水分和添加劑對辣椒秸稈青貯品質的影響

周娟娟，魏　巍，秦愛瓊，陳本建（.西藏自治區農牧科學院草業科學研究所，西藏拉薩850009；2.甘肅農業大學草業學院，甘肅蘭州730070）

水分和添加劑對辣椒秸稈青貯品質的影響

周娟娟1，魏巍1，秦愛瓊1，陳本建2*
（1.西藏自治區農牧科學院草業科學研究所，西藏拉薩850009；2.甘肅農業大學草業學院，甘肅蘭州730070）

本試驗旨在探究不同水分和添加劑對辣椒秸稈青貯發酵品質的影響，為擴大飼料資源提供新的途徑。試驗選取末次收獲辣椒后的辣椒鮮秸稈為原料，設3個水分（75%左右、65%左右和55%左右）梯度，分別添加甲酸（1.5%FW，FA）、丙酸（1.5%FW，PA）、玉米粉（100 g/kg DM，CF）和馬鈴薯渣（30%FW，PD），以不使用添加劑為對照組（CK），100 m L PE瓶常溫青貯45 d，測定其發酵品質和營養成分。結果表明，水分、添加劑及其互作對辣椒秸稈青貯效果均有顯著影響（P＜0.05）；隨含水量的降低，p H和干物質升高，乳酸、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維降低，含水量75%青貯飼料的p H和中性洗滌纖維最低，乳酸生成最多，氨態氮/全氮較低；與CK相比，添加FA顯著（P＜0.05）降低青貯飼料p H和氨態氮/全氮，增加乳酸和可溶性糖；添加PD和CF有效補充了發酵底物的不足，干物質和可溶性糖顯著（P＜0.05）增加；各添加劑組青貯料中均較少或未檢測到丁酸。結合灰色關聯度對參試青貯調制方式的青貯效果進行綜合評價表明，含水量75%+FA的綜合表現最佳，其次是含水量65%+PD。綜上可知，辣椒秸稈適宜青貯的含水量為75%左右；添加馬鈴薯渣青貯于各水分條件下效果皆較優，在生產實踐中值得推薦。

辣椒秸稈；青貯；水分；添加劑

http：//cyxb.lzu.edu.cn

周娟娟，魏巍，秦愛瓊，陳本建.水分和添加劑對辣椒秸稈青貯品質的影響.草業學報，2016，25（2）：231-239.

ZHOU Juan-Juan，WEI Wei，QIN Ai-Qiong，CHEN Ben-Jian.Effects of moisture and additives on the quality of pepper straw silage.Acta Prataculturae Sinica，2016，25（2）：231-239.

畜牧業的可持續發展很大程度上依賴于飼料的供應，飼料資源的短缺已成為制約動物生產發展的瓶頸。我國農作物秸稈資源極其豐富，其中蔬菜類秸稈、蔓占很大比例。辣椒秸稈是辣椒（Capsicum annuum）采收后的副產品，辣椒葉中必需氨基酸含量達4.1%，富含胡蘿卜素和維生素C［1］，具有潛在飼用價值。據統計，2011年我國辣椒種植面積1.33×104hm2，居蔬菜首位［2］。由于辣椒秸稈收獲期集中且量大，一時難以處理，大部分堆積在田間任其腐爛變質，既浪費資源，又成為威脅環境安全的污染源。將這些蔬菜類秸稈、蔓轉化為動物飼料的技術已成為科研工作者研究的熱點。

