同/异质型乳酸菌添加对全株玉米青贮发酵特性、营养品质及有氧稳定性的影响

苗芳，张凡凡，唐开婷，贾舒安,2，王旭哲，马春晖*

(1.石河子大学动物科技学院，新疆 石河子 832000；2.新疆维吾尔自治区动物卫生监督所, 新疆 乌鲁木齐 830011)

同/异质型乳酸菌添加对全株玉米青贮发酵特性、营养品质及有氧稳定性的影响

苗芳1，张凡凡1，唐开婷1，贾舒安1,2，王旭哲1，马春晖1*

(1.石河子大学动物科技学院，新疆 石河子 832000；2.新疆维吾尔自治区动物卫生监督所, 新疆 乌鲁木齐 830011)

本试验旨在探讨同/异质型乳酸菌对全株青贮玉米发酵特征、营养品质及微生物的影响，为改善青贮玉米青贮的发酵特性，提高其营养品质和有氧稳定性开辟新途径。试验采用真空袋法调制全株青贮玉米，添加不同的乳酸菌菌剂发酵全株青贮玉米，处理分别为：不添加任何菌剂(CK)；复合同质型乳酸菌菌剂植物乳杆菌+戊糖片球菌(T)，添加量为1∶1，1×105cfu/g；异质型乳酸菌菌剂布氏乳杆菌(Y)，添加量为4×105cfu/g和复合同、异质型乳酸菌(T+Y)。通过对4个处理发酵第60天发酵特性、营养品质、微生物含量以及开袋第5天有氧稳定性、微生物含量和CO2产气量的测定。结果表明，发酵第60天各指标按大小排序，pH为T+Y>T>CK>Y(P=0.001)，乳酸含量为T+Y>Y>T>CK(P=0.095)，氨态氮含量为T+Y>Y>T>CK(P=0.011)，乙酸含量为Y>T+Y>CK>T(P=0.032)，酵母菌数量为T+Y>T>Y>CK(P=0.023)，霉菌数量为T+Y>T>Y>CK(P=0.028)，干物质含量为T+Y>T>Y>CK(P=0.020)，可溶性糖含量为CK>T+Y>Y>T(P=0.190)，中性洗涤纤维含量为Y>CK>T+Y>T(P=0.001)，酸性洗涤纤维含量为CK>T>Y>T+Y(P=0.730)，粗灰分含量为T+Y>T>Y>CK(P=0.030)，对于好氧细菌、乳酸菌数量、粗蛋白、酸性洗涤木质素、淀粉、粗脂肪含量均无显著影响(P>0.05)。开袋第5天各指标按大小排序pH为T+Y>T>CK>Y(P=0.001)，CO2产气量为CK>T>Y>T+Y(P=0.007)，霉菌数量为T+Y>Y>T>CK(P=0.001)，有氧稳定性为Y>T+Y>CK>T(P=0.021)，对于好氧细菌、乳酸菌和酵母菌数量无显著影响(P>0.05)。采用隶属函数法综合各项指标进行评价，各处理按优劣排序为Y(0.652)>T+Y(0.528)>CK(0.492)>T(0.441)。

青贮玉米；乳酸菌；微生物；营养品质；发酵特征；有氧稳定性

青贮玉米饲料由于其营养品质佳、储藏时间长，因而成为最为重要的反刍动物饲料之一[1]。青贮的原理是在厌氧条件下，通过附着于植物体的乳酸菌利用原料中的可溶性碳水化合物，发酵产生有机酸(主要是乳酸)，迅速降低pH值，从而杀灭或者抑制各种微生物的活动，达到长期保存青绿饲料的目的[2]。目前，国内外主要利用各类微生物制剂提高青贮玉米的发酵特性与营养品质，其中乳酸菌菌剂作为最为安全有效的添加剂常被应用于各类青贮饲料的发酵[3]。

