同/異型發(fā)酵乳酸菌對玉米秸稈青貯品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的影響

王誠　張瑩　王玲等

關鍵詞：玉米秸稈青貯；乳酸菌；發(fā)酵品質(zhì)；微生物；有氧穩(wěn)定性

0引言

近年來畜牧業(yè)發(fā)展十分迅速，青貯飼料技術也有極大的提高，青貯粗飼料逐漸占據(jù)畜牧生產(chǎn)的主流。青貯飼料原料主要有玉米、高粱、向日葵等，其中以玉米為主料的經(jīng)濟效益更好。青貯是將新鮮青綠原料采用不同方式進行處理，如窖貯、裹包、袋貯、池貯等，在密閉厭氧環(huán)境中，通過乳酸菌的大量增殖，以青貯原料的可溶性糖為底物，發(fā)生糖酸轉(zhuǎn)化產(chǎn)生乳酸等有機酸，降低青貯飼料的pH，抑制好氧細菌和霉菌的繁殖活動，盡量保留青貯飼料的營養(yǎng)物質(zhì)，有效延長飼料的貯存時間[1]。在青貯玉米的實踐過程中發(fā)現(xiàn)，青貯如果密封不嚴，會導致有氧腐敗、青貯品質(zhì)降低甚至產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，可能造成動物死亡。

乳酸菌是青貯飼料領域常見的添加劑，菌種安全可靠，能極大地提高青貯的成功率。乳酸菌按照發(fā)酵類型可以分為同型發(fā)酵乳酸菌和異型發(fā)酵乳酸菌[2-3]。同型發(fā)酵乳酸菌可以快速生成乳酸、降低青貯飼料的pH，提高發(fā)酵品質(zhì)，但發(fā)酵過程只能產(chǎn)生少量的揮發(fā)性脂肪酸，因此對腐敗菌的抑制作用較差；異型發(fā)酵乳酸菌能夠有效抑制腐敗菌的生長繁殖，并預防二次發(fā)酵，因此能夠延長青貯飼料的有氧穩(wěn)定性。本文將通過合理的試驗設計，探究同/異型發(fā)酵乳酸菌對玉米秸稈青貯品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性的影響。

1 材料與方法

1.1試驗材料

本試驗中同型乳酸菌制劑和異型乳酸菌制劑分別選擇植物乳桿菌和布氏乳桿菌，均由山東健源生物科技有限公司自主分離，活菌數(shù)為2.0伊1010CFU/g。

將種植于泰安市試驗區(qū)的新鮮去穗玉米秸稈進行收割，留茬高度為20 cm，切碎至1-2 cm備用。

1.2試驗設計

本試驗以不同類型乳酸菌作為單因素開展，有CK 處理（不加任何菌劑）、T 組（植物乳桿菌添加量為106 CFU/g）、Y 組（布氏乳桿菌添加量為106 CFU/g）、TY 組（植物乳桿菌和布氏乳桿菌添加量分別為106 CFU/g），共4 個處理組，每個處理重復三次。在聚乙烯袋中放入2.5 kg 待青貯原料，將乳酸菌溶液均勻噴灑于待青貯飼料表面，（CK組噴灑等量蒸餾水），將各組青貯飼料壓實抽真空后密封，室溫下發(fā)酵60 天開袋。檢測各組青貯飼料的發(fā)酵指標、營養(yǎng)成分、微生物數(shù)量和有氧穩(wěn)定性。

1.3各指標測定方法

影響玉米青貯發(fā)酵特性的因素主要是：pH、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸和氨態(tài)氮等。通過精密pH 計測定pH，通過高效液相色譜儀測定乳酸含量，通過GC 分析儀測定乙酸、丙酸和丁酸的含量，采用苯酚原次氯酸比色法測定氨態(tài)氮的含量，計算氨態(tài)氮/總氮。采用65 益烘干法測定干物質(zhì)含量，凱氏定氮法測定粗蛋白含量，Van Soest 法測定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量[4]。

青貯飼料中的微生物主要有乳酸菌、酵母菌、霉菌和好氧細菌，本試驗采用平板計數(shù)法測定微生物數(shù)量。乳酸菌采用MRS 培養(yǎng)基，酵母菌采用MEA 培養(yǎng)基，霉菌采用SCDA 培養(yǎng)基，好氧細菌采用PCA 培養(yǎng)基，細菌和真菌的培養(yǎng)條件分別為32 益和24 益培養(yǎng)3 天，培養(yǎng)結(jié)束后進行平板計數(shù)，計算微生物數(shù)量[5]。

