甲酸在青貯飼料中的應用研究

陳 勇，劉 月，吳 鑫，吳 浩，周振明

（中國農業大學動物科技學院，動物營養國家重點實驗室，北京 100193）

青貯飼料是將新鮮的青綠飼料經過適當的加工處理后，在厭氧條件下經過微生物發酵作用而調制保存的多汁飼料。飼料的青貯效果受原料特性、加工技術和環境等多方面因素的影響，同時，青貯窖啟封后接觸空氣，使酵母菌、霉菌等好氧微生物大量繁殖，造成飼料污染和營養物質損失。甲酸及甲酸鹽作為青貯添加劑則可以有效減少營養物質的損失，促進有益微生物的發酵，改善青貯品質，增加有氧穩定性，提高飼料的適口性。Dirks于1926年首次使用甲酸作為添加劑進行青貯，挪威近70%的青貯飼料添加甲酸，英國1968年后也廣泛使用甲酸作為添加劑[1]。隨著青貯制作機械的改進和青貯技術的日益成熟，目前使用甲酸、甲酸鹽作為青貯添加劑已經相當普遍，本文就甲酸及甲酸鹽在青貯飼料中的應用進行綜述。

1 甲酸青貯的原理

甲酸又稱蟻酸，無色液體，有刺鼻性酸味，是脂肪酸系列中最強的酸，可快速降低飼料的pH[2]。相比于無機酸（H2SO4、HCL）添加劑，甲酸除能降低pH外，還具有顯著的抗菌效果，能夠抑制芽孢桿菌和一些革蘭氏陰性菌的生長繁殖，另外，甲酸還能抑制飼料原料的呼吸作用，即使原料可溶性碳水化合物含量不高也能制作高品質的青貯飼料。甲酸的抗菌效果主要受H+濃度和非游離脂肪酸對細菌的選擇作用的影響。在同系列脂肪酸中，分子量越高，H+的濃度就越低，其抗菌的效果就越強，這種性質可以上升到C12酸。甲酸是較為理想的抑制性青貯發酵劑。

2 甲酸的添加量

甲酸的添加量受原料種類和含水量的影響。青貯采用甲酸處理的優點是適用于高水分原料及輕度晾曬的原料（水分70%～75%），能夠在高水分條件下實現低含糖量的禾本科再生草、豆科牧草的良好青貯調制，貯藏損失少、飼喂損失少。Rooke等[3]將苜蓿萎蔫49 h后添加甲酸、甲醛等添加劑進行青貯，結果發現與無添加青貯飼料沒有顯著差異，表明重度萎蔫限制了甲酸等添加劑的有效性。

青貯過程添加甲酸的原則是無論何種原料，必須使pH快速降低到4.0及以下。甲酸添加量不足時，不能使青貯飼料的pH充分下降，無法抑制不良發酵微生物的活動。因此，確定適宜的添加量非常重要，常用甲酸添加量見表1。但是，由于早期刈割或施用高氮肥青貯原料的蛋白質含量高，添加量應比表1的數量增加0.3～1.0 kg/t[2]。

表1 不同原料甲酸最適添加量Table 1 The optimum adding amount of different materials formate

3 甲酸對青貯飼料品質的改善作用

3.1對感官品質的改善在實際生產中，通常根據開窖后青貯玉米的氣味、色澤、質地、含水量等感官指標，評定其青貯品質的好壞。大量研究表明經過甲酸處理的青貯飼料可以較好地保存飼料原料的特性。朱欣等[4]在甘蔗葉梢青貯過程中使用甲酸（0.6%），青貯45 d后顏色和質地與對照組無差別。徐煒等[5]使用甲酸（5 kg/t）處理紫花苜蓿添加青貯，90 d后青貯飼料的莖葉結構保存完好，顏色接近青貯原料的原色，且具有酸香味。侯美玲等[6]研究了不同甲酸添加量對典型天然牧草青貯質量的影響，使用的甲酸添加量分別是3、6和9 g/kg，結果顯示，甲酸添加量為6 g/kg時感官品質較好，青貯飼料樣品有微弱酸香味，莖葉保持狀況良好，質地柔軟，呈淡黃色，為1級優良青貯飼料。周娟娟等[7]分別使用甲酸、丙酸、玉米粉和馬鈴薯渣來處理辣椒秸稈青貯，結果表明，甲酸處理的青貯料顏色、氣味、質地最佳。