乳酸菌菌剂按照其作用特点主要可分为两类，一类为同质型乳酸菌，其主要包括植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)、乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)、戊糖片球菌(Pediococcusacidilactici)、酪蛋白乳杆菌(Lactobacilluscasein)等。另一类为异质型乳酸菌，包括短乳杆菌(Lactobacillusbreris)、布氏乳杆菌(Lactobacillusbuchneri)等[4]。这些乳酸菌菌剂在青贮中有各自的特点，其中同质型乳酸菌消耗能量低，能迅速降低青贮饲料的pH，并可有效降低乙醇和铵态氮含量，提高乳酸乙酸比；然而其发酵产生的挥发性脂肪酸含量较低，不能有效抑制霉菌和酵母菌等的生长，从而造成青贮饲料的腐败[5-6]。且不同类型同质型乳酸菌产生乳酸的能力不同。另外，其产生的乳酸易被酵母菌利用，造成青贮饲料的二次发酵，不但降低青贮饲料的有氧稳定性，且还会造成诸多负面影响[7]。异质型发酵乳酸菌虽然消耗底物的能量较多，但其可产生大量抑制真菌生长的乙酸，从而提高青贮饲料的有氧稳定性，并可有效防止二次发酵，通过此过程可弥补发酵造成的潜在营养损失[8-10]。鉴于此，本研究拟开展植物乳杆菌、戊糖片球菌和布氏乳杆菌的混合发酵，对比不同类型乳酸菌混合或单独发酵对全株玉米青贮发酵特征、营养品质、微生物数量及有氧稳定性的影响，并采用隶属函数评价法(membership function analysis, MFA)评价出最佳的发酵处理[11]，为我国青贮生物添加剂的研究和发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1原料与加工调制

青贮玉米原料:以新疆农垦科学院作物所选育的早中熟品种新饲玉10号(Zeamays‘Xinsiyu No.10’)。种植玉米试验地位于新疆石河子大学牧草试验站(N 44°20′, E 88°30′, 海拔 420 m)。种植时间为2015年4月10日-2015年8月20日(生长期为112 d)，玉米种植为穴播，密度按照宽窄行处理(60 cm+40 cm),种植面积为667 m2，在玉米进入乳熟末期蜡熟初期时(按照玉米乳线超过2/3时)收刈全株玉米，当场切碎至2 cm左右长度，待贮。全株青贮玉米收获时各项指标见表2、3。

添加剂：植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum, ACCC 11016)和戊糖片球菌(Pediococcusacidilactici, ACCC 05481)，购自中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC)。布氏乳杆菌(Lactobacillusbuchneri, CICC 20293)，菌种购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)。

1.2试验设计

于青贮收获的当天(2015年8月20日)采用真空袋法调制青贮(真空袋规格为40cm×50 cm 24丝)。设计3种乳酸菌处理，即同质型乳酸菌(T处理)：植物乳杆菌和戊糖片球菌复合添加，添加量为1∶1，1×105cfu/g。异质型乳酸菌(Y处理)：布氏乳杆菌，添加量为4×105cfu/g；同质型+异质型乳酸菌(T+Y处理)：复合添加T和Y处理的添加菌种及剂量；不加任何菌剂的空白对照(CK处理)共4个处理，各处理均将提前按比例配置好的菌液用喷壶均匀的喷洒至样品的表面，CK处理喷洒等量的去离子水。青贮调制24袋，每个处理6袋，每袋2.0 kg，实验室环境(23～30 ℃)下发酵60 d。第60天时全部模拟开窖，进行感官指标评定，各个处理均随机选取3袋测定其发酵特性、营养成分和主要微生物数量，其余的12袋采用温度测定仪实时观测其开窖后的温度变化(设定每5 min间隔记录一次)，并在开窖后的第5天测定各处理的pH、主要微生物数量与CO2产气情况。

1.3各指标测定方法

感官评定主要观察青贮饲料的色泽、气味和质地，方法参照《青贮饲料质量评定标准》[12]。

发酵特性主要测定pH、乳酸(lactic acid,LA)、乙酸(acetic acid,AA)、氨态氮(NH3-N)。其中pH采用酸度计(PHS-25，产地上海雷磁)测定；LA采用对羟基联苯比色法测定；AA采用GC分析仪(GC9A，产地海力生集团有限公司)测定；NH3-N采用苯酚-次氯酸比色法测定[13-14]。

