著高于其他两个添加水平（P＜0.05）。

李明超等（2016）对比柠檬明串珠菌（Leuconostoc citreu，LC）和植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum，LP）对苜蓿青贮发酵品质的影响，结果显示，添加LP较添加LC的试验组乳酸菌数量多，乳酸、DM含量高，pH值低，表明LP的添加效果更好。王星凌等（2015）通过对比LP和米曲菌（Aspergillus oryzae，AO）的添加效果，表明添加AO可促进乳酸菌发酵产生乳酸；添加LP可降低AN产生，减少低含水量苜蓿青贮发酵时乙酸菌产生乙酸。苜蓿添加植物乳杆菌K（LPK）、植物乳杆菌C（LPC）、布氏乳杆菌（Lactobacillus Buchneri，LB）以及三种接种剂的混合物（LPK+LPC+LB），相对于对照组霉菌数量下降，除了LPC组，其余接种剂处理后，均抑制了沙门氏菌和大肠杆菌的生长，并使有氧稳定性较对照提高两倍。LB处理组乙酸（4.8 mg/kg）、丙酸（0.7 mg/kg）、1，2-丙二醇（526 mg/kg）含量最高，有氧稳定性最高达到175 h（Krystyna等，2015）。

Schmidt等（2009）通过研究布氏乳杆菌（Lactobacillus Buchneri，LB）及戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus，LBPP）对苜蓿发酵不同阶段的影响，发现添加组在青贮发酵2 d后乳酸菌数量都显著增多，然而在青贮45 d之前对照组的pH较添加组的要低，在青贮发酵到第45天时，LB和LBPP组乙酸和1，2-丙二醇含量较对照组高，从第45天后，较对照组相比，LB和LBPP添加组WSC含量低，氨态氮含量相对较高。在青贮180 d时，LBPP组所含的1，2-丙二醇含量最高。结果表明，植物表面附着的LB数量有限，在发酵过程中不能发挥主导作用，当其作为添加剂时，在青贮前45 d也不能成为主导菌群，只有到青贮发酵45 d后才会发挥主导作用。Silva等（2016）在热带地区青贮苜蓿中添加微生物接种剂，对不同阶段的发酵情况、化学组成及微生物菌群进行了分析评价。设置了不添加接种剂的对照组，添加商业化接种剂（CIN）、乳酸片球菌（S1）、戊糖片球菌（S2）三个试验组，在青贮到56 d时进行化学组成分析，发现除了乳酸和丙酸的浓度，所有的参数都受到了发酵阶段和微生物接种剂的交互影响。由于S2可以迅速降低pH，并产生大量乳酸，所以效果最好。

微生物接种剂也可以和其他添加剂共同发挥作用，如乳酸菌添加剂和甜菜粕（刘辉等，2015）、复合菌和糖蜜（董志国等，2014）、乳酸菌和糖蜜（刘辉等，2015）、乳酸菌和蔗糖（邬彩霞等，2015）等。Hashemzadeh等（2014）通过添加糖蜜和两种类型的接种剂，包括同型发酵接种剂（HO）和同型发酵结合丙酸生产菌（HOPAB）接种剂，分析对开花前苜蓿青贮发酵品质、氮的分解以及有氧稳定性的影响。对于降低青贮苜蓿的pH值，HOPAB接种剂较HO效果更好，但是不添加糖蜜的情况下，HOPAB会增加丙酸盐的含量（P＜0.05）。与未添加接种剂的青贮苜蓿相比，HOPAB会降低ADF的含量（P＜0.01），增加乳酸比例（P＜0.01）。与其他青贮处理组相比，接种HOPAB的处理组乙酸浓度较低，复合添加糖蜜处理后效果更加显著（接种剂×糖蜜，P=0.01）。之所以添加糖蜜和HOPAB可以提高青贮苜蓿的有氧稳定性，是因为处理后可以增加青贮苜蓿中的乙酸盐和丙酸盐的含量。

