同/异型发酵乳酸菌对玉米秸秆青贮品质及有氧稳定性的影响

王诚　张莹　王玲等

关键词：玉米秸秆青贮；乳酸菌；发酵品质；微生物；有氧稳定性

0引言

近年来畜牧业发展十分迅速，青贮饲料技术也有极大的提高，青贮粗饲料逐渐占据畜牧生产的主流。青贮饲料原料主要有玉米、高粱、向日葵等，其中以玉米为主料的经济效益更好。青贮是将新鲜青绿原料采用不同方式进行处理，如窖贮、裹包、袋贮、池贮等，在密闭厌氧环境中，通过乳酸菌的大量增殖，以青贮原料的可溶性糖为底物，发生糖酸转化产生乳酸等有机酸，降低青贮饲料的pH，抑制好氧细菌和霉菌的繁殖活动，尽量保留青贮饲料的营养物质，有效延长饲料的贮存时间[1]。在青贮玉米的实践过程中发现，青贮如果密封不严，会导致有氧腐败、青贮品质降低甚至产生有毒有害物质，可能造成动物死亡。

乳酸菌是青贮饲料领域常见的添加剂，菌种安全可靠，能极大地提高青贮的成功率。乳酸菌按照发酵类型可以分为同型发酵乳酸菌和异型发酵乳酸菌[2-3]。同型发酵乳酸菌可以快速生成乳酸、降低青贮饲料的pH，提高发酵品质，但发酵过程只能产生少量的挥发性脂肪酸，因此对腐败菌的抑制作用较差；异型发酵乳酸菌能够有效抑制腐败菌的生长繁殖，并预防二次发酵，因此能够延长青贮饲料的有氧稳定性。本文将通过合理的试验设计，探究同/异型发酵乳酸菌对玉米秸秆青贮品质和有氧稳定性的影响。

1 材料与方法

1.1试验材料

本试验中同型乳酸菌制剂和异型乳酸菌制剂分别选择植物乳杆菌和布氏乳杆菌，均由山东健源生物科技有限公司自主分离，活菌数为2.0伊1010CFU/g。

将种植于泰安市试验区的新鲜去穗玉米秸秆进行收割，留茬高度为20 cm，切碎至1-2 cm备用。

1.2试验设计

本试验以不同类型乳酸菌作为单因素开展，有CK 处理（不加任何菌剂）、T 组（植物乳杆菌添加量为106 CFU/g）、Y 组（布氏乳杆菌添加量为106 CFU/g）、TY 组（植物乳杆菌和布氏乳杆菌添加量分别为106 CFU/g），共4 个处理组，每个处理重复三次。在聚乙烯袋中放入2.5 kg 待青贮原料，将乳酸菌溶液均匀喷洒于待青贮饲料表面，（CK组喷洒等量蒸馏水），将各组青贮饲料压实抽真空后密封，室温下发酵60 天开袋。检测各组青贮饲料的发酵指标、营养成分、微生物数量和有氧稳定性。

1.3各指标测定方法

影响玉米青贮发酵特性的因素主要是：pH、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸和氨态氮等。通过精密pH 计测定pH，通过高效液相色谱仪测定乳酸含量，通过GC 分析仪测定乙酸、丙酸和丁酸的含量，采用苯酚原次氯酸比色法测定氨态氮的含量，计算氨态氮/总氮。采用65 益烘干法测定干物质含量，凯氏定氮法測定粗蛋白含量，Van Soest 法测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量[4]。

青贮饲料中的微生物主要有乳酸菌、酵母菌、霉菌和好氧细菌，本试验采用平板计数法测定微生物数量。乳酸菌采用MRS 培养基，酵母菌采用MEA 培养基，霉菌采用SCDA 培养基，好氧细菌采用PCA 培养基，细菌和真菌的培养条件分别为32 益和24 益培养3 天，培养结束后进行平板计数，计算微生物数量[5]。

