乳酸菌发酵青贮玉米饲料对奶牛机体健康和生产性能的影响

刘玉静，申茂欣，赵同渊，夏 娜，康一岚，徐慧琳，杨代蓉，魏 嘉

青岛易邦生物工程有限公司，山东青岛 266113

0 引言

研究发现，在奶牛的养殖饲喂过程中添加一定量的益生菌，不仅有助于奶牛的健康成长，还能够保证牛奶的质量[1]。益生菌主要分为细菌类和真菌类，细菌类主要为：乳酸菌、双歧杆菌、芽孢杆菌等；真菌类主要为：酵母菌和丝状真菌，在奶牛养殖中使用最多的为乳酸菌。当奶牛补充乳酸菌后，不仅有助于改善瘤胃的发酵，还能调节体内胃肠道菌群的稳态，从而促进胃肠道健康，提高消化能力，增加泌乳量，保证牛奶的质量。此外，乳酸菌及其代谢产物还能调节免疫系统，提高机体的免疫力，增强奶牛对外界的抵抗能力，且不会出现药物残留，具有绿色环保的优良特点[2]。

而在奶牛的养殖过程中，不仅可直接给奶牛机体进食乳酸菌片，而且也可在制备青贮饲料过程中添加乳酸菌进行发酵，以获得营养价值较高的青贮饲料[3]。乳酸菌是一种能够发酵碳水化合物产生大量乳酸的革兰氏阳性球菌或者杆菌，也是众多微生物添加剂中应用较广且效果显著的菌种[4]。而在青贮饲料中，玉米因营养价值丰富、具有芳香气味，且易消化，籽粒和秸秆都是制备青贮饲料的上好原料，所以利用乳酸菌和玉米进行青贮饲料制备是喂养奶牛的最佳选择之一[5]。研究表明，用经乳酸菌发酵后的青贮玉米饲喂奶牛，产奶量相应增加。经40 天的试验观察，饲喂经乳酸菌发酵后的青贮饲料的奶牛比饲喂普通青贮饲料的奶牛产奶量每年增加426 kg/头，可增收入444.85 元/头。在畜牧业发达国家，乳酸菌制剂已成为制作青贮饲料的首要选择[6]。随着奶牛养殖业可持续性和科学性发展需求，发酵效果不佳或具腐蚀性的青贮添加剂已慢慢消失，以无毒无害和使用便捷为代表的新的青贮接种剂开始占据大量市场[7]，增强对利用乳酸菌制剂发酵制备的青贮玉米饲料的了解，对促进奶牛养殖业的发展具重要意义。

1 乳酸菌制剂的分类

近年来，随着研究者们对动物微生态学的不断探索，发现将有益微生物菌群与饲料进行开发能够增强动物机体的免疫力，改善胃肠道健康，预防疾病，相关益生菌的开发已成为畜牧业的发展趋势[8]。乳酸菌应用广泛，可直接饲喂，也可添加到饲料中复合制备，对畜禽有良好作用[9]。通常乳酸菌制剂可分为液体类和固体类，液体类主要为乳酸菌的发酵液或浓缩液，可直接应用到畜牧或与其他物质复配使用；固体类主要是将乳酸菌或其发酵液附着在相应载体上，经过固体发酵后再干燥粉碎使用[10]。也有研究者为提高乳酸菌在肠道内活性及避免饲料加工过程乳酸菌活性降低或损失，将乳酸菌制备成乳酸菌微胶囊制剂，对提高乳酸菌保存期和存活率具有明显作用[11]。

2 乳酸菌制剂的作用

在乳酸菌发酵饲料过程中，原料中大分子结构物质和不易被机体消化吸收的纤维素和木质素等可以被分解代谢为小分子物质（游离氨基酸、小分子肽段）而被机体吸收利用[12]。同时，乳酸菌在代谢过程中可以产生营养丰富的菌体蛋白，能够调节体内代谢环境，增强宿主对钙、磷等矿物质的吸收。

