青贮发酵过程中的有益发酵菌群——乳酸菌，对饲草青贮有什么影响

1乳酸菌在青贮过程中的作用

1.1产酸及其他物质

根据乳酸菌发酵糖生成乳酸能力的不同，将乳酸菌分为两类，一类是同型发酵乳酸菌，另一类是异型发酵乳酸菌。玉米青贮饲料中同型乳酸菌利用葡萄糖发酵产生乳酸以及部分乙酸、甲酸和丙酸，使pH值迅速下降到4.0左右，从而抑制其他各种微生物的活动，当pH值下降至3.8时，乳酸菌本身的生长也受到抑制，青贮饲料中的生物化学过程也会停止。如果在发酵过程中乳酸菌不能迅速成为优势菌群，则大量腐败的微生物迅速生长，影响青贮饲料的品质，因此，向青贮原料中添加乳酸菌，可增加青贮原料中乳酸菌的数量，使得乳酸菌迅速成为优势菌群，从而提高饲料的营养价值和品质。但近年来的很多研究表明，单独添加单一的乳酸菌，如植物乳杆菌等同型发酵乳酸菌，增加了乳酸产生的浓度，增加了霉菌和酵母菌生长的底物，加快了青贮饲料在空气中的败坏时间而影响青贮品质。所以，刘飞用产酸能力较强的玉米乳杆菌和坚强肠球菌制备全株玉米青贮，不但缩短了玉米青贮的时间，而且还显著提高了玉米青贮的品质。且张大伟添加植物乳杆菌和乳酸片球菌混合菌于玉米青贮饲料中，青贮饲料发酵品质较好。青贮饲料中的异型乳酸菌发酵1分子葡萄糖产生1分子家畜不易代谢的D-型乳酸，转化为乳酸的效率是同型发酵的17%～50%，并产气，可造成饲料中营养物质的浪费，而且使青贮饲料的酸度下降缓慢，为腐败菌的增殖提供了条件。有研究表明，同型发酵乳酸菌在产乳酸和改善青贮饲料品质方面比异型乳酸发酵更有效，而郭旭生等研究表明，乳酸菌中异型发酵乳酸菌的效果优于同型发酵乳酸菌。也有研究表明，同型乳杆菌与异型乳杆菌混合使用可大大地提高青贮品质，其品质好于单独添加一种乳酸菌的青贮。而任付平在青贮过程中添加了含有黑曲霉UV-11、绿色木霉、枯草芽胞杆菌MC7、德氏乳杆菌和酒精酵母5种微生物的固体菌剂作为青贮复合菌种添加剂，青贮的效果好于单独添加乳酸菌的处理组。这说明在青贮过程中添加微生物添加剂不仅要考虑乳酸菌添加剂，更应考虑各种微生物的颉颃作用，才能最终达到提高青贮品质的目的。许多乳酸菌都能进行异型乳酸发酵，由于利用的碳源不同，其发酵产物和途径也有差异。如瑞士乳杆菌可发酵葡萄糖生成乳酸、乙醇和CO2，发酵核糖的产物为乳酸和乙酸，也可转化果糖为乳酸、乙酸、CO2和甘露醇。有些乳酸菌如戊糖乳杆菌能发酵半纤维素酸解产物戊糖，产生乳酸和少量的乙酸，而无CO2生成，所以青贮饲料干物质不会损失，并且生成的乙酸还有利于抑制腐败菌生长。农作物在生长过程中本身会分泌大量有机酸，最常见的是柠檬酸和苹果酸，在青贮过程中，柠檬酸和苹果酸可被肠杆菌、内生细菌或乳酸菌的好氧代谢转化成乳酸、乙酸、2，3-丁二醇、乙醇等小分子有机酸，同时有大量的CO2生成，造成了干物质的损失。乳酸菌还能发酵柠檬酸形成双乙酰，但在青贮饲料制备中并没有发现这种现象。乳酸菌一般没有蛋白质水解能力，青贮过程中蛋白质的分解主要由梭状芽胞杆菌所致。

