丙酸类防霉保鲜添加剂在青贮饲料上的应用研究进展！

  青贮饲料因其鲜嫩多汁、营养价值高、制作成本低、饲料吸收率高、适口性强等特点，被作为反刍动物的优质粗饲料来源。青贮饲料的制作过程很简单, 但其发酵过程非常复杂并依赖于许多因素，如天然微生物种群,收获条件和饲料中的糖含量。

   因此，青贮饲料品质可以是非常多变的, 控制发酵过程的唯一有效的方法是使用青贮添加剂。青贮添加剂可通过影响青贮饲料有氧稳定性、PH、乳酸菌的发酵等起到防止青贮腐烂、促进发酵进程、提高青贮适口性等作用。丙酸作为一种有效的抑制性添加剂在青贮饲料生产中起着重要作用。本文详细地阐述了丙酸类添加剂在青贮饲料中的作用机制、添加效果及影响因素等。

  考虑到实际的气候条件,青贮饲料是保存鲜饲料最少损失的最佳方法。青贮发酵是在密闭的厌氧环境下通过促进乳酸发酵使青贮饲料中的糖类转化为乳酸，乳酸的产生将进一步的降低青贮饲料的PH值，减少好氧菌的增值，有效的抑制有氧发酵，达到保存青绿饲料营养成分的一种技术。此外由于青贮饲料具有鲜嫩多汁、气味酸甜、适口性好、吸收率高等特点，能有效刺激反刍动物消化腺的分泌，促进反刍动物胃肠道消化吸收，提高粗饲料的消化率和转化率^[1]。

  然而,实践结果表明，青贮饲料的质量往往较差甚至不尽如人意，青贮发酵过程难以控制，秸秆饲料发酵过程植物细胞壁分解不彻底，厌氧环境无法保证，霉菌、酵母菌大量繁殖等因素均会影响青贮饲料的品质。故可以通过在青贮饲料制作过程中使用青贮添加剂来加速植物细胞壁分解、降低青贮PH值、抑制有害细菌繁殖、促进乳酸菌繁殖等改善青贮饲料的品质^{[2, 3]}。

1、青贮添加剂的分类

  目前被广泛使用的青贮添加剂按其作用效果可分为3大类。抑制性添加剂:主要通过抑制青贮发酵过程中的有氧发酵、不良微生物和细菌的增殖，从而有效的防止青贮饲料的有氧腐败。常用的抑制性添加剂有甲醛，VFA等及其无机酸盐和有机酸等^[4]；促进性添加 剂:可有效促进乳酸菌发酵，优化青贮品质。包括乳酸菌、酶制剂等^[5]；营养性添加剂:在促进青贮发酵品质的同时可提高青贮饲料的营养成分，如氯化铵、糖蜜、尿素等^[6]。

2、丙酸类青贮添加剂的使用效果

  丙酸作为一种短链脂肪酸不仅可以有效抑制好氧性细菌的繁殖，还能有效增加青贮的需氧稳定性，从而有效改善青贮饲料的发酵品质。丙酸作为一种非常有效的抑制性添加剂，可以迅速的降低青贮PH值，抑制有氧发酵进程，从而防止青贮饲料的腐败^[7]。

  Barry等研究发现，在马铃薯秸秆中添加不同水平的丙酸钠，结果表明，按1g/kg丙酸钠添加到马铃薯青贮中,可抑制大部分霉菌的增殖^[8]。此外，郭艳萍等在高粱青贮过程中添加0.3%的丙酸，发现在高粱青贮中添加丙酸可有效提高青贮饲料中乳酸含量，降低青贮pH值和氨态氮浓度，且添加丙酸效果优于等量乙酸^[9]。在青贮原料中添加0.2%～0.5%的丙酸，就可有效抑制不良微生物和细菌的繁殖，提高青贮有氧稳定性，防止青贮饲料的腐败变质^[10]。

3、丙酸类青贮添加剂的化学作用机理

  丙酸为无色、挥发性的液体，带有刺激性气味。丙酸在青贮饲料中中可以有效抑制酵母菌和细菌霉菌等的增值，尤其对好氧性的芽孢杆菌和黄曲霉菌有较好的抑制作用。在青贮饲料发酵过程中随着温度的升高，可挥发产生丙酸气体，产生的丙酸气体充盈于饲料孔隙间与青贮表面充分接触，可附着在酵母菌和霉菌细胞表面，形成较高渗透压，使得酵母菌和霉菌细胞逐渐脱水，从而失去繁殖力；此外丙酸活性分子还具有较强的穿透性，可穿透霉菌细胞壁，从而抑制霉菌细胞内的酶活性，阻止霉菌的繁殖^[11]。

4、丙酸类青贮添加剂的影响因素

  在几种VFA中,虽然丙酸酸性最弱，但丙酸是最有效的抗真菌剂,它能有效抑制青贮料的好氧性腐败。随着pH值的降低，丙酸的抑菌能力越强，丙酸在青贮发酵过程中发挥作用的最适PH在5.5以下。