青貯是將新鮮的青綠牧草或飼料作物經乳酸菌發酵得以改善品質并長期保存的方法。在我國，青貯的研究和應用多集中在苜蓿（Medicago sativa）［3］、玉米（Zea mays）［4］、燕麥（Avena sativa）［5］、黑麥草（Lolium multiflorum）［6］等原料上，并最終落腳于水分和添加劑的選擇。青貯原料的水分影響青貯過程中乳酸發酵的進程，從而決定了青貯的成?。?］。添加劑能顯著改善原料青貯效果［8］。甲酸通過抑制全部或部分微生物活動來控制發酵過程［8-10］；丙酸能有效抑制有害微生物的活動，減少對可溶性糖（WSC）的消耗［6］；萎蔫和添加玉米粉混合處理顯著提高袋貯紫花苜蓿的乳酸（LA），降低乙酸（AA）、丁酸（BA）和氨態氮（NH3-N）含量，改善紫花苜蓿的青貯質量［11］。馬鈴薯渣作為淀粉生產的副產物，富含纖維素、果膠等成分，特別是含有多酚氧化酶和咖啡酸，具有抑制蛋白質降解的特性［12］。王林［13］在苜蓿中添加馬鈴薯渣青貯，能顯著降低青貯料的p H值和NH3-N含量，增加LA含量，改善青貯的發酵品質。目前，國內外開展的青貯研究多針對常規飼料，而對農副產品廢棄物的研究較少，對辣椒秸稈的青貯未見報道。本文通過辣椒秸稈青貯試驗，研究不同含水量和添加劑青貯對其營養和發酵品質的影響，并確定最優水分及添加劑處理條件，探索辣椒秸稈作為青貯原料的可行性，旨在為調制品質優良的蔬菜類副產品青貯飼料提供理論依據和技術參考，并為非常規飼料的開發利用提供途徑和方法。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為2012年8月底取自甘肅省農業科學院蔬菜所的辣椒，為末次收獲辣椒后的辣椒秸稈（表1）。刈割時留茬約50 cm（植株下部已木質化），取上部鮮嫩莖葉。青貯原料莖葉清潔、無泥土夾雜，剔除老葉及霉變部分。青貯容器：100 m L聚乙烯塑料小瓶（PE）作為試驗青貯罐（體積小、易壓實、便于存放）。添加劑：甲酸（85%，分析純，北京化工廠），丙酸（99.5%，分析純，北京化工廠），玉米粉（市售），馬鈴薯渣（果膠占干基重17.5%，甘肅定西市亨信淀粉廠）。

1.2試驗方法

本試驗為雙因素設計，一個因素為水分，另一個因素為添加劑。設3個水分（75%左右、65%左右和55%左右）梯度，每個水分處理分別添加甲酸（formic acid，FA）、丙酸（propionic acid，PA）、玉米粉（corn flour，CF）和馬鈴薯渣（potato dregs，PD）4種不同添加劑，各種添加劑的添加量分別為1.5%（以鮮重為基礎，FW）、1.5%（FW）、100 g/kg（以干重為基礎，DM）和30%（FW）［14］。無添加劑為對照組（CK），共計15個處理，每個處理設5個重復。室溫青貯，45 d后開封，測定相關指標。試驗設計見表2。

表2　青貯試驗設計Table2　Experiment design of silage

1.3青貯飼料調制

辣椒莖稈壓扁，鍘至1～2 cm小段，自然條件下晾曬。用感應式水分儀和微波爐法持續測定含水量，待水分分別降至75%，65%和55%左右時，立即裝瓶。因青貯原料干物質不同，3個含水量水平的密度分別為1.1，1.0 和0.9 kg/L。裝填前，稱取一定量的青貯原料，加入相應劑量的添加劑，混合均勻，迅速裝入青貯容器，敲實，排凈瓶內空氣，用石蠟封口膜封口。

1.4測定內容

1.4.1發酵品質分析發酵45 d后，開封將青貯料混合均勻，稱取20 g，剪碎放入三角瓶中加180 m L去離子水搖勻，于4℃恒溫冰箱中浸泡24 h，搖勻后先后用4層紗布和定性濾紙過濾得到浸提液。用雷磁PHS-3C型精密酸度計測定青貯料的p H值［3］。浸提液于-20℃冷凍保存，用于有機酸和氨態氮的測定。有機酸采用Shimadze型高效液相色譜儀測定，將上述浸提液解凍后在5000 r/min條件下離心15 min，上清液過0.22μm微孔濾膜，后用于測定乳酸（lactic acid，LA）、乙酸（acetic acid，AA）和丁酸（butyric acid，BA）含量。色譜條件：色譜柱（KC），G1314B（可變波長紫外檢測器），流動相為0.01 mol/L Na H2PO3水溶液（p H值2.32左右），流速為1 mol/min，柱溫為35℃，檢測波長210 nm［15］。氨態氮（ammoniacal nitrogen，NH3-N）的含量用苯酚-次氯酸鈉比色法［3］。