1.2促进有氧稳定性，防止二次发酵

同型发酵乳酸菌能利用少量的碳水化合物产生大量乳酸，对饲料有很好的保鲜作用。而Weinberg等用含有植物乳杆菌、粪肠球菌和乳酸片球菌的接种剂接种青贮，结果由于大量的酵母菌孳生破坏了青贮饲料的有氧稳定性。而异型乳酸菌可促进有氧稳定性，防止二次发酵。当青贮饲料暴露于空气中时，同型发酵乳酸菌植物乳杆菌发酵产生大量乳酸，而产生的能够抑制酵母菌、霉菌等生长繁殖的短链脂肪酸却非常少，由于乳酸的产生为乳酸同化型酵母菌提供了生长繁殖所需的底物，从而引起饲料的腐败和霉变。有研究表明，微生物接种剂接种青贮饲料的效果好于添加糖蜜组，接种微生物接种剂的青贮玉米较对照组和添加糖蜜组更加稳定，更能促进有氧稳定性，而添加糖蜜处理的玉米青贮可增加乙醇和乳酸的浓度但不能促进有氧稳定性。玉米青贮饲料中添加布氏乳杆菌可显著促进青贮饲料的有氧稳定性，有效地防止二次发酵，延长青贮饲料暴露在空气中败坏的时间，为动物饲喂带来了方便。郭旭生等的研究也证明了这一点。在高湿玉米青贮中添加布氏乳杆菌40788使得青贮中乙酸的含量升高，抑制了酵母菌的生长，从而促进了青贮饲料的有氧稳定性。说明布氏乳杆菌可使青贮饲料中乙酸含量增高从而促进有氧稳定性。布氏乳杆菌异型发酵代谢产物中除了乳酸和乙酸外，还有少量的1，2-丙二醇及丙醇二酸，但在青贮发酵中真正起作用的主要是乙酸，乙酸对腐败微生物显示出很强的抑制作用。而Kleinschmit等添加布氏乳杆菌和戊糖片球菌R1094调制玉米青贮，研究表明，酵母菌的抑制因子是多方面的，其他菌如乙酸菌可能对有氧稳定性起作用。也有报道表明，布氏乳杆菌株与酶制剂(如β-葡聚糖苷酶、α-淀粉酶、β-木聚糖酶)、同型发酵菌株植物乳杆菌、戊糖片球菌混合使用，有氧条件下青贮饲料表面的酵母菌和霉菌数量明显降低。异型发酵中报道较多，且青贮效果最好的是布氏乳杆菌。

1.3产生抗菌物质，抑制有害微生物的生长繁殖

乳酸菌产生的抗菌物质有乳酸、乙酸、甲酸、丁酸和其他挥发性短链脂肪酸，对酵母和霉菌均有很强的抑制作用，其中，乙酸对酵母菌的生长有抑制作用，对霉菌则无效，而霉菌生长能被山梨酸抑制。短链脂肪酸中，丙酸抑制真菌能力最强，对腐败的酵母和霉菌生长均有抑制作用，且随着pH值的降低，抑菌能力增强。然而研究发现，乳酸菌产生的其他代谢产物也有抗菌作用，像2，3-丁二酮、3-羟基丙醛、乙醛、过氧化氢、羟自由基以及肽或蛋白质类的细菌素。植物乳杆菌产生3-苯基乳酸、一些3-羟基脂肪酸和一系列的哌嗪二酮衍生物，其中3-羟基脂肪酸是最有效的抗真菌物质，而3-羟基脂肪酸以及哌嗪二酮衍生物的活性较小，但这些物质可以有效地抑制有害微生物的生长，如洛克福青霉和烟曲霉的生长。Anders等的试验研究结果表明，青贮饲料中产生的乳酸菌代谢物质有3-羟基癸酸、2-羟基-4-甲基戊酸、苯甲酸、邻苯二酚、氢化肉桂酸、水杨酸、3-苯基乳酸、4-羟基苯甲酸、(反式，反式)-3，4-二羟基环己烷-1-羧酸、P-氢化香豆酸、香草酸、壬二酸、氢化阿魏酸、香豆酸、氢化咖啡酸、阿魏酸和咖啡酸。其中，抗真菌物质是3-苯基乳酸和3-羟基癸酸，其他的代谢产物如P-氢化香豆酸、氢化阿魏酸和香豆酸从添加了乳酸菌的青贮饲料中释放出来。同时，证明了植物乳杆菌在培养基和青贮饲料中产生的抗真菌物质相同，但在青贮中还产生其他物质。玉米青贮中的乳酸菌可以产生一些具有抑菌或杀菌作用的细菌素，该物质对梭状芽胞杆菌、葡萄球菌、链球菌、李斯特菌等病原菌均有很强的抑制作用。目前，对青贮饲料中乳酸菌产生细菌素的研究和应用较少。

