植物乳杆菌和EM菌剂对青贮大麦营养成分和发酵特性的影响

谢晓华，陈广仁，杨保田

（1.甘肃省农业建设项目管理站，甘肃兰州 730046；2.甘肃省畜牧技术推广总站，甘肃兰州 730000）

青贮是由天然生长的附生菌在厌氧条件下发酵而成，是一种重要的、应用最广泛的牧草保存方法。这些细菌利用植物中容易发酵的碳水化合物来产生乳酸，乳酸可以降低pH，从而保存营养物质，防止有害微生物的生长（张庆，2016）。大麦中含有大量的水溶性碳水化合物，其可以提供充足的底物来生产乳酸，以确保发酵产物的保存（Zahiroddin 等，2004）。但发酵速度和效率很大程度上取决于附着在作物上的乳酸菌种类和数量。微生物接种，特别是同型发酵乳酸菌的接种是一种常见的做法，以加速发酵，从而获得优质青贮原料。乳酸菌中最常用的青贮菌是植物乳杆菌，通常将1 个葡萄糖分子通过同源糖酵解途径发酵成2 个乳酸分子。Baah 等（2011）的研究表明，基于植物乳杆菌的乳酸菌接种剂可以改善大麦青贮发酵品种和动物的生长表现，但也有报道称缺乏一致性。有效微生物（EM 菌剂）是由有益的天然微生物混合培养物组成，主要作为增加土壤和植物微生物多样性的接种剂而开发，包含了选定的微生物种类，如乳酸菌和酵母的优势种群及少量的光合细菌、放线菌和其他类型的生物体（辛树权等，2012）。植物乳杆菌是田间使用的主要细菌接种剂，传统上一些农民也使用当地开发的EM菌剂作为青贮菌接种剂。因此，本文旨在评估植物乳杆菌和EM 菌剂对青贮大麦营养成分和发酵特性的影响。

1 材料与方法

1.1 原料及青贮 将收集的全株大麦萎蔫24h 后，使其干物质含量达到481.34 g/kg，然后切成3 ～5 cm，分为3 份，每份4 个重复，对照组直接加入2 mL/kg 水，植物乳杆菌组接种1.0×106CFU/g 植 物 乳 杆 菌，EM 菌 剂 组 接 种0.5×106CFU/g 商品EM 菌剂。将混合物放入塑料桶中青贮（3 kg/10L），在青贮14 周后对青贮料进行取样，分析其营养成分含量、发酵指标和好氧稳定性。

表1 风干大麦常规营养成分分析 g/kg

1.2 青贮料处理 收集20 g 左右的青贮料，将其与200 mL 无菌超纯水在搅拌器中浸泡30 s 后用2 层纱布过滤。新鲜提取液的一部分用于测定青贮结束当天的pH 和乳酸菌、酵母菌和霉菌的数量，其余的保存在-20℃，用于氨氮、乳酸和其他挥发性脂肪酸分析（黄祥元等，2019）。

1.3 样品分析 以青贮料浸提液为原料，配制10倍连续稀释的悬浮液。参考贾婷婷等（2018）的研究方法分析乳酸菌、酵母菌和霉菌数量。从每个筒仓取出1 kg 青贮饲料转移到开封的聚乙烯袋中，以测定其好氧稳定性。将热电偶线放置在青贮饲料中心，并连接到一个数据记录器，参考Arriola 等（2011）的方法，在青贮温度高于环境温度2℃前测定需氧稳定性。

1.4 数据分析 试验数据采用SPSS 软件单因素方差模型进行统计分析，组间采用Duncan’s 法进行多重比较，P＜0.05 表示组间差异显著。

2 结果与分析

2.1 植物乳杆菌和EM 菌剂对青贮大麦营养成分的影响 由表2 可知，EM 菌剂组青贮大麦的干物质和粗灰分含量显著高于对照组和植物乳杆菌组，其中干物质含量分别提高了12.54%和11.45%（P＜0.05），粗灰分含量分别提高了9.38% 和7.98%（P＜0.05）。大麦通过植物乳杆菌和EM 菌剂发酵后，粗蛋白质和粗脂肪含量较对照组显著降低，其中粗蛋白质分别降低了4.50% 和7.31%（P＜0.05），粗脂肪分别降低了26.59% 和20.94%（P＜0.05）。对照组与植物乳杆菌组和EM 菌剂组对青贮大麦中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素含量及干物质体外消化率无显著影响（P＞0.05）。

