复合乳酸菌提升田菁与玉米混合青贮料有氧稳定性的研究:开启优质青贮新时代

【字体: 时间:2025年02月10日 来源:BMC Microbiology 4

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  为解决田菁与玉米(SC)混合青贮料有氧变质及有效发酵问题,中科院微生物研究所等研究人员开展复合乳酸菌(LAB)接种剂对 SC 混合青贮料有氧稳定性影响的研究。结果表明 LAB 改变微生物群落,提高乙酸含量等,增强有氧稳定性,对提升青贮料利用有重要意义。

  在动物饲料的世界里,蛋白质就像一座闪耀的 “宝藏”,对家畜的茁壮成长起着关键作用。随着全球畜牧业的迅猛发展,寻找优质且价格亲民的蛋白质来源成了一道亟待破解的难题。田菁,这种能在沿海盐碱地顽强生长的豆科牧草,有着超高的生物质产量,本应是动物饲料界的 “潜力股”,可惜其低水溶性碳水化合物(WSC)含量和高缓冲能力,让它在青贮发酵的路上困难重重。
与此同时,玉米虽然能和它 “携手” 改善发酵质量,但却带来了新的麻烦 —— 混合青贮料在接触空气后,特别容易发生有氧变质。这就好比给美味的食物招来了一群 “捣蛋鬼”,让青贮料的品质大打折扣,造成了饲料价值链的巨大损失。为了驯服这些 “捣蛋鬼”,提高青贮料的有氧稳定性,科学家们一直在努力探索。

中国科学院微生物研究所等机构的研究人员勇敢地迎接了这个挑战,开展了一项意义非凡的研究。他们聚焦于复合乳酸菌(LAB)接种剂(包含植物乳杆菌 Lactobacillus plantarum、香肠乳杆菌 Lactobacillus farciminis、布氏乳杆菌 Lactobacillus buchneri 和希氏乳杆菌 Lactobacillus hilgardii,添加量为 106CFU/g 鲜重)对 SC 混合青贮料有氧稳定性的影响。

研究人员先精心准备了实验材料,将处于初花期的田菁(燕京 1 号)和半乳熟期的玉米(京科 932)切碎混合,按照 10:0(S10)、9:1(S9C1)、7:3(S7C3)和 5:5(S5C5)的比例配好。实验分两组,一组是用无菌水的对照组(CK),另一组则添加复合 LAB 接种剂。这些混合好的青贮料被装进密封袋,在 25 - 27℃的环境里 “闭关” 60 天进行青贮发酵。

之后,研究人员使出浑身解数对青贮料进行各种分析。用 pH 计测 pH 值,高效液相色谱(HPLC)测有机酸含量,还有各种方法测定氨氮(NH3-N)、干物质(DM)、粗蛋白(CP)等化学指标。为了探究微生物的秘密,他们不仅用培养法数乳酸菌和酵母的数量,还通过高通量测序分析微生物群落,甚至用绝对定量 16S rRNA(AQ-16S-seq)和 ITS 测序精准追踪微生物数量的变化。为了验证 LAB 对有害真菌的 “战斗力”,他们还做了抗菌活性测试。

研究结果令人眼前一亮。在发酵质量和化学特性方面,随着玉米比例增加,混合青贮料的 pH 值下降,乳酸(LA)含量上升。LAB 处理过的青贮料,乙酸(AA)和丙酸(PA)含量更高,酵母数量却大幅减少。在微生物群落的世界里,LAB 添加剂就像一个神奇的 “魔法师”,让有益的乳酸菌,比如希氏乳杆菌和布氏乳杆菌成为优势菌种,同时抑制了有害真菌,像季也蒙毕赤酵母 Kazachstania humilis 的生长。

说到有氧稳定性,这可是本次研究的重点 “关卡”。研究发现,玉米比例越高,青贮料的有氧稳定性越差。不过,LAB 添加剂就像给青贮料穿上了一层坚固的 “铠甲”,显著提升了 S7C3 和 S5C5 混合青贮料的有氧稳定性,让它们在接触空气后更不容易变质。

进一步探究有氧变质初期的微生物群落变化,研究人员发现 LAB 处理过的青贮料中,细菌总数增加,真菌总数减少,特别是有害的季也蒙毕赤酵母数量明显降低。通过对细菌群落代谢途径的分析,发现 LAB 处理过的青贮料中,一些代谢途径,如次级胆汁酸生物合成和硫辛酸代谢等被显著促进,这也为提升有氧稳定性出了一份力。

在本次研究中,研究人员使用了多种关键技术方法。首先是青贮料的制备与处理技术,将田菁和玉米按不同比例混合并进行青贮发酵处理。其次是多种成分的检测技术,运用 pH 计、HPLC 等测定发酵质量和化学特性指标。微生物分析技术也很关键,通过培养法和高通量测序技术,结合 AQ-16S-seq 和 ITS 测序,对微生物群落进行定性和定量分析。还有抗菌活性测试技术,用以评估 LAB 对有害真菌的抑制能力。

综合来看,这项研究意义重大。它明确了混合青贮时添加玉米会让青贮料更容易发生有氧变质,但复合 LAB 接种剂能通过增加乙酸产量、优化微生物群落结构来扭转局面,增强青贮料的有氧稳定性。这一成果为提高富含蛋白质青贮料的利用率提供了宝贵的思路,也为畜牧业的可持续发展注入了新的活力。它就像一把钥匙,打开了优质青贮料生产的大门,让动物们能吃上更营养、更安全的饲料,在未来的畜牧业发展中,有望发挥巨大的作用,推动整个行业迈向新的高度。
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