甜高粱青贮预处理新发现:原料特性与添加剂协同影响发酵品质及营养价值

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Chemical and Biological Technologies in Agriculture 5.2

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  为探究原料特性和添加剂对甜高粱青贮品质的影响,研究人员开展相关研究,发现原料特性起关键作用,特定添加剂可提升低水分青贮品质。

  在畜牧业蓬勃发展的当下,反刍动物数量持续攀升,对粗饲料的需求也水涨船高。甜高粱凭借其耐旱、生长迅速、成本低等优势,成为干旱和半干旱地区备受青睐的饲料作物。它就像一位 “坚强的战士”,在恶劣环境中茁壮成长,为家畜提供重要的食物来源。然而,甜高粱的青贮过程却面临诸多挑战。其高水分含量和丰富的水溶性碳水化合物(WSCs)赋予它独特的青贮特性,使得青贮品质受原料干物质(DM)含量、WSC 含量和附生微生物群等因素的显著影响。比如,高水分的原料在青贮时容易促进梭菌繁殖,降低青贮品质,还会造成有机物损失;而原料中 WSC 含量的变化,也会影响乳酸菌(LAB)的生长和发酵效果。因此,深入研究原料特性和外源添加剂预处理对甜高粱青贮品质的调控作用至关重要。
为了攻克这些难题,中国农业大学等多机构的研究人员携手开展了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上,为甜高粱青贮技术的优化提供了关键依据。

研究人员采用了多种先进的技术方法。在实验设计方面,以不同原料特性(新鲜甜高粱材料(MC1)和切碎后室外萎蔫 6 小时的甜高粱材料(MC2))和添加剂处理(对照(CON,无添加剂)、植物乳杆菌(LP)、纤维素酶(CEL)以及 LP 和 CEL 的组合(LP_CEL))为主要因素进行析因实验。在分析方法上,运用高效液相色谱(HPLC)测定有机酸含量,采用凯氏定氮法测定粗蛋白(CP)含量,通过气相色谱 - 质谱联用(GC - MS)检测单糖和二糖含量,还利用体外瘤胃发酵实验评估消化率和气体产生量,并借助高通量测序技术分析细菌群落结构。

研究结果令人瞩目。在原料特性方面,MC1 和 MC2 原料在 DM、WSC、CP 以及各类碳水化合物和微生物种群数量上存在显著差异。例如,MC1 原料的 DM 含量为 256.31g/kg,WSC 含量高达 238.40g/kg DM,而 MC2 原料的 DM 含量为 351.65g/kg,WSC 含量仅 147.15g/kg DM。

发酵品质上,原料特性显著影响青贮的 pH 值、乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)含量以及 LA/AA 和氨氮 / 总氮(AN/TN)比值,添加剂处理对 LA 和 PA 含量有显著影响。所有处理的青贮 pH 值均低于 4.00,表明发酵良好。如 MC1 青贮的 LA 含量在各处理组中普遍高于 MC2 青贮,而 MC2 青贮经 LP_CEL 处理后 LA 含量显著增加。

碳水化合物组成方面,原料特性和添加剂处理对非结构性碳水化合物影响显著。MC1 青贮的 D - 果糖、葡萄糖等单糖和蔗糖、乳糖等二糖含量较高;在 MC2 青贮中,添加 CEL 或 LP_CEL 可降低结构性碳水化合物含量,增加 D - 果糖、葡萄糖等多种糖类含量。

体外瘤胃发酵和消化率实验显示,MC1 原料的体外干物质消化率(IVDMD)和 48 小时体外产气(GP)高于 MC2 原料。青贮 30 天后,MC 对 IVDMD 有显著影响,添加 CEL 或 LP_CEL 可提高 MC2 青贮的 IVDMD。

微生物群落分析表明,原料特性对甜高粱青贮微生物群落影响较大,添加剂影响较小。青贮后,所有处理组的优势菌门均为厚壁菌门(Firmicutes),优势菌属为乳杆菌属(Lactobacillus)。

综合研究结论和讨论,原料特性对甜高粱青贮的碳水化合物组成、体外消化率和微生物群落起决定性作用。对于水分含量较低的萎蔫甜高粱,CEL 或 LP_CEL 预处理可降低结构性碳水化合物含量,提高青贮消化率。虽然添加剂可改变青贮的化学成分和微生物群落,但由于甜高粱原料 WSC 含量高且附生 LAB 充足,添加剂对发酵品质的提升并不显著。这一研究为甜高粱青贮生产提供了重要的理论指导,有助于优化青贮工艺,提高青贮饲料的质量和营养价值,推动畜牧业的可持续发展。
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