上述报道表明，微生物添加剂可以改变青贮苜蓿当中的主导菌群，改善发酵微环境物质成分及含量，降低pH，提高青贮苜蓿的发酵品质。最常用的微生物添加剂为乳酸菌制剂。

3.2 化学添加剂对苜蓿青贮质量的影响甲酸（Wang等，2009）、乙酸（Queiroz等，2013）、丙酸（Mills等，2002）均可以在青贮前期迅速的降低青贮窖内pH值，从而抑制有害微生物的生长。Li等（2016）选择蔗糖、柠檬酸钾、碳酸钠、甲酸、乙酸及丙酸作为青贮添加剂，没有添加剂的作为对照组，发酵120 d后对青贮品质进行分析，发现添加剂处理影响了青贮化学组成和氮分布，增加了水溶性氮和CP含量，减少了非蛋白氮（NPN）含量，并且增加了体外瘤胃DM消化率（除了添加碳酸钠的试验组）。添加有机酸的试验组较对照组pH值、乙醇和NPN含量显著降低。分析显示，经过蔗糖或者有机酸处理的品质最好，其中甲酸效果最佳。Ding等（2013）添加甲酸、甲醛、单宁酸进行青贮发酵，结果显示，添加剂均减少了NPN、氨态氮以及氨基酸氮（AA-N）的含量，且甲醛处理组降低NPN和氨态氮含量的效果最明显。对照组的多肽类主要是二肽，含有5个氨基酸残基。甲酸处理组的多肽类大多含有4～12个氨基酸残基。甲醛处理组多肽类大多数含有4～6个氨基酸残基，但是也有一定比例的多肽类含有7～11个氨基酸残基。单宁酸对于青贮苜蓿多肽类的结构没有明显影响，多数含有5～6个氨基酸残基。甲酸处理组多肽类的结构变化较其他处理组要大一些，并且甲酸和甲醛处理组使多肽类浓度增大。与对照组和甲醛处理组相比，甲酸处理组pH值最低，WSC含量最高，明显降低了氨态氮的含量；虽然较对照组相比，甲醛处理组明显减少了NPN和氨态氮的含量，但pH值最高，乳酸含量最低；单宁酸处理组青贮效果较好，但是WSC含量最低，且AA-N含量最高。综合各方面进行打分，对照组、甲醛添加组、乙酸添加组、单宁酸添加组的得分分别为90、80、100、100。

李君风等（2014）通过设置对照组和3个不同浓度的乙酸添加组（0.3%、0.4%、0.5%），研究不同水平乙酸对燕麦和紫花苜蓿混合青贮发酵品质和有氧稳定性的影响。结果表明，添加乙酸显著降低了混合青贮饲料的pH值和AN/TN（P＜0.05），WSC含量显著升高（P＜0.05），其中以0.4%添加量为最佳。在整个有氧暴露阶段，乳酸和WSC含量逐渐下降，但各乙酸添加组均显著高于对照组（P＜0.05），其中0.4%乙酸添加组乳酸含量始终保持最高。综合考虑发酵品质和有氧稳定性，认为0.4%乙酸添加量最适宜。徐炜等（2014）以夏河县紫花苜蓿作为研究对象，对比麸皮、红糖、甲酸、乙酸、乳酸菌制剂的添加效果，发现乙酸在本次试验中效果最佳。刘辉等（2015）探究添加0.1%脱氢乙酸钠（SD）对苜蓿青贮的影响，结果表明，SD可显著提高苜蓿青贮的乳酸含量、乳酸/乙酸和DM回收率（P＜0.05），显著降低AN/TN（P＜0.05），对CP、NDF、ADF和 WSC含量无显著影响（P＞0.05）；且开窖后有氧稳定性较对照组好。

