青貯飼料發酵分析報告的解釋和使用

匯軒產業知識 2020/03/09

前言

發酵分析長期以來一直用於大學和產業中的研究實驗中,用以評估青貯飼料的品質。 這些分析現在亦可透過商業飼料檢測站去評估牧場青貯飼料的品質。 青貯飼料發酵報告中常見的分析值包含pH值、乳酸、乙酸、丙酸和丁酸、氨和乙醇。 這份Focus on Forage的目的是回答有關這些青貯飼料發酵報告中使用上和常見的問題。

分析報告中告訴我們什麼發酵過程和青貯飼料品質的訊息?

發酵分析報告的數據可以告訴我們發酵品質是好是壞。基於這些數據,我們可以對青貯過程的發酵微生物種類做出假設。 在多數的情況下,發酵分析的影響因子為穀物本身的品質,如:水分含量、緩衝能力和含糖量。 然而,管理因素也會影響發酵分析的結果,如:穀物筒倉的填裝速度、青貯飼料填裝的密度、使用的添加劑類型、切割長度、儲存期間及開始餵飼後的筒倉管理。 發酵分析可以解釋青貯飼料的低營養含量或較低的採食量,但沒有辦法判斷是否滿足牛隻的營養需求,因此需要搭配其他化學分析的數據 (例如:ADF、NDF、CP、RDP/RUP、NEL、NDF消化等)。

表1和表2為發酵終產物的正常濃度範圍。

表1、豆類和青草青貯飼料中常見發酵終產物的濃度範圍                                     
1 :以乾物質為基礎
終產物豆類青貯飼料豆類青貯飼料 青草青貯飼料
(30-40%)1(45-55%)1(30-35%)1
pH值4.3-4.74.7-5.0 4.3-4.7
乳酸(%)7-82-4 6-10
乙酸(%)2-30.5-2.0 1-3
丙酸(%)<0.5<0.1 <0.1
丁酸(%)<0.50 0.5-1.0
乙醇(%)0.2-1.00.5 0.5-1.0
氨態氮(%的CP)10-15<12 8-12

豆類青貯飼料(legume silages):主要是三葉草和苜蓿(紫苜蓿),葉子的結構性物質較少,蛋白質、能量和鈣含量通常比青草飼料高。

青草青貯飼料(grass silages):如梯牧草(timothy)、果園草(orchard grass)、牛毛草(fescue)和百慕達草(Bermuda)等草的葉子中具有更多的結構性物質。

表2、玉米青貯飼料和含水量高玉米中常見發酵終產物的濃度範圍                                    
1以乾物質為基礎
終產物玉米青貯飼料含水量高玉米
(30-40%)1(70-75%)1
pH值3.7-4.24.0-4.5
乳酸(%)4-70.5-2.0
乙酸(%)1-3<0.5
丙酸(%)<0.1<0.1
丁酸(%)00
乙醇(%)1-30.2-2.0
氨態氮(%的CP)5-7<10

pH值

高pH值對發酵過程和青貯飼料品質有什麼影響?

青貯飼料的pH值是其酸性的量度,但也受穀物緩衝能力的影響。兩個樣品的pH值可能相同,但酸的濃度不同。 豆類青貯飼料的pH值通常比玉米或其他青草青貯飼料更高,且由於其較高的緩衝能力,需要更長的青貯時間。

玉米青貯飼料的pH值很少高於4.2。若高於4.2則可能與過度成熟或乾燥(乾物質>42%)的青貯飼料有關。 由於其通常具有較低的pH值(3.8),因此玉米青貯飼料的餵飼會添加碳酸氫鈉以中和其酸性。

