同/異質(zhì)型乳酸菌添加對(duì)全株玉米青貯發(fā)酵特性、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的影響

苗芳，張凡凡，唐開婷，賈舒安,2，王旭哲，馬春暉*

(1.石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.新疆維吾爾自治區(qū)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所, 新疆 烏魯木齊 830011)

同/異質(zhì)型乳酸菌添加對(duì)全株玉米青貯發(fā)酵特性、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的影響

苗芳1，張凡凡1，唐開婷1，賈舒安1,2，王旭哲1，馬春暉1*

(1.石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.新疆維吾爾自治區(qū)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所, 新疆 烏魯木齊 830011)

本試驗(yàn)旨在探討同/異質(zhì)型乳酸菌對(duì)全株青貯玉米發(fā)酵特征、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及微生物的影響，為改善青貯玉米青貯的發(fā)酵特性，提高其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性開辟新途徑。試驗(yàn)采用真空袋法調(diào)制全株青貯玉米，添加不同的乳酸菌菌劑發(fā)酵全株青貯玉米，處理分別為：不添加任何菌劑(CK)；復(fù)合同質(zhì)型乳酸菌菌劑植物乳桿菌+戊糖片球菌(T)，添加量為1∶1，1×105cfu/g；異質(zhì)型乳酸菌菌劑布氏乳桿菌(Y)，添加量為4×105cfu/g和復(fù)合同、異質(zhì)型乳酸菌(T+Y)。通過(guò)對(duì)4個(gè)處理發(fā)酵第60天發(fā)酵特性、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、微生物含量以及開袋第5天有氧穩(wěn)定性、微生物含量和CO2產(chǎn)氣量的測(cè)定。結(jié)果表明，發(fā)酵第60天各指標(biāo)按大小排序，pH為T+Y>T>CK>Y(P=0.001)，乳酸含量為T+Y>Y>T>CK(P=0.095)，氨態(tài)氮含量為T+Y>Y>T>CK(P=0.011)，乙酸含量為Y>T+Y>CK>T(P=0.032)，酵母菌數(shù)量為T+Y>T>Y>CK(P=0.023)，霉菌數(shù)量為T+Y>T>Y>CK(P=0.028)，干物質(zhì)含量為T+Y>T>Y>CK(P=0.020)，可溶性糖含量為CK>T+Y>Y>T(P=0.190)，中性洗滌纖維含量為Y>CK>T+Y>T(P=0.001)，酸性洗滌纖維含量為CK>T>Y>T+Y(P=0.730)，粗灰分含量為T+Y>T>Y>CK(P=0.030)，對(duì)于好氧細(xì)菌、乳酸菌數(shù)量、粗蛋白、酸性洗滌木質(zhì)素、淀粉、粗脂肪含量均無(wú)顯著影響(P>0.05)。開袋第5天各指標(biāo)按大小排序pH為T+Y>T>CK>Y(P=0.001)，CO2產(chǎn)氣量為CK>T>Y>T+Y(P=0.007)，霉菌數(shù)量為T+Y>Y>T>CK(P=0.001)，有氧穩(wěn)定性為Y>T+Y>CK>T(P=0.021)，對(duì)于好氧細(xì)菌、乳酸菌和酵母菌數(shù)量無(wú)顯著影響(P>0.05)。采用隸屬函數(shù)法綜合各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，各處理按優(yōu)劣排序?yàn)閅(0.652)>T+Y(0.528)>CK(0.492)>T(0.441)。

青貯玉米；乳酸菌；微生物；營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)；發(fā)酵特征；有氧穩(wěn)定性

青貯玉米飼料由于其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)佳、儲(chǔ)藏時(shí)間長(zhǎng)，因而成為最為重要的反芻動(dòng)物飼料之一[1]。青貯的原理是在厭氧條件下，通過(guò)附著于植物體的乳酸菌利用原料中的可溶性碳水化合物，發(fā)酵產(chǎn)生有機(jī)酸(主要是乳酸)，迅速降低pH值，從而殺滅或者抑制各種微生物的活動(dòng)，達(dá)到長(zhǎng)期保存青綠飼料的目的[2]。目前，國(guó)內(nèi)外主要利用各類微生物制劑提高青貯玉米的發(fā)酵特性與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，其中乳酸菌菌劑作為最為安全有效的添加劑常被應(yīng)用于各類青貯飼料的發(fā)酵[3]。