营养品质主要测定干物质(dry matter,DM)、粗蛋白(crude protein,CP)、可溶性碳水化合物(water soluble-carbohydrates,WSC)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)、酸性洗涤木质素(acid detergent lignin,ADL)、淀粉、粗脂肪(ether extract,EE)、粗灰分(crude ash,Ash)。DM采用烘干重量法测定，CP采用凯氏定氮法测定，WSC采用蒽酮-硫酸比色法测定，NDF和ADF采用范氏(Van Soest)洗涤纤维法测定，ADL采用酸洗灰化法测定，淀粉采用酶水解法测定，EE采用索氏浸提法(乙醚浸出法)测定，Ash采用灰化法测定[15-17]。

主要微生物测定好氧细菌(aerobic bacteria, AB)、乳酸菌(lactic acid bacteria, LAB)、酵母菌和霉菌数量。将各个处理配成1∶10的青贮液，摇菌30 min，无菌环境进行梯度稀释，选择合适的3个梯度分别接种于选择性培养基中[好养细菌采用PCA(plate count agar)培养基，乳酸菌采用MRS(man,rogosa and sharpe)培养基，酵母菌采用MEA(malt extract agar)培养基，霉菌采用SCDA(salt czapek dox agar)培养基]，细菌和真菌的培养条件分别为32 ℃和24 ℃培养3 d，培养结束后进行平板计数，并折算微生物数量[18]。

有氧稳定性的测定主要观测各处理开袋后温度变化，当内部温度超过环境温度2 ℃时所消耗的时间为有氧稳定性[19]。CO2的测定采用CO2产气装置进行测定。CO2产气装置：按Ashbell等[19]、许庆方等[20]的描述，自制评定有氧稳定性的CO2产气装置。每套装置包括两个550 mL碳酸饮料瓶，分上下两部分。上面部分用来放置25 g样品，下面部分用来盛放KOH溶液。取20 mL 20% KOH溶液，放入上述产气装置内。在第5天打开4种饲料的产气装置，每种饲料打开3个，共制作本装置12套。所有产气装置置于30 ℃的恒温培养箱中。

1.4数据分析

采用Excel 2007软件进行数据的初步整理，SPSS 20.0软件进行F检验，通过检验后进行单因素方差分析，多重比较采用Duncan法，其中P<0.05表示处理组间差异显著，P<0.01表示处理组间差异极显著。采用隶属函数评价法评价出最佳处理[11]，具体公式为：

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

式中：X为样品各指标测定值，UX(+)为各指标呈正相关隶属函数值，UX(-)为各指标呈负相关隶属函数值。Xij为某样品某指标测定值；Ximax为某样品某指标最大测定值；Ximin为某样品某指标最小测定值。

2 结果与分析

2.1不同添加菌剂发酵全株玉米青贮感官评定

各处理青贮玉米在气味质地上差异均不大，仅在颜色和酸味两项指标有略微差别，综合感官评定结果为CK、T和TY处理均为良好，Y处理为优等(表1)。

表1 不同添加菌剂发酵全株玉米青贮感官评定Table 1 Sensory evaluation of whole corn silage fermented by different adding bacteria

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

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

2.2不同添加菌剂对全株玉米青贮发酵特征与主要微生物数量的影响

通过对全株玉米青贮发酵特征相关指标的测定结果表明(表2)，全株青贮玉米发酵前pH为5.33，LA含量为0.61%，NH3-N含量为0.019%，AA含量为0.65%。青贮60 d结束时，各处理间pH差异极显著(P=0.001)，其中Y处理显著低于CK、T和T+Y处理(P<0.05)，CK和T处理显著低于T+Y处理(P<0.05)，CK和T处理间差异不显著(P>0.05)。各处理间LA差异不显著(P=0.095)，其中仅T+Y处理显著高于CK处理(P<0.05)。各处理间NH3-N含量差异显著(P=0.011)，其中CK处理显著低于Y和T+Y处理(P<0.05)，CK和T处理显著低于T+Y处理(P<0.05)，CK和T处理之间、T和Y处理之间以及Y和T+Y处理之间差异均不显著(P>0.05)。各处理间AA含量按高低排序为Y和T+Y处理>CK处理>T处理(P=0.032)。