豆類青貯飼料的pH值高於4.6-4.8的常見原因包括:在<30%乾物質(DM)的條件下青貯,導致梭菌發酵;及在> 45-50%DM的條件下青貯,導致發酵作用受限。在第一個例子中,梭狀芽胞桿菌引起的高pH值是青貯飼料發酵不良、品質差的明確指標。 然而,在第二個例子中,發酵作用受限而導致的高pH值並不總是代表青貯飼料發酵不良或品質差。 但發酵作用受限的青貯飼料暴露於空氣中時通常不穩定,因為產生的酸量不足以抑制微生物的生長。

青貯飼料pH值偏高的常見原因包括:
  • 過度乾燥的青貯飼料(>50%DM)
  • 青貯飼料因收割時間相對早(光合作用較弱時)、收割期間天氣寒冷及填裝緩慢或不良而未完全發酵
  • 灰分含量高(> 15%DM)和(或)蛋白質含量高(> 23-24%CP)的豆類青貯飼料
  • 過量氨或尿素的青貯飼料
  • 梭菌汙染的青貯飼料
  • 變質或發霉的青貯飼料
  • 含有肥料的青貯飼料
緩衝能力是什麼?其和青貯飼料品質的關係?

緩衝能力是草料對pH值變化的抵抗程度。所有的草料皆有不同的緩衝能力。與緩衝能力低的新鮮牧草相比, 緩衝能力高的牧草需要更多的酸來降低其pH值。新鮮的豆類比新鮮的青草或玉米具有更高的緩衝能力。

乳酸

乳酸濃度低對發酵過程和青貯飼料品質有什麼影響?

良好的青貯飼料中乳酸含量最多。乳酸比青貯飼料中的其他酸(乙酸、丙酸和丁酸)強,因此通常是青貯飼料pH值下降的主要原因。 此外,發酵過程中產生的乳酸可使儲存過程穀物乾物質和能量的損失降到最低。

乳酸含量低的常見原因包括:
  • 乾物質含量高導致發酵作用受限(特別是>50%DM的豆類或青草植物)
  • 天氣寒冷導致發酵作用受限
  • 大量的暴露於有氧環境會導致乳酸降解
  • 丁酸含量高的青貯飼料(梭菌汙染的青貯飼料)通常乳酸含量較低
在良好的青貯飼料中,乳酸應至少佔青貯飼料酸總量的65%至70%。

乙酸

乙酸濃度高對發酵過程和青貯飼料品質有什麼影響?

含水量極高的青貯飼料(乾物質含量<25%)、發酵時間長(由於高緩衝能力)、筒倉填裝鬆散或緩慢,都可能導致青貯飼料中乙酸濃度高 (>3-4%乾物質)。在這種青貯飼料中,能量和乾物質的恢復可能不太理想。用氨處理過的青貯飼料比未經處理的含有更高濃度的乙酸, 因為經過氨處理會延長發酵時間,從而提高pH值。

為提高青貯飼料的好氧穩定性而設計一種新型微生物接種劑(布氏乳酸桿菌),此微生物的接種會使青貯飼料中乙酸的濃度高於正常濃度。 但是,這種微生物產生的乙酸非發酵不良,且使用處理過並含高濃度乙酸的青貯飼料餵飼不會對動物的採食造成負面影響。

乙酸濃度高的青貯飼料對動物的生長表現有什麼影響?

餵飼乙酸含量高(>4-6%DM)的青貯飼料對動物的影響目前尚不清楚。過去一些研究發現,餵飼反芻動物乙酸含量高的青貯飼料時,乾物質的採食量降低。 然而,因乙酸含量高而導致的飼料採食量降低的結果並不一致。推測認為,採食量減少可能是和發酵不良所導致的負面影響有關,而非乙酸本身。 例如:在最近的研究中,飼餵因接種布氏乳桿菌而乙酸含量高的青貯飼料時,動物並沒有採食減少的跡象。

如果生產者因青貯飼料中含過高濃度的乙酸(> 5-6%DM)而出現採食問題,則應在TMR中減少該青貯飼料的量。處理這些青貯飼料的其他方法包括:青貯飼料曝氣一天以使乙酸揮發、暫時除去青貯飼料, 接著在2-3週內將其慢慢重新加入飼料中,亦可在使用之前添加碳酸氫鈉(添加量約0.5-1%DM)中和青貯飼料。

丙酸

青貯飼料中丙酸的濃度告訴我們什麼訊息?