1.4.2營養成分分析將青貯原料及青貯飼料于65℃烘48～72 h。微型植物樣粉碎機粉碎，過1 mm篩，裝進自封袋，保存于4℃冰箱內備用。樣品的測定方法參照張麗英［16］的《飼料分析及飼料質量檢測技術》，干物質（DM）采用直接烘干法；粗蛋白（CP）采用半微量凱氏定氮法；中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）采用范氏纖維（Van Soest）洗滌法；可溶性糖（WSC）采用蒽酮-硫酸法。緩沖能值（BC）采用滴定法［9］。

1.5不同青貯處理的綜合評價

灰色系統理論，是把所有參試的青貯處理看成是一個灰色系統，每個處理則為系統中的一個因素。設定一個“最優青貯處理”，以其各發酵品質指標和營養指標為參考數列X0，以篩選出的每個水分區間不同添加劑的最佳青貯處理的各項發酵品質和營養指標為比較數列Xi（i=1，2，…，12），通過計算各青貯處理與“最優青貯處理”之間的相似程度，依據關聯度大小，獲得不同處理優劣的綜合評價結果［17-18］。

1.6統計分析

試驗數據采用Excel處理與SPSS 16.0進行統計分析，使用ANOVA模型中one-way對數據進行方差分析和Duncan多重比較（顯著水平為0.05）。

2　結果與分析

2.1青貯飼料的感官評定

青貯45 d后，3個含水量青貯飼料的莖葉結構保存完好，質地松軟，均未見發霉現象；顏色為黃褐色；有酸香味，青貯達到良好的厭氧條件。從各添加劑處理來看，氣味方面，CK和玉米粉（A3）添加組酸味較強，芳香味弱，其他處理均有濃重的酒香味；質地方面，青貯飼料的結構均保持良好，質地松軟；色澤方面，CK組的顏色與各添加劑組相比，略微偏黃，4個添加劑處理組的顏色和原料原色較相近。綜合可知，甲酸（A1）和馬鈴薯渣（A4）處理組（A4）處理青貯料的顏色、氣味、質地最佳。

2.2青貯飼料的發酵品質

不同含水量和添加劑對辣椒秸稈發酵品質的影響見表3。含水量和添加劑顯著（P＜0.05）影響青貯飼料的p H、乳酸（LA）、乙酸（AA）、丁酸（BA）和氨態氮/全氮（NH3-N/TN）含量，含水量和添加劑間有顯著的（P＜0.05）交互效應。同添加劑處理不同含水量之間相互比較，隨青貯辣椒秸稈水分含量的降低，p H逐漸升高，LA逐漸下降，添加甲酸、丙酸、玉米粉和馬鈴薯渣各組中未檢測到或較少檢測到BA，且明顯低于CK；CK及各添加劑處理組均以M1條件下的p H、AA和BA最低，LA生成量最多。CK組中，M1（75%）含水量的p H、BA均低于M2（65%）和M3（55%），LA生成高于M2和M3，M2含水量下的NH3-N/TN最低，AA變化較?。桓魈砑觿┨幚斫M中，除A4（馬鈴薯渣）組中M2含水量下的p H最低外，其余各組均為M1含水量下最低，M1含水量的LA均高于M2和M3，A1（甲酸）、A2（丙酸）和A4組中隨水分含量降低AA逐漸升高；A3（玉米粉）添加組中，AA隨水分含量降低逐漸下降，3個水分區間均微量檢測到或未檢測到BA，丙酸添加組中M2水分條件的NH3-N/TN顯著低于M1和M3水分條件；然而，A3和A4組中，M2水分條件的NH3-N/TN高于M1和M3水分條件。