3.2對發酵品質的影響青貯品質評定是對青貯飼料收貯全過程質量優劣的監督，是提高青貯飼料利用效率的重要途徑和方法。青貯飼料發酵品質的評定主要從pH、乳酸以及各類揮發性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）和氨態氮含量等方面進行。

pH是直接決定青貯品質的重要因素，添加甲酸在青貯初期可使pH迅速下降，但對青貯飼料的最終pH值影響不同，最終pH受多種因素影響。

有機酸是青貯發酵過程中各類微生物代謝產生的主要產物，有機酸含量的多少可以直接反映青貯發酵中占據主導地位的菌種。一般認為，有機酸特別是乳酸含量及乳酸占總有機酸的比例越高，整個青貯過程中乳酸菌發酵優勢越明顯，青貯品質就好；反之，乳酸含量低，青貯飼料品質就差。乳酸（LA）/乙酸（AA）反映的是青貯過程中同型發酵的程度，其值越高表明同型發酵的程度越高。Nadeau等[8]研究發現，在青貯飼料中添加甲酸，可降低青貯飼料的pH(pH＜4.2)、提高乳酸濃度，并抑制有害微生物的生長。劉玲等[9]發現添加甲酸能夠極顯著降低紅豆草青貯飼料的pH、乙酸和氨態氮含量，同時提高乳酸的生成量。任海偉等[10]研究也發現通過添加甲酸顯著降低玉米秸稈和萵筍葉混貯飼料的pH，乳酸含量則顯著增加。丁酸的含量也可以反映青貯品質的好壞，丁酸含量高于干物質含量的1%，就意味著發酵腐敗變質[11]。柱花草直接青貯品質較差，張亞格等[11]通過添加甲酸顯著降低了青貯飼料的pH和丁酸含量。

氨態氮同樣是衡量青貯飼料發酵質量的重要指標，氨態氮與總氮之間的比值反映青貯飼料中蛋白質及氨基酸的分解程度。Sarah等[12]在青貯苜蓿中添加甲酸，發現其可以顯著降低苜蓿青貯的pH值、NPN和NH3-N濃度，有效抑制青貯飼料中蛋白質的降解。王永新等[13]發現甲酸能顯著改善白三葉青貯發酵品質，極顯著降低青貯pH、乙酸和氨態氮含量。劉玲等[14]認為甲酸能極顯著降低青貯高冰草的pH和氨態氮含量（P＜0.01），提高乳酸生成量。鄧海軍等[15]也認為甲酸能極顯著降低青貯紫花苜蓿的pH和氨態氮/總氮值（P＜0.01）。

3.3對營養品質的改善青貯飼料添加甲酸后pH降低，有效抑制了有害菌生長，特別是抑制腐敗梭菌發酵，減少了青貯早期植物呼吸作用對營養物質的消耗，更好地保留了營養成分。王永新等[13]研究表明添加甲酸能顯著提高白三葉青貯飼料的干物質保存率，也顯著提高ADF含量。蔣慧等[16]研究認為青貯時低pH能減少干物質和能量損失。任海偉等[10]研究也認為添加甲酸時青貯干物質損失率最低，且顯著降低了纖維素、半纖維素和酸性洗滌木質素的含量。張曉慶等[17]研究也認為添加甲酸顯著降低了麻葉蕁麻青貯飼料的纖維組分的趨勢，顯著增加了干物質、可溶性糖的含量。秦立剛等[18]也發現，在青貯中添加甲酸可以降低中性洗滌纖維含量和干物質損失率，并減少青貯飼料中硝酸鹽含量，有效改善青貯的發酵品質。

青貯料的蛋白質降解與pH密切相關，pH小于4.2時蛋白質分解為較穩定的氨基酸，并不造成損失。但若pH高于4.2時，腐敗菌的活動會使氨基酸分解成非蛋白氮（氨、胺等），造成蛋白質損失。Yuan等[19]研究發現甲酸能迅速降低青貯飼料pH值，青貯飼料中游離氨基酸N含量顯著降低，在青貯第5天時氨基肽酶活性完全喪失，這表明甲酸能抑制蛋白質的分解損失。也就是說即使原料含糖量低，通過添加甲酸也能調制出品質良好的青貯，這對于調制禾本科再生草和苜蓿等含糖量低牧草青貯是有效的處理方法。Aksu等[20]研究發現，在青貯中添加新鮮原料重量5%甲酸時，可更多保留青貯飼料的蛋白質和可溶性碳水化合物，并提高青貯中乙酸的產量。秦立剛等[18]研究也表明添加甲酸的蘇丹草青貯飼料的可溶性碳水化合物（WSC）含量高于對照組和蔗糖處理組。