各處理組分別取1 kg 青貯飼料置于塑料密封袋中并插入溫度記錄儀，將袋子用無菌針扎孔，并在外面套上一個敞口塑料袋，避免組間交叉污染。將處理后的青貯飼料置于室溫陰涼處，每隔10 min 測量一次青貯飼料溫度和室內(nèi)溫度，當青貯飼料溫度超過室內(nèi)溫度2 K 時試驗結(jié)束，測得有氧穩(wěn)定時間。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016 軟件進行數(shù)據(jù)初步處理。采用SPSS 26.0 軟件進行單因素方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1不同處理組玉米秸稈青貯的發(fā)酵指標比較

由表1 可知，CK 組的pH、丁酸和氨態(tài)氮/總氮含量顯著高于其他組（P約0.05），乳酸、乙酸含量顯著低于其他組。在三組試驗組中，pH 值由低到高排序為T 組約TY 組約Y 組，T 組與Y 組有顯著差異（P約0.05）；乳酸含量由高到低排序為T 組躍TY組躍Y 組，且各組差異顯著（P約0.05）；乙酸含量由高到低排序為Y 組躍TY 組躍T 組，且各組差異顯著（P約0.05）；各試驗組均未檢測到丁酸，三組的丙酸和氨態(tài)氮/總氮含量無顯著差異，氨態(tài)氮/總氮含量由低到高順序為Y 組約TY 組約T 組。以上數(shù)據(jù)表明三組試驗組青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)明顯高于對照組，其中同型發(fā)酵乳酸菌能夠顯著降低青貯pH，提高乳酸含量；異型發(fā)酵乳酸菌能夠顯著提高乙酸含量，降低氨態(tài)氮/總氮含量。

2.2不同處理組玉米秸稈青貯的營養(yǎng)品質(zhì)比較

由表2 可知，各組青貯飼料的干物質(zhì)含量由高到低排序為Y 組躍TY 組躍T 組躍CK 組，Y 組與T組有顯著差異（P約0.05）；粗蛋白含量由高到低排序為T 組躍TY 組躍Y 組躍CK 組，三組試驗組之間無顯著差異，但均顯著高于CK 組（P約0.05）；中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量由低到高排序為T組約TY 組約Y 組約CK 組，三個試驗組之間無顯著差異，但T 組的中性洗滌纖維含量、T 組和TY 組的酸性洗滌纖維含量均顯著低于CK 組（P約0.05）。以上數(shù)據(jù)表明三組試驗組青貯飼料的營養(yǎng)品質(zhì)明顯優(yōu)于CK 組，均明顯提高了青貯飼料的干物質(zhì)和粗蛋白含量，降低了中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量。

2.3不同處理組玉米秸稈青貯的微生物數(shù)量比較

根據(jù)標準分析法，按其結(jié)果量（單位：CFU/g）以10 為底數(shù)的對數(shù)進行數(shù)據(jù)分析。由表3 可知，各組的乳酸菌數(shù)量由高到低排序為TY 組躍T 組躍Y組躍CK 組，且T 和TY 組的乳酸菌含量顯著高于Y 組（P約0.05）；各組的酵母菌和霉菌數(shù)量由低到高順序為Y 組約T 組約TY 組約CK 組，Y 組的酵母菌和霉菌數(shù)量顯著低于T 和TY 組（P約0.05）；各組的好氧細菌數(shù)量由低到高順序為Y 組約T 組約TY 組約CK 組，Y 組的好氧細菌數(shù)量顯著低于TY 組（P約0.05）。以上數(shù)據(jù)表明同型發(fā)酵乳酸菌能夠顯著提高青貯飼料的乳酸菌數(shù)量，異型發(fā)酵乳酸菌可以顯著降低酵母菌、霉菌和好氧細菌數(shù)量。

2.4不同處理組對玉米秸稈青貯的有氧穩(wěn)定時間比較

由圖1 可知，各處理組青貯飼料的有氧穩(wěn)定時間由高到低排序為Y 組躍TY 組躍T 組躍CK 組，Y組與TY 組之間無顯著差異，但與T 組和CK 組有顯著差異（P約0.05）。結(jié)果表明異型發(fā)酵乳酸菌可以顯著延長青貯飼料的有氧穩(wěn)定時間，提高有氧穩(wěn)定性。

