高温与植物添加剂协同调控柠条青贮发酵品质及微生物群落演替的机制研究

本研究针对高温环境下青贮饲料发酵品质下降的问题，通过添加茶渣(TR)、艾草(AA)和糖蜜(CMA)结合植物乳杆菌(LP)，系统探究了40℃高温对柠条(Caragana korshinskii)青贮过程中发酵特性、游离氨基酸及乳酸菌(LAB)代谢类型的影响。研究发现TR+LP处理显著提升粗蛋白含量(48.9%)并降低氨态氮(NH3-N)水平(46.4%)，而LP与AA+LP组合通过调控乳酸杆菌(Lactobacillus)丰度抑制有害菌群。该成果为高温地区青贮饲料的品质改良提供了新策略，发表于《BMC Microbiology》。

　　

在全球气候变暖背景下，高温环境对青贮饲料保存提出了严峻挑战。传统青贮过程依赖乳酸菌(LAB)在20-30℃下的高效发酵，但持续高温会破坏LAB细胞膜完整性，导致其代谢类型从同型发酵转向异型发酵，同时促进梭菌(Clostridium)等有害微生物增殖，产生丁酸和氨态氮(NH₃-N)，最终造成饲料营养流失和毒素积累。这一问题在干旱地区广泛分布的柠条(C. korshinskii)青贮中尤为突出——这种高纤维(NDF 56.95%)、低水溶性碳水化合物(WSC 4.06%)的木质化饲料，其发酵过程更易受温度波动影响。

为解决这一难题，贵州大学动物科学学院的研究团队创新性地将茶渣(TR)、艾草(AA)等含酚类物质的植物添加剂与植物乳杆菌(LP)联用，系统研究了40℃高温下柠条青贮的微生物调控机制。研究发现，高温导致乳酸菌(LAB)数量在发酵14天后骤减，但添加TR+LP使粗蛋白(CP)含量提升至16.85%（较对照提高48.9%），同时NH₃-N含量降低46.4%。通过Illumina MiSeq测序技术分析发现，高温使优势菌群从乳植杆菌(Lactiplantibacillus)更替为嗜盐弧菌(Salinivibrio)和寡养单胞菌(Stenotrophomonas)，而AA+LP处理能显著抑制这类有害菌生长。该成果为开发耐高温青贮菌剂提供了理论依据，对保障极端气候下的饲料安全具有重要意义。

研究采用多组学联用策略：首先通过真空袋青贮模拟高温(40℃)与常温(25℃)环境，测定pH、有机酸及NH₃-N等发酵参数；利用自动氨基酸分析仪(Sykam S-433)定量15种游离氨基酸；结合16S rRNA基因测序(V3-V4区)解析微生物群落演变，并通过网络分析揭示菌群-代谢物互作关系。所有实验均设置3个生物学重复，数据经SPSS 19.0进行双因素方差分析。

发酵特性与化学成分

高温显著降低乳酸(LA)产量而增加丙酸(PA)浓度（P<0.05）。TR+LP处理在40℃下使CP含量达16.85%，NDF和ADF分别降低12.3%和14.2%（表2）。茶渣中的多酚物质可能通过抑制蛋白水解酶活性，减少氨基酸降解。

微生物群落动态

α多样性分析显示高温增加菌群复杂性（图4）。常温组60天后仍以魏斯氏菌(Weissella,48.6%)为主，而高温组出现寡养单胞菌(Stenotrophomonas_A_615274,81.6%)等致病菌（图5b）。LP处理使乳酸杆菌(Lactobacillus)相对丰度提升至46.0%，证实其耐热特性。

氨基酸代谢调控

15种游离氨基酸总量在40℃下增加19.3%（图3a-b），但必需氨基酸中缬氨酸(Val)降低37.5%，而异亮氨酸(Ile)增加22.8%。网络分析表明乳植杆菌与6种氨基酸呈负相关（P<0.05），暗示其消耗氨基酸用于耐热应激（图6b）。

该研究首次阐明高温通过改变LAB代谢类型（同型→异型发酵）和菌群结构影响柠条青贮品质的机制。TR添加既提升营养价值又抑制有害菌，而AA主要发挥抗菌功能。未来需筛选耐高温LAB菌株，并结合植物活性成分开发复合添加剂。这一成果为应对气候变化下的饲料保存提供了创新思路，相关技术已申请国家研发计划(2022YFD1300900)支持。