各处理组分别取1 kg 青贮饲料置于塑料密封袋中并插入温度记录仪，将袋子用无菌针扎孔，并在外面套上一个敞口塑料袋，避免组间交叉污染。将处理后的青贮饲料置于室温阴凉处，每隔10 min 测量一次青贮饲料温度和室内温度，当青贮饲料温度超过室内温度2 K 时试验结束，测得有氧稳定时间。

1.4数据分析

采用Microsoft Excel 2016 软件进行数据初步处理。采用SPSS 26.0 软件进行单因素方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1不同处理组玉米秸秆青贮的发酵指标比较

由表1 可知，CK 组的pH、丁酸和氨态氮/总氮含量显著高于其他组（P约0.05），乳酸、乙酸含量显著低于其他组。在三组试验组中，pH 值由低到高排序为T 组约TY 组约Y 组，T 组与Y 组有显著差异（P约0.05）；乳酸含量由高到低排序为T 组跃TY组跃Y 组，且各组差异显著（P约0.05）；乙酸含量由高到低排序为Y 组跃TY 组跃T 组，且各组差异显著（P约0.05）；各试验组均未检测到丁酸，三组的丙酸和氨态氮/总氮含量无显著差异，氨态氮/总氮含量由低到高顺序为Y 组约TY 组约T 组。以上数据表明三组试验组青贮饲料的发酵品质明显高于对照组，其中同型发酵乳酸菌能够显著降低青贮pH，提高乳酸含量；异型发酵乳酸菌能够显著提高乙酸含量，降低氨态氮/总氮含量。

2.2不同处理组玉米秸秆青贮的营养品质比较

由表2 可知，各组青贮饲料的干物质含量由高到低排序为Y 组跃TY 组跃T 组跃CK 组，Y 组与T组有显著差异（P约0.05）；粗蛋白含量由高到低排序为T 组跃TY 组跃Y 组跃CK 组，三组试验组之间无显著差异，但均显著高于CK 组（P约0.05）；中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量由低到高排序为T组约TY 组约Y 组约CK 组，三个试验组之间无显著差异，但T 组的中性洗涤纤维含量、T 组和TY 组的酸性洗涤纤维含量均显著低于CK 组（P约0.05）。以上数据表明三组试验组青贮饲料的营养品质明显优于CK 组，均明显提高了青贮饲料的干物质和粗蛋白含量，降低了中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。

2.3不同处理组玉米秸秆青贮的微生物数量比较

根据标准分析法，按其结果量（单位：CFU/g）以10 为底数的对数进行数据分析。由表3 可知，各组的乳酸菌数量由高到低排序为TY 组跃T 组跃Y组跃CK 组，且T 和TY 组的乳酸菌含量显著高于Y 组（P约0.05）；各组的酵母菌和霉菌数量由低到高顺序为Y 组约T 组约TY 组约CK 组，Y 组的酵母菌和霉菌数量显著低于T 和TY 组（P约0.05）；各组的好氧细菌数量由低到高顺序为Y 组约T 组约TY 组约CK 组，Y 组的好氧细菌数量显著低于TY 组（P约0.05）。以上数据表明同型发酵乳酸菌能够显著提高青贮饲料的乳酸菌数量，异型发酵乳酸菌可以显著降低酵母菌、霉菌和好氧细菌数量。

2.4不同处理组对玉米秸秆青贮的有氧稳定时间比较

由图1 可知，各处理组青贮饲料的有氧稳定时间由高到低排序为Y 组跃TY 组跃T 组跃CK 组，Y组与TY 组之间无显著差异，但与T 组和CK 组有显著差异（P约0.05）。结果表明异型发酵乳酸菌可以显著延长青贮饲料的有氧稳定时间，提高有氧稳定性。