表3　含水量和添加劑對辣椒秸稈青貯發酵品質的影響Table3　Effects of moisture content and additive on the fermentation quality of pepper straw silage

相同含水量不同添加劑之間相互比較，3個水分條件，均以CK組的p H、BA和NH3-N/TN最高，LA最低，且CK組的以上指標與其他4個處理間差異顯著（P＜0.05）；此外，4個添加劑處理組中青貯料均不產生或較少產生BA，均以A1組的p H和NH3-N/TN最低，A3組的LA和AA最高，并且顯著（P＜0.05）高于其他3個添加劑處理。M1含水量中，A1和A2組的p H顯著（P＜0.05）低于其他2個添加劑處理，且遠低于4.20，僅為3.60 和3.99；A1組的NH3-N/TN低至0.02%，蛋白分解較少。M2含水量中，A1和A2組NH3-N/TN顯著低于（P＜0.05）A3和A4組，且均不足1.00%。M3含水量中，A1和A2組間NH3-N/TN含量變化不大，但差異顯著（P＜0.05），A3和A4組NH3-N/TN顯著（P＜0.05）高于A1和A2組；A4組的AA顯著（P＜0.05）低于其他添加劑處理組。

2.3青貯飼料的營養成分

含水量和添加劑對青貯辣椒秸稈的DM、CP、NDF、ADF和WSC均有顯著影響（P＜0.05），且二者的交互作用對以上指標的影響達到顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）水平（表4，表5）。

同添加劑處理不同含水量之間相互比較，隨青貯飼料含水量降低，5個添加劑處理組呈現一致的變化趨勢，DM增加，ADF和NDF減少；M2含水量的CP均高于其他2個水分處理。此外，CK組中，M2含水量的WSC略高于M1和M3含水量；A1組中，M1含水量的WSC較M2和M3分別高出19.87%和31.16%；A2、A3和A4各組中，WSC均隨青貯辣椒秸稈水分的減少呈逐漸增加的趨勢。

相同含水量不同添加劑之間相互比較，3個水分區間，均以CK組的WSC最低，ADF和NDF最高，且與其他4個添加劑處理間差異顯著（P＜0.05）；此外，4個添加劑處理中皆以A4組的DM和WSC最高，CP最低，與其他3組間差異顯著（P＜0.05），且A4組的ADF和NDF顯著（P＜0.05）低于CK組；A1組的WSC顯著（P＜0.05）高于CK、A2和A3組。M1含水量中，A2組的DM顯著（P＜0.05）低于A1、A3和A4組，A3組的CP顯著（P＜0.05）低于A1和A4組，A4組的WSC顯著（P＜0.05）高出CK組278%，CP低于CK組26.10%；M2含水量中，A4組與CK、A1、A2和A3組相比，WSC分別升高303.39%，57.62%，122.43%和155.91%，CP分別降低22.39%，25.98%，22.95%和19.38%；M3含水量中，A4組的WSC高于CK組400%，CP低于CK組18.07%。

表4　含水量和添加劑對辣椒秸稈青貯營養成分的影響Table4　Effects of moisture content and additive on the nutritional ingredient of pepper straw silage

表5　含水量、添加劑及其交互作用的方差分析Table5　Variance analysis by moisture content，additive and their interaction

2.4不同青貯處理的灰色關聯度分析

綜合可知，M1（75%）含水量更有利于辣椒秸稈青貯。A1（甲酸）和A4（馬鈴薯渣）處理下青貯辣椒秸稈的品質均較佳，且效果均優于A3（玉米粉）和A2（丙酸），添加丙酸質量較差（表6）。

表6　不同青貯處理的加權關聯度及排序Table6　Grey relation degrees and their sequences of different silage modulation

