砂仁茎叶和‘热研4号’王草混合青贮对其营养成分及发酵品质的影响

蔺红玲 周汉林 董荣书 吴群 陈永辉 马兴斌 韩建成

摘  要：为有效利用热区农业废弃物砂仁茎叶及优质牧草资源，添加不同比例的砂仁茎叶与‘热研4号’王草混合青贮，研究其对王草营养成分和发酵品质的影响，筛选最佳混合青贮比例，以期提高饲料营养品质。按照完全随机设计试验，鲜重基础条件下，‘热研4号’王草和砂仁茎叶的混合比例依梯度分为100∶0（对照组）、90∶10（A1组）、80∶20（A2組）、70∶30（A3组），每组均加入10 mg/kg的EM菌，青贮30 d后开封进行检测分析。结果表明：各试验组乳酸（LA）/乙酸（AA）比值均大于2，均有少量丙酸（PA）和丁酸（BA）检出。A2和A3组感官品质为优良;随着砂仁茎叶比例升高，青贮料pH显著升高，各处理组的干物质（DM）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）和粗灰分（ASH）均呈现上升趋势;铵态氮/总氮（NH3-N/TN）、LA和AA含量逐渐降低，且A3组NH3-N/TN显著低于CK和A1组（P<0.05）;各处理组LA和AA含量显著低于对照组（P<0.05），但各处理组间LA和AA含量差异不显著（P>0.05）;A3组的DM、CP、EE和ASH含量显著高于CK（P<0.05），水溶性碳水化合物（WSC）含量显著低于CK（P<0.05），且A1、A2和A3组间差异不显著（P>0.05），中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量显著低于CK（P<0.05）;从营养价值和发酵品质考虑，建议砂仁茎叶与‘热研4号’王草以30∶70比例混合青贮较为适宜。

关键词：砂仁茎叶;‘热研4号’王草;营养成分;发酵品质

中图分类号：S816      文献标识码：A

Abstract： In order to effectively utilize the agricultural waste in Tropical Zones， the nutritional composition and fer-mentation quality of ‘Reyan No. 4’ silage was studied by adding different proportions of Amomum villosum stem and leaf. The optimum proportion of mixed silage was selected to improve the nutritional quality of feed. According to the random design experiment， fresh stems and leaves of ‘Reyan 4’ Wangcao and A. villosum were mixed with ratios

100∶0 （CK）， 90∶10 （Group A1）， 80∶20 （group A2）， 70∶30 （Group A 3）. Each group was treated with 10 mg/kg EM

bacteria， and the samples were collected after 30 days of silage. LA/AA was greater than 2 in all groups， a small amount

of propionic acid （PA） and butyric acid （BA） were detected. The sensory quality of A2 and A3 groups was excellent， and the dry matter （DM）， crude protein （CP）， crude fat （EE） and crude ash （ASH） of each treatment group increased with the proportion of stem and leaf of A. villosum， the pH of silage increased significantly. The contents of ammonium nitrogen/total nitrogen （NH3-N/TN）， lactic acid （LA） and acetic acid （AA） decreased gradually. The content of NH3-N/TN in A3 were significantly lower than those in CK and A1 Group （P<0.05）， the contents of LA and AA in each treatment group were significantly lower than those in CK （P<0.05）. However， the contents of LA and AA were not sig-nificantly different among the treatments （P>0.05）. The contents of DM， CP， EE and ASH in A3 were significantly higher than those in CK （P<0.05）， and the content of WSC was significantly lower than those in CK （P<0.05）. There was no significant difference among A1， A2 and A3 （P>0.05）. NDF and ADF contents were significantly lower than that of CK （P<0.05）. 30∶70 ratio of A. villosum stem and leaf to ‘Reyan No. 4’ Wangcao is recommended for silage.

Keywords： Amomum villosum Lour. leaf and stem; Pennisetum purpureum Rich. × P. americana cv. ‘Reyan No.4’; nutritional composition; fermentation quality