通过对全株玉米青贮主要微生物数量的测定结果表明(表2)，全株青贮玉米发酵前AB数量为8.19 log cfu/g，LAB数量为8.44 log cfu/g，酵母菌数量为6.10 log cfu/g，霉菌数量为5.77 log cfu/g。青贮60 d结束时，各处理间AB数量和LAB数量差异均不显著(P>0.05)。各处理间酵母菌数量差异显著(P=0.023)，其中T+Y处理显著高于CK和Y处理(P<0.05)，CK、T和Y处理间差异不显著(P>0.05)。各处理间霉菌数量差异显著(P=0.028)，其中T+Y处理显著高于CK和Y处理(P<0.05)，T+Y处理和T处理显著高于CK处理(P<0.05)，T+Y和T处理之间、T和Y处理之间以及CK和Y处理之间差异均不显著(P>0.05)。

表2 不同处理对全株玉米青贮发酵指标和主要微生物数量的影响Table 2 Effects of whole corn silage with different treatments on fermentation and main microorganisms

注：表中SEM为除初始外各处理间的均值标准误差。多重比较方法采用Duncan法，同列不同字母表示差异显著(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不同添加菌剂对全株玉米青贮营养品质的影响

通过对全株玉米青贮营养品质相关指标的测定结果表明(表3)，全株青贮玉米发酵前DM含量为42.27%，CP含量为7.31%，WSC含量为22.01%，NDF含量为50.09%，ADF含量为29.14%，ADL含量为5.83%，淀粉含量为27.73%，EE含量为6.68%，Ash含量为10.69%。青贮60 d结束时，各处理间CP、ADL、淀粉、EE含量差异均不显著(P>0.05)。各处理间DM含量差异显著(P=0.020)，其中T+Y和T处理显著高于CK和Y处理(P<0.05)，Y处理也显著高于CK处理(P<0.05)，而T和Y处理间以及T和T+Y处理间差异不显著(P>0.05)。各处理间WSC差异不显著(P=0.190)，其中CK和T+Y处理显著高于T和Y处理(P<0.05)，而CK和T+Y处理之间以及T和Y处理之间差异不显著(P>0.05)。各处理间NDF含量按高低排序为Y处理>CK和T+Y处理>T处理(P=0.020)。各处理间ADF含量差异不显著(P=0.071)，其中仅CK处理显著高于T+Y处理(P<0.05)。各处理间Ash含量差异显著(P=0.030)，其中T、Y和T+Y处理均显著高于CK处理(P<0.05)。

表3 不同处理对全株玉米青贮营养品质的影响Table 3 Effects of whole corn silage with different treatments on nutrition value

2.4不同添加菌剂对全株玉米青贮开袋5 d时pH、微生物、CO2含量与有氧稳定性的影响

通过对全株玉米青贮开袋5 d时pH、微生物、CO2含量测定结果表明(表4)，各处理间pH按高低排序为T+Y处理>T处理>CK和Y处理(P=0.001)。CO2含量最高的为CK处理(P=0.007)，其极显著高于其余各个处理(P<0.01)。各处理AB、LAB、酵母菌数量均无显著差异(P>0.05)。各处理霉菌含量差异极显著(P=0.001)，其中T+Y处理显著高于CK和Y处理(P<0.05)，T处理显著高于CK处理(P<0.05)，而T和Y处理之间、T和T+Y处理之间无显著差异(P>0.05)。有氧稳定时间(AS)Y和T+Y处理显著高于CK和T处理(P<0.05)。

表4 不同处理对全株玉米青贮开袋5 d时pH、微生物、CO2含量与有氧稳定性的影响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不同添加剂处理青贮玉米各指标的综合价值评价

由于各处理在不同指标上表现均不相同，而以任何一个单一指标评价最佳发酵处理均是不全面的[11]。因此，将各处理具有差异性的15个指标进行隶属函数分析，其中LA、AA、WSC、DM、Ash、AS为正向指标，pH(第60天和开袋第5天)、NH3-N、酵母菌、霉菌(第60天和开袋第5天)、NDF、ADF、CO2产气量为负向指标。平均15项指标的隶属函数值进行综合价值的排序，平均值越大综合价值越高，各处理综合价值排序为(表5)：Y处理(0.652)>T+Y处理(0.528)>CK处理(0.492)>T处理(0.441)。

表5 各处理全株青贮玉米隶属函数分析及综合价值排序Table 5 Analysis on the membership function of all silage maize treated with different strains and its value ranking

