植物乳桿菌和布氏乳桿菌對全株玉米青貯發(fā)酵品質(zhì)影響

王 誠, 劉德娟, 何榮彥, 董桂紅, 李 燕, 王 玲, 趙福平, 邢 燭, 鞏 倩, 劉 雨

（山東健源生物科技有限公司，山東 泰安 271002）

青貯飼料是將專飼玉米、專飼高蛋白牧草等新鮮的原料作物，收獲后等切碎壓實(shí)后裝入青貯窖或塔內(nèi)，讓其處于無氧的環(huán)境中，后經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用而獲得的營養(yǎng)豐富的青貯飼料，經(jīng)過發(fā)酵的青貯飼料具有酸甜芳香的氣味、柔軟的質(zhì)地、良好的適口性，可增強(qiáng)家畜的采食量[1-2]。其原理是通過對飼料壓實(shí)密封，為青貯窖的飼料堆營造厭氧條件，促進(jìn)乳酸菌的增殖，乳酸菌的繁殖會使窖內(nèi)的氧氣耗盡，乳酸積累，從而有效地抑制窖內(nèi)其他好氧有害微生物的生長[3]。隨著pH的不斷降低，乳酸菌的繁殖受到抑制，停止發(fā)酵，使青貯飼料進(jìn)入穩(wěn)定的儲藏階段[4]。

乳酸菌制劑中豐富的乳酸菌，其超強(qiáng)的產(chǎn)酸能力，能使乳酸菌的含量在短期內(nèi)迅速增殖達(dá)到峰值，形成優(yōu)勢菌群，競爭性地抑制其他病原微生物和腐敗菌的生長，即抑制了腐敗菌的生長，減少外毒素的產(chǎn)生，又可防止過分消耗青貯飼料中的養(yǎng)分，降低二次開窖的風(fēng)險[5]。健源生物的青貯寶產(chǎn)品中的乳酸菌含量豐富，生命力和生物活性高，能在短期內(nèi)迅速增殖成為優(yōu)勢菌群。

同型乳酸發(fā)酵指的是無氧條件下葡萄糖通過糖酵解途徑（EMP）發(fā)酵，生成乳酸的發(fā)酵過程。植物乳桿菌就是最典型的同型發(fā)酵菌種，β-半乳糖苷酶可將二糖乳糖分解為半乳糖和葡萄糖兩分子單糖。葡萄糖再經(jīng)糖酵解生成丙酮酸，丙酮酸在乳酸脫氫酶的催化下，還原生成乳酸。通常認(rèn)為乳酸轉(zhuǎn)化率達(dá)到80 % 以上即可計為同型乳酸發(fā)酵。異型乳酸發(fā)酵是一條磷酸酮解途徑，1 mol葡萄糖生成1 mol乳酸和1 mol乙醇，因此，其最終產(chǎn)物中除乳酸外，還有乙醇、二氧化碳等成分，理論發(fā)酵率50 %。常見的異型發(fā)酵菌有布氏乳桿菌[5]、腸膜狀明串珠菌、番茄乳桿菌、短乳桿菌、甘露醇乳桿菌、雙歧桿菌及真菌中的根霉。

本研究旨在確定添加不同發(fā)酵類型的乳酸菌，對青貯飼料開窖后有氧穩(wěn)定性的影響，以及復(fù)合添加了植物乳桿菌和布氏乳桿菌后青貯飼料的感官評定，青貯飼料質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)乳酸、乙酸、丁酸含量及飼料中微生物含量的變化，為生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

在山西某牛場選取兩個青貯窖，各放入1 t待青貯的全株玉米。植物乳桿菌和布氏乳桿菌由山東健源生物科技有限公司提供。試驗選用新鮮的青貯原料，在青貯過程中玉米的刈割時期，定于乳熟末期/蠟熟初期開始，在收獲整株玉米后，切割，將青貯玉米切碎至1～2 cm。