2乳酸菌对玉米青贮品质的影响

影响青贮品质的因素有很多，包括青贮原料的水分、可溶性碳水化合物的含量、青贮温度、密封性以及青贮原料表面附生的微生物。青贮发酵过程中乳酸菌能否成为优势菌群是决定青贮饲料品质的关键。如果青贮原料表面的乳酸菌数量一般不足，可向青贮中添加适量的乳酸菌，一般1g原料中需要1×105CFU以上的乳酸菌菌体，青贮饲料才能进行良好的发酵。青贮时接种的同型乳酸菌主要为粪链球菌、啤酒片球菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌时，可迅速增加青贮原料中的乳酸菌数目，使乳酸发酵加速。而且在青贮料中适量添加能进行同型发酵的乳酸菌还可以减少有害菌的生长，预防奶牛乳房炎等疾病。而接种的异型乳酸菌可以为布氏乳杆菌。席兴军等在玉米秸秆青贮中单独添加乳酸菌使青贮饲料的色泽、气味和质地明显改善，但是NDF和ADF含量明显提高，氨态氮与总氮质量比明显上升，使得玉米秸秆青贮饲料的品质明显下降。而在玉米青贮中添加乳酸菌和纤维素酶较单独添加乳酸菌的效果要好，可明显改善玉米秸秆青贮饲料的品质。

3小结

首先，玉米青贮过程中，关于乳酸菌添加剂的研究甚多，但仅局限在添加一种或两种乳酸菌混合添加剂对青贮品质影响的研究，大量研究表明，使用乳酸菌与其他微生物混合接种剂来提高青贮的品质效果会更好。其次，不同的原料调制青贮的乳酸菌种类不同，应针对具体的青贮作物筛选相应的乳酸菌混合接种剂。同时，利用基因工程筛选具有抑制致病菌生长的乳酸菌，使得多种功能性的基因在乳酸菌中实现高效表达，以便在生产中广泛应用。

青贮发酵需要具备四个主要条件，水分、糖分、温度、厌氧环境。

绿黄色发酵良好青贮

1、厌氧环境

适当的水分含量是形成青贮不可缺少的重要条件之一。青贮只有在厌气厌氧条件下乳酸菌才能大量繁殖，很多牧场制作青贮时采用青贮发酵剂，快速产生乳酸菌，通过乳酸菌分泌的乳酸把其他霉菌酵母菌梭菌等有害微生物全程抑制，随着酸度的进一步增加(pH值由初始的4下降到3.6)，大约在2个月的时间内，乳酸菌本身活动也逐渐停止，完成青贮过程，从而达到保存青刈饲料营养价值的目的。如果密封不足，厌氧厌气条件不良，耐酸好氧的霉菌则大量繁殖，青贮就会发霉变质产生高温而腐烂。

1/2乳线30%干物质含量

2.适当的水分

适宜的含水量也是形成青贮的重要条件。如果水分太多，容易使得霉菌酵母菌繁殖增生，则会使丁酸含量增加，乙酸、乳酸含量不足，致使青贮形成不良发酵，甚至出现霉变腐败，产生臭味。如果青刈原料太干，很难压紧、压实，则会产生厌气条件不良的后果。一般情况下，华北地区在九月初开始收割玉米青刈，单株玉米的水分含量一般要求在70%以下，也就是掰开玉米棒，小头部分的玉米乳线在1/2以上。低于60%的水分的青贮需要添加其他保鲜剂才能制作青贮。

