CN115720965B - 一种利用亚硫酸盐降低青贮饲料硝态氮含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用亚硫酸盐降低青贮饲料硝态氮含量的方法。本发明提供了亚硫酸盐作为添加剂在降低青贮饲料的硝态氮含量中的应用。本发明还提供了一种制备青贮饲料的方法，包括如下步骤：在制备青贮饲料时，加入亚硫酸盐作为添加剂。本发明针对青贮饲料硝态氮含量高的问题，通过使用添加剂调控青贮发酵过程，实现了在不影响发酵品质的前提下，提高了青贮饲料中硝态氮的降解率，且不会造成亚硝态氮含量的增加，可有效解决青贮饲料因硝态氮含量高导致的饲喂安全风险高的问题。
Description
技术领域
本发明属于青贮饲料加工领域，具体为一种利用亚硫酸盐降低青贮饲料硝态氮含量的方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对高品质畜产品的需求日益增加，其中牛羊乳、牛羊肉等反刍家畜产品的消费量不断扩大，在市场需求的拉动下，对反刍家畜的生产规模和产品质量也提出了更高的要求。饲料是开展反刍家畜生产的基础，其供给能力和质量制约着反刍家畜生产的规模和水平，同时饲料中的有毒有害物质还是影响家畜健康水平的重要安全性因素，且存在通过食物链传递进而威胁人类健康的风险，因此改善饲料的质量和安全水平是从源头控制畜产品品质的保障。
饲用高粱、高丹草、燕麦等饲草青贮饲料是反刍家畜日粮主要的组成部分，是发展反刍家畜畜牧业的重要物质基础，在提供营养物质、均衡饲料供给、拓展饲料资源等方面发挥着不可或缺的作用。但是，在饲草高产栽培模式下，为了提高禾谷类饲草的产量，氮肥的施用是保障饲草供给的必要手段，加之气候条件、种植密度等条件的影响，在实现高产的同时常引起禾谷类饲草硝态氮的积累，成为影响威胁畜产品质量安全的首要诱因。调查结果表明，在全株玉米、高丹草、黑麦草、燕麦、鸭茅等主要的禾谷类饲草青贮原料中均普遍存在硝态氮超标的现象，成为限制饲喂的主要因素。
禾谷类饲草青贮饲料中的硝态氮对畜禽不产生直接的危害，但硝态氮会在瘤胃微生物的作用下转化为亚硝态氮，亚硝态氮将会对家畜产生严重危害，导致动物全身组织尤其是脑组织的损伤，甚至引起窒息而导致死亡。高硝态氮含量的禾谷类饲草调制成青贮饲料的过程中，能够实现一定程度的硝态氮降解，但自然青贮发酵时，硝态氮降解程度较低且不稳定，仍然广泛存在青贮饲料中硝态氮含量超标的情况。若禾谷类饲草青贮饲料中含有的硝态氮在反刍家畜瘤胃中大量转化成亚硝态氮，不仅影响到饲喂家畜的生理状态和生产性能，还会影响奶制品、肉品质。因此，减少禾谷类饲草青贮饲料中的硝态氮是保障动物健康和生产性能、提高畜产品品质和安全性的前提条件，必须探索有效的调控技术手段降低青贮饲料中的硝态氮含量。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用亚硫酸盐降低青贮饲料硝态氮含量的方法。
本发明提供了亚硫酸盐作为添加剂在降低青贮饲料的硝态氮含量中的应用。
本发明还提供了亚硫酸盐作为添加剂在提高青贮饲料的硝态氮降解率中的应用。
本发明还提供了亚硫酸盐作为添加剂在降低青贮饲料的pH中的应用。
本发明还提供了亚硫酸盐作为添加剂在降低青贮饲料的乙醇含量中的应用。
本发明还提供了亚硫酸盐在制备青贮饲料中的应用。
与不添加亚硫酸盐制备的青贮饲料相比，添加亚硫酸盐制备青贮饲料具有如下特性(a)和/或(b)和/或(c)和/或(d)：
