添加丙酸和尿素对玉米青贮品质的影响

臧艳运，王 雁，顾雪莹，陈鹏飞，杨富裕

(1.中国农业大学草地研究所，北京 100193；2.四川农业大学草业科学系，四川 雅安 625014)

青贮玉米(Zeamays)是中国最重要的栽培饲料作物之一，由于其青贮发酵品质良好、含有丰富的碳水化合物以及多种维生素、相对产量较高、木质素含量较低等优点被广泛使用，同时青贮全株玉米具有鲜嫩多汁、适口性好、易贮存等特点，已成为反刍动物不可缺少的饲料组成部分。然而，在青贮饲料使用过程中，由于管理不当使其品质下降，适口性降低，给畜牧业生产带来了严重的经济损失[1]。为了提高全株玉米的青贮发酵效果，可以通过添加青贮饲料添加剂来改善青贮饲料发酵品质，如乳酸菌制剂、甲酸、丙酸、甲醛、尿素等。但很多研究表明，不同的青贮添加剂由于使用剂量、环境因素、人为误差等因素的影响，对青贮玉米品质是否有效的改善结论也不一致[2-4]。

丙酸是一种高效的抗真菌挥发性脂肪酸，在抑制青贮饲料的好氧性腐败方面有良好的效果[5]。丙酸作为青贮发酵抑制剂应用在青贮中，能降低乙酸的含量，提高乳酸含量[6-7]，但也有添加丙酸并不能改善青贮发酵品质的报道[7]。尿素可提高青贮原料中的蛋白质含量，提高其营养价值并可保存青贮料的可溶性碳水化合物[8]。本研究分析单独添加丙酸、尿素或丙酸与尿素组合对全株玉米青贮发酵质量的影响，旨在为调制优质的全株玉米青贮添加剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验材料 青贮原料：全株玉米(金岭18号)为乳熟期刈割，取自内蒙古省赤峰市农业科学院内。

全株玉米原料干物质(Dry Matter，DM)、粗蛋白(Crude Protein，CP)、可溶性碳水化合物(Water Solution Carbohydrates,WSC)、中性洗涤纤维(Neutral Ddetergent Fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(Acid Detergent Fiber，ADF)的含量分别为19.85%、9.03%、25.38%、53.65%和32.08%，缓冲能值225 mE·kg-1。可溶性碳水化合物的含量较高，而缓冲能值则比较低。

1.2添加剂 添加剂采用丙酸、尿素，其均为市售普通化学纯试剂。

1.3试验设计 本试验在青贮原料中的添加剂设对照、0.3%丙酸、0.5%尿素和0.3%丙酸+0.5%尿素4个处理，添加剂使用量为推荐添加量，每个处理均为3次重复。

1.4试验方法

1.4.1青贮饲料的调制 将全株玉米用铡刀切成1～3 cm，将全株玉米混匀，分别添加0.3%丙酸、0.5%尿素、0.3%丙酸+0.5%尿素溶液后，对照组添加等量的蒸馏水，均匀地分装入聚乙烯袋中，抽真空封口，并用胶带将四周再次密封，于室温条件下贮藏60 d后开启，取样分析。

1.4.2青贮饲料品质评定 现场感官评定:依据《青贮饲料质量评定标准》[9]，开启时对全株玉米青贮的发霉状况、质地、气味和颜色等指标进行现场评定。

实验室评定:开袋后，将青贮饲料样品混合均匀，取20 g样品于榨汁机内，加入180 mL蒸馏水，然后将其榨碎，依次用4层纱布及定性滤纸过滤，对浸出液一部分用pH计测定青贮饲料浸出液的pH值[10]；另一部分滤液在设置3 500 r·min-1离心机内离心15 min，然后取上清液，用0.45 μm滤膜过滤后标记并保存在-20 ℃冷冻，用于测定氨态氮(NH3-N)和有机酸。将混匀后剩余的青贮样品置于信封袋中于65 ℃鼓风干燥箱中烘干48～72 h，直至质量不变，测定其水分含量，烘干的样品用微型植物样粉碎机粉碎过1 mm筛，装入自封袋内待测，用于测定干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维等化学成分。

采用烘干法测定DM 含量[10]，凯氏定氮法测定CP含量[11]，Van Soest等[11-12]方法测定NDF和ADF含量，苯酚-次氯酸比色法[13]测定NH3-N含量。

测定有机酸含量(乳酸、乙酸、丙酸和丁酸)使用SHIMADZE-10A型高效液相色谱仪[14]，色谱柱：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 30 cm×8 mm；检测器为SPD-M10AVP，流动相：3 mmol·L-1高氯酸，1 mL·min-1的流速；柱温50 ℃；210 nm检测波长，进样量5 μL。