1.2 試驗方法

1.2.1 青貯飼料感官評定根據(jù)《青貯飼料質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》中的要求，青貯飼料的顏色、氣味、酸味、質(zhì)地為測定指標(biāo)，評價不同飼料的等級。其中規(guī)定優(yōu)良的青貯飼料應(yīng)該具備顏色上青綠或黃綠色，有光澤近于原色，呈現(xiàn)芳香酸味，酸香味，酸味濃厚，質(zhì)地莖葉結(jié)構(gòu)良好，柔軟濕潤。通過這套評定標(biāo)準(zhǔn)能夠客觀地分析判定出青貯飼料的優(yōu)劣等級[11]（表1）。

表1 青貯飼料感官評定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.2 有氧穩(wěn)定性、pH、有機(jī)酸及微生物的測定試驗將添加乳酸菌設(shè)計為2個處理，T組（同型發(fā)酵菌植物乳桿菌處理）添加量為1×105cfu/g，TY組（同型發(fā)酵菌植物乳桿菌和異型發(fā)酵菌布氏乳桿菌處理），添加比例為1:1，添加量均為1×105cfu/g，其余條件兩組相同且適宜。將兩菌種接種在MRS液體培養(yǎng)基中，37 ℃ 恒溫震蕩培養(yǎng)，平板計數(shù)確定菌的數(shù)量后按比例配置菌液。以微貯飼料暴露于空氣中的溫度變化評價有氧穩(wěn)定性[12]，發(fā)酵100 d后每個處理取1 kg于廣口瓶中，套袋后置于實(shí)驗室陰暗處，防止細(xì)菌污染和水分散失，在已紫外滅菌的貯料中插入溫度計[13-15]。每6 h讀取一次溫度值，當(dāng)貯料溫度高于環(huán)境溫度2 ℃ 時，記錄，即為有氧穩(wěn)定性的時間。在發(fā)酵的第100天分別取2組飼料的浸出液，用酸度離子計測定其pH；用高效液相色譜分析乳酸、乙酸、丁酸的含量。另外采用平板計數(shù)法測定青貯飼料中微生物（大腸桿菌、酪酸菌、乳酸菌、酵母菌、霉菌）含量的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯飼料感官

由表2可知，TY組的青貯飼料顏色黃綠色，有光澤，呈現(xiàn)芳香酸味，酸香味，酸味濃厚，質(zhì)地莖葉結(jié)構(gòu)良好，柔軟濕潤，完全符合優(yōu)良青貯飼料標(biāo)準(zhǔn)，T組效果次之。

表2 青貯飼料感官

2.2 添加不同乳酸菌有氧穩(wěn)定性

經(jīng)加入乳酸菌處理過后的青貯有氧穩(wěn)定性持續(xù)時間如圖1所示，2處理有氧暴露后保持穩(wěn)定的時間依次為T（同型發(fā)酵組）：128.59 h，TY（同型發(fā)酵和異型發(fā)酵組）：198.03 h。TY的處理有氧保持持續(xù)時間明顯大于T處理（P＜ 0.01）。

圖1 添加不同乳酸菌有氧穩(wěn)定性變化

2.3 青貯飼料pH值和有機(jī)酸含量

優(yōu)良青貯飼料pH在4.0以下，含有較多的乳酸和少量乙酸。由表3可知，TY組比T組的乳酸含量高（P＜0.01），并且乙酸含量較少（P＜ 0.01），pH值為3.61，略高于T組，但無顯著差異性（P＞0.05）。pH值和有機(jī)酸測定結(jié)果表明添加實(shí)驗組的青貯飼料達(dá)到了優(yōu)良青貯飼料標(biāo)準(zhǔn)。

表3 青貯PH值和有機(jī)酸含量

2.4 青貯飼料微生物含量比較

表4可知，TY中的乳酸菌含量高于T組（P＜0.01），表明乳酸菌在青貯條件下快速生長為優(yōu)勢菌群，并抑制酪酸菌、酵母菌和霉菌的生長（P＜0.01），提高了青貯效果，保證青貯質(zhì)量。