(a)硝态氮含量更低；
(b)pH值更低；
(c)乙醇含量更低；
(d)品质更高。
与没有添加剂相比，将亚硫酸盐作为添加剂制备的青贮饲料具有如下特性(a)和/或(b)和/或(c)和/或(d)：
(a)硝态氮含量更低；
(b)pH值更低；
(c)乙醇含量更低；
(d)品质更高。
与将碳酸盐作为制备青贮饲料的添加剂相比，将亚硫酸盐作为制备青贮饲料的添加剂具有如下优势(e)和/或(f)和/或(g)和/或(h)：
(e)用量大大降低从而降低了青贮饲料制备成本；
(f)硝态氮降解率增高；
(g)降低青贮饲料的pH值
(h)降低青贮饲料的乙醇含量。
pH降低表示青贮饲料品质增高。
乙醇含量降低，意味着降低了青贮过程物质损失。
所述应用中，制备青贮饲料时在原料中加入亚硫酸盐。
所述应用中，制备青贮饲料的方法为：取原料，切碎至1cm，然后加入添加剂并混匀，然后装入真空袋(每袋装400-600g)，抽真空后密封，室温保存50d-60d，得到青贮饲料。
所述应用中，制备青贮饲料的方法为：取原料，用铡草机切碎至1cm，然后加入添加剂并混匀，然后装入真空袋(每袋装600g)，用真空机抽真空后密封，室温保存60d，得到青贮饲料。
所述应用中，制备青贮饲料的方法为：取原料，用铡草机切碎至1cm，然后加入添加剂并混匀，然后装入青贮袋(每袋装400g)，用真空机抽真空后密封，室温保存50d，得到青贮饲料。
所述应用中，制备青贮饲料的方法为：取原料，用铡草机切碎至1cm左右，然后加入添加剂并混匀，然后装入真空袋(每袋装600g)，用真空机抽真空后密封，室温保存50d，得到青贮饲料。
所述原料为禾本科植物。
所述原料为禾本科植物的地上部分。
所述应用中，亚硫酸盐作为添加剂的添加量为0.1‰-0.3‰。
所述添加量为相对于原料的添加量。
所述添加量为相对于原料鲜重的添加量。
具体的，所述亚硫酸盐为Na2SO3。
本发明还提供了一种制备青贮饲料的方法，包括如下步骤：在制备青贮饲料时，加入亚硫酸盐作为添加剂。
所述方法包括如下步骤：在制备青贮饲料时，在原料中加入亚硫酸盐作为添加剂。
所述方法包括如下步骤：取原料，切碎至1cm，然后加入添加剂并混匀，然后装入真空袋(每袋装400-600g)，抽真空后密封，室温保存50d-60d，得到青贮饲料。
所述方法包括如下步骤：取原料，用铡草机切碎至1cm，然后加入添加剂并混匀，然后装入真空袋(每袋装600g)，用真空机抽真空后密封，室温保存60d，得到青贮饲料。
所述方法包括如下步骤：取原料，用铡草机切碎至1cm，然后加入添加剂并混匀，然后装入青贮袋(每袋装400g)，用真空机抽真空后密封，室温保存50d，得到青贮饲料。
所述方法包括如下步骤：取原料，用铡草机切碎至1cm左右，然后加入添加剂并混匀，然后装入真空袋(每袋装600g)，用真空机抽真空后密封，室温保存50d，得到青贮饲料。
所述原料为禾本科植物。
所述原料为禾本科植物的地上部分。
所述方法中，亚硫酸盐作为添加剂的添加量为0.1‰-0.3‰。
所述添加量为相对于原料的添加量。
所述添加量为相对于原料鲜重的添加量。
具体的，所述亚硫酸盐为Na2SO3。
与不添加亚硫酸盐制备的青贮饲料相比，添加亚硫酸盐制备青贮饲料具有如下特性(a)和/或(b)和/或(c)和/或(d)：
(a)硝态氮含量更低；
(b)pH值更低；
(c)乙醇含量更低；
