CN111903844B - 一种提高青贮饲料发酵品质的方法及其制得的饲料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物饲料技术领域，公开了一种提高青贮饲料发酵品质的方法及其制得的饲料。本发明提高青贮饲料发酵品质的方法为：在青贮原料中添加褪黑素进行发酵。本发明通过在青贮原料中添加褪黑素进行发酵，可以显著提高青贮饲料发酵品质。与不采用添加剂或添加乳酸菌、纤维素酶的青贮饲料相比，添加褪黑素后可以显著降低青贮饲料pH值、丙酸和丁酸含量，显著提高乳酸、总酸含量。

Description

一种提高青贮饲料发酵品质的方法及其制得的饲料

技术领域

本发明属于生物饲料技术领域，尤其涉及一种利用褪黑素提高青贮饲料发酵品质的方法。

背景技术

褪黑素是一种天然的吲哚类化合物，广泛存在于动物和植物体内，对调节生长发育具有重要的作用(Reiter et al.,2015)。褪黑素在动物体内参与各种生理调节过程，如昼夜节律、光周期反应、抗衰老反应、免疫功能和氧化应激等，它常被用来改善睡眠、抗氧化和治疗神经衰弱(Tan et al.,2003；Tan et al.,2012)。近年来，褪黑素在植物中的生物学功能也引起了广泛的关注。褪黑素被认为是一种活性氧清除剂，能有效清除活性氧自由基，抑制过氧化，延缓植物衰老，缓解盐、旱、重金属、寒冷、病原菌等胁迫(KANG et al,.2010；YINet al,.2013；ZHANG et al,.2013；LEE et al,.2014；WANG et al,.2014；BAJWA etal,.2014；WEI et al,.2015)。

近年来，食品安全问题越来越受到人们的重视，如何安全有效地储存农作物产品成为研究的热点。褪黑素作为一种天然防腐剂，具有良好的保鲜效果，广泛应用于水果、蔬菜等农作物的贮藏。褪黑素能促进番茄果实的成熟和品质，延缓果实采后衰老，提高桃果实的耐寒性，减少草莓果实采后腐烂，保持其营养品质，减少木薯的生理降解收获后的根(Sunet al.,2014；Cao et al.,2016；Gao et al.,2016；Aghdam et al.,2019；Ma et al.,2016)。

畜产品是食品的重要来源，饲料安全与畜产品质量密切相关。在全球气候变化的背景下，如何安全高效地保存青绿饲料是世界各国畜牧业面临的重大挑战。青贮是在厌氧条件下长期保存绿色饲料的一种方法，是有这3000多年历史的一种古老的农业生产方法(Wilkinson et al.,2003；Bernardes et al.,2018)。青贮添加剂已被广泛应用于青贮饲料的保存，常用的添加剂有乳酸菌(LAB)或其他接种剂、化学品和酶，然而，生物添加剂的活性对环境有更高的要求，化学添加剂会引起一定的环境问题和动物健康问题(Muck etal.,2018)。褪黑素作为一种天然来源的防腐剂，在水果和食品的贮藏中具有很好的保存效果以及安全性，然而它对青贮发酵品质的作用效果如何尚不明确。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高青贮饲料发酵品质的方法，能够显著降低青贮饲料pH值、丙酸和丁酸含量，显著提高乳酸、总酸含量。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种提高青贮饲料发酵品质的方法，在青贮原料中添加褪黑素进行发酵；

优选的是，所述褪黑素的添加量不少于5mg/kg；

更优选的是，所述褪黑素的添加量为5～20mg/kg；

优选的是，发酵前将青贮原料切碎至1～2cm，含水量控制在60％～70％；

优选的是，所述发酵为厌氧发酵，发酵温度为20～30℃；

进一步优选的，所述发酵天数为30天以上；

优选的是，所述青贮原料包括豆科牧草、禾本科牧草、农作物副产物、嫩树叶或水生植物的一种或多种；

更优选的是，所述豆科牧草为热带牧草柱花草Stylosanthes guianensis；

本发明的技术方案还包括利用上述发酵方法制得的青贮饲料；

优选的是，制得的青贮饲料pH≤4.3，总酸含量在9％以上；更优选的是，乳酸含量占总酸50％以上，乙酸含量占总酸40％以下，不含丁酸或者丁酸含量占总酸10％以下。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

乳酸、pH值、丁酸是评价青贮发酵品质的重要指标，本发明通过在青贮原料中添加褪黑素进行发酵，可以显著提高青贮饲料发酵品质。与不采用添加褪黑素的青贮饲料相比，添加褪黑素后可以显著降低青贮饲料pH值、丙酸和丁酸含量，显著提高乳酸、总酸含量。本发明发酵制得的饲料具备乳酸含量高且pH值、丁酸含量低的特点。

褪黑素是一种抗氧化剂，本发明在青贮原料发酵时添加褪黑素可能抑制了青贮发酵过程中有害微生物的生长，促进了青贮优势微生物乳酸菌的繁殖和生长，使乳酸菌占主导并以乳酸发酵为主，产生大量乳酸降低pH值，进而提高了青贮发酵品质。