  过去,在青贮中添加高比例(1%～2%DM)的丙酸来改善青贮饲料的品质，然而高比例的酸往往会限制发酵。丙酸类青贮添加剂的使用比例取决于青贮原料的水分含量、贮存时间和青贮中其他青贮添加剂的含量。干物质含量低的青贮饲料丙酸需要量更高。Ohyama等研究发现20%含水量的玉米贮存1～6月时需要的丙酸添加量为0.1%～0.5%,而当水分含量增加至30%时，贮存相同时间需要的丙酸增加到0.8%～1.1% ^[12]。

  丙酸做为青贮添加剂也存在其自身的缺点，由于化学性质的限制，丙酸遇热易挥发，80℃制粒过程中损失大，挥发量可达40％；在贮存和使用过程中容易挥发，药效持续时间短；可能会被青贮饲料中的钙盐和蛋白质等中和，从而失去抑制作用。

  因此丙酸盐：钙、钠和丙酸铵在一些商业产品已经被广泛使用。丙酸及其盐的功效与其在水中的溶解度密切相关。酸碱之间的键越强，不溶性产品越多,从而抑制真菌效果越差。在丙酸盐中，丙酸铵的水溶性最高，在水中的溶解率为90%，其次为丙酸钠(25%)和丙酸钙(5%)^[3]。

5、展望未来

  为了保证动物健康生长,必须生产具有高营养价值和微生物质量的饲料。青贮添加剂是提高青贮质量的有效手段。青贮添加剂不会使劣质的饲料品质变好，但他们可以帮助优质饲料成为优质的青贮饲料。生产者应使用已发布数据支持的青贮添加剂。

  无水氨和丙酸类添加剂可提高青贮饲料的青贮品质,但由于加工储运和成本困难，使用不普遍，所以降低成本、联合使用、绿色无污染将成为未来丙酸类添加剂的一个重要发展方向。同时还应该综合考虑影响青贮发酵过程的因素，有效提高青贮品质，以解决中国饲料短缺问题，促进畜牧产业的快速发展。

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参考文献:

  1.Papoutsekostopoulou E. Principles, methods and costs for successful silage preparation[J].Geoponika, 1980.
  2.张增欣,邵涛. 青贮添加剂研究进展[J]. 草业科学, 2006, 23(9):56-63.
  3.Yitbarek M B, Tamir B. Silage Additives: Review[J]. Open Journal of Applied Sciences, 2014, 4(5):258-274.
  4.Hiraoka H, Ishikuro E, Goto T. Simultaneous analysis of organic acids and inorganic anions in silage by capillary electrophoresis[J]. Animal Feed Science & Technology, 2010, 161(1–2): 58-66.
  5.李梦寒,陈芝兰,南志强. 乳酸菌青贮添加剂的研究进展[J]. 西藏科技, 2008,(11): 65-67.
  6.Yunus M, Ohba N, Shimojo M, et al. Effects of adding urea and molasses on napiergrass silage quality.[J]. Asian Australasian Journal of Animal Sciences, 2000, 13(11):1542-1547.
  7.Jr K L, et al. Microbial populations, fermentation end-products, and aerobic stability of corn silagetreated with ammonia or a propionic acid-based preservative[J]. Journal of Dairy Science, 2000. 83(7): 1479-1486.
  8.Kung L, Robinson J R, Ranjit N K, et al. Microbial Populations, Fermentation End-Products, and Aerobic Stability of Corn Silage Treated with Ammonia or a Propionic Acid-Based Preservative[J]. Journal of Dairy Science, 2000, 83(7):1479-86.
  9.郭艳萍, 玉柱, 顾雪莹, 等. 不同添加剂对高粱青贮质量的影响[J]. 草地学报, 2010, 18(6):875-879.
  10.Mills J A, Jr K L. The effect of delayed ensiling and application of a propionic acid-based additive on the fermentation of barley silage.[J]. Journal of Dairy Science, 2002, 85(8):1969-75.
  11.苏基双. 丙酸类饲料防霉剂的化学作用机理[J]. 广东畜牧兽医科技, 1995, (1):1-2.
  12.Ohyama Y, Mcdonald P. The effect of some additives on aerobic deterioration of silages[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture, 1975, 26(7):941-948.

Xiaoqiang Yu, Fengxian Li, Bing Wu

(Sichuan Action Biological Technology Co., Ltd., Chelota Group, Guanghan Sichuan 618300)

Abstract:

  Silage is widely used in ruminant production because of high nutritive value，low cost and not limited by the weather and season．Silage making process can be explained very simply, it is actually very complex and depends on many factors, such as the natural microbial population, harvesting conditions and the sugar content of the forage. Consequently, silage quality can be very variable and the only way to effectively control the fermentation process is to use an additive. Silage additives play roles in silage preservation，promotion，improving the palatability in fermentation．Propionic Acid plays an important role in the production of silage as an effective inhibitory additive. The effect mechanism, adding effects and influencing factors of propionic acid additives are expounded particularly in the report.
Keywords：Propionic Acid-based Additives, Silage, fermentation