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.12.033

近年來，随着我国热区养殖业快速发展和对畜产品需求量的急剧增加，绿色、健康和可持续的现代化生态养殖模式已成为当前的研究热点。积极研究推广优质牧草种植与加工技术，充分利用牧草、农业废弃物秸秆、农副产品等饲料资源，发展绿色、环保、低兽药残留的青贮饲料，减少因农业废弃物造成的环境污染，消除兽药对畜产品安全造成的不利影响[1]，市场对新型功能性饲草提出了新的需求。砂仁（Amomum villosum Lour.）是中国重要传统药用植物之一，具有利脾止泻、健胃消食、安胎补气、抑菌等功效，但采摘砂仁果实后产生了大量的砂仁茎叶，被遗弃田间而腐败，造成了严重的资源浪费和环境污染。据报道，砂仁茎叶含有与砂仁果实类似的药效成分，其中，砂仁叶油具有良好的抗炎、镇痛，且对胃肠功能具有双向调节作用等[2-4];本课题组在前期的研究中发现，在黑山羊日粮中添加新鲜的砂仁茎叶能够显著提高黑山羊的生长性能，降低胃肠道疾病的发生，是一种良好的中草药饲料添加剂[5];除此之外，砂仁茎叶含有较高的粗脂肪、粗蛋白和较低的粗纤维，是一种适口性和消化率较高的优质药食同源粗饲料[6]，合理添加砂仁茎叶作为草食动物的优质饲料具有很重要的应用前景。

‘热研4号’王草（Pennisetum purpureum Rich.× P. americana cv. ‘Reyan No. 4’）以下简称王草，具有高产、营养丰富及适口性好的特点，是热带草食畜禽喜食的优质青绿草料。在热带地区夏季雨水充足，王草生长迅速，可以将其加工制作成优质青贮饲料，用来缓解冬春季节牛羊饲草料的季节性短缺问题[7-9]。青贮饲料在畜牧业生产中对平衡青绿饲料全年供给，提高青绿饲料利用率起到了重要作用[10-12]，适宜的混合青贮可提高饲料的营养价值、适口性、消化率、饲喂效果等，且便于长期保存等。目前，有关砂仁茎叶与王草混合青贮的研究尚未见报道，将二者结合，不但可以解决农业废弃物污染问题，而且可以增加青贮饲料产量。本研究拟通过砂仁茎叶与王草混合青贮，对其营养价值和青贮品质进行系统评价，寻找适宜的混合青贮比例，将为砂仁茎叶的饲料化开发利用和王草的高效利用提供理论依据和科学指导，同时也可为有效地缓解热带地区饲草料的季节性短缺问题提供新途径。

1  材料与方法

1.1  材料

王草来自于中国热带农业科学院湛江实验站草畜一体化试验基地，砂仁茎叶采集于橡胶林下砂仁种植基地;其中，王草青贮刈割高度为2～ 2.2 m[13]。

甲醇、乙腈、氯仿等分析检测试剂，北京百汇佳新化工有限公司;超纯水，采用微孔Milli-Q净水系统（Milli孔隙，美国Bedford）制备;热电生化培养箱，美国Thermo;SHIMADZU-LC 20A高效液相色谱仪，日本岛津;FE320 pH计，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.2  方法

1.2.1  试验设计  采用完全随机设计，试验分为 4 组，每组5个重复，将王草与砂仁茎叶的混合比例分别设定为100∶0（对照组）、90∶10（A1 组）、80∶20（A2组）、70∶30（A3组）（鲜重基础），每组中加入5 mg/kg的EM菌（乳酸菌含量≥1×1010 CFU/g）。将砂仁茎叶和王草按设计比例进行揉搓混合，并利用综合试验基地IS-18型全自动牧草青贮机进行装袋密封发酵，饲草含水量大约为60%～70%。青贮30 d后开袋取样，去掉上、下各10 cm的青贮饲料，将剩下的混匀，采用四分法取样，并对其进行化学成分及发酵品质的评价分析[14]，各项指标结果均以鲜重计。

1.2.2  青贮饲料的感官评价  根据德国农业协会（Deutche Lan Dwirtschafts Geseutschaft）青贮饲料的感官评价要求，按照青贮饲料的气味、质地和颜色进行感官分析，可将青贮饲料分为4个等级，综合得分16～20分为优良，10～15分为尚可，5～9分为中等，0～4分为腐败。其中，气味0～14 分，质地0～4分，色泽0～2分[15]。

1.2.3  青贮饲料化学成分分析  粗蛋白（crude protein， CP）的测定按照GB/T 6432—1994《饲料中粗蛋白测定方法》进行操作。粗脂肪（ether extract， EE）参照GB/T 6433—2006《饲料中粗脂肪测定方法》进行测定。粗灰分（crude ash， ASH）参照GB/T 6438-2007《饲料中粗灰分测定方法》进行测定。干物质（dry matter， DM）：烘箱烘干法。水溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate， WSC）含量采用蒽酮-硫酸比色法测定;中性洗涤纤维（neutral detergent fiber， NDF）和酸性洗涤纤维（acid detergent fiber， ADF）含量采用范式纤维法测定。乳酸菌采用MRS琼脂培养基，37 ℃厌氧培养箱培养36 h;酵母菌采用马铃薯葡萄糖琼脂培养基，生化培养箱25 ℃培养36 h [15-16]。

