一株猪源植物乳杆菌在青贮饲料中的应用研究

2021-05-14曹海鹏徐兴娜文小飞

甘肃畜牧兽医 2021年4期

曹海鹏，徐兴娜，文小飞

（贵州师范大学生命科学学院，贵州贵阳 550025）

青贮饲料是指把粉碎的新鲜青绿牧草或秸秆等装入发酵池或贮袋，密封后经微生物厌氧发酵而成的一种酸性廉价饲料，具有酸香多汁、适口性强、营养丰富及利于贮存等优点[1]。此外，青贮饲料还具有贮藏时间长、不受季节限制、营养损失少及不易腐败变质等优点。大力发展青贮饲料不仅有利于降低饲养成本，而且可以解决农业生产中面临的秸秆资源难以充分利用、污染环境等问题[2]。影响青贮饲料质量的主要因素有青贮原料的结构和含水率，表面微生物的种类与数量，原料的收割时间、切碎长度、压实程度及密封程度等。其中，表面微生物的种类与数量是决定发酵成败的关键因素，而乳酸菌是发酵的核心微生物[2]。

传统的青贮饲料是在厌氧条件下自然发酵而成，一般存在以下问题：乳酸菌生长缓慢，发酵周期延长；不能在短时间内形成优势菌群，发酵升酸慢，厌氧杂菌大量繁殖，造成营养流失；产生有害气体或物质，适口性差；腐败菌或霉菌大量生长，造成原料腐败或霉变，降低饲料品质[3]。因此，青贮期间人为加入适量的乳酸菌能迅速降低发酵原料的酸度，减少杂菌的生长，是提高青贮饲料品质的有效手段[4]。目前，用于青贮饲料发酵的乳酸菌种类繁多，而生长快、产酸多而迅速、具有广谱抑菌功能的乳酸菌有利于加快发酵速度，缩短发酵周期，并抑制杂菌大量繁殖，在青贮饲料制备中具有极强的研究和应用价值。

本实验室前期从猪的肠道黏膜中分离出一株具有广谱抑菌活性的植物乳杆菌R-21，其为同型乳酸发酵，产酸能力强，具有良好的益生性能[5]。因此，本研究拟以具有广谱抑菌功能的植物乳杆菌R-21为添加剂，以乳熟新鲜玉米秸秆为青贮原料，密封发酵后检测青贮饲料的乳酸菌数量、pH、含水量及其他感官指标，探讨植物乳杆菌R-21作为添加剂对青绿玉米秸秆青贮发酵品质的改善效果，以期为植物乳杆菌R-21的开发利用提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 菌种植物乳杆菌R-21（分离、保藏于贵州师范大学生命科学学院微生物实验室）。

1.1.2 青贮原料贵阳周边新鲜乳熟的全株青绿玉米秸秆。

1.1.3 培养基 MRS培养基：蛋白胨10.0 g，酵母膏10 g，牛肉膏10 g，吐温80 1.0 ml，葡萄糖20.0 g，柠檬酸氢二铵2.0 g，乙酸钠5.0 g，磷酸氢二钾2.0 g，七水硫酸镁0.58 g，硫酸锰0.25 g，蒸馏水1 000 ml，pH 6.2～6.6，121℃高压灭菌20 min。固体MRS在此基础上添加1.5%琼脂粉[6]。

1.1.4 试剂主要化学试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

JA1003电子天平：力辰科技有限公司；DH6000B电热恒温培养箱：天津市泰斯特仪器有限公司；XMTA-7000智能恒温干燥箱：上海景迈仪器设备有限公司；THZ-82A双数显旋转气浴振荡器：金坛市城东新瑞仪器厂；SW-CJ-1G单人净化工作台：上海苏净净化工作台；FE20 pH计：深圳市科力易翔仪器设备有限公司；HVE-50高压蒸汽灭菌锅：日本HIRAYAMA公司。

