样品前处理方法对全株玉米青贮pH和氨态氮测定值的影响

黄文明，陈红跃，殷 丽，徐 欣，左福元*

（1.西南大学动物科学学院，重庆 402460；2.重庆市肉牛工程技术研究中心，重庆 402460；3.重庆市畜牧技术推广总站，重庆 401121）

青贮饲料是反刍动物采食的主要粗饲料之一。全株玉米青贮因其营养价值高、保存效果好等优点，在奶牛饲粮配方中占粗饲料的30%～80%。目前，青贮饲料也逐渐在肉牛和肉羊饲粮中大量应用。从2015年开始，国家出台的“粮改饲”政策连续3年被写入中央一号文件。“粮改饲”主要采取以养带种方式推动种植结构调整，促进青贮玉米、苜蓿、燕麦、甜高梁和豆类等饲料作物种植，这将进一步提高青贮饲料的应用范围和使用量。

青贮饲料的价值主要取决于原料的营养价值和发酵品质。pH和氨态氮（NH3-N）占总氮（TN）的比值（NH3-N/TN）是评定青贮饲料发酵品质的2个关键指标。近10年的相关文献中，测定这2个指标的样品前处理方法差异较大，主要表现在青贮饲料在溶液中的浸提浓度、时间、温度以及浸提溶液种类4个方面。青贮饲料鲜重与浸提液的比例有 1:9[1-3]、1:5[4]、1:4[5]、1:3[6]、1:2[7]；青贮饲料在溶液中的浸提时间有浸提24 h[4,7-8]、18 h[5]、1 h[2,9]、30 min[10-12]、5 min[13]； 浸 提 温 度 有 4℃[5,7-8]、5℃[10,12]、25℃[9]、常温[1,11]；浸提溶液有蒸馏水[1,3-4,10]、去离子水[8,13-14]。目前，不同的样品前处理方法是否对青贮饲料的pH和NH3-N检测结果有影响还未见报道。本试验拟比较不同前处理方法对全株玉米青贮pH和NH3-N含量测定结果的影响，为青贮饲料发酵指标的准确检测和品质评价提供基础参数和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料 本试验从牧场采集全株玉米青贮50 kg左右，其干物质（DM）含量为27.3%、粗蛋白质含量为8.7%、中性洗涤纤维含量为48.3%、酸性洗涤纤维含量为29.7%、粗灰分含量为5.8%，青贮饲料的粒度约1 cm。

1.2 试验设计 将采集的全株玉米青贮用四分法缩减为约5 kg，并混匀。试验包括4个部分，分别依次筛选出适宜的浸提溶液、浸提温度、浸提浓度和浸提时间。

1.2.1 浸提溶液对青贮pH和NH3-N含量的影响 采用单因素试验设计，准确称量20 g（精确至0.1 g）样品36份，分别放置在500 mL的玻璃烧杯中，分别随机加入180 mL蒸馏水、去离子水或超纯水，每个处理12个重复，在室温下（11～18℃）浸提24 h（《青贮饲料质量评定标准（试行）》推荐浸提时间）[15]后立即测定pH和NH3-N含量。

1.2.2 浸提温度对青贮pH和NH3-N含量的影响 采用单因素试验设计，准确称量20 g（精确至0.1 g）样品36份，分别放置在500 mL的玻璃烧杯中，加入180 mL蒸馏水（20 g样品/180 mL蒸馏水为目前常用比例）并用保鲜膜封口。分别把样品随机放置在4℃冰箱、30℃恒温箱和室温（11～18℃）环境中浸提24 h后立即测定pH和NH3-N含量，每个处理12个重复。

1.2.3 浸提浓度对青贮pH和NH3-N含量的影响 采用单因素试验设计，准确称量20 g（精确至0.1 g）样品36份，分别放置在500 mL的玻璃烧杯中，分别随机加入90、180、270 mL蒸馏水，每个处理12个重复，在室温下（11～18℃）浸提24 h后立即测定pH和NH3-N含量。

1.2.4 浸提时间对青贮pH和NH3-N含量的影响 采用单因素试验设计，准确称量20 g（精确至0.1 g）样品12份，分别放置在500 mL的玻璃烧杯中，加入180 mL蒸馏水，在室温（11～18℃）下分别浸提至0.5、12、24、48 h时测定12份样品的pH和NH3-N含量。

1.3 测定指标和方法 全株玉米青贮浸提液的pH采用雷磁PHS-3 pH计测定，每个样品3个重复。采用苯酚-次氯酸钠比色法测定浸提液的NH3-N含量[16]，每个样品3个重复。从5 kg青贮样本中取5份样品，用FOSS全自动凯氏定氮仪测定TN含量[17]，取其平均值作为青贮样品的TN含量。依据测定结果计算NH3-N占样品DM和TN的比值。

1.4 统计分析 试验数据经Excel 2007初步整理后，采用SPSS 19.0统计软件对数据进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），并进行LSD多重比较，结果用平均值±标准差表示，P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析

样品前处理方法对全株玉米青贮pH的影响结果见表1。3种浸提溶液对全株玉米青贮的pH没有显著影响（P＞0.05）。以蒸馏水为浸提液，在30℃条件下浸提24 h的pH分别比4℃和室温条件下高0.06和0.05（P＜0.05），4℃和室温条件下浸提的pH无显著差异（P＞0.05）。随着浸提液量的增加，青贮的pH呈线性提高（P＜0.05），但相互之间的差异比较小。以蒸馏水为浸提液，浸提12 h的pH最高，显著高于浸提0.5、24、48 h（P＜0.05）；浸提 0.5 h与 48 h间的 pH 没有显著差异（P＞0.05），但均显著高于浸提24 h（P＜0.05）。