1.5数据处理与分析 使用统计分析软件SAS V 8.0对数据进行方差分析。

2 结果

2.1玉米青贮感官评定 从感官上看，各组全株玉米青贮料均呈黄褐色，无霉变现象发生，质地较好，无粘手现象，有酸香味，但添加尿素处理组有轻微的氨味，感官评定属良好青贮料(表1)。

2.2玉米青贮发酵品质 与对照相比，添加丙酸能显著降低全株玉米青贮的pH值和青贮饲料的乙酸含量(P<0.05),并能显著提高丙酸含量(P<0.05)。添加尿素处理的NH3-N占总氮的比例显著高于其他处理(P<0.05)。同时添加丙酸和尿素能显著提高丙酸和氨态氮占总氮的比例(P<0.05)(表2)。

2.3玉米青贮化学成分 各个添加剂处理组和对照组相比，干物质含量变化不是很大；添加尿素处理显著提高了青贮玉米的CP含量(P<0.05)；添加丙酸和尿素能显著提高青贮饲料的CP含量，同时也降低了NDF和ADF含量，然而单独添加尿素处理的NDF与对照之间变化不显著(P>0.05)(表3)。

表1 玉米青贮感官评定

表2 玉米青贮饲料的发酵品质

表3 玉米青贮饲料的营养成分

3 讨论

本研究中青贮时密封较好，使其各处理组的干物质含量变化不大。对照组pH值为3.62，相对较低，氨态氮占总氮的比例为2.72%，同时在有机酸含量中乳酸含量最高，属乳酸型发酵，这表明单独青贮全株玉米发酵品质良好。各个处理组的pH值均在3.8以下，同时乳酸含量相对较高，这可能是由于全株玉米青贮其原料中可溶性碳水化合物含量较高(25.38%)，保证了为乳酸菌提供足量的发酵底物，为其迅速产生大量的乳酸、降低pH值营造酸性环境奠定了基础。添加丙酸处理组其pH值显著降低，这可能是由于丙酸本身酸性pH值(4.87)的影响。添加丙酸同时提高了乳酸和丙酸的含量，显著降低了乙酸含量、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维，表明添加丙酸使全株玉米酸化后抑制了梭菌、Bacillusspp.和霉菌的活性，也能限制酵母菌的生长[15]，这样可能对一些耐酸性的乳酸菌的生长提供有利条件，产生乳酸使其pH值更低[16-17]。张静等[18]添加丙酸对意大利黑麦草(Loliummultiflorum)的研究表明，丙酸对早期的好氧性微生物产生抑制作用，减少了碳水化合物的损失，从而促进了乳酸的发酵。乙酸过量会降低动物的采食量[19]，但乙酸的降低能提高动物的生产性能有待进一步研究。

在全株玉米青贮中，单独添加尿素处理组的粗蛋白含量显著高于对照组(P<0.05)，而且与对照组相比其酸性洗涤纤维含量显著降低 (P<0.05)，表明添加尿素处理改善全株玉米青贮饲料的营养价值，这与张子仪[20]、Lessard等[21]、玉柱等[22]用尿素处理玉米青贮，发现在青贮过程中，青贮饲料含有较多粗蛋白的结论一致。而且吴进东等[8]添加尿素对青贮玉米秸秆的研究表明，尿素由于限制了将粗蛋白降解成非蛋白氮的植物酶的活性，减少了蛋白质的降解损失，所以粗蛋白含量较高，同时尿素能利用的氮回收率比较高，有益于动物的生产。与对照组相比，添加尿素其乳酸含量显著提高 (P<0.05)，表明尿素能提高全株玉米青贮饲料的乳酸含量，在高粱(Sorghumvulgare)青贮中添加尿素得到了类似结果[23-24]。这可能是由于尿素的缓冲效果能延长发酵，导致产生更高的乳酸。

添加丙酸和尿素组其粗蛋白显著高于尿素和丙酸单独添加组(P<0.05)，这可能由于丙酸和尿素的共同作用，丙酸迅速降低了全株玉米的pH值，使其酸化后，丁酸菌和大肠杆菌等微生物的作用受到抑制，而同时尿素限制了植物酶的活性，从而降低了蛋白的分解，提高了青贮饲料的营养价值，但对其相互作用的具体过程还有待于进一步的研究。

4 结论

1)全株玉米不使用添加剂也可制作良好的青贮饲料，从感官评定对照及处理组都适合青贮，但通过养分分析表明，丙酸和尿素作为添加剂均可改善玉米青贮品质及养分含量，其中添加丙酸显著提高了乳酸和丙酸含量，降低了乙酸含量；添加尿素显著提高了青贮原料中的粗蛋白等。因此，加入这两种添加剂可以在实际中推广使用。

2)与单独添加丙酸或尿素处理相比，丙酸和尿素混合处理降低了pH值，同时提高了青贮饲料的粗蛋白含量，进一步改善了玉米青贮饲料发酵品质，说明两者的混合使用达到了理论上期待的结果。

[1]昝林森,陈慧慧.酸化处理防止玉米青贮饲料二次发酵效果试验[J].中国牛业科学，2007(1):118-121.