化学添加剂的种类繁多，主要效果是可以迅速降低pH值，AN/TN，抑制有害微生物的发酵，以甲酸和乙酸的添加最为普遍，效果也较好。

3.3 其他添加剂对苜蓿青贮质量的影响马春晖等（2010）选用天然发酵粉剂、绿汁发酵液（PFJ）、某品牌添加剂以及EM-原液（购买得到）对苜蓿进行青贮对比试验。结果表明，4种添加剂均能改善苜蓿青贮发酵品质，在提高乳酸含量，降低氨态氮含量、pH值和乙酸、丙酸、丁酸、NDF、ADF含量等方面，效果最好的是天然发酵粉剂，显著优于对照组（P＜0.05），其次是PFJ和某品牌添加剂。Nihat等（2012）对比新鲜和冷冻的PFJ对苜蓿发酵品质的影响，发现二者均可降低pH值、丁酸和AN含量，改善苜蓿青贮发酵品质。另外，与对照组相比，添加新鲜PFJ试验组的乳酸含量显著提高（P＜0.05），有机物质体外降解率升高，代谢能（EM）升高，气体产量增多（P＜0.05）。朱玉环等（2013）探讨不同海拔藏嵩草PFJ对苜蓿青贮的影响，结果表明，添加藏嵩草PFJ可以明显改善苜蓿青贮的发酵品质，抑制青贮过程中蛋白的降解，由于藏嵩草附着及其PFJ中乳酸菌数量随海拔升高显著增加，藏嵩草生长的海拔越高其PFJ制作的苜蓿青贮饲料品质越好，尤其表现在抑制蛋白降解。

4 苜蓿混合青贮的研究现状

紫花苜蓿单独青贮品质不佳，混合青贮能够提高糖分含量，增加乳酸菌数量或抑制不良发酵，从而提高青贮发酵品质。

4.1 苜蓿与玉米混贮张庆等（2013）将玉米粉添加到高水分含量苜蓿中进行混贮，其pH值、丙酸含量都明显低于对照组，而乳酸、乙酸含量明显高于对照组，这表明高水分条件下苜蓿青贮添加玉米粉可以改善其发酵品质。并且添加玉米粉能显著改善晾晒4h和8h后紫花苜蓿青贮的发酵品质（P＜0.05）。

利用苜蓿与全株玉米进行混合青贮，混贮饲料不仅色泽黄绿，酸度适中，气味芳香，质地良好；同时牛产奶量明显增加，奶品质指标也有所提高，如乳蛋白、乳脂率（吴文林，2007）。将苜蓿和全株玉米以不同比例进行青贮处理，结果表明，pH值、CP、可溶性蛋白和NPN随全株玉米比例的增加而降低，而NDF和ADF随全株玉米比例的增加而增加；苜蓿与全株玉米混和青贮处理后，除对照组外，发酵品质均良好，达到了优良青贮饲料的标准，并且苜蓿和玉米以6∶4的比例青贮的饲料品质最好（赵苗苗等，2015）。

4.2 苜蓿与其他植物混贮苜蓿和初花期骆驼刺两种豆科植物混贮后，DM和WSC含量较苜蓿单独青贮显著上升，乳酸菌和酵母菌数量较苜蓿单独青贮显著提高（P＜0.05）；贮藏90 d后的所有青贮饲料乳酸菌数量明显上升，酵母菌数量明显下降；混贮饲料的pH值、AN/TN、乙酸、丙酸、丁酸、甲醇、乙醇和丙醇含量均显著低于苜蓿单独青贮（P＜0.05或P＜0.01），乳酸含量均显著高于苜蓿单独青贮（P＜0.01），且有氧稳定性明显提高。骆驼刺占混贮料的30%及以上时，即可改善苜蓿青贮品质（蒋慧等，2014）。将苜蓿按不同比例与裸燕麦进行混贮，结果表明，随裸燕麦比例提高，混合青贮料的pH值降低，乳酸含量显著增加（P＜0.05），乙酸、丙酸及丁酸含量不同程度降低（吴俊等，2015）。Ge等（2015）发现苜蓿与裸燕麦在半干的条件下青贮效果更好，半干和混合比例对pH值（P＜0.05）、乳酸（P＜0.01）、丙酸（P＜0.05）和丁酸含量（P＜0.01）有显著影响，对乙酸含量和AN/TN影响不显著（P＞0.05）。紫花苜蓿与意大利黑麦草进行不同比例混合青贮，各试验组均可获得乳酸含量高、发酵品质较好的青贮饲料。紫花苜蓿与意大利黑麦草混合比例为3∶7的处理组青贮pH值为4.11，乳酸含量较高，WSC残留最多，氨态氮含量最低，认为发酵品质最佳（闻爱友等，2011）。Ke等（2015）将苜蓿与干燥的苹果渣，未经研磨的葡萄渣或者研磨过的葡萄渣混贮，密封发酵60d后进行分析，发现添加苹果渣和研磨过的葡萄渣的试验组pH值显著低于对照组（P ＜0.05）。添加果渣青贮较对照组含有更多的乳酸，NPN含量减少，但另一方面有氧稳定性会下降；另外由于果渣中含有较高比例的脂肪酸，添加果渣使青贮苜蓿的油酸和亚油酸含量明显增多（P＜0.05）。Zhang等（2015）将甜高粱和苜蓿按不同比例混合青贮，在室温密封发酵150 d，发现随着青贮中甜高粱比例的增加，其灰分、CP、皂苷、氨（NH3）、乙酸、丙酸含量和pH值均下降，而有机物质中NDF、ADF、酸性洗涤木质素、WSC、淀粉、总酚以及浓缩单宁酸含量增加。表明甜高粱∶苜蓿以20∶80和40∶60可以获得较高品质的青贮饲料。