1.2.4  发酵品质分析  称取青贮饲料40 g，放入500 mL广口三角瓶中，加入360 g去离子水，4 ℃浸提24 h，然后经4层纱布和定性滤纸过滤，并将浸提液置于‒20 ℃冷冻保存待测[17]。pH用pH计测定;氨态氮含量采用苯酚-次氯酸钠比色法测定。

乳酸（lactic acid， LA）、乙酸（acetic acid，

AA）、丙酸（propionic acid， PA）与丁酸（butyric acid， BA）含量采用高效液相色谱仪测定，色谱柱为Agilent 5TC-C18 250 mm×4.6 mm;紫外检测器，检测波长为210 nm;流动相为3 mmol/L高氯酸溶液，流速0.8 mL/min;柱温30 ℃;进样量10 μL[18-19]。

1.2.5  V-score评分  按照青贮饲料的合理调制与质量评定标准（续）的要求，依据V-score评分体系青贮饲料中有机酸和NH3-N/TN含量，来综合评定青贮饲料品质的优劣，满分为100分，其中有机酸和NH3-N/TN各50分。根据这个评定要求，将青贮饲料品质分为优良（>80分）、尚好（60～80分）、不良（60分以下）3个等级[20]。

1.3  数据处理

对所测定的试验数据用SPSS 20.0软件的ANOVA程序进行方差分析;各组数据的结果差异显著性用Duncan法分析比较，以P>0.05为差异不显著，P<0.05为差异显著作为判断标准。

2  结果与分析

2.1  王草与砂仁茎叶混合青贮感官评价

按照德国农业协会（Deutche Lan Dwirts-chafts Geseutschaft）评分法，由表1可知，混合青贮砂仁茎叶和王草可显著提高青贮饲料的感官品质。随着砂仁茎叶比例的增加，青贮饲料感官品质显著改善，其中A1、A2和A3组颜色均呈黄褐色;A1、A2和A3组的质地显著优于CK组;A2和A3组的气味为芳香味，显著优于A1和CK组;综合各组的感官评分结果，A3组评分最高，感官评价优良。

2.2  王草和砂仁茎叶化学成分及pH

由表2可知，王草的干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维量均显著高于砂仁茎叶（P<0.05），王草的水溶性碳水化合物略高于砂仁茎叶;其中，王草的中性洗涤纤维是砂仁茎叶的1.28倍，酸性洗涤纤维是砂仁茎叶的1.6倍之多，而砂仁茎叶的粗脂肪、粗灰分、pH显著高于王草（P<0.05），其中，粗脂肪是王草的1.8倍，而王草的酵母菌和乳酸菌数量显著高于砂仁茎叶（P<0.05）。

2.3  青贮饲料的化学成分及pH

由表3可知，随着混合青贮饲料中砂仁茎叶比例的增加，各处理组的干物质、粗蛋白、粗脂肪和粗脂肪均呈现上升趋势。其中，A3组的粗蛋白含量显著高于CK组，且A1、A2与CK之间差异不显著（P>0.05）;与CK相比，各处理组粗脂肪含量显著升高（P<0.05）;A3组干物质含量显著高于CK（P<0.05）;与CK相比，A3组粗灰分含量显著升高（P<0.05）;与CK相比，各处理组的水溶性碳水化合物含量显著下降（P<0.05），且A1、A2和A3组间差异不显著（P>0.05）;各处理组的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著低于对照组（P<0.05）;与CK相比，各处理组的乳酸菌和酵母菌数量有所下降，其中，A3组的酵母菌和乳酸菌数量低于CK组（P<0.05）;各处理组的pH显著高于CK组（P<0.05），且各处理组的pH均小于4。各处理组及空白组的SE（standard error of mean，标准误）值较小，说明各处理组及空白组与总体参数的值越接近，各试验组对总体试验具有代表性，用样本统计量推断总体参数的可靠性接近，试验所获得数据可靠。

2.4  青贮饲料品质评价

如表4所示，随着砂仁茎叶比例升高，NH3-N/TN、乳酸和乙酸含量逐渐降低，且A3组NH3-N/TN显著低于CK和A1组（P<0.05）;各处理组乳酸和乙酸含量显著低于对照组（P<0.05）;但各处理组间乳酸和乙酸含量差异并不显著（P> 0.05）;各处理组乳酸/乙酸均大于2。各处理组均有少量丙酸和丁酸检出。