表4 2組飼料微生物含量比較

3 討論與結(jié)論

同型發(fā)酵菌組對維持低pH效果持久性更強(qiáng)，還能減少氨態(tài)氮、丁酸的濃度，從而增加干物質(zhì)的回收率和乳酸的濃度。異型發(fā)酵乳酸菌的產(chǎn)物除了可以生成乳酸之外，還可以使乙酸的濃度增加，從而可以控制酵母菌的有氧呼吸，增加青貯飼料的有氧穩(wěn)定性，此外，異型發(fā)酵還能夠生成水楊酸、苯甲酸等抗菌活性化合物等。研究表明，植物乳桿菌可顯著降低青貯飼料中的酸性和中性洗滌纖維的含量，增加料中可快速降解的干物質(zhì)部分，提高有效降解率，布氏乳桿菌可顯著增強(qiáng)飼料的有氧穩(wěn)定性，而且可破壞纖維結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高飼料的消化率。因此把控好同型、異型發(fā)酵菌的含量及種類可能是影響青貯飼料質(zhì)量的關(guān)鍵因素。這也是近年來人們更加專注于復(fù)合菌劑的研究和使用的原因。這種設(shè)計在理想狀態(tài)下能夠充分發(fā)揮出不同發(fā)酵類型乳酸菌混合添加的真正效果，最大限度的提高青貯飼料的質(zhì)量和產(chǎn)量。

植物乳桿菌和布氏乳桿菌可協(xié)同改善青貯飼料的品質(zhì)效果，提高青貯飼料干物質(zhì)回收率，通過加快乳酸菌的生長繁殖、代謝產(chǎn)酸，抑制其他腐敗微生物的生長繁殖，使青貯盡快進(jìn)入乳酸菌發(fā)酵期，加快青貯發(fā)酵速度的同時，降低飼料干物質(zhì)的損失[6-8]。2種乳酸菌結(jié)合產(chǎn)酸速度較快, 且產(chǎn)酸量多，可以很好的下降青貯料的pH，從而有效地防止開窖后的第二次發(fā)酵現(xiàn)象。改善適口性能，用乳酸菌快速發(fā)酵的青貯料新鮮、青綠，再加上有特殊的芳香酸味，可以促進(jìn)動物食欲，對機(jī)體生長發(fā)育有良好的促進(jìn)作用[9-10]。同型發(fā)酵乳酸菌主要在發(fā)酵作用前期降低pH，而異型發(fā)酵乳酸菌則在改善有氧穩(wěn)定性方面的效果比較明顯，這種設(shè)計方式可以綜合運(yùn)用2種發(fā)酵 方式的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，在理想狀況下將不同發(fā)酵作用類型乳酸菌混合添加的真正組合效應(yīng)發(fā)揮到極致。研發(fā)工作不能只關(guān)注青貯飼料的發(fā)酵效率。也應(yīng)關(guān)注青貯飼料品質(zhì)在有氧暴露階段的變化。如果產(chǎn)生了有氧惡化，那么增加每畝優(yōu)質(zhì)青貯飼料產(chǎn)量的努力便沒有意義[11-14]。

植物乳桿菌和布氏乳桿菌在飼料上的技術(shù)運(yùn)用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，不但可以緩解由于天氣原因及飼草干草加工所帶來的經(jīng)濟(jì)損失，還可以提高飼草產(chǎn)品的種類，從而增長了青綠多汁飼草的利用。青貯飼料具備高營養(yǎng)、易消化、適口性好、松軟芳香、成本低等多種優(yōu)勢，已作為我國反芻牲畜日糧中最主要的飼養(yǎng)成分，在未來畜牧業(yè)的發(fā)展中將具備很大的發(fā)展?jié)摿ΑＡ鑫竷?nèi)環(huán)境作為一個相對繁瑣的生物系統(tǒng)，其中多種微生物和因素發(fā)揮著重要作用，需要繼續(xù)深入研究來更好地掌握乳酸菌添加劑對反芻動物的益生菌效應(yīng)。