除此之外，研究人员还探索了多种苜蓿混贮原料，如意大利黑麦草（Wen等，2011）、西兰花茎叶（王坚等，2014）、披碱草（Li等，2006）、苇状羊茅（Wei等，2011）、直穗鹅观草（Wang等，2011）、芦苇（Zeng等，2011）、小麦秸秆（雪艳琳等，2008）、无芒雀麦（Zhu等，2009）、高丹草（Xue，等，2013）、向日葵（Mustafa等，2015）等，均取得了良好的效果，弥补了苜蓿单贮的不足。

5 影响苜蓿青贮质量的其他因素

Ding等（2013）在青贮前将半干的苜蓿经过高压灭菌使植物酶失活，或者通过γ-射线进行消毒后添加商业化乳酸菌接种剂，探究植物酶和灭菌对苜蓿青贮质量的影响。贮存40 d后，对照组和γ-射线处理组的总脂肪酸含量分别下降43% 和28%，而高压灭菌处理组没有变化。与鲜苜蓿相比，对照组主要是C16∶0的比例增加了，而C18∶2n-6和C18∶3n-3的比例减少了。与对照组相比，γ-射线处理组在青贮期间C16∶0的比例减小，而C18∶2n-6和C18∶3n-3比例增加。与γ-射线处理组相比，灭菌处理组C16:0的比例和大多数的脂肪酸含量下降，C8∶2n-6和C18∶3n-3比例增加。较γ-射线处理组或者对照组相比，灭菌处理组含有较少的非蛋白氮。结果表明，苜蓿在青贮过程中会出现广泛的脂类分解，且植物酶在脂类和蛋白水解过程中发挥着关键作用。未来可以通过控制植物酶的活性来得到优质的青贮苜蓿。

6 苜蓿青贮技术的展望及存在问题

国内外对提高苜蓿青贮发酵品质的研究主要集中在水分含量调节、使用添加剂以及与其他植物混合青贮等方面，并且均取得一定效果。虽然苜蓿青贮难度较大，但是开封之后的有氧稳定性高是其特有的优势。研究发酵过程和开封之后菌群的变化对苜蓿青贮发酵品质及开封后有氧稳定性的解析有重要作用，也是今后苜蓿青贮主要研究方向之一。

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Alfalfa is perennial herb belonging to rosales，leguminosae.It is rich in protein，multimineral and vitamins，good palatability，high productivity，so it’s the first choice of green fodder for all kinds of livestock and poultry.Hay is one of the main methods of alfalfa processing.However，it will cause large amount of nutrients to loss in the process of drying due to the harvest season in the rainy season.Silage is an effective storage method to overcome the plenty of nutrients losses in the process of drying.In the process of silage，the content of alfalfa’s moisture，the dosage of sugar，microbial additives，chemical additives，and mixed with other forage grass material processing，etc.，all may affect the quality of silage fermentation and quality of silage.This article reviewed the effects of dry matter content，sugar，additives and mixed with other plant on the quality of alfalfa silage，to provide references for the further possible research and application.

alfalfa；silage；sugar；moisture content；additives；mixed silage