乳酸菌具多种生物活性，能促进畜禽白细胞介素、干扰素和肿瘤坏死因子等的产生，增强体内免疫能力，还可增加免疫球蛋白的分泌能力、参与机体免疫应答功能和组织修复能力，促进机体T细胞和B细胞产生抗体[13]。乳酸菌还可增强消化能力，改善畜牧体内肠道菌群生态环境。乳酸菌发酵过程产生大量酸性物质，降低胃肠道pH值和Eh值，抑制沙门氏杆菌和葡萄球菌等增殖，也能通过与有害菌体竞争结合受体、减少病菌对机体的危害，维持体内微生物菌群环境稳态，防止机体发生腹泻等疾病[14]。乳酸菌还可将肠道游离胆固醇吸附到细胞膜或细胞壁，分泌胆盐水解酶，将结合胆酸降解为游离胆酸，生成复合沉淀物，以代谢排出体外[15]。

3 乳酸菌制剂在养殖上的应用

目前，乳酸菌广泛应用于各类畜禽，市场有多种乳酸菌产品。饲喂乳酸菌制剂后畜禽日增重和饲料转化率上升，免疫力提高，能有效抵抗疾病，降低畜禽死亡率[16]。给雏鸡饲喂液体乳酸菌制剂后发现，成活率能上升2%～6%，雏鸡对肠炎沙门氏菌、鼠伤害沙门氏菌的感染率最高可分别降低70%、95%，对雏鸡健康养殖具显著作用[17，18]。将乳酸菌添加至饲料复配后喂食肉鸡，能有效促进生长发育，降低肉鸡的料肉比[19]。在饲料中添加乳酸菌制剂后，蛋鸡产蛋率和蛋重显著提高，且蛋的亮度和保鲜时间增长[20]。乳酸菌制剂能显著增加仔猪淋巴细胞增殖活性，显著提升免疫功能[21]，提高仔猪存活率和饲料吸收利用率，防止猪腹泻和其他疾病的发生[22]。用乳酸菌制备青贮饲料或添加到饲料均能改善反刍动物胃肠道菌群、增加消化吸收能力和免疫力，调节机体代谢。研究发现，饲料中添加乳酸菌制剂后，羔羊日增重量显著提高。母牛不孕疾病治愈率较中西医治疗母牛提高30%以上[23]，还能增加奶牛产奶量和奶品质，增加日进食量，对奶牛养殖具良好促进作用[24]。

4 青贮玉米饲料的制备要点及过程

青贮饲料具有营养价值高、适口性强、消化率高、原料来源广和耐储存等优点，但发酵过程易受原料含水量、可溶性碳水化合物和密封程度等影响[25]。优良青贮的制备：一是要严格维持厌氧环境；二是原料含水量保持在65%～75%范围；三是可溶性碳水化合物要占原料鲜重的3%；四是温度保持在20～25 ℃，最多不超过37 ℃[26]。

玉米青贮发酵是一个复杂的生化过程。将玉米收割切碎后发酵，根据反应变化特性可分为植物呼吸期、微生物竞争期、乳酸发酵期和发酵稳定期，且4 个时期交叉进行[27]。在植物呼吸期，刚切割玉米原料中植物细胞尚未死亡，与玉米表面吸附的好氧菌共同吸收利用植物体内的营养成分继续代谢呼吸，直到氧气耗尽形成厌氧环境。此时如青贮空间内氧气残留过度，会导致玉米原料的糖分大量损耗，使营养物质损耗过多[28]。进入微生物竞争期后，随着氧气消耗，青贮逐渐进入无氧环境，此时植物细胞和好氧菌的活性受抑制，乳酸菌等厌氧菌开始迅速生长繁殖，产生大量乳酸、乙酸和丁酸等有机酸物质，环境的pH值降低[29]。乳酸菌成为优势菌群后，进入乳酸发酵期，此时通过吸收玉米原料的葡萄糖或果糖等物质发酵。随着酸度逐渐积累，乳酸菌的发酵趋于稳定，进入发酵稳定期[30]。pH值降到4.0时，除乳酸菌外的所有微生物活性都受到抑制而停止。pH值降到3.8后，乳酸菌活动停止，若无氧气进入，此时的微生物和代谢产物处于相对稳定状态，便于原料长期保存[31]。