3 討論

3.1不同處理組對玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)和微生物數(shù)量的影響

pH 值是判斷青貯制備成功與否的重要指標，通常情況下pH 值越低，青貯品質(zhì)越好[6]。除CK 處理組外，其他各試驗組pH 值均顯著降低，其中T組和TY 組都添加了同型乳酸菌，青貯飼料發(fā)酵產(chǎn)生了較高含量的乳酸，因此青貯pH 值顯著下降，乳酸菌數(shù)量顯著高于其他組。優(yōu)良的青貯玉米飼料含有較多的乳酸及極少量的乙酸[7]，異型乳酸菌代謝產(chǎn)物除乳酸外還有乙酸等揮發(fā)性脂肪酸，因此添加了異型乳酸菌的Y 組和TY 組青貯飼料中乙酸含量較高[5]。本試驗中對照組青貯中含有丁酸，而另外三組則不含丁酸，是由于添加了乳酸菌，生成了乳酸等有機酸，降低了青貯飼料的pH，抑制了丁酸梭菌的繁殖。氨態(tài)氮與總氮的含量與青貯飼料質(zhì)量有關，含量越高則青貯飼料中蛋白質(zhì)及氨基酸分解程度越大，即二者分解得越多[8]，本試驗中CK 組的氨態(tài)氮/總氮含量顯著高于添加乳酸菌的各試驗組，同型與異型乳酸菌之間差異不顯著，原因是添加了乳酸菌使青貯飼料的pH降低，抑制了梭菌等有害微生物的生長繁殖，另外異型乳酸菌的次級代謝產(chǎn)物為乙酸等揮發(fā)性脂肪酸，具有較強的抑菌作用，因此減少了腐敗菌對蛋白質(zhì)的分解[9]。這也解釋了Y 組青貯飼料的酵母菌、霉菌和好氧細菌數(shù)量顯著低于其他組的原因，表明異型乳酸菌與同型乳酸菌相比，對青貯飼料中有害微生物的抑制作用更強。

3.2不同處理組對玉米秸稈青貯營養(yǎng)品質(zhì)的影響

青貯飼料營養(yǎng)物質(zhì)的變化隨發(fā)酵過程變化而變化。本試驗結(jié)果表明，T 組、Y 組和TY 組的干物質(zhì)含量明顯高于CK 組（P約0.05），主要由于青貯中添加了乳酸菌，能夠利用玉米秸稈中的營養(yǎng)物質(zhì)，快速繁殖生成乳酸，降低青貯飼料的pH，抑制有害微生物的繁殖以減少干物質(zhì)的損失[5，10]。有研究表明玉米青貯過程中的呼吸作用、蛋白質(zhì)降解酶等影響營養(yǎng)物質(zhì)含量變化。各試驗組的粗蛋白含量顯著高于CK 組，是由于試驗組中添加了乳酸菌，優(yōu)化了青貯發(fā)酵過程，降低了pH，抑制了雜菌對粗蛋白的分解作用[4]。添加乳酸菌制劑組的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量明顯低于CK 組，可能原因是乳酸菌在青貯過程中產(chǎn)生了阿魏酸酯酶，破壞了玉米秸稈細胞壁的木質(zhì)素和半纖維素連接鍵，促進了纖維素的降解，使纖維含量下降[11-12]。

3.3不同組處理對玉米秸稈青貯有氧穩(wěn)定性的影響

研究表明，青貯飼料的有氧穩(wěn)定時間越長，其有氧穩(wěn)定性越好，越不容易發(fā)生有氧腐敗[13]。本試驗中添加異型乳酸菌的Y 組和TY 組青貯飼料的有氧穩(wěn)定時間顯著高于T 組和CK 組，原因與布氏乳桿菌的發(fā)酵特性有關。異型乳酸菌可分解乳酸產(chǎn)生乙酸等揮發(fā)性脂肪酸，抑制青貯飼料有氧腐敗，延長有氧穩(wěn)定時間，改善青貯玉米品質(zhì)[14]。

4 結(jié)論

本研究對添加同型乳酸菌制劑植物乳桿菌和異型乳酸菌制劑布氏乳桿菌的玉米秸稈青貯進行發(fā)酵指標、營養(yǎng)成分、微生物數(shù)量和有氧穩(wěn)定時間分析評價，得到的結(jié)果按優(yōu)劣程度排序為：單獨添加布氏乳桿菌躍復合添加植物乳桿菌和布氏乳桿菌躍單獨添加植物乳桿菌躍不添加任何乳酸菌制劑。本試驗可用于指導玉米秸稈青貯發(fā)酵添加劑的選擇，為制備優(yōu)質(zhì)玉米秸稈青貯飼料提供理論參考。