影响发酵饲料品质因素的综述

成启明，贾玉山*

(1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院/农业部饲草栽培、加工与高效利用重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010019)

1 发酵原理

青贮饲料的概念就是将收获的原料利用一定的方法进行晾晒，使其达到规定的含水量后置入预先清理的青贮窖，密封，使其在厌氧环境下进行发酵。在厌氧发酵过程中，乳酸菌使发酵原料添加物中的WSC转化为不同种类的有机酸(其中有机酸的种类主要为乳酸发酵)。乳酸发酵的结果就是使得青贮窖内部的pH值降低下降，其pH值的范围大约为3.8到4.2之间，较低的pH可有效阻碍有害微生物的大量繁殖，从而保证这种环境能较好的贮藏饲料原有的营养成分，使其变成一种可以长期进行保存的发酵饲料〔1,2〕。通过发酵所获得的饲料可以最大程度将原料原有的青绿汁液和营养成分进行有效保存，并且，发酵后的饲料味道极佳，在嗅觉上，发酵饲料闻起来有种芬芳的味道，在触觉上，发酵后的饲料摸起来较柔软，因为这些优势，导致家畜较喜食，对发酵饲料的消化能力显著增加，从而能最大程度的提高家畜的采食能力和适口性。将发酵获得的饲料和干草饲料的营养成分对比分析可知，前者的营养物质的收益率要显著高于后者，因此，发酵饲料在反刍动物进行越冬时发挥显著优势，成为反刍动物在越冬过程中的重要青绿饲料〔3〕。

就发酵饲料来说，发酵过程中最重要的因素为是否具有能够最大限度地促进乳酸菌充分发酵的厌氧环境，因此可知，利用一定的原料制作发酵效果较好的优质发酵饲料的条件主要由以下几个因素构成：

1)含糖量：一般而言，较优质的发酵饲料中可溶性糖的含量较高，并且可溶性糖的最低含量一般为鲜样重量的百分之三。发酵饲料中可溶性糖对乳酸菌的发酵具有促进作用，可溶性糖的含量越高，乳酸菌的繁殖速度会增加，从而促进乳酸菌大量繁殖而产生含量较高的乳酸。乳酸有效抑制有害微生物的生长，从而保证发酵环境。

2)含水量：影响发酵饲料的发酵品质的另外一个影响因素即为原料的含水量，一般而言，进行发酵的秸秆原料最佳的原料含水量在65%到75%之间。

3)温度：有效促进乳酸菌进行繁殖的主要因素为青贮窖内部的温度，一般而言，乳酸菌最佳的生存温度为19℃到37℃之间，但是其温度的上限不能高于人体体温，即37℃。

4)厌氧环境：保证乳酸菌进行发酵的最重要因素是厌氧环境，在此过程中，必须将青贮窖内部的全部空气排除，厌氧环境的成功是确保发酵能够完成的最基本也是最重要的影响因素之一〔4〕。

2 发酵进程

发酵饲料的厌氧发酵的重要阶段主要有四个：

好氧阶段(第1阶段)：好氧阶段的发生时间较早，将获取的发酵原料烘干粉碎后置于密封性较好的青贮窖内，好氧阶段即开始了。在将收获的发酵原料填制到青贮窖后，原料中的各种植物就会产生呼吸作用，从而将青贮窖内部的氧气逐渐消耗掉。此时，在青贮窖内，原来的主导细菌为好养性细菌，由于氧气被逐渐消耗，从而导致大量好养性细菌的死亡，随之会产生大量的兼性厌氧型细菌。好氧阶段进行程度取决于青贮窖内部剩余氧气的含量，但是一般而言，有氧阶段最长不会超过24小时。

发酵阶段(第2阶段)：随着时间的延长，青贮窖内部产生大量的好气性细菌和霉菌，两者相互作用会产生醋酸。随着醋酸含量的不断增加，青贮窖内部酸的浓度也会逐渐升高，从而保证创造一个能够促进醋酸菌较好的繁殖生长的内部环境。发酵阶段的开始时间取决于青贮窖内部是否还有残存的氧气，但是一般而言，发酵阶段的持续时间在几天到几周之间〔5〕。