1.3 方法

1.3.1 菌种产酸试验取植物乳杆菌R-21斜面保藏菌种转接于10 ml MRS液体培养基中，37℃、150 rpm震荡培养24 h。取2 ml种子液转接于200 ml MRS液体培养基中，37℃、150 rpm震荡培养24 h。期间分别取0 h、4 h、8 h、12 h、16 h、20 h、24 h的样品各5 ml，检测各时间点发酵液pH值。余下乳酸菌发酵液置于4℃备用。

1.3.2 玉米秸秆处理取乳熟后期新鲜、无霉变的玉米秸秆全株2 kg，用铡刀截至长度2 cm左右再粉碎，加无菌水至原料含水量约70%，平均分为两组[7]。

1.3.3 发酵在两组粉碎的玉米秸秆中，一组加入1 ml植物乳杆菌R-21菌液，均匀混匀；另外一组加入1 ml无菌水。分别装入1 L的玻璃烧杯中，分层压紧，尽量装满（排除里面的空气），用三层保鲜膜密封后扎紧封口，并置于室温下发酵120 d。

1.3.4 质量检测揭开保鲜膜，取出发酵饲料。其中，取1 g饲料梯度稀释后，采用厌氧罐培养法检测其中乳酸菌的活菌数（colony-forming units,cfu）；使用笔式pH计检测两组发酵饲料的pH；现场按德国农业协会青贮感官评分标准及等级评定方法，从色泽、气味、质地三方面进行感官综合评价[2]。

1.3.5 结果分析以上数据采用Excel 2017文档进行分析、处理与制图。实验数据为3次重复均值。

2 结果与分析

2.1 菌种产酸试验结果

乳酸菌产酸能力强而迅速时，其可通过迅速产生的大量有机酸来抑制杂菌（如丁酸菌和腐败菌）的增殖，以减少原料营养物质损失，保证发酵饲料的质量和安全。因此，乳酸菌的产酸能力是青贮饲料发酵成功的关键因素之一。本研究通过检测植物乳杆菌R-21在发酵过程中的pH变化，以判断其产酸能力强弱。结果如图1所示，植物乳杆菌R-21发酵24 h后，其发酵液pH由5.4降至3.2，且仍有下降的趋势，说明其具有较强的产酸能力，优于郝俊（2019）所分离的乳酸菌，在青贮中具有一定的应用价值[2]。

图1 植物乳杆菌R-21发酵液pH随时间变化

2.2 发酵饲料中乳酸菌数量及pH

采用厌氧罐培养法检测发酵120 d后饲料中乳酸菌的活菌数对数值，使用笔式pH计检测两组发料饲料的pH。结果如图2所示，添加植物乳杆菌R-21的青贮饲料中，其最终的乳酸菌活菌数对数值为5.51，比对照组高2.19；pH约为3.5，较对照组低0.7。表明植物乳杆菌R-21能显著增加青贮饲料中乳酸菌活菌的终浓度，并降低其pH（P≤0.05）。乳酸菌浓度和pH是衡量青贮饲料优劣的两个重要指标。一般情况下，乳酸菌浓度越高，其产酸能力越强，越有利于维持饲料的生物稳定性。乳酸菌是益生菌，有利于促进动物肠道健康，增强动物非特异免疫力，预防与治疗细菌性腹泻，具有重要的应用价值。

图2 发酵后的乳酸菌浓度与pH

2.3 青贮饲料的感官指标结果

将发酵120 d的青贮饲料按德国农业协会青贮感官评分标准及等级评定方法，从色泽、气味、质地三方面进行感官综合评价。具体评价结果如表1所示，添加植物乳杆菌R-21的发酵饲料在气味、色泽、质地三方面的各个指标均优于对照组，与郝俊（2019）、张旭（2019）等研究结果一致，表明添加乳酸菌能显著改善青贮发酵饲料的品质[2,3]。