样品前处理方法对全株玉米青贮NH3-N/TN和NH3-N有相同的影响趋势（表1）。浸提溶液的种类和在蒸馏水中的浸提温度对青贮的NH3-N/TN都没有显著影响（P＞0.05）。20 g青贮在 90、180、270 mL蒸馏水中浸提24 h后的NH3-N/TN分别为5.62%、4.22%、3.15%（P＜0.05）。随浸提时间的延长，青贮的NH3-N/TN呈线性增加（P＜0.05），浸提48 h的NH3-N/TN与浸提24 h无显著差异（P＞0.05），但显著高于浸提12 h和 0.5 h的 NH3-N/TN（P＜0.05）； 浸 提 24 h的NH3-N/TN显著高于浸提0.5 h（P＜0.05）。

表1 样品前处理方法对全株玉米青贮pH和NH3-N含量测定结果的影响

3 讨 论

3.1 样品前处理方法对青贮pH的影响 pH是青贮饲料中有机酸含量的直观反映，也是评价青贮饲料发酵品质的重要指标。一般认为青贮饲料pH在4.0以下为品质优等，pH在4.1～4.3为品质良好，pH在4.4～5.0为品质一般，pH在5.0以上为品质劣等[15]。青贮饲料中的有机酸包括乳酸、乙酸和丁酸等，这些组成因青贮饲料发酵类型不同而有较大差异。乳酸是青贮中最主要的酸性物质，一般占有机酸总量的65%～70%。低pH有利于青贮饲料快速进入稳定发酵阶段，提高有氧稳定性，降低青贮饲料的干物质损失量和受霉菌污染的几率[18]。

溶液中H＋浓度与pH的关系为pH=-log[H+]，即溶液中H+浓度稀释10倍，pH降低1；H+浓度稀释1倍，pH降低0.1。本研究中，将20 g青贮饲料分别在90、180、270 mL蒸馏水中浸提后的pH差异较小（相差0.03和0.07），没有达到相差0.1和0.2（与在90 mL蒸馏水中浸提相比，在180、270 mL中浸提即再稀释了1倍和2倍）的理论水平。本研究中，不同处理组间不到0.1的pH差异对以pH为4.0作为优质青贮的判断标准影响较小。另外，青贮饲料本身的pH还应考虑青贮饲料与浸提液的比例，若稀释了10倍，青贮饲料本身的pH还应在测定结果的基础上减1。

目前，常用蒸馏水和去离子水浸提后测定青贮饲料的pH[7-8,19-20]。《青贮饲料质量评定标准（试行）》推荐将100 g青贮饲料加水100 mL，冰箱放置24 h或煮沸5 min后取滤过液测定pH[15]。本研究中用蒸馏水、去离子水和超纯水浸提对青贮饲料的pH没有显著影响，表明在实际测定中可选择易获得的溶液作为浸提液。

温度对pH测定有一定的影响。一般pH计都具有温度校正功能。目前，主要在常温和4～5℃条件下浸提后测定青贮饲料的pH[5,10-11]。本研究中，在30℃条件下浸提后测定的pH显著高于4℃和11～18℃，但绝对差值只有0.05～0.06，影响较小。

青贮发酵产生的有机酸主要是低级脂肪酸，有较好的溶解性。大量研究是将青贮饲料在溶液中浸提24 h[4,7]和0.5 h[10-11]后测定pH。其他研究表明，常温下搅拌5 min和4℃条件下浸提24 h对全株玉米青贮的pH没有显著影响，但浸提24 h显著提高了浸提液中的乳酸和总有机酸含量[21]。本研究中，浸提24 h和48 h后测定的pH与浸提0.5 h后的pH差异相对较小，但浸提12 h后测定的pH明显高于其他3个浸提时间。pH随浸提时间先升高后降低的趋势可能与常温条件下有机酸的挥发以及微生物活动增强有关系。全株玉米青贮饲料的微生物生长试验表明，4℃条件下仍然有多种微生物生存，且影响了有机酸的测定结果[21]。因此，延长浸提时间，反而可能会增大pH测定误差。

3.2 样品前处理方法对青贮NH3-N/TN的影响 NH3-N/TN反映了青贮饲料中蛋白质和氨基酸的分解程度，比值越大说明蛋白质的分解越多，青贮饲料的品质就越差。优质青贮的NH3-N/TN小于10%。本研究中，浸提溶液种类和浸提温度对青贮饲料的NH3-N/TN都没有显著影响。随浸提液量的增加，NH3-N/TN呈显著降低的趋势，但并没有呈现倍数关系。相对于20 g青贮饲料在90 mL蒸馏水中浸提后测定的NH3-N/TN为5.62%，在180 mL和270 mL蒸馏水中浸提后测定的理论值应为2.81%（稀释了2倍）和1.87%（稀释了3倍），而实际测定值为4.22%和3.15%，相差较大。这表明，青贮饲料中NH3-N的析出量与浸提液量不呈正比关系，应固定一个浸提浓度，以提高不同试验之间的可比性。随浸提时间的增加，NH3-N/TN有显著增加的趋势，浸提12 h和48 h分别比0.5 h提高了4.0%和9.5%，这种变化可能与青贮饲料在蒸馏水中浸提时间较长而出现微生物对青贮饲料中粗蛋白质的降解有关。

4 结 论

3种浸提液对全株玉米青贮的pH和NH3-N含量都没有显著影响；溶液的浸提浓度、浸提温度和浸提时间对pH有显著影响，但参数的绝对值差异较小；浸提浓度和浸提时间对NH3-N含量有显著影响，浸提温度对NH3-N含量无显著影响。综上所述，在室温条件下，将20 g全株玉米青贮在180 mL蒸馏水中浸提0.5 h后进行测定可获得相对准确的pH和NH3-N含量。