乳酸菌菌劑按照其作用特點(diǎn)主要可分為兩類，一類為同質(zhì)型乳酸菌，其主要包括植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)、乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)、戊糖片球菌(Pediococcusacidilactici)、酪蛋白乳桿菌(Lactobacilluscasein)等。另一類為異質(zhì)型乳酸菌，包括短乳桿菌(Lactobacillusbreris)、布氏乳桿菌(Lactobacillusbuchneri)等[4]。這些乳酸菌菌劑在青貯中有各自的特點(diǎn)，其中同質(zhì)型乳酸菌消耗能量低，能迅速降低青貯飼料的pH，并可有效降低乙醇和銨態(tài)氮含量，提高乳酸乙酸比；然而其發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸含量較低，不能有效抑制霉菌和酵母菌等的生長(zhǎng)，從而造成青貯飼料的腐敗[5-6]。且不同類型同質(zhì)型乳酸菌產(chǎn)生乳酸的能力不同。另外，其產(chǎn)生的乳酸易被酵母菌利用，造成青貯飼料的二次發(fā)酵，不但降低青貯飼料的有氧穩(wěn)定性，且還會(huì)造成諸多負(fù)面影響[7]。異質(zhì)型發(fā)酵乳酸菌雖然消耗底物的能量較多，但其可產(chǎn)生大量抑制真菌生長(zhǎng)的乙酸，從而提高青貯飼料的有氧穩(wěn)定性，并可有效防止二次發(fā)酵，通過(guò)此過(guò)程可彌補(bǔ)發(fā)酵造成的潛在營(yíng)養(yǎng)損失[8-10]。鑒于此，本研究擬開展植物乳桿菌、戊糖片球菌和布氏乳桿菌的混合發(fā)酵，對(duì)比不同類型乳酸菌混合或單獨(dú)發(fā)酵對(duì)全株玉米青貯發(fā)酵特征、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、微生物數(shù)量及有氧穩(wěn)定性的影響，并采用隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)法(membership function analysis, MFA)評(píng)價(jià)出最佳的發(fā)酵處理[11]，為我國(guó)青貯生物添加劑的研究和發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1原料與加工調(diào)制

青貯玉米原料:以新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物所選育的早中熟品種新飼玉10號(hào)(Zeamays‘Xinsiyu No.10’)。種植玉米試驗(yàn)地位于新疆石河子大學(xué)牧草試驗(yàn)站(N 44°20′, E 88°30′, 海拔 420 m)。種植時(shí)間為2015年4月10日-2015年8月20日(生長(zhǎng)期為112 d)，玉米種植為穴播，密度按照寬窄行處理(60 cm+40 cm),種植面積為667 m2，在玉米進(jìn)入乳熟末期蠟熟初期時(shí)(按照玉米乳線超過(guò)2/3時(shí))收刈全株玉米，當(dāng)場(chǎng)切碎至2 cm左右長(zhǎng)度，待貯。全株青貯玉米收獲時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)見表2、3。

添加劑：植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum, ACCC 11016)和戊糖片球菌(Pediococcusacidilactici, ACCC 05481)，購(gòu)自中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心(ACCC)。布氏乳桿菌(Lactobacillusbuchneri, CICC 20293)，菌種購(gòu)自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于青貯收獲的當(dāng)天(2015年8月20日)采用真空袋法調(diào)制青貯(真空袋規(guī)格為40cm×50 cm 24絲)。設(shè)計(jì)3種乳酸菌處理，即同質(zhì)型乳酸菌(T處理)：植物乳桿菌和戊糖片球菌復(fù)合添加，添加量為1∶1，1×105cfu/g。異質(zhì)型乳酸菌(Y處理)：布氏乳桿菌，添加量為4×105cfu/g；同質(zhì)型+異質(zhì)型乳酸菌(T+Y處理)：復(fù)合添加T和Y處理的添加菌種及劑量；不加任何菌劑的空白對(duì)照(CK處理)共4個(gè)處理，各處理均將提前按比例配置好的菌液用噴壺均勻的噴灑至樣品的表面，CK處理噴灑等量的去離子水。青貯調(diào)制24袋，每個(gè)處理6袋，每袋2.0 kg，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(23～30 ℃)下發(fā)酵60 d。第60天時(shí)全部模擬開窖，進(jìn)行感官指標(biāo)評(píng)定，各個(gè)處理均隨機(jī)選取3袋測(cè)定其發(fā)酵特性、營(yíng)養(yǎng)成分和主要微生物數(shù)量，其余的12袋采用溫度測(cè)定儀實(shí)時(shí)觀測(cè)其開窖后的溫度變化(設(shè)定每5 min間隔記錄一次)，并在開窖后的第5天測(cè)定各處理的pH、主要微生物數(shù)量與CO2產(chǎn)氣情況。

