苜蓿青贮原料没有足够的乳酸菌,其有害细菌与有益细菌之比可达10∶1。因此,苜蓿青贮过程有时就会产生较差的、缓慢的、不可控制的发酵过程,并伴有过多的呼吸、发热和渗液等,导致其在发酵过程中因微生物活动而造成养分损失过多,质量下降。加入青贮添加剂目的就在于影响微生物作用,控制青贮发酵,进而获得优质苜蓿青贮料。
青贮添加剂的使用至今已有上百年的历史,使用的种类从无机酸发展至今已有上百种。苜蓿青贮最早始于18世纪的欧洲,但其青贮技术真正开始试验研究并取得新的进展则是从19世纪后半叶开始的。将近经过一个多世纪的今天,此项技术有了进一步发展。所用酸类有盐酸、硫酸、丙酸、甲酸等。加酸确实有利于饲料的保存,但酸类能腐蚀人的皮肤,腐蚀机械设备。由于现代技术,特别是生物技术的发展,接种剂(菌种)很快便取代了酸类添加剂。接种剂主要是接种某些有益菌种(乳酸杆菌),有时也添加某些有益的酶以及糖类。这些接种剂可用于各种青贮作物,如苜蓿、玉米、大麦、野豌豆等。加入接种剂,使青贮料中充满有益细菌、有益的酶,从而打破平衡并促使其向快速、低温和低损失的发酵过程转变。加入接种剂,使青贮料pH值降低,有利于饲料保存;使温度降低,从而减少蛋白质分解;使乳酸增多,提高饲料质量;使干物质损失降低,这就意味着得到了更多的饲料。加入接种剂,由于乳酸菌的迅速繁殖,抑制了不良微生物的繁殖,饲料的适口性更好。而且,当青贮饲料袋打开时,其稳定性也较好。加入接种剂使发酵过程加快,发酵时间由通常的21天缩短为10天,甚至更少一些。因此,青贮饲料可更早投入饲喂。Wilkinson和Stark曾报道了欧共体12国市场上添加剂种类调查结果,确定的共有203种,其中87种为接种剂,83种为酸或酸的盐制剂。无论何种添加剂,它必须对家畜是无毒的,尤其是对家畜瘤胃发酵不能有副作用。
乳酸菌一般生活在饲草作物和青贮原料表面。大多数研究表明,乳酸菌是附着在饲草作物表面的有利于青贮发酵的主要微生物种群,且当其数量至少达到青贮原料鲜重的105 cfu/g(cfu/g表示每g原料中活菌的数量单位)时,青贮料才能保存完好。添加乳酸菌制剂是人工扩大青贮原料中乳酸菌群体的方法。当原料表面附着的乳酸菌数量少时,添加乳酸菌制剂就可以保证青贮初期发酵所需的足够的乳酸菌数量,使之尽快尽早进入乳酸发酵阶段,pH值迅速下降,蛋白水解作用受抑,导致青贮料中氨态氮浓度减少,乙酸和丁酸浓度降低,乳酸浓度增加。另外,过去多以单一菌种制剂的使用为主,近年来研究开发的制剂除含有乳酸菌之外,还添加有酶、糖类物质、矿物质等促进发酵的物质,其效果优于单一制剂。Jones等用乳酸菌接种剂(接种量为3.2×105 cfu/g苜蓿)和糖蜜对2种水分含量(50%和70%)的苜蓿进行青贮处理,并对青贮成分进行了分析,结果表明乳酸菌制剂和糖蜜的混用能显著改善高水分苜蓿青贮原料的发酵品质。
细胞壁分解酶制剂主要是指纤维素酶和半纤维素酶。一些研究表明,酶类添加剂对青贮发酵作用并没有影响,但大多数研究发现,这2种酶可降解细胞壁成分,增加WSC(可溶性糖)含量以供乳酸菌利用,且可提高青贮料中有机物质的消化率。另外,由于纤维素酶中含有氧化还原酶成分,其中葡萄糖氧化酶可以消耗青贮的氧气,提高青贮内的缺氧程度,有利于厌氧性乳酸菌的增殖,加快乳酸菌的发酵过程,迅速产生大量乳酸,使青贮的pH值很快下降,抑制有害细菌的繁殖,避免异常发酵,从而保证了青贮质量。虽然加酶可以增加青贮料中的WSC含量,减少纤维含量,但其对家畜生产性能的改善并不显著。Woodford等报道,在苜蓿青贮中加入纤维素酶,和对照组比,pH降低,但对荷斯坦奶牛的生产性能没有影响。Jacobs等在苜蓿青贮中加入纤维素酶,引起NDF(中性洗涤纤维)、ADF(酸性洗涤纤维)含量的降低,但生长阉牛有机物质的消化率低于对照组。Broderick等的研究结果表明,在给泌乳奶牛饲喂苜蓿青贮料之前,用木聚糖酶和纤维素酶的混合物处理苜蓿青贮料,就能提高奶牛的干物质采食量,但并不能提高其日增重、BCS(bodyconditionscore)和产奶量。
甲酸作为一种青贮添加剂,20世纪60年代中期开始,在挪威、瑞典、丹麦、冰岛和芬兰等国使用并收到满意的效果。添加甲酸青贮是目前国外广泛使用的一种加酸青贮法。甲酸处理的青贮料的干物质(DM)和蛋白氮、乳酸含量升高,而乙酸、氨态氮含量降低。随着甲酸浓度的升高,乙酸和乳酸降低,可溶性糖和蛋白氮增加。Phillip加甲酸(4.5mL/kg)于苜蓿青贮中,和对照组相比,乳酸含量略有下降,可溶性糖有所增加,其他成分并无多大变化。有时含碳水化合物丰富的物质包括糖蜜、谷类、乳清等,也可用于青贮,其目的主要是为了增加乳酸菌生长所需有效能的供应。通过旺盛的乳酸发酵,产生1.0%～1.5%的乳酸,pH值降至4.2以下时,就能调制出优质青贮料,且不含酪酸。Alli报道,加糖蜜的青贮料与对照组相比,pH较低、乳酸和乙酸以及可溶性糖含量高,氨态氮含量低,青贮品质较好。
另外,与固态添加剂处理效果相比,施用液态添加剂能加快乳酸菌的生长,产生更多乳酸,使青贮过程的pH值下降更快。液态添加剂处理会为细菌提供一个反应更快和分布更好的环境,用添加剂处理干物质浓度高的苜蓿青贮料时,液态的处理效果要比固态的更有效。Whiter和Kung、Pahlow和Weissbach的研究结果都表明,凋萎(干物质含量45%)的禾草青贮料用液态添加剂处理后,其青贮过程pH值下降的要比固态添加剂的快。有时青贮原料的干物质浓度越高,青贮介质的活性越弱,乳酸菌数量就不会迅速增加,产生乳酸的浓度就越低,青贮pH值下降的速度也就越慢。有研究认为,青贮发酵的速度较慢,可能与其干物质浓度较高有关,因为此时水的活性较低,就有可能会限制细菌的生长。Whiter和Kung的试验结果还发现,将青贮反应介质中水的活性由0.987降至0.949,作为青贮添加剂的乳酸菌Plantarum的生长就会受到抑制。Pahlow和Weissbach的研究认为,水的活性越小,介质中生长的乳酸菌菌落也就越小。