(d)品质更高。
与没有添加剂相比，将亚硫酸盐作为添加剂制备的青贮饲料具有如下特性(a)和/或(b)和/或(c)和/或(d)：
(a)硝态氮含量更低；
(b)pH值更低；
(c)乙醇含量更低；
(d)品质更高。
与将碳酸盐作为制备青贮饲料的添加剂相比，将亚硫酸盐作为制备青贮饲料的添加剂具有如下优势(e)和/或(f)和/或(g)和/或(h)：
(e)用量大大降低从而降低了青贮饲料制备成本；
(f)硝态氮降解率增高；
(g)降低青贮饲料的pH值
(h)降低青贮饲料的乙醇含量。
pH降低表示青贮饲料品质增高。
乙醇含量降低，意味着降低了青贮过程物质损失。
具体的，所述青贮饲料的原料为禾谷类饲草。
具体的，所述青贮饲料的原料为禾谷类饲草的地上部分。
具体的，所述青贮饲料的原料为饲用牧草。
具体的，所述青贮饲料的原料为饲用牧草的地上部分。
具体的，所述青贮饲料的原料为禾本科植物。
具体的，所述青贮饲料的原料为禾本科植物的地上部分。
具体的，所述青贮饲料的原料为高粱属植物。
具体的，所述青贮饲料的原料为高粱属植物的地上部分。
具体的，所述青贮饲料的原料为饲用高粱。
具体的，所述青贮饲料的原料为饲用高粱的地上部分。
具体的，所述青贮饲料的原料为饲用甜高粱。
具体的，所述青贮饲料的原料为饲用甜高粱的地上部分。
具体的，所述青贮饲料的原料为燕麦。
具体的，所述青贮饲料的原料为燕麦的地上部分。
具体的，所述青贮饲料的原料为高丹草。
具体的，所述青贮饲料的原料为高丹草的地上部分。
高丹草(Sorghum bicolor×Sorghum sudanense)是饲用高粱(Sorghum bicolor)和苏丹草(Sorghum sudanense)杂交而成的一年生禾本科植物。高丹草综合了饲用高粱茎粗、叶宽，和苏丹草再生力、分蘖能力强等显著优点，具有十分明显的杂种优势。高丹草茎叶中含有粗蛋白，含糖量丰富，很适合青贮，可以用来养牛、羊、兔、鹅和鱼等畜禽；由于高丹草为C4植物，有很强的再生能力且生长快速，能够适应多次刈割，所以在生产上也能够表现出优质高产，效益明显。高丹草鲜草含水量大、茎部皮厚，很难将其调制成干草，但其茎、叶含糖量丰富，十分适合调制青贮饲料。
饲用甜高粱(Sorghum dochna(Forssk.)Snowden)，属于禾本科、高粱属。
具体的，所述青贮饲料的原料为高粱大卡(Big kahuna)、高粱甜格雷兹(SugarGraze)或高丹草冀草6号。
具体的，所述青贮饲料的原料为高粱大卡(Big kahuna)的地上部分、高粱甜格雷兹(Sugar Graze)的地上部分或高丹草冀草6号的地上部分。
本发明针对青贮饲料硝态氮含量高的问题，通过使用添加剂调控青贮发酵过程，实现了在不影响发酵品质的前提下，提高了青贮饲料中硝态氮的降解率，且不会造成亚硝态氮含量的增加，可有效解决青贮饲料因硝态氮含量高导致的饲喂安全风险高的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。如无特殊说明，以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。室温指的是20-25℃。鲜重，即直接称重的重量。干重，即干物质的重量，是65℃烘干至恒重并称取重量获得的。