1.3各指標(biāo)測(cè)定方法

感官評(píng)定主要觀察青貯飼料的色澤、氣味和質(zhì)地，方法參照《青貯飼料質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[12]。

發(fā)酵特性主要測(cè)定pH、乳酸(lactic acid,LA)、乙酸(acetic acid,AA)、氨態(tài)氮(NH3-N)。其中pH采用酸度計(jì)(PHS-25，產(chǎn)地上海雷磁)測(cè)定；LA采用對(duì)羥基聯(lián)苯比色法測(cè)定；AA采用GC分析儀(GC9A，產(chǎn)地海力生集團(tuán)有限公司)測(cè)定；NH3-N采用苯酚-次氯酸比色法測(cè)定[13-14]。

營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)主要測(cè)定干物質(zhì)(dry matter,DM)、粗蛋白(crude protein,CP)、可溶性碳水化合物(water soluble-carbohydrates,WSC)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)、酸性洗滌木質(zhì)素(acid detergent lignin,ADL)、淀粉、粗脂肪(ether extract,EE)、粗灰分(crude ash,Ash)。DM采用烘干重量法測(cè)定，CP采用凱氏定氮法測(cè)定，WSC采用蒽酮-硫酸比色法測(cè)定，NDF和ADF采用范氏(Van Soest)洗滌纖維法測(cè)定，ADL采用酸洗灰化法測(cè)定，淀粉采用酶水解法測(cè)定，EE采用索氏浸提法(乙醚浸出法)測(cè)定，Ash采用灰化法測(cè)定[15-17]。

主要微生物測(cè)定好氧細(xì)菌(aerobic bacteria, AB)、乳酸菌(lactic acid bacteria, LAB)、酵母菌和霉菌數(shù)量。將各個(gè)處理配成1∶10的青貯液，搖菌30 min，無(wú)菌環(huán)境進(jìn)行梯度稀釋，選擇合適的3個(gè)梯度分別接種于選擇性培養(yǎng)基中[好養(yǎng)細(xì)菌采用PCA(plate count agar)培養(yǎng)基，乳酸菌采用MRS(man,rogosa and sharpe)培養(yǎng)基，酵母菌采用MEA(malt extract agar)培養(yǎng)基，霉菌采用SCDA(salt czapek dox agar)培養(yǎng)基]，細(xì)菌和真菌的培養(yǎng)條件分別為32 ℃和24 ℃培養(yǎng)3 d，培養(yǎng)結(jié)束后進(jìn)行平板計(jì)數(shù)，并折算微生物數(shù)量[18]。

有氧穩(wěn)定性的測(cè)定主要觀測(cè)各處理開袋后溫度變化，當(dāng)內(nèi)部溫度超過(guò)環(huán)境溫度2 ℃時(shí)所消耗的時(shí)間為有氧穩(wěn)定性[19]。CO2的測(cè)定采用CO2產(chǎn)氣裝置進(jìn)行測(cè)定。CO2產(chǎn)氣裝置：按Ashbell等[19]、許慶方等[20]的描述，自制評(píng)定有氧穩(wěn)定性的CO2產(chǎn)氣裝置。每套裝置包括兩個(gè)550 mL碳酸飲料瓶，分上下兩部分。上面部分用來(lái)放置25 g樣品，下面部分用來(lái)盛放KOH溶液。取20 mL 20% KOH溶液，放入上述產(chǎn)氣裝置內(nèi)。在第5天打開4種飼料的產(chǎn)氣裝置，每種飼料打開3個(gè)，共制作本裝置12套。所有產(chǎn)氣裝置置于30 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步整理，SPSS 20.0軟件進(jìn)行F檢驗(yàn)，通過(guò)檢驗(yàn)后進(jìn)行單因素方差分析，多重比較采用Duncan法，其中P<0.05表示處理組間差異顯著，P<0.01表示處理組間差異極顯著。采用隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)出最佳處理[11]，具體公式為：