稳定阶段(第3阶段)：对稳定阶段而言，此阶段就是乳酸菌逐步进行繁殖的阶段。随着时间的延长，此时的发酵原料被紧紧的挤压，已经达到压实的地步。通过压实处理可以将内部的空气最大程度的排尽，在此阶段，青贮窖内部的主氧气已经逐步被二氧化碳取代，这样会有效抑制好气性细菌在青贮窖内部的生长，导致其活动能力逐渐减弱，通过与厌氧性乳酸菌结合而发生糖酵解反应，从而产生乳酸。一般而言，能够产生稳定阶段的概率是较小的，因为稳定阶段对绝对的厌氧环境要求较高，在此阶段不能进入空气。在生产实践上，一般将经过发酵阶段的发酵饲料直接开窖进行使用，不涉及第三阶段。

饲喂阶段或者好氧腐败阶段(第4阶段)：饲喂阶段或者好氧腐败阶段与接触空气具有直接关系，一旦将发酵后的饲草与空气进行接触，饲喂阶段或者好氧腐败阶段会立即开始。一般而言，饲喂阶段或者好氧腐败阶段主要分为两个阶段，第一个阶段为腐败的开端，由于酵母菌和醋酸菌得到结合，使其有机酸发生降解，从而会逐渐提高pH值；随着发酵饲料表面温度的逐渐升高，腐败的第二个阶段就会开始，类似于霉菌和大肠杆菌等破坏性细菌群落的作用逐渐显著显现，这样会将污染区1.5%～4.5%DM受到损害。

3 影响发酵的因素

通过对发酵饲料制作过程中主要内部的发酵机理了解可知，能否制作优质的发酵饲料的关键性因素是能否创作一定的厌氧环境，使得乳酸菌可以在适宜的厌氧环境中进行快速的生长和繁殖，从而最大程度的降低青绿原料在刈割收获、调制、贮存等过程中的营养物质的消耗。通过查询国内外相关的文献可知，调制优质的发酵饲料的影响因素主要为：发酵原料的含水量、可溶性糖含量、饲草刈割的时间、青贮窖的密封性、青贮窖内部温度、厌氧环境及添加剂的施加均匀度，一旦能够将上述条件严格进行把控，加之标准的调制方法，一定会调制出优质的发酵饲料。

3.1 加工方式

在实际生产中，一般在乳熟期将玉米进行收获。影响发酵原料质量的主要因素是最佳的切割长度和留茬高度，这对于提高发酵的质量具有重要作用。通常而言，玉米秸秆的最佳留茬高度是10cm到20cm之间，留茬高度太高对发酵饲料的产量是不利的，会严重降低发酵饲料的产量〔6〕，玉米秸秆的最佳切短长度为0.5cm到1cm，。有研究报道，发酵原料在前期制作时不是越短越好，需要保持一定的长度〔7〕。

3.2 品种

发酵饲料的营养成分会随着不同玉米品种的不同而不同，并且不同部位的营养成分也有所变化，例如，玉米植株和籽粒中的营养物质的含量也会有差异，这些因素对发酵饲料的品质均具有一定的影响。张春愿等(2008)〔8〕通过将中国北方主要的玉米主产区的发酵玉米饲料品质比较分析可知，不同玉米主产区的青贮玉米品质在粗纤维和可溶性糖等方面差异性较显著。