3 讨论

3.1不同添加剂对全株青贮玉米发酵品质和微生物数量的影响

青贮的发酵是个复杂动态的变化系统。就目前的研究结果来看，布氏乳杆菌单独或与戊糖片球菌联合添加，均有较高的pH、AA含量和较少的酵母菌和霉菌数量；且联合添加时，LA含量显著高于对照组[14]。本试验得到的结果与该研究结果一致。其原因主要为，同质型乳酸菌代谢产物主要为LA，而异质型乳酸菌代谢产物除LA外还有AA，故而T+Y处理中LA含量最高，Y、T+Y处理中AA含量均较高(表2)。另外，本研究中，T+Y处理的pH最高，这说明对于pH和AA两项指标，布氏乳杆菌与一种(戊糖片球菌)或两种(戊糖片球菌和植物乳杆菌)菌剂发酵结果相同，且当多种乳酸菌配合使用时，增加同质型乳酸菌可显著增加体系内的LA含量。以往研究表明,添加植物乳杆菌能显著降低青贮饲料pH，提高LA含量[21]。本研究中，发酵后pH均低于发酵前，LA含量也明显高于发酵前，这说明在发酵体系内加入多种同质型乳酸菌更有利于加快发酵进程。另外，研究表明玉米秸秆青贮饲料中添加植物乳杆菌(7×106cfu/g)较不接种处理可显著降低pH和NH3-N含量[22]。本研究加入两种同质型乳酸菌(T处理)，并未显著降低pH和NH3-N含量，其原因可能为接种量较低(4×105cfu/g)，接种的同质型乳酸菌未能在体系内占主导地位。本研究布氏乳杆菌单独或与两种同质型乳酸菌同时添加时，其NH3-N含量显著高于CK处理(表2)，其原因主要是由于厌氧的梭菌未被完全抑制，导致蛋白质分解所致[23]。除此以外，添加菌剂未对发酵结束时体系内的AB和LAB数量造成影响，其原因可能是经过60 d的发酵，前期AB和LAB数量增多，发酵后因WSC含量减少，造成发酵底物降低进而导致AB和LAB数量减少，直到发酵后期数量趋于稳定。

3.2不同添加剂对全株青贮玉米营养品质的影响

营养价值是评价青贮玉米饲料最为重要的指标之一。DM含量直接反映了底物营养成分的浓度，以往研究在青贮玉米中添加乳酸菌菌剂可显著提高DM含量[24-25]。本研究中加入各个乳酸菌处理的DM含量也显著高于不加菌剂处理(表3)，其原因主要为全株玉米发酵底物充足，添加乳酸菌促进了青贮前期乳酸发酵，加速了青贮内环境的酸化，进而抑制了有害微生物的活性，从而减少了DM损失[24-25]。本研究中，发酵结束时各处理间CP含量差异均不显著，但与发酵前相比CP含量均有所下降(表3)，其原因与牧草刈割后植物呼吸的作用、蛋白质降解酶的作用以及微生物的代谢活动密切相关[26]。其他牧草也表现出相同的特点[27-28]。也有研究表明，单独添加异质型乳酸菌使得DM和淀粉含量增加，WSC和CP含量降低[29-31]，本研究结果与此相似。本研究中淀粉含量较青贮前下降，其原因可能为乳酸菌发酵需要能量和蛋白质以维持自身的生长，因此发酵过程中降低了青贮饲料中的糖、淀粉和蛋白质的含量。目前研究发现一些布氏乳杆菌除了产生AA外，还可以产生阿魏酸酯酶，其可以水解木质素和半纤维素之间的阿魏酸酯键，它们可潜在地改善饲料的纤维可消化性[32]。本研究中各处理NDF和ADF含量产生变化可能是上述酶产生的作用。具体因素还有待于进一步研究。