UX(+) =(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin);UX(-)=1-UX(+)

式中：X為樣品各指標(biāo)測(cè)定值，UX(+)為各指標(biāo)呈正相關(guān)隸屬函數(shù)值，UX(-)為各指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)隸屬函數(shù)值。Xij為某樣品某指標(biāo)測(cè)定值；Ximax為某樣品某指標(biāo)最大測(cè)定值；Ximin為某樣品某指標(biāo)最小測(cè)定值。

2 結(jié)果與分析

2.1不同添加菌劑發(fā)酵全株玉米青貯感官評(píng)定

各處理青貯玉米在氣味質(zhì)地上差異均不大，僅在顏色和酸味兩項(xiàng)指標(biāo)有略微差別，綜合感官評(píng)定結(jié)果為CK、T和TY處理均為良好，Y處理為優(yōu)等(表1)。

表1 不同添加菌劑發(fā)酵全株玉米青貯感官評(píng)定Table 1 Sensory evaluation of whole corn silage fermented by different adding bacteria

注：表中CK表示不加任何菌種;T表示加入植物乳桿菌和戊糖片球菌;Y表示加入布氏乳桿菌;T+Y表示加入植物乳桿菌、戊糖片球菌和布氏乳桿菌。下同。

Note:CK: untreated corn silage with no inoculant applied; T:LactobacillusplantarumandPediococcusacidilactici; Y:Lactobacillusbuchneri; T+Y:Lactobacillusplantarum，PediococcusacidilacticiandLactobacillusbuchneri. The same below.

2.2不同添加菌劑對(duì)全株玉米青貯發(fā)酵特征與主要微生物數(shù)量的影響

通過(guò)對(duì)全株玉米青貯發(fā)酵特征相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果表明(表2)，全株青貯玉米發(fā)酵前pH為5.33，LA含量為0.61%，NH3-N含量為0.019%，AA含量為0.65%。青貯60 d結(jié)束時(shí)，各處理間pH差異極顯著(P=0.001)，其中Y處理顯著低于CK、T和T+Y處理(P<0.05)，CK和T處理顯著低于T+Y處理(P<0.05)，CK和T處理間差異不顯著(P>0.05)。各處理間LA差異不顯著(P=0.095)，其中僅T+Y處理顯著高于CK處理(P<0.05)。各處理間NH3-N含量差異顯著(P=0.011)，其中CK處理顯著低于Y和T+Y處理(P<0.05)，CK和T處理顯著低于T+Y處理(P<0.05)，CK和T處理之間、T和Y處理之間以及Y和T+Y處理之間差異均不顯著(P>0.05)。各處理間AA含量按高低排序?yàn)閅和T+Y處理>CK處理>T處理(P=0.032)。

通過(guò)對(duì)全株玉米青貯主要微生物數(shù)量的測(cè)定結(jié)果表明(表2)，全株青貯玉米發(fā)酵前AB數(shù)量為8.19 log cfu/g，LAB數(shù)量為8.44 log cfu/g，酵母菌數(shù)量為6.10 log cfu/g，霉菌數(shù)量為5.77 log cfu/g。青貯60 d結(jié)束時(shí)，各處理間AB數(shù)量和LAB數(shù)量差異均不顯著(P>0.05)。各處理間酵母菌數(shù)量差異顯著(P=0.023)，其中T+Y處理顯著高于CK和Y處理(P<0.05)，CK、T和Y處理間差異不顯著(P>0.05)。各處理間霉菌數(shù)量差異顯著(P=0.028)，其中T+Y處理顯著高于CK和Y處理(P<0.05)，T+Y處理和T處理顯著高于CK處理(P<0.05)，T+Y和T處理之間、T和Y處理之間以及CK和Y處理之間差異均不顯著(P>0.05)。

表2 不同處理對(duì)全株玉米青貯發(fā)酵指標(biāo)和主要微生物數(shù)量的影響Table 2 Effects of whole corn silage with different treatments on fermentation and main microorganisms

注：表中SEM為除初始外各處理間的均值標(biāo)準(zhǔn)誤差。多重比較方法采用Duncan法，同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:SEM=The standard error of the mean outside between each treatment. Means within columns followed by the different letters are significantly different atP<0.05 level using Duncan test. The same below.