即将收割的玉米单株

3.适当的糖分

    充分的水溶性碳水化合物(糖分)对形成青贮的重要性并不亚于水分，如果青贮作物中糖分不足，尽管厌气条件良好，乳酸菌也不能充分发酵，乳酸产生的数量就会不足，厌气性的酪酸菌就会乘机兴起，并可能取而代之而大量繁殖，继而转到以酪酸菌发酵为主的过程。由于酪酸菌在发酵过程中，产生一种有不良气味的胺类(如组织胺及色胺)，结果将严重影响适口性，降低奶牛的采食量。禾本科植物（如玉米、小麦等）含糖相对多一些，豆科植物（苜蓿、花生秧等）含糖量相对较少，制作青贮往往较难，因而苜蓿草往往需要混合一些其他禾本科植物，才能更好地制作青贮。

4.适当的温度

 通过研究发现，在不同的温度条件下，青贮的发酵效果不一致，当外界气温高于32度以上时，或者长途运输导致青刈温度升高等，致使青刈入窖温度增高。青贮的有氧发酵阶段温度较高，容易导致青贮干物质和能量的过多损失。通过下面的274天青贮发酵曲线图可见，当青贮发酵温度低于30度时，其发酵高峰温度在14-28天。

274天青贮低温发酵曲线

    通过分析水分、糖分、温度、厌氧环境等，使得我们对青贮发酵进一步了解，合适的发酵条件，除以上以外，还需要青刈收割过程中的其他技术管理，比如留茬高度在25公分以上，青刈收割设备的选择，从地头到入窖的运输距离，青刈切割的长度，籽粒破碎程度，还有压窖的方法以及压窖的密度，青贮剂的合理使用和喷洒，密封塑料薄膜的选择等等。更多青贮发酵技术还有待于进一步研究。

一、细菌接种剂

青贮饲料的发酵过程中起主要作用的是乳酸菌，其主要菌种有乳酸球菌、粪链球菌、乳酸足球菌等乳酸球形菌；及植质乳酸杆菌、干酪乳酸杆菌、短乳杆菌等乳酸杆菌，如活力99生酵剂。目前在美国、加拿大、瑞士、德国、英国等发达国家，为了用不同作物（包括难以青贮的作物）调制出优质的青贮饲料，都在广泛地研究和使用各种细菌制剂。细菌接种剂是美国最常用的青贮饲料添加剂。英国在由谷物作物调制的青贮料中，约有一半使用了细菌接种剂，并取得了良好的效果。

在我国，市售的接种剂多为均一发酵型乳酸菌。如果青贮原料中的干物质>25%，则加入足量的乳酸菌（要求每克原料中含乳酸菌100万个），可迅速地产生大量乳酸，使PH值降低，从而有效地抑制其它微生物的生长，保证青贮饲料的安全和质量。添加细菌接种剂的青贮料由于产乳酸较多，而发酵的终产物中醋酸和乙醇较少，故而干物质损失可以减少3%。为了使细菌在青贮料中接种均匀，接种剂应以液体形式使用，一般是先复活，用水悬浮制成菌液，再洒在青贮料中，边装填边洒，原料每30厘米一层洒一次，20天左右即可开窖使用。

菌种复活及菌液配制方法如下：先把活菌（如活力99生酵剂一包125克）溶开于1000毫升水中，最好事先在水中加入白糖10克。然后，在常温下，让菌液放置1—2小时左右可使菌液复活。复活的菌剂一定要当天用完，不可隔夜使用。配制菌液还需要添加一定的食盐，如把上述1000毫升菌液再混入4000毫升的浓度为1%的食盐溶液中，配成最终使用的菌液，（当然，不一定是4000毫升水，要看青贮料的含水量而定，含水量太高的青贮料，可以少用一点稀释用水）。

