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島津公司解說青貯飼料化學(xué)成分、微生物及感官特性的綜合分析
島津公司解說青貯飼料化學(xué)成分、微生物及感官特性的綜合分析（青貯研究進(jìn)展-12）
生產(chǎn)青貯飼料的目的是制作穩(wěn)定保存新鮮牧草的干物質(zhì)、能量及可消化營養(yǎng)的飼料。青貯中微生物產(chǎn)生一系列發(fā)酵產(chǎn)物，可以改變牧草的營養(yǎng)特性。青貯飼料應(yīng)避免產(chǎn)生對動物生產(chǎn)性能、環(huán)境和農(nóng)場收入有負(fù)面影響的物質(zhì)。這篇綜述主要以北美視角，分析了常見青貯飼料發(fā)酵終產(chǎn)物、微生物種群、感官特性以及青貯期間營養(yǎng)品質(zhì)的變化。
在隔絕空氣的情況下，牧草中的可溶性碳水化合物會被發(fā)酵產(chǎn)生多種終產(chǎn)物，zui終使牧草以青貯飼料的形式得以保存。測定pH值及有機酸和醇類物質(zhì)含量是評估青貯飼料發(fā)酵的主要依據(jù)。必要時，還會量化青貯中的其它成分，包括霉菌毒素和各種含氮化合物。感官特性也可以用來評估青貯品質(zhì)，因為許多發(fā)酵終產(chǎn)物的揮發(fā)性會產(chǎn)生各種不同的氣味。一般認(rèn)為青貯發(fā)酵數(shù)周后就可以到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，但其實一些微小卻顯著的變化會持續(xù)數(shù)月，并影響zui終的青貯品質(zhì)。評估青貯飼料質(zhì)量的*方法是適當(dāng)取樣，并在專業(yè)分析實驗室進(jìn)行發(fā)酵和營養(yǎng)指標(biāo)分析。本文總結(jié)了青貯飼料中常見化學(xué)成分、微生物和感官特性以及影響它們的因素（重點放在北美角度）。
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1 青貯飼料中化學(xué)成分及微生物分析
用于評估青貯發(fā)酵的zui常用指標(biāo)包括pH值、有機酸、醇類、NH3-N及各種微生物種群。理想的發(fā)酵是同型發(fā)酵乳酸菌利用可溶性糖生長并代謝產(chǎn)生乳酸，zui終得到較高的干物質(zhì)回收率和能量。但實際的牧草青貯發(fā)酵過程十分復(fù)雜，涉及多種微生物，并產(chǎn)生多種終產(chǎn)物。
1.1 青貯pH值和乳酸
青貯樣品的pH值是度量其酸度的指標(biāo)。全株玉米和苜蓿（美國奶牛的主要飼料作物）在切碎后立即具有約5.5 ~ 6.0的pH水平。在青貯期間，由乳酸菌（LAB）產(chǎn)生的乳酸（酸度系數(shù)pKa為3.86）通常是在青貯中含量zui高的酸，且它對發(fā)酵過程中pH的下降貢獻(xiàn)zui大，因為它的酸性強度約為青貯中其它酸類的10 ~ 12倍（如乙酸（pKa：4.75）和丙酸（pKa：4.87）。青貯飼料中乳酸濃度一般為2% ~ 4%DM。在正常飼養(yǎng)條件下，青貯料中的乳酸在瘤胃中轉(zhuǎn)化為丙酸。青貯飼料的zui終pH值受許多因素影響，但主要因素是乳酸和飼草本身的緩沖能值。
1.2 揮發(fā)酸
乙酸是在青貯飼料中發(fā)現(xiàn)的第二高濃度的酸，濃度通常為的1 ~ 3%DM。與乳酸類似，乙酸的濃度通常與干物質(zhì)含量成反比。青貯罐中適當(dāng)?shù)囊宜釢舛仁怯幸娴?，因為它抑制酵母，提高有氧穩(wěn)定性。丙酸在的發(fā)酵青貯飼料中通常檢測不到或濃度很低（< 0.1%）。目前，已經(jīng)在青貯中發(fā)現(xiàn)了將葡萄糖和乳酸轉(zhuǎn)化成丙酸和乙酸的丙酸桿菌，但多數(shù)研究認(rèn)為高濃度的丙酸（> 0.3 ~ 0.5%）更常見于梭菌發(fā)酵，可能是由丙酸梭菌引起的。在發(fā)酵良好的青貯飼料中不應(yīng)檢測到丁酸，這種酸的出現(xiàn)意味著梭菌的代謝，會導(dǎo)致嚴(yán)重的干物質(zhì)和能量損失。
1.3 醇和酯
乙醇是青貯中zui常見的醇類物質(zhì)。它可以由多種微生物（異型發(fā)酵乳酸菌、腸桿菌和酵母）產(chǎn)生，通常在全株玉米和豆科青貯中含量較低（0.5 ~ 1.5%）。奶牛攝入的乙醇在瘤胃中轉(zhuǎn)化為乙酸或被瘤胃壁吸收，隨后可轉(zhuǎn)化為乳脂或用于身體新陳代謝。甘蔗青貯飼料不在北美進(jìn)行飼喂，但有研究發(fā)現(xiàn)，這種青貯飼料中含有超過15%DM的乙醇（大量附生酵母將蔗糖轉(zhuǎn)化為乙醇）。包括梭菌、酵母在內(nèi)的許多微生物可以代謝產(chǎn)生1,2丙二醇。青貯中1,2丙二醇一般認(rèn)為是布氏乳桿菌代謝乳酸的結(jié)果。有研究報道，玉米青貯飼料中乳酸乙酯濃度高達(dá)1305 mg/kg，乙酸乙酯濃度高達(dá)1109 mg / kg。且乳酸乙酯與山羊干物質(zhì)采食量呈現(xiàn)微弱的負(fù)相關(guān)。