3　討論

3.1辣椒秸稈作為青貯原料的特點

常規青貯調制優質青貯飼料，要求原料有適宜的含水量。同時切短和壓實也是保證成功青貯的關鍵［19］。青貯原料除了滿足上述條件外，還應有一定量的以WSC形式存在的可供乳酸發酵的底物和較低的緩沖能值［20］。前人研究指出，青貯原料中WSC含量是影響發酵效果的最主要限制因素。發酵底物不足，將抑制乳酸菌的大量繁殖，制約p H迅速降至4.2以下，進而提供給其他雜菌（如梭菌等）足夠的生長時間，影響發酵品質。Meeske等［21］報道，WSC的含量為107 g/kg DM的玉米青貯飼料p H在2 d內就可降低到4.0以下。本試驗中，辣椒秸稈的WSC含量僅為2.22%（DM），緩沖能值較高，為463.47 m E/kg DM。因此，辣椒鮮秸稈直接青貯不能調制出高品質的青貯飼料。

3.2含水量對辣椒秸稈青貯品質的影響

水分是影響青貯飼料質量的重要指標之一。含水量過高乳酸發酵所需的臨界p H越低，即使p H降至4.0以下也不能抑制梭菌等不良微生物的生長［22］，不易青貯成功；水分過低，原料壓實困難，殘存的空氣較多，造成有氧穩定性較差，易引起發霉變質；適宜的含水量能促進乳酸發酵［23］。Davit和Chamberlain［24］研究發現，適度的凋萎處理為乳酸菌的生長提供一定的有效能，提高了乳酸含量。研究者普遍認可，最適宜青貯的含水量應為65%～70%［9，25］。本研究結果顯示，辣椒秸稈的含水量顯著影響其發酵品質，3個水分區間，隨青貯辣椒秸稈含水量的降低，p H值和DM含量逐漸升高，LA、ADF和NDF含量顯著降低；總體而言，含水量75%的辣椒秸稈原料在青貯后的效果較佳。特別是含水量75%時添加FA，青貯飼料的p H顯著低于4.2，且較少檢測到氨態氮，NH3-N/TN僅為0.02%。然而，含水量65%青貯飼料的CP含量高于含水量75%，說明較低水分能抑制蛋白的水解，原因可能是較低水分（晾曬或萎蔫）條件下，蛋白分解酶在一定程度上失活，抑制了蛋白的降解。

3.3添加劑對辣椒秸稈青貯品質的影響

常規青貯是依靠植物自身附著的乳酸菌對青綠飼料進行的發酵。有些原料因WSC不足導致不易青貯。而加入適當的添加劑不但能補充有些青綠飼料中營養成分的不足，還能迅速創造適宜乳酸菌生長和繁殖的環境，從而有效促進乳酸發酵，抑制其他微生物的活性［26］?？扇苄蕴妓衔锸侨樗峋l酵的物質基礎，適宜的含量（30 g/kg FW）［27］是保證成功青貯的前提。本試驗3個水分區間的CK組均未能達到常規青貯優質品質的標準［26］，主要原因是原料WSC含量過低（2.2%DM），緩沖能值高。甲酸、玉米粉和馬鈴薯渣的有效添加，顯著改善了青貯飼料的發酵品質。其中，加入富含淀粉的玉米粉和馬鈴薯渣，克服了原料在發酵底物上的不足，增加了乳酸發酵的有效能，致使青貯飼料的p H和NH3-N/TN降低，LA含量升高，這與蔣慧等［28］的研究結果一致。另外，甲酸的添加，在3個水分條件下均能調制出符合優質青貯飼料標準的青貯飼料（p H低于4.20），NH3-N/TN、WSC 和ADF都達到特級水平，是因為甲酸能快速降低青貯飼料的p H值，抑制酪酸菌等不良微生物的繁殖［9］，同時亦可降低蛋白分解酶的活性，丁酸不產生或較少產生，氨態氮含量顯著下降，乳酸含量增加。更重要的是甲酸的加入更好地保存青貯原料本身含有的和由多糖轉化來的可溶性糖含量，這對反芻動物很有意義，因為可溶性糖是瘤胃微生物合成菌體蛋白至關重要的能源［3］。