检测硝态氮(NO3-N)的方法：取供试品，65℃烘干至恒重，粉碎过40目，然后称取5g，加250mL磷酸缓冲液(磷酸缓冲液：取磷酸氢二钠1.79g、磷酸二氢钠0.78g和高氯酸钠14.04g，用蒸馏水定容到1L；下同)，180rpm振荡反应20min，然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤，收集滤液；采用液相色谱法检测滤液中的目标物含量，色谱柱为Shodex NH2P-50 4E(全称为：Shodex HILIC色谱柱Asahipak NH2P-504E 4.6x250mm)，流动相为磷酸缓冲液，流动相流速为1mL·min-1，柱温为40℃，进样量为10μL，检测波长为210nm；用标准品硝酸钠和蒸馏水制备梯度浓度的标准品溶液，标准品溶液中的硝态氮浓度依次为0.5μg/mL、1μg/mL、2μg/mL、5μg/mL、10μg/mL，然后将标准品溶液按照上述条件进行液相色谱，制作以目标峰峰面积(目标峰对应的保留时间为7.44min)和硝态氮浓度为变量的标准曲线；根据标准曲线，计算滤液中的硝态氮含量，进一步计算得到单位干重(kg)的供试品中的硝态氮含量(mg)供试品中的硝态氮含量，单位为mg/kg。
检测亚硝态氮(NO2-N)的方法：取供试品，65℃烘干至恒重，粉碎过40目，然后称取5g，加250mL磷酸缓冲液，180rpm振荡反应20min，然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤，收集滤液；采用液相色谱法检测滤液中的目标物含量，色谱柱为Shodex NH2P-50 4E，流动相为磷酸缓冲液，流动相流速为1mL·min-1，柱温为40℃，进样量为10μL，检测波长为210nm；用标准品亚硝酸钠和蒸馏水制备梯度浓度的标准品溶液，标准品溶液中的亚硝态氮浓度依次为0.5μg/mL、1μg/mL、2μg/mL、5μg/mL、10μg/mL，然后将标准品溶液按照上述条件进行液相色谱，制作以目标峰峰面积(目标峰对应的保留时间为6.01min)和亚硝态氮浓度为变量的标准曲线；根据标准曲线，计算滤液中的亚硝态氮含量，进一步计算得到单位干重(kg)的供试品中的亚硝态氮含量(mg)，单位为mg/kg。
检测乳酸的方法：取10g鲜重的供试品(另外平行取样一份称取干重)，加入90mL蒸馏水中，4℃静置12h，收集上清液，采用孔径为0.22μm的滤膜过滤，收集滤液；采用液相色谱法检测滤液中的目标物含量，色谱柱为Carbomix H-NP5，流动相为2.5mmol/L硫酸水溶液，流动相流速为0.6mL·min-1，柱温为55℃，进样量为10μL，示差检测器检测(检测器温度35℃)；用标准品乳酸和蒸馏水制备梯度浓度的标准品溶液，标准品溶液中的乳酸的浓度依次为0.5mg/mL、0.75mg/mL、1mg/mL、2mg/mL/、2.5mg/mL，然后将标准品溶液按照上述条件进行液相色谱，制作以目标峰峰面积(目标峰对应的保留时间为13.11min)和乳酸浓度为变量的标准曲线；根据标准曲线，计算滤液中的乳酸含量，进一步计算得到供试品中的乳酸含量，单位为％，即乳酸占供试品干重的质量百分含量。