3.3不同添加剂对全株青贮玉米有氧稳定性的影响

饲料的有氧稳定性是评价饲料价值的重要指标，一般实际生产中青贮玉米开窖后接触到空气的部分不会超过5 d[9,13]。有研究通过对比在全株青贮玉米添加布氏乳杆菌与否，表示判断青贮变质的指示剂是pH、CO2产气量以及酵母和霉菌的数量[9]。因此本研究只分析有氧暴露第5天微生物数量与CO2产气量的影响，以反映不同处理对青贮腐败变质的影响。而对于同质型乳酸菌，由于其在有氧情况下的稳定性，不能起到增加有氧稳定性的效果[8]。本研究两种同质型乳酸菌复合接种也未能起到这一作用。本研究中Y和T+Y处理的AS时间均为190 h左右(表3)，其明显高于以往布氏乳杆菌单独或与戊糖片球菌联合添加的有氧稳定时间(136 h)[14]。另外，本研究开袋第5天时各处理酵母菌含量差异不显著，且接种布氏乳杆菌的处理显著高于未接种处理组。其原因主要与接种布氏乳杆菌有关[8]。而本研究开袋第5天时T和T+Y处理之间的霉菌含量差异不显著，其原因可能与布氏乳杆菌接种量或与环境因素有关[9]。有研究也证实了当接种量<5×105cfu/g时，布氏乳杆菌不能有效提高青贮饲料的有氧稳定性[33]。以往对玉米和小麦的青贮发现布氏乳杆菌与植物乳杆菌单一或联合接种时，布氏乳杆菌对发酵产物和霉菌的数量影响并不显著[7]。也有研究表明布氏乳杆菌与戊糖片球菌单一或联合接种时对发酵产物和微生物数量有一定差异[14]。这一争议一方面主要取决于同质型乳酸菌的种类和接种量，另外还可能与乳酸菌菌群内的群体感应性有关。其具体原因还需要继续探索。除此以外，对扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa)的青贮研究表明，单独接种布氏乳杆菌或与植物乳杆菌联合接种时，青贮饲料有较低的pH、CO2产生量、霉菌和酵母菌数量，并且提高了饲草的有氧稳定性[13]。本研究结果与此基本一致。对于黑麦草(Loliumperenne)的青贮也表明，添加同质型乳酸菌(植物乳杆菌+戊糖片球菌)可导致更少的蛋白降解和DM损失，而不改善青贮的有氧稳定性[34]。

4 结论

本研究通过对不同乳酸菌菌剂发酵青贮玉米的相关指标进行分析，并采用综合评价法进行评价，得到各处理按优劣排序的结果为：单独添加布氏乳杆菌(添加量4×105cfu/g)>复合添加植物乳杆菌和戊糖片球菌(添加量1∶1，1×105cfu/g)和布氏乳杆菌(添加量4×105cfu/g)>不添加菌剂>植物乳杆菌和戊糖片球菌(添加量1∶1，1×105cfu/g)。该研究结果为我国青贮生物添加剂的研究提供部分理论基础。

References：

[1] Xu M Y, Li J G, Xie F,etal. Effect of different fertilizer applications on silage maize growth and hay output. Acta Prataculturae Sinica, 2010, 19(3): 245-250. 徐敏云, 李建国, 谢帆, 等. 不同施肥处理对青贮玉米生长和产量的影响. 草业学报, 2010, 19(3): 245-250.

[2] Mcdonald P, Henderson A R, Heron S J E. The Biochemistry of Silage[M]. John Wiley, 1991.

[3] Kleinschmit D H, Jr K L. A meta-analysis of the effects ofLactobacillusbuchnerion the fermentation and aerobic stability of corn and grass and small-grain silages. Journal of Dairy Science, 2006, 89(10): 4005-4013.

[4] Yu Z, Sun Q Z. Forage Silage Technology[M]. Beijing: China Agricultural University Press, 2011. 玉柱, 孙启忠. 饲草青贮技术[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2011.

[5] Filya I, Muck R E, Contreras-Govea F E. Inoculant effects on alfalfa silage: fermentation products and nutritive value. Journal of Dairy Science, 2007, 90(11): 5108-5014.

[6] Lindseyj R, Limin K. Effects of combiningLactobacillusbuchneri40788 with various lactic acid bacteria on the fermentation and aerobic stability of corn silage. Animal Feed Science and Technology, 2010, 159(3/4): 105-109.

[7] Weinberg Z G, Ashbell G, Hen Y,etal. Ensiling whole-crop wheat and corn in large containers withLactobacillusplantarumandLactobacillusbuchneri. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 2002, 28(1): 7-11.

[8] Filya I. The effect ofLactobacillusbuchneriandLactobacillusplantarumon the fermentation, aerobic stability, and ruminal degradability of low dry matter corn and sorghum silages. Journal of Dairy Science, 2003, 86(11): 3575-3581.