2.2 植物乳杆菌和EM 菌剂对青贮大麦发酵特性的影响 由表3 可知，大麦通过植物乳杆菌和EM 菌剂发酵后，pH、氨氮浓度显著降低（P＜0.05），乙酸浓度显著升高（P＜0.05）。与对照组相比，EM 菌剂组青贮大麦丙酸含量显著提高了272.22%（P＜0.05），乳酸含量显著降低了72.44%（P＜0.05）。植物乳杆菌组青贮大麦乙酸与丙酸比值最高（P＜0.05），而对照组乳酸与乙酸比值最高（P＜0.05）。

2.3 植物乳杆菌和EM 菌剂对青贮大麦好氧稳定性和微生物含量的影响 由表4 可知，对照组与植物乳杆菌和EM 菌剂组对青贮大麦好氧稳定性和霉菌数量无显著影响（P＞0.05）。与对照组相比，植物乳杆菌和EM 菌剂组青贮大麦乳酸菌数量分别显著提高了16.85% 和16.03%（P＜0.05）。植物乳杆菌组青贮大麦酵母菌数量较EM 菌剂组显著提高了8.86%（P＜0.05）。

表2 植物乳杆菌和EM 菌剂对青贮大麦营养成分的影响

表3 植物乳杆菌和EM 菌剂对青贮大麦发酵特性的影响

表4 植物乳杆菌和EM 菌剂对青贮大麦好氧稳定性和微生物含量的影响

3 讨论

与Park 等（2008）的研究相比，本研究中使用的大麦化学成分具有较高的干物质和中性洗涤纤维，较低的粗蛋白质和粗脂肪特点。但大麦的化学成分可能受品种差异、土壤条件、施肥剂量、收获时成熟度等因素的影响。用EM 菌剂青贮大麦后，干物质含量的增加表明该青贮饲料具有良好的发酵和营养保存效果。青贮饲料灰分升高通常被认为是土壤污染的结果（Seglar，2003）。但在本研究中没有观察到任何一种青贮饲料受到土壤污染，作者推测灰分的升高可能是其他营养素比例变化的结果。

青贮饲料的蛋白质水解通常是由微生物在青贮发酵过程中引起的，微生物的作用可以提高青贮饲料中氨氮的浓度。从青贮发酵指标来看，对照组青贮大麦中粗蛋白质含量高于接种了植物乳杆菌和酵母菌的青贮料。与对照组相比，接种菌剂的青贮料pH 和氨氮浓度均显著降低，暗示其蛋白质保存效果优于对照组。Taylor 等（2012）也报道了用植物乳杆菌接种整株青贮大麦的粗蛋白质含量降低。细菌接种有时会使青贮料中的脂肪酸分解，本试验结果也发现植物乳杆菌和EM菌剂组青贮料粗脂肪含量有所下降。

添加同型乳酸菌酵接种剂通常可以保证快速和旺盛的发酵，从而加快乳酸的积累，降低pH，提高饲料保藏性（Muck，2004）。在本研究中，接种了微生物的青贮料pH 均显著低于对照组，这可能与接种菌剂后发酵效果较好有关。植物乳杆菌组乳酸浓度较高进一步证实了青贮发酵效果良好，而EM 菌剂则没有，即使该组pH 低于对照组，但EM 菌剂组青贮大麦乳酸含量也比对照青贮低约5 倍。但该组所含的乙酸比对照组多1 倍，丙酸浓度是对照组的5 倍。虽然乳酸对青贮饲料pH 的降低起主要作用，但其他有机酸也可以使pH 下降（Zahiruddini 等，2004）。与对照组相比，处理组青贮大麦中不仅氨氮浓度较低，且有机酸浓度较高，这可以解释本研究细菌接种剂pH 较低的原因，同时更高浓度的乙酸、丙酸和丁酸可能是由于一些微生物在EM 菌剂条件下生产的，或者一些微生物在厌氧条件下能将乳酸转化为乙酸（Oude Elferink 等，2001）。

4 结论

用植物乳杆菌和EM 菌剂对大麦进行青贮可以改善发酵品质，降低发酵产物的pH 和氨氮浓度，但EM 菌剂作为大麦青贮菌种的有效性需进一步研究。