3.3 原料含水量

为了保证乳酸菌能够正常繁殖而产生乳酸，因此要控制原料的含水量，因为适宜的水分是促进乳酸菌正常生长和繁殖的必要条件。通过利用豆科类的饲草进行发酵，最好将原料含水量控制在60%到70%之间，对于禾本科饲草而言，通过利用禾本科饲草进行发酵，最好将原料含水量控制在75%到85%之间。通过试验可知，发酵饲料表面附着的细菌数量和乳酸菌的发酵速率的主要影响因素是发酵原料水分含量，一般而言，发酵饲料要求原料含水量在65%到75%之间。通过有关研究发现，在利用苜蓿原料进行发酵时候，若将原料含水量控制在中等水平，可有效地使饲料中的可溶性糖转化为乳酸。假如发酵原料的含水量未达到规定的含水量，发酵原料将不会被紧紧地压实，这样会将多余的氧气留存在青贮窖内，会有效的促进有害微生物的肆意生长和繁殖，从而使得青贮窖内部温度迅速升高，促进丁酸有害微生物的肆意生长和繁殖，从而使发酵饲料的品质大打折扣。假如发酵原料的含水量超过规定的含水量，随着渗出液流失，发酵饲料中的可溶性营养物质也会随之流失，从而严重的贬低优质发酵饲料的质量〔9,10〕。

3.4 原料中含糖量

影响调制优质发酵饲料重要因素是发酵原料中所富含的可溶性糖含量，这对发酵质量起着绝对性作用。发酵原料所富含的含糖量越高，越容易调制出优质的发酵饲料。对于含糖量越高的发酵原料，发酵原料在厌氧发酵过程中为微生物提供的营养物质越多，这对调制优质发酵饲料具有较好的促进作用。对于禾本科牧草而言，其可溶性糖的含量处在中等水平，对于豆科原料而言，其可溶性糖的含量处在较低的水平，不容易调制出优质的发酵饲料。发酵原料的可溶性糖含量的主要影响因素是发酵饲料的种类、生长期、收获期及田间管理措施。植物收获后如果长时间贮藏，将导致含糖量降低〔11〕。

3.5 原料的缓冲能力

影响发酵饲料品质的另一个影响因素是发酵原料的缓冲能力(抗pH值)，原料的缓冲度的定义是为了使每100g干物质中的碱性元素得到中和，从而使其pH值降低到4.2以下时所需要的乳酸克数。原料的缓冲能力的影响因素为发酵原料的含水量、粗蛋白质和可溶性碱性矿物质，如果这三种物质的数值越高，则发酵原料抵抗pH值下降的缓冲能力就越高〔12〕。

3.6 发酵过程中微生物及其作用

随着微生物活动发变化，发酵的过程也随之发生变化。根据发酵过程中的微生物的活动对发酵饲料品质的影响，可以将发酵过程中的微生物分为两大类群，首先是对发酵能产生有益作用的微生物群，其微生物群的主要成分是乳酸菌；另一类是对发酵产生不利影响的微生物类群，其微生物群的主要成分是霉菌和细菌等有害微生物〔13〕。

3.6.1 乳酸菌

在发酵过程中起主要作用的微生物为乳酸菌，乳酸菌是微需氧类型的微生物，它的菌类型为格兰仕阳性菌，这种类型的微生物内部结构没有芽孢，因此这种微生物不具有游动性〔14〕。能够保证乳酸菌微生物正常生存营养物质为碳水化合物、蛋白质、矿物质和维生素等，这种微生物常用的营养物质为单糖，其中以葡萄糖为主。乳酸菌发酵的产物为乳酸，产生的半纤维素、纤维素的含量较小〔15〕。其根据发酵糖产生乳酸的能力及终产物的不同，可将乳酸菌分为两类：一类是同型发酵乳酸菌，即通过对原料中的碳水化合物加以利用而发酵形成乳酸；另一种是异型发酵乳酸菌，通过对原料中的碳水化合物加以利用，发酵成乳酸的同时，生成乙酸、乙醇等〔16〕。在发酵过程中，乳酸菌的作用是根据特定的目标，将发酵饲料内的微生物群系加以调整，对发酵过程加以调控，并产生大量的乳酸，从而使内部pH值下降，抑制有害微生物的生长，促进多糖的转化，从而高效将发酵饲料的品质进行提高，提高研究而知，为了提高发酵饲料的品质，添加乳酸菌添加剂不失为一个好办法。