1.4 乳酸/乙酸
乳酸與乙酸的比值通常用作發(fā)酵的定性指標(biāo)。良好的青貯發(fā)酵這個比例為2.5 ~ 3.0。在應(yīng)用同型發(fā)酵乳酸菌劑，特別是處理豆科青貯料時，乳酸與乙酸的比值稍高，因為同型發(fā)酵乳酸菌劑只產(chǎn)生乳酸。相比之下，布氏乳桿菌的接種處理有更高的乙酸濃度和較低比例的乳酸與乙酸比值。但一般布氏乳桿菌引起的適度乙酸增加在正常范圍內(nèi)，且該接種劑處理的青貯飼料在飼喂時對進(jìn)食量沒有負(fù)面影響。乳酸/乙酸比例過高的青貯飼料有時可能導(dǎo)致有氧穩(wěn)定性的下降，因為低濃度的乙酸可能不足以抑制酵母的生長。但是乳酸/乙酸比例低于1通常表示發(fā)酵異常。
1.5 可溶性氮和氨態(tài)氮
青貯中植物和微生物的蛋白水解過程會引起含氮化合物的變化。簡而言之，發(fā)酵導(dǎo)致可溶性氮和NH3-N的增加。一般來說，高水分青貯具有比低水分青貯更高濃度的可溶性氮和NH3-N（前者發(fā)酵程度更高）。
1.6 微生物菌群
對青貯中的酵母和霉菌計數(shù)是有必要的，因為如前所述，青貯中高濃度的乙醇通常與酵母菌數(shù)量有關(guān)，且其數(shù)量通常與青貯的有氧穩(wěn)定性成反比，玉米作物尤其如此。
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2 青貯發(fā)酵的感官特性
2.1 氣味
發(fā)酵良好的青貯飼料不應(yīng)具有強烈的特殊氣味，因為乳酸（發(fā)酵過程中的主要有機酸）幾乎沒有氣味。然而，大多數(shù)青貯飼料往往會有溫和的醋味（乙酸），因為這種酸濃度僅次于乳酸并且易揮發(fā)。當(dāng)青貯飼料乙酸濃度過高時，會讓人的眼睛和鼻子感覺強烈刺激。除了氣味外，含有過量乙酸的青貯飼料還會呈現(xiàn)黃色。人們常會將具有果香、甜味的青貯飼料與良好的發(fā)酵錯誤在一起。事實上，這些氣味通常是由酵母菌產(chǎn)生的高濃度醇類物質(zhì)產(chǎn)生，醇可與青貯中的酸反應(yīng)產(chǎn)生酯，進(jìn)而增加果香氣味。
2.2 溫度
青貯發(fā)酵會伴隨熱量產(chǎn)生。如果青貯飼料包裝快速并密封良好，飼料的平均溫度不會超過環(huán)境溫度5 ~ 8°C。然而，由于設(shè)備故障或惡劣天氣造成的包裝延誤，飼料zui上層（頂部5 ~ 10cm）的溫度可能高達(dá)45 ~ 60°C。這種高溫是殘留的過量空氣被飼料中的好氧微生物氧化的結(jié)果。溫度過高會損壞蛋白也不利于乳酸菌的發(fā)酵。因此，青貯時應(yīng)將飼草充分切碎，迅速包裝，并盡快密封。當(dāng)發(fā)酵活躍期結(jié)束時，青貯倉核心的溫度通常會緩慢下降至25 ~ 30°C。小體積的青貯比大型青貯更易快速冷卻。在大型青貯倉中，核心青貯飼料的溫度通常會長時間保持，因為大量的飼料有隔熱作用，導(dǎo)致熱量消耗非常緩慢。
3 青貯時間對發(fā)酵的影響
總體而言，青貯過程的發(fā)酵階段被認(rèn)為持續(xù)7 ~ 45 天。然而，zui近研究表明，全株玉米和高水分玉米青貯的發(fā)酵持續(xù)時間更長。全株玉米青貯pH值的降低通常比豆科青貯更快，因為后者具有更高的緩沖能力。在豆類青貯飼料中，低干物質(zhì)（< 30%）與高干物質(zhì)（> 40%）相比，前者青貯飼料pH值下降的更快，因為其含有更多的水用于代謝。
4 青貯發(fā)酵終產(chǎn)物潛在的環(huán)境問題
在某些特殊情況下，青貯飼料可能含有潛在的有毒化合物，如硝酸鹽和霉菌毒素。先前報告里已經(jīng)全面涵蓋了青貯飼料中的這類問題。這里重點介紹青貯中揮發(fā)性有機物的環(huán)境問題。有研究表明，集中農(nóng)業(yè)區(qū)域空氣質(zhì)量差的一個重要原因是青貯飼料中揮發(fā)性有機物的排放。未來，青貯中揮發(fā)性有機化合物的測量將變得越來越重要。
5 結(jié)論
青貯飼料中的化學(xué)成分、微生物和感官特性可用于解釋青貯發(fā)酵類型，并預(yù)測當(dāng)這些數(shù)據(jù)偏離常態(tài)時飼喂反芻動物的不良后果。控制來自青貯飼料的揮發(fā)性有機物將成為需要解決的農(nóng)場環(huán)境問題。未來，需要建立更多預(yù)測性的化學(xué)數(shù)據(jù)，以便更好地解釋動物生產(chǎn)性能。
島津公司解說青貯飼料化學(xué)成分、微生物及感官特性的綜合分析（青貯研究進(jìn)展-12）