检测乙酸的方法：取10g鲜重的供试品(另外平行取样一份称取干重)，加入90mL蒸馏水中，4℃静置12h，收集上清液，采用孔径为0.22μm的滤膜过滤，收集滤液；采用液相色谱法检测滤液中的目标物含量，色谱柱为Carbomix H-NP5，流动相为2.5mmol/L硫酸水溶液，流动相流速为0.6mL·min-1，柱温为55℃，进样量为10μL，示差检测器检测(检测器温度35℃)；用标准品乙酸和蒸馏水制备梯度浓度的标准品溶液，标准品溶液中的乙酸的浓度依次为0.5mg/mL、0.75mg/mL、1mg/mL、2mg/mL/、2.5mg/mL，然后将标准品溶液按照上述条件进行液相色谱，制作以目标峰峰面积(目标峰对应的保留时间为15.07min)和乙酸浓度为变量的标准曲线；根据标准曲线，计算滤液中的乙酸含量，进一步计算得到供试品中的乙酸含量，单位为％，即乙酸占供试品干重的质量百分含量。
检测乙醇的方法：取10g鲜重的供试品(另外平行取样一份称取干重)，加入90mL蒸馏水中，4℃静置12h，收集上清液，采用孔径为0.22μm的滤膜过滤，收集滤液；采用液相色谱法检测滤液中的目标物含量，色谱柱为Carbomix H-NP5，流动相为2.5mmol/L硫酸水溶液，流动相流速为0.6mL·min-1，柱温为55℃，进样量为10μL，示差检测器检测(检测器温度35℃)；用标准品乙醇和蒸馏水制备梯度浓度的标准品溶液，标准品溶液中的乙醇的浓度依次为0.05mg/mL、0.1mg/mL、0.25mg/mL、0.5mg/mL/、1mg/mL，然后将标准品溶液按照上述条件进行液相色谱，制作以目标峰峰面积(目标峰对应的保留时间为20.53min)和乙醇浓度为变量的标准曲线；根据标准曲线，计算滤液中的乙醇含量，进一步计算得到供试品中的乙醇含量，单位为％，即乙醇占供试品干重的质量百分含量。
干物质含量(％)＝干重÷鲜重×100％。
水分含量＝1-干物质含量。
硝态氮降解率(％)：(原料的硝态氮含量-青贮饲料的硝态氮含量)÷原料的硝态氮含量×100％。
实施例1、
用于本实施例的饲用甜高粱为高粱甜格雷兹(Sugar Graze)。2018年种植于辽宁沈阳(E 123°34'，N 41°50')。年均气温6.5℃，年无霜期150d-170d，土壤类型为棕壤。
原料的获得：抽穗期的饲用甜高粱(株高3.6-4.1米)，刈割，留茬20cm，获得地上部分，即为原料。原料的干物质含量为25.26％，水分含量为74.74％。原料的硝态氮含量为606.98mg/kg。
制备青贮饲料：取原料，用铡草机切碎至1cm左右，然后加入添加剂并混匀，然后装入真空袋(每袋装600g)，用真空机抽真空后密封，室温保存60d，得到青贮饲料。设置不同的添加剂以及添加量。添加剂为碳酸钾时，每kg鲜重的原料添加5g添加剂(即添加量为5‰)。添加剂为亚硫酸钠时，每kg鲜重的原料添加0.2g添加剂(即添加量为0.2‰)。设置无添加剂的对照处理(CK)。至少设置3个重复处理。
取样青贮饲料，检测pH、亚硝态氮含量和硝态氮含量，计算硝态氮降解率。
结果见表1。相对于对照处理得到的青贮饲料，制备时添加碳酸钾得到的青贮饲料的pH增高(pH增高表示青贮饲料品质降低)，制备时添加亚硫酸钠得到的青贮饲料的pH降低(pH降低表示青贮饲料品质提高)。添加亚硫酸钠的处理组的硝态氮降解率显著高于添加碳酸钾的处理组且显著高于对照处理组。
表1
同列标注不同小写字母表示显著差异(P＜0.05)。
实施例2、
用于本实施例的高丹草为高丹草冀草6号。2021年种植于辽宁沈阳(E 123°34'，N41°50')。年均气温6.5℃，年无霜期150d-170d，土壤类型为棕壤。