根据青贮饲料质量评定标准，综合NH3-N/TN和有机酸含量进行评定发现，随着砂仁茎叶比例的升高，各处理组的青贮V-score也相应的升高，青贮品质也逐渐的提高。A2和A3组的评定结果为优良（84.5分和86.5分）。与CK组相比，各处理组的青贮品质变化显著，与青贮感官评价结果相一致。

3  讨论

不同比例的砂仁茎叶和王草混合青贮，对其营养成分有显著的影响。经过30 d的发酵，与青贮原料相比，随着砂仁茎叶比例的升高，A1、A2和A3组干物质、粗蛋白、粗脂肪和粗脂肪含量随之升高，且A3组显著高于CK（P<0.05），说明砂仁茎叶和王草混合青贮有助于提高饲料的营养价值。混合青贮饲料的粗蛋白含量相对升高，这可能是王草和砂仁茎叶混合青贮后含有乳酸，从而抑制了蛋白酶和有害微生物对蛋白质的降解，这也可从该青贮饲料中含有较低铵态氮得以验证。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维 是反映飼料中纤维品质好坏最有效的指标，饲料中的中性洗涤纤维含量越低，被动物利用的程度越高，动物采食量越高;酸性洗涤纤维是指示饲草能量的关键，其含量越低，饲草的消化率越高，饲用价值越大[21]，本研究发现，在混合青贮饲料中，随着砂仁茎叶比例的升高，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维显著降低，说明王草和砂仁茎叶混合青贮，可提高动物的采食量和饲料的消化率，改善了饲料的饲用价值。

有机酸是评价青贮饲料品质的重要指标，一定量的有机酸可以保证混合青贮饲料的品质[22]。本研究发现，各处理组中乳酸含量较高，说明乳酸菌为发酵体系中的优势菌种，这也与所测得较多数量的乳酸菌保持一致。良好的青贮饲料铵态氮/总氮值应小于100 g/kg，乳酸/乙酸值大于2[23]。在本研究中，A2和A3组的铵态氮/总氮值均小于100 g/kg，而乳酸/乙酸值均大于2.1，符合良好青贮饲料的标准。随着砂仁茎叶比例的增加，水溶性碳水化合物含量和NH3-N/TN值逐渐降低，且各处理组间差异不显著（P>0.05），这可能与砂仁茎叶原料中含有较低数量的乳酸菌有关，从而导致乳酸含量随之降低，pH随之增加，但各处理组的pH均小于4，符合优良青贮饲料的要求。本研究发现随着砂仁茎叶比例的增加，NH3-N/TN值逐渐降低，这与郑玉龙等[24]的研究结果一致，木本科牧草和禾本科牧草混合青贮，铵态氮的含量随着木本科牧草的增加而降低。李茂等[25]研究发现在木薯叶中添加0.2%的丙酸可以显著提高木薯叶的青贮发酵品质。张红梅等[11]和Mills等[26]发现在青贮饲料制作过程中，添加一定量的丙酸，可以增加饲料的有氧稳定性，防止饲料发生霉变，从而提高青贮饲料的发酵品质。本研究中各处理组中均有一定量的丙酸检出，也可能有助于提高发酵品质;各处理组均有少量丁酸检出，这可能与混合青贮饲料中含有一定量的梭菌有关，加之，乳酸的量可能不足以完全抑制梭菌的活动，从而导致梭菌利用乳酸和糖类而产生了少量的丁酸[27]。在研究过程中发现，添加了砂仁茎叶组的发酵过程较为缓慢，是否是由于砂仁茎叶中的某种药用成分具有抑制乳酸菌等有益微生物的作用还有待于进一步探究。

综上所述，砂仁茎叶和王草混合青贮可以提高饲料的营养价值和发酵品质。随着砂仁茎叶比例的增加，混合青贮饲料的粗蛋白和粗脂肪含量显著提高，且中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量显著降低，说明砂仁茎叶和王草混合青贮可提高饲料的营养价值、适口性和消化率。当砂仁茎叶比例达到30%时，pH较低，乳酸含量较高，丁酸含量较低，感官评价优良，发酵品质最佳，但要完全消除丁酸的产生，还需进一步增加产酸能力更强的乳酸菌。从发酵品质和营养价值的角度考虑，建议以30%的砂仁茎叶和70%王草混合青贮较为合理。

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責任编辑：崔丽虹