多數青貯飼料含有極低濃度的丙酸(<0.2-0.3%),除非青貯飼料含水量非常高(<25%DM)。在乾物質高(35-45%DM)的青貯飼料中,丙酸的濃度可能無法被檢測到。

是否有添加劑可以增加青貯飼料中丙酸的濃度?

理論上能提高青貯飼料中丙酸濃度的生物添加劑通常包含丙酸桿菌屬的細菌。但是,研究顯示這些微生物通常無法在正常的青貯飼料環境中存活,因此通常是無效的。

含丙酸的化學添加劑能更有效的提高青貯飼料中丙酸的濃度。這些添加劑的有效成分百分比變化很大,但在每噸含水量高的青貯飼料(〜35%DM)中添加2-4磅, 則大多數產品皆可使丙酸的濃度從0增加到0.15-0.30%(以乾物質為基礎)。

丁酸

丁酸濃度高對發酵過程和青貯飼料品質有什麼影響?

丁酸濃度高(>0.5%DM)代表青貯飼料已進行了梭菌發酵,這是最差的發酵之一。丁酸濃度高的青貯飼料其營養價值通常較低,且ADF和NDF含量較高,因許多可溶性營養素已被降解。 這種青貯飼料中的可溶性蛋白質濃度可能很高,且可能含有一種小蛋白質化合物胺類(amines),這種化合物對動物的生長表現有負面影響。

丁酸濃度高的青貯飼料對動物的生長表現有什麼影響?

丁酸濃度高有時會引起泌乳牛的酮症,且由於青貯飼料的能量值低,採食和生產都會受到影響。與其他品質差的青貯飼料一樣,建議完全移除或進行稀釋。

氨濃度高對發酵過程和青貯飼料品質有什麼影響?

高濃度的氨(> 12-15%CP)是筒倉中蛋白質因pH值緩慢下降或梭菌作用導致過度分解所致。含水量較高的青貯飼料通常氨濃度較高。含水量極高的青貯飼料( <30%DM)可能會因梭菌發酵而具有更高的氨濃度。青貯填裝太鬆散或太慢也會導致氨濃度升高。

氨濃度高的青貯飼料對動物的生長表現有什麼影響?

理論上,如果飼料中的總氮含量保持平衡狀態,青貯飼料中高濃度的氨不會對動物的生長表現帶來負面影響。但是,如果高濃度的氨導致過量的瘤胃可降解蛋白質(RDP), 則可能會對牛奶和繁殖性能有負面影響。血液或牛奶中的尿素氮可作為RDP過量的指標。含高濃度氨和丁酸的青貯飼料通常還可能含有大量其他不需要的最終產品, 例如胺類,其有降低動物生長表現的風險。

乙醇

乙醇濃度高對發酵過程和青貯飼料品質有什麼影響?

高濃度的乙醇通常是酵母過度代謝的指標。在含有大量酵母的青貯飼料中,乾物質的恢復通常較差。當青貯飼料暴露於空氣中時,也很容易變質。青貯飼料中的乙醇含量通常較低( <1-2%DM)。青貯飼料中大量的乙醇(>3-4%DM)可能會導致牛奶有異味。

結論

透過青貯飼料發酵分析報告的上述數據可有效的了解青貯品質的好壞,但並無法由此報告得知是否滿足動物營養需求或判斷動物的生長表現,需結合其他化學分析報告方能進行判斷。


參考資料
Kung L. and Shaver R. 2001. Interpretation and Use of Silage Fermentation Analysis Reports. Focus on Forage: Vol. 3: No.13.