纤维分解添加剂与植物乳杆菌协同优化披碱草青贮发酵品质及木质纤维素降解机制研究

本研究针对青藏高原恶劣环境下披碱草(Elymus dahuricus)青贮发酵品质差的难题，通过评估甲酸(FA)、纤维分解酶(FE)和纤维分解微生物菌群(MC)单独或联合植物乳杆菌(Lp)的处理效果，发现FELp组合能显著提升乳酸(LA)含量(24.0 g/kg DM)，降低pH值(4.11)，并实现最高木质纤维素降解率(27.3%)。该研究为高寒地区粗饲料资源的高效利用提供了酶-菌协同新策略。

　　

在被誉为"世界屋脊"的青藏高原，严酷的高海拔、低温和强紫外线环境严重制约着牧草的生长与保存。作为当地重要饲草资源的披碱草(Elymus dahuricus)，虽具有优异的抗寒抗旱特性，却因低水溶性碳水化合物(WSC<6% DM)和匮乏的附生乳酸菌(LAB<5 log₁₀ CFU/g FW)，导致传统青贮发酵品质低下。更棘手的是，其高木质纤维素含量（纤维素264 g/kg DM，半纤维素227 g/kg DM）形成的致密细胞壁结构，进一步限制了微生物对发酵底物的利用。这一困境使得当地牲畜在漫长冬季面临严重的饲料短缺危机。

南京农业大学饲草调制与加工研究所的科研团队创新性地提出"酶-菌协同"策略，系统评估了甲酸(FA)、纤维分解酶(FE)和源自牦牛瘤胃的纤维分解微生物菌群(MC)单独或联合植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum, Lp)对披碱草青贮的影响。研究发现，FELp处理组展现出最优异的发酵性能：乳酸含量较对照组提升385%，pH值降至4.11，同时实现27.3%的木质纤维素降解率。这项突破性成果发表于《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》，为高寒地区粗饲料资源的高效利用提供了理论依据和技术支撑。

研究团队采用多组学联用技术开展系统分析：通过高效液相色谱(HPLC)定量有机酸和单糖；利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)解析木质纤维素结构变化；结合PacBio SMRT测序技术揭示微生物群落动态。所有处理均在实验室青贮袋(聚乙烯材质)中真空密封，于20±3°C下发酵50天，设置三个生物学重复。

发酵品质
数据表明，纤维分解酶与Lp的协同作用(FELp)产生"1+1>2"效应：乳酸含量达24.0 g/kg DM，显著高于单独处理组(FE:19.3 g/kg DM；Lp:7.19 g/kg DM)。FTIR光谱中3405 cm^-1处羟基峰强度的降低，证实添加剂破坏了木质素-半纤维素复合体。特别值得注意的是，微生物菌群处理(MC/MCLp)通过富集布氏乳杆菌(Lentilactobacillus buchneri)和短乳杆菌(Levilactobacillus brevis)，将乙酸(AA)含量提升至8.62 g/kg DM，这对改善青贮有氧稳定性具有潜在价值。

木质纤维素降解
SEM图像直观显示，FELp处理导致纤维束断裂和孔洞形成，与27.3%的降解率相互印证。酶解处理释放大量木糖(7.05 g/kg DM)，为LAB提供了关键发酵底物。相比之下，甲酸主要通过酸化作用溶解半纤维素侧链，其降解效率(19.8%)显著低于酶处理。

微生物群落
16S rDNA测序揭示，甲酸和纤维分解酶处理使植物乳杆菌相对丰度提升至90.1%和78.3%，有效抑制了肠球菌(Enterococcus)等有害菌。而微生物菌群则构建了独特的"降解-发酵"微生态：纤维素分解菌（枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis和屎肠球菌Enterococcus faecium）与异型发酵LAB形成功能互补。

这项研究开创性地证实，纤维分解酶与植物乳杆菌的协同处理(FELp)能同时实现青贮品质提升和木质纤维素高效降解。其科学价值体现在三方面：首先，阐明酶解产物（木糖等戊糖）是驱动LAB代谢的关键底物；其次，揭示微生物菌群通过招募纤维素分解菌促进结构多糖降解；最后，为青藏高原牧区开发出低成本的青贮改良方案。未来研究可进一步优化添加剂配比，并评估处理青贮的动物饲用价值，推动科研成果向实际应用转化。