ADF和NDF是現階段反映纖維質量優劣最有效的指標，ADF含量與動物消化率呈負相關性，其值越低，飼料的消化率越高，飼用價值越大［29-30］。添加甲酸迅速降低了青貯的p H值，并且酸性物質能夠促使纖維中部分結構性碳水化合物被降解，使青貯辣椒秸稈的ADF和NDF含量顯著降低。而馬鈴薯渣處理在整個青貯過程中，盡管這種分解作用較弱，但因馬鈴薯渣本身纖維含量較低［31］，ADF和NDF含量均得到不同程度的下降。相反，青貯辣椒秸稈因馬鈴薯渣的添加CP含量顯著降低，最低僅有10.42%（DM），是因為馬鈴薯渣中CP含量較低［30］，因此，在實際生產中，應注意平衡好馬鈴薯渣青貯時的粗蛋白含量和飼料能量之間的關系，控制好馬鈴薯渣的添加量。同時，有學者報道，接種植物乳桿菌、糞腸球菌和乳酸片球菌的青貯飼料，其二次發酵與青貯飼料中殘留的高WSC有關［32］，對于添加高水平馬鈴薯渣，其可能引起的開窖后再次發酵問題還需進一步研究。

4　結論

①水分顯著影響辣椒秸稈的青貯質量。含水量75%不同添加劑處理，青貯辣椒秸稈的p H值、ADF和NDF含量較低，LA生成增加，且蛋白分解少，青貯效果較好，說明辣椒秸稈適宜青貯的含水量為75%左右。

②結合灰色關聯度分析，辣椒秸稈添加甲酸和馬鈴薯渣的青貯效果均優于玉米粉和丙酸處理；添加甲酸在75%的水分條件下青貯效果最佳，而馬鈴薯渣在各水分處理下表現皆較優，又是淀粉生產的副產物，價格低、來源廣、在生產實際中作為青貯添加劑可優先使用。

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Effects of moisture and additives on the quality of pepper straw silage

ZHOU Juan-Juan1，WEI Wei1，QIN Ai-Qiong1，CHEN Ben-Jian2*
1.Institute of Pratacultural Science，Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Science，Lhasa 850009，China；2. College of Pratacultural Science，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China

The objectives of this research were to determine the effects of moisture and additives on the quality of pepper straw silage and to identify new approaches for feed conservation.Pepper straw was wilted to three different target moisture contents（approx.75%，65%and 55%）and treated with（1）formic acid（1.5%FW，FA）；（2）propionic acid（1.5%FW，PA）；（3）corn flour（100 g/kg DM，CF）；（4）potato dregs（30%FW，PD）；（5）direct ensiling without additives（CK）.After 45 days of ensiling with PE（polyethylene plastic vial，100 m L），the fermentation quality and nutritional traits were analysed.The results showed that moisture and additives had significantly influenced silage quality（P＜0.05）.Dry mater and p H increased while lactic acid （LA），acid detergent fiber（ADF）and neutral detergent fiber（NDF）declined with decreasing moisture content.ADF was lowest at 75%moisture content while LA was highest and NH3-N/TN（total N）lowest.In contrast with CK，FA treatment had significantly increased p H and NH3-N/TN（P＜0.05），lowered LA and water soluble carbohydrate（WSC）；PD and CF treatments provided sufficient fermentation substrate；DM and WSC increased（P＜0.05）.The results indicated that a silage moisture content of 75%+FA produced the best quality silage followed by 65%+PD.In conclusion，the most suiTablemoisture for pepper straw silage is approximate 75%；adding PD may be advantageous at lower moisture contents.

pepper（Capsicum annuum）straw；silage；moisture；additive

10.11686/cyxb2015181

2015-04-08；改回日期：2015-06-29

西藏優質耐寒早熟禾等牧草的選育（Z2013C02N02＿02）和國家絨毛用羊放牧草地生態崗位科研項目（CARS-40-09B）資助。

周娟娟（1987-），女，甘肅天水人，碩士。E-mail：zhoujjcaoye@126.com

Corresponding author.E-mail：bjc5381@gsau.edu.cn