[9] Lv W L, Diao Q Y, Yan G L. Effect ofLactobacillusbuchnerion the quality and aerobic stability of green corn-stalk silages. Acta Prataculturae Sinica, 2011, 20(3): 143-148. 吕文龙, 刁其玉, 闫贵龙. 布氏乳杆菌对青玉米秸青贮发酵品质和有氧稳定性的影响. 草业学报, 2011, 20(3): 143-148.

[10] Hong M, Diao Q Y, Jiang C G,etal. Review for effect ofLactobacillusbuchneron the silage. Acta Prataculturae Sinica, 2011, 20(5): 266-271. 洪梅, 刁其玉, 姜成钢, 等. 布氏乳杆菌对青贮发酵及其效果的研究进展. 草业学报, 2011, 20(5): 266-271.

[11] Zhang F F, Yu L, Zhang Q B,etal. Comprehensive assessment of the main legume forages’nutritional value of natural mowing steppe in Shaertao mountain, Zhaosu, Xinjiang. Xinjiang Agricultural Sciences, 2014, 51(10): 1907-1915. 张凡凡, 于磊, 张前兵, 等. 沙尔套山天然割草场主要豆科牧草营养价值综合评价研究. 新疆农业科学, 2014, 51(10): 1907-1915.

[12] Liu J X, Yang Z H. Reasonable modulation and quality evaluation criteria for silage. Feed Industry, 1999， (4): 3-5. 刘建新, 杨振海. 青贮饲料的合理调制与质量评定标准(续). 饲料工业, 1999， (4): 3-5.

[13] Wang M, Yang C, Jia L,etal. Effect ofLactobacillusbuchneri, andLactobacillusplantarum, on the fermentation characteristics and aerobic stability of whipgrass silage in laboratory silos. Grassland Science, 2014, 60(4): 233-239.

[14] Schmidt R J, Jr K L. The effects ofLactobacillusbuchneriwith or without a homolactic bacterium on the fermentation and aerobic stability of corn silages made at different locations. Journal of Dairy Science, 2010, 93(4): 1616-1624.

[15] The State Bureau of Technical Supervision. GB/T 14924.9, Determination of Conventional Nutritional Components in Compound Feed of Laboratory Animals[S]. Beijing: China Standards Press, 2001. 国家技术监督局. GB/T 14924.9, 实验动物配合饲料常规营养成分的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2001.

[16] Gao J F. Plant Physiology Experimental Guide[M]. Beijing: Higher Education Press, 2006. 高俊凤. 植物生理学实验指导[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006.

[17] The State Bureau of Technical Supervision. GB5009.9, Determination of Starch-Enzymatic Hydrolysis Method[S]. Beijing: China Standards Press, 2001. 国家技术监督局. GB5009.9, 淀粉的测定 酶水解法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2001.

[18] The State Bureau of Technical Supervision. GB/T 13092.3, Determination of the Total Number of Microorganisms in Feed[S]. Beijing: China Standards Press, 2006. 国家技术监督局. GB/T 13092.3, 饲料中微生物总数的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006.

[19] Ashbell G, Weinberg Z G, Azrieli A,etal. A simple system to study the aerobic deterioration of silages. El Día Médico, 1991, 30(64): 391-393.

[20] Xu Q F, Yu Z, Li Z Q,etal. A study on aerobic stability of alfalfa and corn silage. Acta Agrestia Sinica, 2007, 15(6): 519-524. 许庆方, 玉柱, 李志强, 等. 苜蓿、玉米青贮饲料有氧稳定性研究. 草地学报, 2007, 15(6): 519-524.

[21] Hristov A N, Mcallister T A. Effect of inoculants on whole-crop barley silage fermentation and dry matter disappearance in situ. Journal of Animal Science, 2002, 80(2): 510-516.

[22] Zhang D W. Isolation and Identification of Lactic Acid Bacteria and Its Application in Corn Stalk Silage[D]. Zhengzhou: Zhengzhou University, 2007. 张大伟. 乳酸菌的分离鉴定及其在玉米秸秆青贮中的应用[D]. 郑州: 郑州大学, 2007.