3 讨论

3.1不同处理组对玉米秸秆青贮发酵品质和微生物数量的影响

pH 值是判断青贮制备成功与否的重要指标，通常情况下pH 值越低，青贮品质越好[6]。除CK 处理组外，其他各试验组pH 值均显著降低，其中T组和TY 组都添加了同型乳酸菌，青贮饲料发酵产生了较高含量的乳酸，因此青贮pH 值显著下降，乳酸菌数量显著高于其他组。优良的青贮玉米饲料含有较多的乳酸及极少量的乙酸[7]，异型乳酸菌代谢产物除乳酸外还有乙酸等挥发性脂肪酸，因此添加了异型乳酸菌的Y 组和TY 组青贮饲料中乙酸含量较高[5]。本试验中对照组青贮中含有丁酸，而另外三组则不含丁酸，是由于添加了乳酸菌，生成了乳酸等有机酸，降低了青贮饲料的pH，抑制了丁酸梭菌的繁殖。氨态氮与总氮的含量与青贮饲料质量有关，含量越高则青贮饲料中蛋白质及氨基酸分解程度越大，即二者分解得越多[8]，本试验中CK 组的氨态氮/总氮含量显著高于添加乳酸菌的各试验组，同型与异型乳酸菌之间差异不显著，原因是添加了乳酸菌使青贮饲料的pH降低，抑制了梭菌等有害微生物的生长繁殖，另外异型乳酸菌的次级代谢产物为乙酸等挥发性脂肪酸，具有较强的抑菌作用，因此减少了腐败菌对蛋白质的分解[9]。这也解释了Y 组青贮饲料的酵母菌、霉菌和好氧细菌数量显著低于其他组的原因，表明异型乳酸菌与同型乳酸菌相比，对青贮饲料中有害微生物的抑制作用更强。

3.2不同处理组对玉米秸秆青贮营养品质的影响

青贮饲料营养物质的变化随发酵过程变化而变化。本试验结果表明，T 组、Y 组和TY 组的干物质含量明显高于CK 组（P约0.05），主要由于青贮中添加了乳酸菌，能够利用玉米秸秆中的营养物质，快速繁殖生成乳酸，降低青贮饲料的pH，抑制有害微生物的繁殖以減少干物质的损失[5，10]。有研究表明玉米青贮过程中的呼吸作用、蛋白质降解酶等影响营养物质含量变化。各试验组的粗蛋白含量显著高于CK 组，是由于试验组中添加了乳酸菌，优化了青贮发酵过程，降低了pH，抑制了杂菌对粗蛋白的分解作用[4]。添加乳酸菌制剂组的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量明显低于CK 组，可能原因是乳酸菌在青贮过程中产生了阿魏酸酯酶，破坏了玉米秸秆细胞壁的木质素和半纤维素连接键，促进了纤维素的降解，使纤维含量下降[11-12]。

3.3不同组处理对玉米秸秆青贮有氧稳定性的影响

研究表明，青贮饲料的有氧稳定时间越长，其有氧稳定性越好，越不容易发生有氧腐败[13]。本试验中添加异型乳酸菌的Y 组和TY 组青贮饲料的有氧稳定时间显著高于T 组和CK 组，原因与布氏乳杆菌的发酵特性有关。异型乳酸菌可分解乳酸产生乙酸等挥发性脂肪酸，抑制青贮饲料有氧腐败，延长有氧稳定时间，改善青贮玉米品质[14]。

4 结论

本研究对添加同型乳酸菌制剂植物乳杆菌和异型乳酸菌制剂布氏乳杆菌的玉米秸秆青贮进行发酵指标、营养成分、微生物数量和有氧稳定时间分析评价，得到的结果按优劣程度排序为：单独添加布氏乳杆菌跃复合添加植物乳杆菌和布氏乳杆菌跃单独添加植物乳杆菌跃不添加任何乳酸菌制剂。本试验可用于指导玉米秸秆青贮发酵添加剂的选择，为制备优质玉米秸秆青贮饲料提供理论参考。