3.6.2 酵母菌

一般而言，酵母菌个体的存在形式以单细胞状态为主。酵母菌是真核微生物，大部分酵母菌的繁殖方式是出芽繁殖(有的裂殖)，通过这种繁殖方式会通过将糖类物质进行发酵，从而产生能量。酵母菌的细胞壁中附着较多的甘露聚糖，甘露聚糖的最佳生存环境是在含糖量较高、酸度较大的环境。从目前探究可知，乳酸菌共计100多个属，高达700多种。发酵原料处在发酵有氧发酵阶段时，酵母菌会通过可溶性碳水化合物和乳酸的作用而生成二氧化碳等物质，这对发酵饲料的品质具有一定的降低的作用，随着发酵过程的进行，环境中空气的减少，酵母菌的活动受到抑制，但有些酵母菌因其独特的生理生化特性，在较低的pH(<2)下依然可以存活〔17〕。

在发酵原料中酵母菌的种类主要为隐球酵母菌(Cryptoccoccus)和红酵母菌属(Rhodotorula)的无芽孢酵母菌，而通过发酵设备对发酵原理进行贮藏之后，上述的酵母菌数量会降低，待发酵完成后，酵母菌的主要类型以酵母菌属(Saccharomyces)和汉逊酵母菌属(Hansenula)的有芽孢酵母菌为主。

3.6.3 梭菌

梭状芽胞杆菌的别名是酪酸菌，简称梭菌，这种细菌的主要功能是腐败发酵饲料，梭菌的数量是能否获得优质发酵饲料的重要评判依据。在发酵饲料中所含有的梭菌数量越多，证明所获得的发酵饲料的品质越不好。在发酵的最开始，梭菌和乳酸菌呈竞争关系，竞争生长，梭菌的最适pH是7.0到7.4之间，37℃是梭菌生长和繁殖的最适温度〔15〕。促进梭菌生长的重要因素是水分，随着发酵时间的不断进行，当发酵原料的含水量低于70%时，梭菌的生长会受到抑制。

3.6.4 醋酸菌

醋酸菌是一种专性好氧性微生物，迄今为止，从发酵饲料分离出来的所有醋酸菌都属于醋酸杆菌属，醋酸杆菌属的活动对发酵饲料是具有破坏作用的，因为醋酸菌可以氧化乳酸和醋酸，生成二氧化碳和水，从而引起发酵饲料因耗氧而产生腐烂变质。一般而言，酵母菌是导致发酵饲料腐烂变质的主要影响因素，而醋酸菌对腐烂变质的作用很小，有时甚至不存在影响〔18〕，但是，部分报道通过对全株玉米研究可知，醋酸菌的单独作用是导致玉米腐烂变质的主要因素。

3.6.5 腐败细菌

导致发酵饲料腐败变质的细菌有很多种类，主要的种类是大肠杆菌和芽孢杆菌，这些细菌的主要作用是将发酵饲料中的蛋白质和氨基酸进行分解，其中芽孢杆菌属于细菌，对于发酵饲料的好气性变质具有重要作用，芽孢杆菌会加速腐烂变质的速度，产生臭味和苦味72〔19〕。除此以外，发酵饲料在发生发酵变质时，影响牛奶品质和动物健康的因素为李斯特菌产生的霉菌。

3.6.6 霉菌

霉菌是一类严格的好氧性微生物，它通常存在于发酵饲料易接触空气的地方，例如边缘及表面等地方。在发酵饲料发酵过程中，霉菌是主要的有害微生物，其也是导致发酵饲料好气性发生变质的主要微生物，因为霉菌容易分解形成糖分和乳酸，一部分会产生霉菌毒素〔20,21〕。随着发酵进程的不断进行，发酵设备在所残留的氧气会被逐渐耗尽，从而有效的抑制霉菌的生长。如果在发酵过程中有较多的氧气留在发酵设备中，这种环境会促进霉菌的疯狂生长和繁殖，从而使发酵饲料发生变败。发酵饲料发酵完成后，取用时，发酵的环境由无氧状态变为有氧状态，酵母菌及霉菌等微生物活动增强，造成发酵饲料有氧腐败〔6〕。