2.3不同添加菌劑對(duì)全株玉米青貯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

通過(guò)對(duì)全株玉米青貯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果表明(表3)，全株青貯玉米發(fā)酵前DM含量為42.27%，CP含量為7.31%，WSC含量為22.01%，NDF含量為50.09%，ADF含量為29.14%，ADL含量為5.83%，淀粉含量為27.73%，EE含量為6.68%，Ash含量為10.69%。青貯60 d結(jié)束時(shí)，各處理間CP、ADL、淀粉、EE含量差異均不顯著(P>0.05)。各處理間DM含量差異顯著(P=0.020)，其中T+Y和T處理顯著高于CK和Y處理(P<0.05)，Y處理也顯著高于CK處理(P<0.05)，而T和Y處理間以及T和T+Y處理間差異不顯著(P>0.05)。各處理間WSC差異不顯著(P=0.190)，其中CK和T+Y處理顯著高于T和Y處理(P<0.05)，而CK和T+Y處理之間以及T和Y處理之間差異不顯著(P>0.05)。各處理間NDF含量按高低排序?yàn)閅處理>CK和T+Y處理>T處理(P=0.020)。各處理間ADF含量差異不顯著(P=0.071)，其中僅CK處理顯著高于T+Y處理(P<0.05)。各處理間Ash含量差異顯著(P=0.030)，其中T、Y和T+Y處理均顯著高于CK處理(P<0.05)。

表3 不同處理對(duì)全株玉米青貯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 3 Effects of whole corn silage with different treatments on nutrition value

2.4不同添加菌劑對(duì)全株玉米青貯開袋5 d時(shí)pH、微生物、CO2含量與有氧穩(wěn)定性的影響

通過(guò)對(duì)全株玉米青貯開袋5 d時(shí)pH、微生物、CO2含量測(cè)定結(jié)果表明(表4)，各處理間pH按高低排序?yàn)門+Y處理>T處理>CK和Y處理(P=0.001)。CO2含量最高的為CK處理(P=0.007)，其極顯著高于其余各個(gè)處理(P<0.01)。各處理AB、LAB、酵母菌數(shù)量均無(wú)顯著差異(P>0.05)。各處理霉菌含量差異極顯著(P=0.001)，其中T+Y處理顯著高于CK和Y處理(P<0.05)，T處理顯著高于CK處理(P<0.05)，而T和Y處理之間、T和T+Y處理之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。有氧穩(wěn)定時(shí)間(AS)Y和T+Y處理顯著高于CK和T處理(P<0.05)。

表4 不同處理對(duì)全株玉米青貯開袋5 d時(shí)pH、微生物、CO2含量與有氧穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of whole corn silage with different treatment on pH, microbial, CO2 content and aerobic stability after 5 d of open the bag

2.5不同添加劑處理青貯玉米各指標(biāo)的綜合價(jià)值評(píng)價(jià)

由于各處理在不同指標(biāo)上表現(xiàn)均不相同，而以任何一個(gè)單一指標(biāo)評(píng)價(jià)最佳發(fā)酵處理均是不全面的[11]。因此，將各處理具有差異性的15個(gè)指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，其中LA、AA、WSC、DM、Ash、AS為正向指標(biāo)，pH(第60天和開袋第5天)、NH3-N、酵母菌、霉菌(第60天和開袋第5天)、NDF、ADF、CO2產(chǎn)氣量為負(fù)向指標(biāo)。平均15項(xiàng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行綜合價(jià)值的排序，平均值越大綜合價(jià)值越高，各處理綜合價(jià)值排序?yàn)?表5)：Y處理(0.652)>T+Y處理(0.528)>CK處理(0.492)>T處理(0.441)。