具体实施方式

为了解决青贮饲料发酵品质低、生物添加剂的活性对环境有更高的要求、化学添加剂会引起一定的环境问题和动物健康问题，本发明提供了一种提高青贮饲料发酵品质的方法。本发明中的发酵，是指借助微生物在无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。本发明通过在青贮原料中添加褪黑素进行发酵，抑制了青贮发酵过程中有害微生物的生长，促进了青贮优势微生物乳酸菌的繁殖和生长，使乳酸菌占主导并以乳酸发酵为主，产生大量乳酸降低pH值，进而提高了青贮发酵品质。本发明优选褪黑素的添加量不少于5mg/kg，更优选的是添加量为5～20mg/kg(鲜重计)。

本发明中，青贮原料可以为本领域的常见青贮发酵原料，如豆科牧草、禾本科牧草、农作物副产物、嫩树叶或水生植物等。其中，豆科牧草可选的为柱花草Stylosanthesguianensis、苜蓿、箭筈豌豆等；禾本科牧草可选的为青贮玉米、青贮燕麦、大麦等；农作物副产物可选的为玉米秸秆、马铃薯秧、菜花叶等；嫩树叶可选的为杨、柳、榆、苹果等嫩叶或嫩枝；水生植物可选的为水葫芦、水花生、绿萍等。

本发明在发酵前对青贮原料进行前处理，包括切碎，调整含水量等操作。切碎利于装袋和贮藏，原料须经过切碎才能压实，发酵效果更好；适当的水分是微生物正常活动的重要条件，水分过低，影响微生物的活性，另外也难以压实，造成好气性菌大量繁殖，使饲料发霉腐烂；水分过多，糖浓度低，利于酪酸菌的活动，易结块，青贮品质变差，同时植物细胞液汁流失，养分损失大。本发明优选将青贮原料切碎至1～2cm，含水量控制在60％～70％，更优选的为63％～67％。

本发明中，青贮饲料的发酵方式为无氧发酵，采取本领域常见发酵方法即可，如塑料袋发酵、窖藏发酵等。

本发明中，在发酵过程中要控制发酵温度。青贮料装入发酵袋或窖中后，植株仍在呼吸，碳水化合物经氧化生成二氧化碳和水，同时放出热量，随着时间推移，发酵温度不断升高。本发明优选将发酵温度控制在20～30℃，进一步优选为24～26℃。

在本发明中，对青贮原料进行发酵，随着乳酸菌发酵时间的延长，乳酸产量提升，发酵料pH降低；当发酵进入稳定期后，乳酸菌活动减弱，乳酸产量趋于稳定，pH值也趋于稳定，青贮饲料可长期保存。本发明优选发酵时间至少为30天，在青贮原料中添加褪黑素进行发酵，至少30天才能使青贮饲料达到优质品质，pH≤4.3，总酸含量在9％以上。

本发明在青贮饲料发酵30天后，进行青贮品质相关指标测定，确定青贮发酵品质。本发明对测定的方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的测定方法。本发明发酵获得的青贮饲料，优选相关指标为：pH≤4.3，总酸含量在9％以上；更优选的是，乳酸含量占总酸50％以上，乙酸含量占总酸40％以下，不含丁酸或者丁酸含量占总酸10％以下。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

以青贮燕麦为青贮原料，将新鲜刈割的燕麦，用铡草机切断至2厘米，调整含水量为60％，添加褪黑素5mg/kg，装入专用青贮真空袋，进行无氧发酵，发酵温度为25℃，发酵天数不少于30天。

实施例2

以紫花苜蓿为青贮原料，将新鲜刈割的紫花苜蓿，用铡草机切断至2厘米，调整含水量为70％，添加褪黑素10mg/kg，装入专用青贮真空袋，进行无氧发酵，发酵温度为28℃，发酵天数不少于30天。

实施例3

以青玉米秸秆为青贮原料，将新鲜刈割的青玉米秸秆，用铡草机切断至1厘米，调整含水量为65％，添加褪黑素20mg/kg，装入窖中，进行无氧发酵，发酵温度为30℃，发酵天数不少于30天。

实施例4

以热带牧草柱花草(Stylosanthes guianensis)为青贮原料，将新鲜刈割的营养期柱花草，用铡草机切断至2厘米，调整含水量65％，添加褪黑素5mg/kg，装入专用青贮真空袋，每袋重量约1kg，进行无氧发酵，发酵温度为25℃，持续30天(I组)。

实施例5

以热带牧草柱花草(Stylosanthes guianensis)为青贮原料，将新鲜刈割的营养期柱花草，用铡草机切断至2厘米，调整含水量65％，添加褪黑素10mg/kg，装入专用青贮真空袋，每袋重量约1kg，进行无氧发酵，发酵温度为25℃，持续30天(II组)。