原料的获得：抽穗期的高丹草(株高3.6-4.1米)，刈割，留茬20cm，获得地上部分，即为原料。原料的干物质含量为17.10％，水分含量为82.90％。原料的硝态氮含量为2460mg/kg。
制备青贮饲料：取原料，用铡草机切碎至1cm左右，然后加入添加剂并混匀，然后装入青贮袋(每袋装400g)，用真空机抽真空后密封，室温保存50d，得到青贮饲料。添加剂分别为碳酸氢钠和亚硫酸氢钠，每kg鲜重的原料添加0.2g添加剂(即添加量为0.2‰)。设置无添加剂的对照处理(CK)。至少设置3个重复处理。
取样青贮饲料，检测pH值、乳酸含量、乙酸含量、乙醇含量、亚硝态氮含量和硝态氮含量，计算硝态氮降解率。
各处理组得到的青贮饲料均未检测到亚硝态氮。
其他结果见表2。相对于对照处理得到的青贮饲料，制备时添加碳酸氢钠得到的青贮饲料的pH增高，制备时添加亚硫酸钠得到的青贮饲料的pH降低。相对于对照处理得到的青贮饲料，制备时添加亚硫酸钠得到的青贮饲料的乙醇含量更低(乙醇含量降低，意味着降低了青贮过程物质损失)。添加亚硫酸钠的处理组的硝态氮降解率显著高于添加碳酸氢钠的处理组且显著高于对照处理组。
表2
同列标注不同小写字母表示显著差异(P＜0.05)。
实施例3、
用于本实施例的饲用甜高粱为高粱大卡(Big kahuna)。2018年种植于辽宁沈阳(E123°34'，N 41°50')。年均气温6.5℃，年无霜期150d-170d，土壤类型为棕壤。
原料的获得：抽穗期的饲用甜高粱，刈割，留茬20cm，获得地上部分，即为原料。原料的干物质含量为22.01％，水分含量为77.99％。原料的硝态氮含量为957.00mg/kg。
制备青贮饲料：取原料，用铡草机切碎至1cm左右，然后加入添加剂并混匀，然后装入真空袋(每袋装600g)，用真空机抽真空后密封，室温保存50d，得到青贮饲料。添加剂为亚硫酸钠时，每kg鲜重的原料添加0.1g添加剂(即添加量为0.1‰)或0.2g添加剂(即添加量为0.2‰)或0.3g添加剂(即添加量为0.3‰)。添加剂为碳酸氢钠时，每kg鲜重的原料添加5g添加剂(即添加量为5‰)。设置无添加剂的对照处理(CK)。至少设置3个重复处理。
取样青贮饲料，检测pH值、乳酸含量、乙酸含量、亚硝态氮含量和硝态氮含量，计算硝态氮降解率。
结果见表3。相对于对照处理得到的青贮饲料，制备时添加碳酸氢钠得到的青贮饲料的pH增高，制备时添加亚硫酸钠得到的青贮饲料的pH降低。相对于对照处理得到的青贮饲料，制备时添加碳酸氢钠得到的青贮饲料的乙醇含量增高。添加亚硫酸钠可显著降低甜高粱青贮饲料中的硝态氮含量，提高硝态氮降解率，其中0.3g/kg(0.3‰)处理组的效果优于另外两个添加量处理组；与对照组相比，添加亚硝酸钠对甜高粱青贮饲料发酵品质无不良影响。
表3
同列标注不同小写字母表示显著差异(P＜0.05)。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。
Claims (2)
1.Na2SO3作为添加剂在降低青贮饲料的硝态氮含量中的应用；
Na2SO3作为添加剂的添加量为0.1‰-0.3‰；
所述青贮饲料的原料为高粱甜格雷兹。
2.Na2SO3作为添加剂在提高青贮饲料的硝态氮降解率中的应用；
Na2SO3作为添加剂的添加量为0.1‰-0.3‰；
所述青贮饲料的原料为高粱甜格雷兹。
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