表5 各處理全株青貯玉米隸屬函數(shù)分析及綜合價(jià)值排序Table 5 Analysis on the membership function of all silage maize treated with different strains and its value ranking

3 討論

3.1不同添加劑對(duì)全株青貯玉米發(fā)酵品質(zhì)和微生物數(shù)量的影響

青貯的發(fā)酵是個(gè)復(fù)雜動(dòng)態(tài)的變化系統(tǒng)。就目前的研究結(jié)果來(lái)看，布氏乳桿菌單獨(dú)或與戊糖片球菌聯(lián)合添加，均有較高的pH、AA含量和較少的酵母菌和霉菌數(shù)量；且聯(lián)合添加時(shí)，LA含量顯著高于對(duì)照組[14]。本試驗(yàn)得到的結(jié)果與該研究結(jié)果一致。其原因主要為，同質(zhì)型乳酸菌代謝產(chǎn)物主要為L(zhǎng)A，而異質(zhì)型乳酸菌代謝產(chǎn)物除LA外還有AA，故而T+Y處理中LA含量最高，Y、T+Y處理中AA含量均較高(表2)。另外，本研究中，T+Y處理的pH最高，這說(shuō)明對(duì)于pH和AA兩項(xiàng)指標(biāo)，布氏乳桿菌與一種(戊糖片球菌)或兩種(戊糖片球菌和植物乳桿菌)菌劑發(fā)酵結(jié)果相同，且當(dāng)多種乳酸菌配合使用時(shí)，增加同質(zhì)型乳酸菌可顯著增加體系內(nèi)的LA含量。以往研究表明,添加植物乳桿菌能顯著降低青貯飼料pH，提高LA含量[21]。本研究中，發(fā)酵后pH均低于發(fā)酵前，LA含量也明顯高于發(fā)酵前，這說(shuō)明在發(fā)酵體系內(nèi)加入多種同質(zhì)型乳酸菌更有利于加快發(fā)酵進(jìn)程。另外，研究表明玉米秸稈青貯飼料中添加植物乳桿菌(7×106cfu/g)較不接種處理可顯著降低pH和NH3-N含量[22]。本研究加入兩種同質(zhì)型乳酸菌(T處理)，并未顯著降低pH和NH3-N含量，其原因可能為接種量較低(4×105cfu/g)，接種的同質(zhì)型乳酸菌未能在體系內(nèi)占主導(dǎo)地位。本研究布氏乳桿菌單獨(dú)或與兩種同質(zhì)型乳酸菌同時(shí)添加時(shí)，其NH3-N含量顯著高于CK處理(表2)，其原因主要是由于厭氧的梭菌未被完全抑制，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分解所致[23]。除此以外，添加菌劑未對(duì)發(fā)酵結(jié)束時(shí)體系內(nèi)的AB和LAB數(shù)量造成影響，其原因可能是經(jīng)過(guò)60 d的發(fā)酵，前期AB和LAB數(shù)量增多，發(fā)酵后因WSC含量減少，造成發(fā)酵底物降低進(jìn)而導(dǎo)致AB和LAB數(shù)量減少，直到發(fā)酵后期數(shù)量趨于穩(wěn)定。