实施例6

以热带牧草柱花草(Stylosanthes guianensis)为青贮原料，将新鲜刈割的营养期柱花草，用铡草机切断至2厘米，调整含水量65％，添加褪黑素20mg/kg，装入专用青贮真空袋，每袋重量约1kg，进行无氧发酵，发酵温度为25℃，持续30天(III组)。

对比例1

与实施例4技术方案相同，区别在于不添加任何饲料添加剂(CK)。

对比例2

与实施例4技术方案相同，区别在于将褪黑素替换为植物乳杆菌(L.plantarum)5mg/kg，鲜重计算(CH1)。

对比例3

与实施例4技术方案相同，区别在于将褪黑素替换为鼠李糖乳杆菌(L.Rhamnosus)5mg/kg，鲜重计算(SN)。

对比例4

与实施例4技术方案相同，区别在于将褪黑素替换为纤维素酶(cellulaseenzyme)20mg/kg，鲜重计算(CE)。

对比例5

与实施例4技术方案相同，区别在于将褪黑素替换为植物乳杆菌5mg/kg+纤维素酶20mg/kg，鲜重计算(CH1+CE)。

对比例6

与实施例4技术方案相同，区别在于将褪黑素替换为鼠李糖乳杆菌5mg/kg+纤维素酶20mg/kg，鲜重计算(SN+CE)。

上述柱花草为中国热带农业科学院国家审定品种热研2号柱花草。褪黑素(Melatonin)购自生工生物工程(上海)股份有限公司。植物乳杆菌(L.plantarum)和鼠李糖乳杆菌(L.Rhamnosus)含1×10⁵cfu/g活性菌。

实施例4～实施例6、对比例1～对比例6青贮发酵30天后，进行青贮品质相关指标测定，确定青贮发酵品质，每个处理5袋，共20袋。

相关指标测定包括：pH、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸及总酸含量(％)。

测定方法：取青贮饲料样品20g，加入80mL纯化水，在4℃下浸泡24h，经双层滤纸过滤后静置0.5h，用雷磁PHS-3C精密pH计测定pH。用高效液相色谱仪(岛津LC-20A)测定乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量。分析条件：色谱柱型号为Rspak KC-811(日本昭和电气)，流动相为3mmol/L高氯酸溶液，流速1mL/min，柱温为40℃，检测波长为210nm。

试验结果一：

pH

乳酸(％)

乙酸(％)

丙酸(％)

丁酸(％)

总酸(％)

CK

4.33a

1.72b

3.70a

0.16a

0.08a

5.66b

I组

4.20b

5.92a

3.32a

0.06b

0.00b

9.30a

II组

4.21b

6.04a

4.05a

0.04b

0.00b

10.13a

III组

4.27b

6.12a

3.10a

0.06b

0.00b

9.28a

与无添加直接处理相比，添加褪黑素后pH值显著降低，乳酸含量显著提高，是无添加组3倍以上，丙酸、丁酸含量显著降低，其中添加褪黑素后均未检出丁酸，说明青贮饲料保存完好，总酸含量显著提高，其中褪黑素处理组pH值、乳酸、丙酸、丁酸和总酸含量均与对照无添加组有显著差异。总的来看，添加褪黑素处理能显著提高柱花草青贮发酵品质，添加量5mg/kg即可达到很好的效果。

试验结果二：

(说明：I组：添加褪黑素5mg/kg；II组：添加褪黑素10mg/kg；III组：添加褪黑素20mg/kg；CH1：植物乳杆菌(L.plantarum)；SN：鼠李糖乳杆菌(L.Rhamnosus)；CE：纤维素酶(cellulase enzyme)；CH1+CE：植物乳杆菌+纤维素酶；SN+CE：鼠李糖乳杆菌+纤维素酶)。

添加褪黑素处理组与添加乳酸菌、纤维素酶以及乳酸菌和纤维素酶混合处理相比，pH值、丙酸含量显著降低，乳酸、总酸含量显著提高，显著提高了青贮发酵品质，说明褪黑素提高青贮发酵品质的作用好于其他青贮添加剂，其中添加量5mg/kg即可达到很好的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种提高青贮饲料发酵品质的方法，其特征在于，在青贮原料中添加褪黑素进行发酵；

所述褪黑素的添加量为5～20mg/kg；所述发酵前将青贮原料切碎至1～2cm，含水量控制在60％～70％；所述发酵为厌氧发酵，发酵温度为20～30℃；所述发酵天数为30天以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述青贮原料包括豆科牧草、禾本科牧草、农作物副产物、嫩树叶或水生植物的一种或多种。

3.一种如权利要求1或2所述方法发酵所制得的青贮饲料。

4.根据权利要求3所述的青贮饲料，其特征在于，所述青贮饲料pH≤4.3，总酸含量在9％以上。

5.根据权利要求3或4所述的青贮饲料，其特征在于，所述青贮饲料乳酸含量占总酸50％以上，乙酸含量占总酸40％以下，不含丁酸或者丁酸含量占总酸10％以下。