5 乳酸菌制剂青贮玉米饲料对奶牛的影响

目前，乳酸菌发酵青贮玉米饲料已有较多研究，其统一认可的是乳酸菌发酵后制备的青贮玉米饲料能够起到提高奶牛的进食量、产奶量、饲料利用率、免疫力、胃肠道健康，改善奶的品质等作用[32]。

5.1 对奶牛机体健康的影响

王海林等[33]通过使用乳酸菌制剂进行玉米秸秆的发酵来制备饲料，添加了0.025%的乳酸菌青贮后的饲料具有一定的酸香气味，喂食给予奶牛喂食后，能有效提高奶牛的进食量，并且提高了奶牛、机体内的瘤胃有效降解率，促进体内的消化能力。目前治疗奶牛子宫内膜炎等疾病常用抗生素等物质，易在奶中残留，而通过乳酸菌发酵液直接灌注到奶牛子宫，有显著治疗作用，有效率、治愈率分别达到95.23%、85.71%。口服乳酸菌也能治疗乳房炎[34，35]。刘华伟等[36]试验发现，添加乳酸菌后奶牛产奶量提高，且奶中体细胞数下降，乳房炎等疾病受到抑制，血清中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和免疫球蛋白活性显著提高，这说明添加乳酸菌后，奶牛产奶量、抗氧化及免疫力提升。

5.2 对奶牛产奶量的影响

叶云鹏[37]对比青贮玉米饲料和黄贮玉米饲料喂养奶牛后的区别，发现喂食青贮玉米饲料奶牛产奶脂肪、蛋白质和干物质含量显著提升。国外研究者发现青贮玉米饲料接种的乳酸菌活性≥105CFU/g时，能有效提高奶牛产奶量，饲料中梭状芽孢杆菌和霉菌生长受抑制，可改善青贮饲料发酵和奶牛生产性能[38]。Meeske等[39]发现添加乳酸菌制剂后的青贮玉米饲料有更好的适口性，奶牛摄入量增多，需氧稳定性更好。Mohammadzadeh等[40]对比无接种剂和接种两种不同乳酸菌复合剂的饲料，发现接种了乳酸菌复合剂的青贮玉米饲料各类有机酸含量更高。Ware等[41]在日粮中复合添加嗜酸乳杆菌后喂食奶牛，日产量增加1.8 kg，但对乳中脂肪和蛋白质含量无影响。

总之，饲料中添加乳酸菌制剂能有效改善饲料质量，促进奶牛饲料摄取量，增加奶牛泌乳量，对改善奶牛机体特质具有重要作用。

6 总结

乳酸菌作为青贮过程重要微生物之一，大量研究表明，青贮饲料添加乳酸菌可显著提高动物生产性能。合适的原料品种对于青贮饲料制备具有重要影响。玉米作为常见农作物，全株都可制备青贮饲料，是首选原料之一。为满足奶牛养殖过程优质饲料长期提供，减少抗生素在畜牧及其产品的残留，利用一种或者多种益生菌添加制备饲料具广泛应用前景。当前饲料向“减抗/替抗”的发展趋势，抗生素类饲料添加剂已成历史。以乳酸菌为代表的微生物制剂以绿色、安全和环保等特点成为新发展趋势，能改善奶牛生产特性和体质健康，具较好应用前景和市场价值，有效提高养殖户经济收入，促进奶牛养殖业持续健康发展。