3.2不同添加劑對(duì)全株青貯玉米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是評(píng)價(jià)青貯玉米飼料最為重要的指標(biāo)之一。DM含量直接反映了底物營(yíng)養(yǎng)成分的濃度，以往研究在青貯玉米中添加乳酸菌菌劑可顯著提高DM含量[24-25]。本研究中加入各個(gè)乳酸菌處理的DM含量也顯著高于不加菌劑處理(表3)，其原因主要為全株玉米發(fā)酵底物充足，添加乳酸菌促進(jìn)了青貯前期乳酸發(fā)酵，加速了青貯內(nèi)環(huán)境的酸化，進(jìn)而抑制了有害微生物的活性，從而減少了DM損失[24-25]。本研究中，發(fā)酵結(jié)束時(shí)各處理間CP含量差異均不顯著，但與發(fā)酵前相比CP含量均有所下降(表3)，其原因與牧草刈割后植物呼吸的作用、蛋白質(zhì)降解酶的作用以及微生物的代謝活動(dòng)密切相關(guān)[26]。其他牧草也表現(xiàn)出相同的特點(diǎn)[27-28]。也有研究表明，單獨(dú)添加異質(zhì)型乳酸菌使得DM和淀粉含量增加，WSC和CP含量降低[29-31]，本研究結(jié)果與此相似。本研究中淀粉含量較青貯前下降，其原因可能為乳酸菌發(fā)酵需要能量和蛋白質(zhì)以維持自身的生長(zhǎng)，因此發(fā)酵過(guò)程中降低了青貯飼料中的糖、淀粉和蛋白質(zhì)的含量。目前研究發(fā)現(xiàn)一些布氏乳桿菌除了產(chǎn)生AA外，還可以產(chǎn)生阿魏酸酯酶，其可以水解木質(zhì)素和半纖維素之間的阿魏酸酯鍵，它們可潛在地改善飼料的纖維可消化性[32]。本研究中各處理NDF和ADF含量產(chǎn)生變化可能是上述酶產(chǎn)生的作用。具體因素還有待于進(jìn)一步研究。

3.3不同添加劑對(duì)全株青貯玉米有氧穩(wěn)定性的影響

飼料的有氧穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)飼料價(jià)值的重要指標(biāo)，一般實(shí)際生產(chǎn)中青貯玉米開窖后接觸到空氣的部分不會(huì)超過(guò)5 d[9,13]。有研究通過(guò)對(duì)比在全株青貯玉米添加布氏乳桿菌與否，表示判斷青貯變質(zhì)的指示劑是pH、CO2產(chǎn)氣量以及酵母和霉菌的數(shù)量[9]。因此本研究只分析有氧暴露第5天微生物數(shù)量與CO2產(chǎn)氣量的影響，以反映不同處理對(duì)青貯腐敗變質(zhì)的影響。而對(duì)于同質(zhì)型乳酸菌，由于其在有氧情況下的穩(wěn)定性，不能起到增加有氧穩(wěn)定性的效果[8]。本研究?jī)煞N同質(zhì)型乳酸菌復(fù)合接種也未能起到這一作用。本研究中Y和T+Y處理的AS時(shí)間均為190 h左右(表3)，其明顯高于以往布氏乳桿菌單獨(dú)或與戊糖片球菌聯(lián)合添加的有氧穩(wěn)定時(shí)間(136 h)[14]。另外，本研究開袋第5天時(shí)各處理酵母菌含量差異不顯著，且接種布氏乳桿菌的處理顯著高于未接種處理組。其原因主要與接種布氏乳桿菌有關(guān)[8]。而本研究開袋第5天時(shí)T和T+Y處理之間的霉菌含量差異不顯著，其原因可能與布氏乳桿菌接種量或與環(huán)境因素有關(guān)[9]。有研究也證實(shí)了當(dāng)接種量<5×105cfu/g時(shí)，布氏乳桿菌不能有效提高青貯飼料的有氧穩(wěn)定性[33]。以往對(duì)玉米和小麥的青貯發(fā)現(xiàn)布氏乳桿菌與植物乳桿菌單一或聯(lián)合接種時(shí)，布氏乳桿菌對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物和霉菌的數(shù)量影響并不顯著[7]。也有研究表明布氏乳桿菌與戊糖片球菌單一或聯(lián)合接種時(shí)對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物和微生物數(shù)量有一定差異[14]。這一爭(zhēng)議一方面主要取決于同質(zhì)型乳酸菌的種類和接種量，另外還可能與乳酸菌菌群內(nèi)的群體感應(yīng)性有關(guān)。其具體原因還需要繼續(xù)探索。除此以外，對(duì)扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa)的青貯研究表明，單獨(dú)接種布氏乳桿菌或與植物乳桿菌聯(lián)合接種時(shí)，青貯飼料有較低的pH、CO2產(chǎn)生量、霉菌和酵母菌數(shù)量，并且提高了飼草的有氧穩(wěn)定性[13]。本研究結(jié)果與此基本一致。對(duì)于黑麥草(Loliumperenne)的青貯也表明，添加同質(zhì)型乳酸菌(植物乳桿菌+戊糖片球菌)可導(dǎo)致更少的蛋白降解和DM損失，而不改善青貯的有氧穩(wěn)定性[34]。

