利用产阿魏酸酯酶植物乳杆菌联合纤维素酶/木聚糖酶改善构树青贮的有氧稳定性、抗氧化特性及微生物群落研究

本研究针对构树(Broussonetia papyrifera)青贮过程中存在的有氧稳定性差、营养成分损失等问题，创新性地采用产阿魏酸酯酶(FAE)的植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)联合纤维素酶(CE)和/或木聚糖酶(XY)进行处理。研究发现LP+CE组合能显著提高青贮中阿魏酸(FA)含量，将pH值稳定在4.55(7天有氧暴露仅上升0.31)，并抑制腐败菌(肠杆菌属、葡糖杆菌属和枝孢菌属)增殖。该研究为高蛋白木本饲料的保存提供了有效解决方案，相关成果发表于《BMC Microbiology》。

　　

在热带亚热带地区，青贮饲料的有氧稳定性始终是困扰畜牧业发展的难题。构树作为高蛋白木本饲料资源，虽然营养价值突出，但其青贮过程面临三大挑战：天然附生乳酸菌(LAB)数量不足、高缓冲能力和高纤维含量。更棘手的是，传统青贮方法难以阻止开封后好氧微生物的快速繁殖，导致pH值升高、营养成分大量损失。这一现象在高温高湿环境下尤为严重，每年造成巨大的经济损失。

《BMC Microbiology》最新发表的研究为解决这一行业痛点提供了创新方案。该研究团队从瘤胃液中分离出一株能产阿魏酸酯酶(FAE)的植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)，并创造性地将其与纤维素酶(CE)、木聚糖酶(XY)组合使用。这种"微生物-酶"协同策略不仅改善了青贮发酵品质，更通过释放具有抗菌抗氧化活性的阿魏酸(FA)，显著延长了青贮饲料的保存期限。

研究团队采用多组学分析方法，通过测定发酵参数（pH、有机酸、氨态氮等）、营养成分（中性洗涤纤维NDF、酸性洗涤纤维ADF等）、抗氧化指标（总抗氧化能力T-AOC、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px等），并结合高通量测序技术分析微生物群落结构。所有实验设置5个处理组：蒸馏水对照(CK)、单独添加LP、LP+CE、LP+XY及LP+CE+XY组合，每个处理15个重复，在27±1℃下发酵60天后进行7天有氧暴露试验。

【关键方法】

研究采用产FAE的植物乳杆菌(1×10⁶ CFU/g鲜重)与纤维素酶(50 U/g)、木聚糖酶(50 U/g)单独或组合处理构树青贮。通过HPLC测定有机酸和阿魏酸含量，PacBio Sequel平台进行微生物群落测序。有氧稳定性定义为样品温度超过环境温度2℃的时间，采用自动温度记录仪(TOPRIE TP9000)每30分钟记录一次。

【研究结果】

1. 1.

   有氧稳定性显著提升

   LP+CE组表现出最佳有氧稳定性，7天暴露后pH仅从4.24升至4.55。温度监测显示其稳定时间超过140小时，显著长于CK组的50小时。LP+CE+XY组也保持稳定，而单独添加LP或LP+XY的组别分别在120小时和50小时后出现腐败。

1. 1.

   发酵品质改善

   细菌-酶联用组(LP+CE和LP+CE+XY)乳酸(LA)含量达36.95 g/kg DM，显著高于CK组。阿魏酸含量在LP+CE组最高，7天暴露后达峰值，与总抗氧化能力(T-AOC)呈正相关(r=0.82, P<0.01)。氨态氮(NH₃-N)在CK组7天时达279.4 g/kg TN，而处理组维持在较低水平。

2. 2.

   营养成分保存更优

   LP+CE组干物质损失率最低(7天暴露后8.2%)，NDF和ADF降解率分别达28.7%和24.3%。WSC含量在联合处理组保持较高水平，为微生物发酵提供持续底物。

3. 3.

   微生物群落重构

   高通量测序显示LP+CE组乳杆菌相对丰度达68.4%，显著抑制腐败菌(肠杆菌属和枝孢菌属)。LEfSe分析发现CK组富含植物病原菌(Neisseria和Dothideomycetes)，而处理组以有益菌为主。

1. 1.

   抗氧化系统激活

   LP+CE组脂氧合酶(LOX)活性最低(较CK组降低37.2%)，GSH-Px和T-AOC活性分别提高42.5%和53.8%。Spearman分析显示FA含量与抗氧化指标呈显著正相关(P<0.01)。

【结论与意义】

该研究首次揭示了FAE产生菌与纤维素酶的协同作用机制：FAE切断木质素-碳水化合物复合体中的阿魏酸酯键，释放的FA既发挥抗菌抗氧化作用，又暴露出更多纤维素降解位点。这种双重效应形成良性循环——纤维素降解提供更多发酵底物，促进LAB增殖，进而产生更多FAE加速FA释放。

从应用角度看，LP+CE处理无需昂贵设备，仅需每吨鲜料添加25元成本的制剂，即可将青贮保存期延长至7天以上，这对解决西南地区高湿环境下粗饲料短缺问题具有重要意义。理论上，该研究为开发"功能型"青贮添加剂提供了新思路，证明通过调控特定代谢通路(如FAE-纤维素酶协同系统)可以同时改善青贮品质和有氧稳定性。

未来研究可进一步优化酶配比，探索FA与其他抗氧化剂的协同效应，并将该技术拓展到其他高纤维饲料的青贮处理中。这项来自贵州大学和中国农业大学的合作成果，为木本饲料资源的开发利用提供了可靠的技术支撑。