[2]Zieliska K，Zastawny J，Wrpbel B.Improvment of grass quality inoculation with lactic acid bacteria and enzymes [A].In:Gechie L M,Thomas C.The XIIIth International Silage Conference[C].Auchincruive：Scotland:Scottish Agricultural College,2002:204-205.

[3]Woolford M K.Microbiological screening of straight chain fatty acids (C1-C12) as potential silage additives[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,1975,26:219-228.

[4]韩立英,玉柱.3种乳酸菌制剂对苜蓿和羊草的青贮效果[J].草业科学,2009,26(2):66-71.

[5]Kung L J,Myers C L,Neylon J M.The effects of buffered propionic acid-based additives alone or combined with microbial inoculation on the fermentation of high moisture corn and whole-crop barley[J].Journal of Dairy Science,2004,87:1310-1316.

[6]张增欣，邵涛.丙酸对多花黑麦草青贮发酵动态变化的影响[J].草业学报，2009,18(2):102-107.

[7]Kung L J,Robinson J R,Ranjit N K,etal.Microbial opulations,fermentation end-products, and aerobic stability of corn silage treated with ammonia or a propionic acid-based preservative[J].Journal of Dairy Science,2000,83:1479-1486.

[8]吴进东，陈云波，孙武.添加尿素对青贮玉米秸秆品质的影响[J].皖西学院学报,2007,10(5):87-89.

[9]农业部畜牧兽医司.青贮饲料质量评定标准(试行)[J].中国饲料,1996(21):5-7.

[10]Zhu Y，Nishino N，Kishida Y，etal.Ensiling characteristics and ruminal degradation of Italian ryegrass and lucerne silages treated with cell wall-degrading enzymes[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，1999，79(14):1987-1992.

[11]张丽英.饲料分析及饲料质量检测技术[M].北京：中国农业大学出版社，2002:46-73.

[12]杨胜.饲料分析及饲料质量检测技术[M].北京:北京农业大学出版社，1999:171-172.

[13]Broderica G A，Kang J H.Automated simultaneous determination of ammonia and amino acids in ruminal fluid andinvitromedia[J].Journal of Dairy Science，1980,33:64-75.

[14]许庆方.贮藏期和添加绿汁发酵液对袋装苜蓿青贮的影响[J].草地学报,2006,14(2):129-133.

[15]Adesogan A T，Salawu S B.The effect of different additives on the fermentation quality，aerobic stability andinvitrodigestibility of pea/wheat rations[J].Grass and Forage Science，2002，57:25-32.

[16]张涛,李蕾,张燕忠,等.青贮菌剂在苜蓿裹包青贮中的应用效果[J].草业学报,2007,16(1):100-104.

[17]王莹,玉柱,于艳冬.添加剂对扁蓿豆饲料影响的研究[J].草业科学,2010,27(2):129-133.

[18]张静,玉柱,邵涛.丙酸、乳酸菌添加对多花黑麦草青贮发酵品质的影响[J].草地学报，2009,17(2):162-165.

[19]Yang C M J，Huang S C，Chang T，etal.Fermentation acids，aerobic fungal growth，and intake of napiergrass ensiled with nonfiber carbohydrates[J].Journal of Dairy Science，2004，87:630-636.

[20]张子仪.中国饲料学[M].北京：中国农业出版社，2000:49-56.

[21]Lessard J R，Erfle J D，Sauer F D，etal.Protein and amino acid patterns in maize ensiled with or without urea[J].Jounal of the Science of Food and Agriculture，1978,29:506-512.

[22]玉柱,孙启忠,于艳冬,等.添加尿素和乳酸菌制剂对玉米秸秆青贮料品质的影响[J].中国畜牧杂志，2009，45(3):37-40.

[23]郭艳萍,玉柱,顾雪莹,等.不同添加剂对高粱青贮质量的影响[J].草地学报，2010,18(6):875-879.

[24]Singh A P，Verma N C，Rekib A.Evaluation of the sorghum stovers as fresh as well as silage [J].India Journal of Animal Science，1993,63:767-773.