[23] Lv W L, Diao Q Y, Yan G L. Effects of silage additives on the fermentation quality of corn stover silages. China Animal Husbandry and Veterinary Medicine, 2010, 37(3): 22-26. 吕文龙, 刁其玉, 闫贵龙. 不同添加剂对不带穗玉米秸秆青贮发酵品质的影响. 中国畜牧兽医, 2010, 37(3): 22-26.

[24] Muck R E, Kung L. Effects of Silage Additives on Ensiling[M]. Silage: Field to feedbunk. NRAES-99, 1997.

[25] Cai Y, Fujita Y, Murai M,etal. Application of lactic acid bacteria (LactobacillusplantarumChikuso-1) for silage preparation o forage paddy rice. Journal of Japanese Society of Grassland Science, 2003, 49: 477-485.

[26] Han L Y, Yu Z, Zhou H. Effects of lactic acid bacteria inoculants and enzymes onRoegneriaturczaninoviisilages. Pratacultural Science, 2013, 30(9): 1439-1444. 韩立英, 玉柱, 周禾. 乳酸菌和纤维素酶对直穗鹅观草青贮的改善效果. 草业科学, 2013, 30(9): 1439-1444.

[27] Zhang L, Shao T. Effect of adding ethanol on fermentation quality of elephant grass (Pennisetumpurpureum) silage. Acta Prataculturae Sinica, 2009, 18(2): 52-59. 张磊, 邵涛. 添加乙醇对象草青贮发酵品质的影响. 草业学报, 2009, 18(2): 52-59.

[28] Wang Y, Zhang X Q, Yang F Y. Effect of adding propionic acid and lactic acid bacteria on fermentation quality of hybrid pennisetum silage. Pratacultural Science, 2012, 29(9): 1468-1472. 王雁, 张新全, 杨富裕. 添加丙酸和乳酸菌对杂交狼尾草青贮发酵品质的影响. 草业科学, 2012, 29(9): 1468-1472.

[29] Bal M A, Shaver R D, Shinners K J,etal. Stage of maturity, processing, and hybrid effects on ruminal in situ disappearance of whole-plant corn silage. Animal Feed Science and Technology, 2000, 86(1): 83-94.

[30] Johnson L M, Harrison J H, Davidson D,etal. Corn silage management II: Effects of hybrid, maturity, and mechanical processing on digestion and energy content. Journal of Dairy Science, 2002, 85(11): 2913-2927.

[31] Comino L, Tabacco E, Righi F,etal. Effects of an inoculant containing aLactobacillusbuchneri, that produces ferulate-esterase on fermentation products, aerobic stability, and fibre digestibility of maize silage harvested at different stages of maturity. Animal Feed Science and Technology, 2014, 198: 94-106.

[32] Nsereko V L, Smiley B K, Rutherford W M,etal. Influence of inoculating forage with lactic acid bacterial strains that produce ferulate esterase on ensilage and ruminal degradation of fiber. Animal Feed Science and Technology, 2008, 145(1): 122-135.

[33] Jr L K, Ranjit N K. The effect ofLactobacillusbuchneri, and other additives on the fermentation and aerobic stability of barley silage. Journal of Dairy Science, 2001, 84(5): 1149-1155.

[34] Driehuis F, Sjwho E, Pgvan W. Fermentation characteristics and aerobic stability of grass silage inoculated withLactobacillusbuchneri, with or without homofermentative lactic acid bacteria. Grass and Forage Science, 2001, 56(4): 330-343.

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

苗芳, 张凡凡, 唐开婷, 贾舒安, 王旭哲, 马春晖. 同/异质型乳酸菌添加对全株玉米青贮发酵特性、营养品质及有氧稳定性的影响. 草业学报, 2017, 26(9): 167-175.

MIAO Fang, ZHANG Fan-Fan, TANG Kai-Ting, JIA Shu-An, WANG Xu-Zhe, MA Chun-Hui. Effects of homo- and hetero-fermentative lactic acid bacteria on the fermentation characteristics, nutritional quality, and aerobic stability of whole corn silage. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(9): 167-175.

2016-12-13；改回日期：2017-03-13

国家自然科学

基金项目(31460637)，国家牧草产业技术体系(CARS35)和新疆研究生科研创新项目(XJGRI2015037)资助。

苗芳(1989-)，女，山东菏泽人，在读硕士。E-mail:790856048@qq.com*通信作者Corresponding author. E-mail:chunhuima@126.com