4 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)不同乳酸菌菌劑發(fā)酵青貯玉米的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析，并采用綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到各處理按優(yōu)劣排序的結(jié)果為：?jiǎn)为?dú)添加布氏乳桿菌(添加量4×105cfu/g)>復(fù)合添加植物乳桿菌和戊糖片球菌(添加量1∶1，1×105cfu/g)和布氏乳桿菌(添加量4×105cfu/g)>不添加菌劑>植物乳桿菌和戊糖片球菌(添加量1∶1，1×105cfu/g)。該研究結(jié)果為我國(guó)青貯生物添加劑的研究提供部分理論基礎(chǔ)。

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Effectsofhomo-andhetero-fermentativelacticacidbacteriaonthefermentationcharacteristics,nutritionalquality,andaerobicstabilityofwholecornsilage

MIAO Fang1, ZHANG Fan-Fan1, TANG Kai-Ting1, JIA Shu-An1,2, WANG Xu-Zhe1, MA Chun-Hui1*

1.CollegeofAnimalScience&Technology,ShiheziUniversity,Shihezi832000,China; 2.InstituteofAnimalHealthSupervisionofXinjiang,Urumqi830011,China

The overall aim of our research was to improve the fermentation characteristics, nutritional quality, and aerobic stability of whole-corn silage. We investigated the effects of homo- and hetero-lactic acid bacteria on the fermentation characteristics, nutritional value, and microorganism content of whole-corn silage. Lactic acid bacteria were added to whole corn plants and sealed in a vacuum bag. The control (CK) had no added inoculant. The T group containedLactobacillusplantarum+Pediococcusacidilacticiat 1∶1, 1×105cfu/g; the Y group containedLactobacillusbuchneriat 4×105cfu/g; and the T+Y group contained all of these homo- and heterofermentative lactic acid bacteria. The following indexes were analyzed to evaluate fermentation: nutritional quality, microbial content on the 60th day of fermentation, microbial content, and CO2gas production on the 5th day after opening the bag. The treatments were ranked as follows: pH, T+Y>T>CK>Y (P=0.001); lactic acid content, T+Y>Y>T>CK (P=0.095); ammonium nitrogen content, T+Y>Y>T>CK (P=0.011); number of yeasts, T+Y>T>Y>CK (P=0.023); number of molds, T+Y>T>Y>CK (P=0.028); dry matter content, T+Y>T>Y>CK (P=0.020); water soluble carbohydrates content, CK>T+Y>Y>T (P=0.190); neutral detergent fiber content, Y>CK>T+Y>T (P=0.001); acid detergent fiber content, CK>T>Y>T+Y (P=0.730); crude ash content, T+Y>T>Y>CK (P=0.030). There was no significant difference among treatments in crude protein content, acid detergent lignin content, starch content, crude fat content, and the number of aerobic bacteria and lactic acid bacteria (P>0.05). On the 5th day after opening the bag, the treatments were ranked as follows: pH, T+Y>T>CK>Y (P=0.001); CO2production, CK>T>Y>T+Y (P=0.007); mold count, T+Y>Y>T>CK (P=0.001); aerobic stability, Y>T+Y>CK>T (P=0.021). On the 5th day after opening the bag, there was no significant difference among the treatments in the number of aerobic bacteria, lactic acid bacteria, and yeasts (P>0.05). The comprehensive values of the four treatments, as calculated from the 16 indexes by a membership function analysis, were as follows: Y (0.652)>T+Y (0.528)>CK (0.492)>T (0.441).

corn silage; lactobacillus; microorganism; nutritional quality; fermentation characteristic; aerobic stability

10.11686/cyxb2016478

http://cyxb.lzu.edu.cn

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2016-12-13；改回日期：2017-03-13

國(guó)家自然科學(xué)

基金項(xiàng)目(31460637)，國(guó)家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS35)和新疆研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(XJGRI2015037)資助。

苗芳(1989-)，女，山東菏澤人，在讀碩士。E-mail:790856048@qq.com*通信作者Corresponding author. E-mail:chunhuima@126.com