4 总结

青贮技术作为目前畜牧生产中的一项常规技术,既有其简单可行的一面,同时也具有一定的技术复杂性。因此,应注意青贮发酵饲料的调制加工工艺,充分考虑影响其发酵品质的因素,扬长避短才能获得优良品质的发酵饲料。

〔1〕Paul Chandler, 于旭华. 影响青贮玉米营养价值的因素及其评价方法〔J〕. 国外畜牧科技, 2001, (04): 25～26.

〔2〕冯景贵,樊磊,王晓禹,等.青贮饲料营养价值变化及其影响因素〔J〕.中国畜禽种业,2009,5(9):74～75.

〔3〕顾锡慧.青贮添加剂的构筑和应用〔硕士〕.辽宁石油化工大学,2005.

〔4〕李军训.乳酸菌青贮剂的发酵与生产技术研究〔硕士〕.山东农业大学,2004.

〔5〕王伟民.不同精粗比玉米青贮和水稻秸青贮饲喂奶牛效果比较研究〔硕士〕.东北农业大学,2008.

〔6〕刘祯.青贮添加剂对全株玉米青贮品质的影响〔硕士〕.新疆农业大学,2012.

〔7〕余汝华.玉米秸秆青贮前后营养成分变化规律的研究〔硕士〕.中国农业大学,2004.

〔8〕张春原,杨国航,王元东,等.不同玉米品种的青贮产量和营养品质比较分析〔J〕.作物杂志,2008,(3):38～39.

〔9〕王玫丹.添加啤酒糟提高玉米秸秆与农副产品混合青贮发酵品质的研究〔硕士〕.南京农业大学,2011.

〔10〕郭天龙.凋萎及不同添加剂对甜菜茎叶青贮品质的影响〔硕士〕.内蒙古农业大学,2009.

〔11〕郭建国,刘永刚,吕和平,等.农作物秸秆的青贮和高温堆肥利用进展〔J〕.甘肃农业科技,2008,(4):31～35.

〔12〕胡坚.饲料青贮技术〔M〕.金盾出版社,1993.

〔13〕李翠霞.青贮发酵菌对全株玉米青贮品质与微生物消长的影响〔硕士〕.中国农业科学院,2009.

〔14〕王丽丽,仪宏,沙惠琴,等.醋酸菌生长的营养需求及产酸的促进作用研究〔J〕.中国调味品,2004,(6):3～6.

〔15〕杨俊峰,沈向华,金曙光.乳酸菌在饲料青贮中的应用及研究进展〔J〕.浙江畜牧兽医,2011,(5):9～11.

〔16〕郝永清.乳酸菌在畜禽养殖中的应用及展望〔J〕.饲料与畜牧,2012,(10):1.

〔17〕Avila C L, Bravo M C, Schwan R F. Identification and characterization of yeasts in sugarcane silages〔J〕. J ApplMicrobiol, 2010, 109(5): 1677～1686.

〔18〕姜训,罗海波.艰难梭状芽胞杆菌毒素及检测方法进展〔J〕.国外医学(微生物学分册),1987,(01):24～28.

〔19〕唐淑珍,刁其玉,屠燕,等.青贮饲料中一株醋酸菌的分离鉴定〔J〕.当代畜牧,2013,(11):19～20.

〔20〕张庆.饲草青贮用乳酸菌的筛选及作用机理〔博士〕.中国农业大学,2016.

〔21〕张大伟,陈林海,朱海霞,等.青贮饲料中主要微生物对青贮品质的影响〔J〕.饲料研究,2007,(3):65～68.