3.4對采食量和消化率的改善飼喂添加甲酸青貯飼料的反芻動物增重快、產奶量高，主要原因是干物質采食量的增加和有機物消化率的改善兩者疊加所產生的效果。李夢楚等[21]研究發現，甲酸能顯著改善青貯香蕉莖稈品質，同時提高青貯香蕉莖稈養分的瘤胃降解率。Castle等[22]研究認為，作為奶牛飼料時，添加甲酸的青貯飼料優于直接青貯的飼料，添加甲酸的青貯飼料總DM的攝入量更高，并且產奶量更高。Karaman等[23]也發現，用添加甲酸的青貯玉米飼喂奶牛可以增加奶牛血清中的谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶的含量，同時增加了奶牛產奶量，提高了乳脂率，從而提高牛奶品質。Winters等[24]研究表明添加甲酸的青貯飼料飼喂肉牛，可以提高采食量和日增重。

4 甲酸與丙酸在青貯中的混合使用

甲酸在有機酸中酸性最強，是一種發酵抑制劑。丙酸在有機酸中酸性最弱，但是它的抗真菌活性最強，是一種好氧性腐敗菌抑制劑。丙酸在青貯飼料中的作用不在于促進發酵，而在于抑制酵母菌、霉菌和一些需氧微生物的生長。市場上，甲酸價格相對于丙酸價格較貴，在生產上可以考慮將甲酸與丙酸混合添加青貯。李真真等[25]將甲酸和丙酸分別稀釋為45%后按照1:1勾兌，添加量為6 mL/kg鮮草進行苜蓿青貯，發現能夠降低苜蓿青貯飼料的pH值、丁酸和氨態氮的產量，顯著地降低非蛋白氮和結合蛋白質的產量，增加真蛋白的含量。

Vakili等[26]研究發現甲酸單獨使用或與丙酸聯合使用可以降低青貯飼料氨氮濃度（P＜0.05），還發現補充有甲酸和丙酸的混合物的青貯飼料的好氧穩定性比無添加對照高1.6倍。

5 甲酸鹽在青貯飼料中應用

添加甲酸對發酵品質具有良好的改善效果。但是，甲酸具有腐蝕性且成本較高，所以直接使用甲酸，在取用的便利性、使用的安全性、對機械的腐蝕性等方面仍存在諸多問題。而開發甲酸鹽類作為青貯飼料添加劑，可解決其安全性的問題。劉輝等[27]將甲酸鈉+甜菜粕添加到苜蓿青貯中，提高了發酵品質，顯著降低了青貯飼料的pH和氨態氮含量。李平等[28]發現當含水量為57.48%時，甲酸鈉處理老芒麥青貯的乳酸含量顯著降低。

甲酸銨已成為商品青貯添加劑，這種添加劑幾乎和甲酸一樣有效，在青貯發酵過程中能夠迅速游離出甲酸和氨，從而降低pH，抑制不良微生物的生長，且對青貯容器的腐蝕性低于甲酸[29]。但甲酸銨的添加量應該高于甲酸。陳鵬飛等[30]研究表明在高水分牧草青貯中添加6 L/t甲酸銨后牧草的發酵品質最好。Yuan等[19]研究表明二甲酸鉀也能迅速降低青貯飼料pH值，在抑制蛋白水解方面與甲酸一樣有效。

6 結語

使用甲酸及甲酸鹽作為青貯添加劑是有效利用青貯飼料的方式之一，可以明顯改善青貯飼料的發酵品質，降低干物質的損失率，抑制蛋白質和糖的分解損失，改善采食量和消化率，提高日增重和產奶量等。市場上，甲酸相對于其他有機酸價格較貴，如何合理有效地搭配其他有機酸添加劑或其他添加劑還需要進一步研究。

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