不同乳酸菌对全混合日粮(TMR)青贮中维生素 A 含量的影响及机制探究

【字体: 时间:2025年03月02日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究不同乳酸菌(LAB)对 TMR 青贮中维生素 A 含量的影响,研究发现 LAB 影响发酵品质和维生素 A 含量,具重要意义。

  在畜牧业蓬勃发展的当下,饲料的质量与营养对于动物的健康成长、生产性能的提升以及畜产品品质的保障至关重要。全混合日粮青贮(TMR silage)作为一种科学调配的发酵饲料,广泛应用于反刍动物养殖中。它依据动物营养需求,将粗饲料、精饲料、矿物质、维生素等多种成分科学配比,确保动物每一口采食都营养均衡。同时,在厌氧环境下,乳酸菌(LAB)发酵 TMR silage,不仅能将糖类转化为有机酸,降低 pH 值抑制有害微生物生长,还能在一定程度上影响饲料的营养成分。
然而,TMR silage 发酵过程中维生素 A 的损失问题一直困扰着研究者。维生素 A 作为动物必需的脂溶性微量营养素,对动物的视力、免疫反应和繁殖等生理功能起着关键作用。反刍动物自身无法合成维生素 A,完全依赖饲料获取,因此减少 TMR silage 发酵过程中维生素 A 的损失至关重要。此前研究虽发现 LAB 与 TMR 发酵过程中维生素 A 的损失有关,但由于 TMR 发酵过程复杂,尚不清楚是否还有其他因素参与其中。

为了解开这些谜团,湖北文理学院食品科学与化学工程学院的研究人员 Yumeng Cheng、Zidie Wu、Kaijian Bi 等人开展了相关研究,研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。在菌株培养与处理方面,将源自 TMR silage 的植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum,LP)、干酪乳杆菌(Lacticaseibacillus casei,LC)和屎肠球菌(Enterococcus faecium,EF)从 - 80°C 冷冻保存环境中复苏,经多次培养后确定合适接种量。对于 TMR 及 TMR silage 的制备,按照特定比例将苜蓿干草、豆浆渣、豆粕等原料混合制成 TMR,分别接种不同 LAB 菌株,设置对照组,在适宜温度和黑暗环境下发酵。实验过程中,运用化学分析方法测定干物质(DM)、水溶性碳水化合物(WSC)、粗蛋白(CP)等成分含量;通过发酵品质分析检测 pH、有机酸和氨氮(NH?-N)等指标;借助微生物分析对 LAB、好氧细菌和酵母进行计数;利用多种抗氧化活性测定方法评估 LAB 及 TMR silage 的抗氧化能力。

研究结果如下:

  1. 发酵品质和微生物组成:不同 LAB 菌株、青贮时间及其交互作用对 TMR 的 pH、乙酸、NH?-N 和 LAB 数量有显著影响,乳酸水平也受 LAB 类型和青贮时间影响。发酵过程中,所有 TMR 的 pH 显著下降,LP 和 LC 组下降尤为明显;乳酸和乙酸含量增加,丁酸未被检测到;NH?-N 含量逐渐上升,但 56 天时均低于 5% TN,LP 和 LC 组的 NH?-N 含量始终低于对照组(CK)和 EF 组。LAB 数量在前 7 天显著增加后趋于稳定,除 CK 组外,其他组酵母数量在 7 天后被抑制至检测限以下,好氧细菌数量在青贮前 7 天受到抑制,之后保持在 103 cfu/g 左右。
  2. 化学组成:LAB 类型、青贮时间及其交互作用显著影响 WSC、CP、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)的含量,DM 含量仅受青贮时间影响。随着青贮时间延长,除 LC 和 EF 组外,其他组 DM 含量显著下降,LP 组下降幅度最大;所有 TMR silage 的 WSC 含量在第 1 个 7 天内迅速下降,之后下降缓慢;56 天后,所有 TMR silage 的 CP 和 ADF 含量略有增加,CK、LP 和 LC 组的 NDF 含量也略有增加,EF 组的 NDF 含量则略有下降。
  3. 维生素 A 变化:不同 LAB 对 TMR 青贮过程中维生素 A 损失的影响存在显著差异。青贮 56 天后,LC 组维生素 A 损失率最高,达 58.9%;LP 组最低,为 44.3%;CK 和 EF 组分别为 51.3% 和 47.5%。这表明接种 LP 和 EF 可减少 TMR silage 中维生素 A 的损失,而接种 LC 则不能有效降低损失。
  4. LAB 的抗氧化活性:LP 对 DPPH 自由基和超氧阴离子(O??)自由基的清除能力较强,对 H?O?的耐受性也最高;LC 次之,EF 最弱。综合来看,LAB 的抗氧化活性排序为 LP>LC>EF。
  5. 发酵 TMR 的抗氧化活性:接种不同 LAB 菌株发酵 56 天后,各处理组 TMR 的抗氧化活性存在显著差异。LP 和 LC 组发酵的 TMR 的总抗氧化能力(T-AOC)显著高于 CK 和 EF 组,其中 LP 组最高;LP 和 LC 组发酵的 TMR 的超氧化物歧化酶(SOD)活性低于 CK 和 EF 组,但谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和过氧化氢酶(CAT)活性高于 CK 组,且 LP 组的 GSH-Px 和 CAT 活性最高。

研究结论和讨论部分指出,接种 LP 和 LC 的 TMR 发酵品质显著优于 CK 组,而接种 EF 的 TMR 发酵品质与 CK 组无显著差异。不同处理组 TMR silage 中维生素 A 的损失情况不同,LC 组损失最大,LP 组最小。LAB 的抗氧化能力强弱与维生素 A 损失程度相关,接种抗氧化能力较强的 LAB 菌株可增强 TMR silage 的抗氧化潜力,减少维生素 A 损失。然而,当 pH 下降过于剧烈时,即便增强了抗氧化能力,也难以完全阻止维生素 A 的降解。

这项研究为优化 TMR silage 发酵工艺、减少维生素 A 损失提供了理论依据,有助于提高反刍动物饲料的营养价值,对推动畜牧业的可持续发展具有重要意义。
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