影响细菌接种剂使用效果的因素主要有以下几点：

⑴ 原料种类：通常禾本科牧草的效果要优于豆科牧草，难以青贮作物的效果优于易于青贮作物的效果。在苜蓿和牧草青贮料中使用细菌接种剂的效果最好，而青贮玉米中的效果有限。有研究都建议，在青贮玉米中不要使用细菌接种剂。

⑵ 原料含糖量：在细菌接种剂的作用下，乳酸形成的多少和强度首先取决于原料中的含糖量，通常细菌接种剂不宜在刚刈割的、含干物质和糖分不多的原料中添加。如青贮新刈割的、含干物质低于20%、含糖低于3%的青草，青贮100天后可出现续发性丁酸发酵，引起PH值和氨态氮升高，导致青贮失败。对于含糖低的青贮料必要时，可以添加淀粉酶、纤维素酶等酶制剂，以降解出较多的糖分来。在我国，若加糖，一般葡萄糖、蔗糖的添加量为1%--2%左右，废糖蜜的添加量多为4—5%。也可以添加粉碎的玉米面、高梁、大麦等，含水量80%的青贮料可以添加10%以上，当然，添加得多，可能在青贮中损失的干物质也多，但效果好，含水量在70%左右的可添加5%玉米面之类的淀粉质粮。

⑶ 细菌剂量和种类：细菌种类和生物活性不同，效果也不一样，严格地说，每种青贮饲料作物应有其专用的接种剂，匈牙利有一种细菌接种剂含有3株菌种，特性不一，功能互补，还含有促进菌体活化的物质和促进细胞活力的微量元素，从剂量上说，一吨新鲜青贮料至少应供给1000亿个活菌数（每克料至少要10万个活菌）。

⑷ 原料的均衡性：制剂的效果还取决于青贮料的切碎程度、压实程度、装填速度、密封性能等。即使乳酸添加剂，也不一定能补偿违反青贮技术规范所导致的损失。

二、酶制剂

添加的酶制剂主要是指多种细胞壁的降解酶，如纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶和果胶酶。添加酶的目的是减少青贮料中的纤维含量，以有利于将比较成熟的牧草饲喂给反刍动物。另外，经酶的作用可以降解出更多的糖分供乳酸菌发酵。因酶有助于酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的降解，因而使乳酸发酵、干物质回收率、贮存期和家畜生产性能均有所改善。

据试验，在苜蓿、红三叶中添加0.25%的黑曲霉酶，与对照组相比，纤维素减少12%左右，半纤维素减少30%左右，果胶减少33%左右，青贮料的含糖0.5%；若将酶制剂用量增加到0.5%，则青贮料含糖可达2.48%，粗蛋白提高28%。在青贮含糖低的豆科牧草时，添加淀粉酶或纤维素酶等酶制剂，即可水解青贮料中的部分多糖，使其转化为单糖，以保证产生足量的乳酸，从而获得品质优良的青贮饲料。

三、非蛋白氮NPN

氨和尿素是青贮饲料中应用最广泛的营养添加剂，用以提高玉米、高梁和其它禾谷类青贮料质量的添加剂，以增加青贮饲料的粗蛋白含量，减少需氧微生物的生长。

有的青贮原料中的蛋白质含量并不高，如青贮玉米只有4.5%的可消化蛋白，而牛的日粮中则需要12.5—15%的可消化蛋白质含量，如在青贮料中每吨添加5公斤的尿素，就可使氨素营养达到20%，满足牛的生长发育需要。若添加0.3—0.5%的尿素与硫酸氨的混合物，则每千克青贮饲料中可增加可消化蛋白8—11克，每吨玉米青贮料使用25%浓度的氨水12公斤（使用前要稀释一倍），相当于给奶牛饲料补充了2.5—3%的可消化蛋白质。

如果在青贮料中添加醋酸尿素、硝酸尿素、盐酸联氨及甲酸联氨、氯化铵等，既能增加氨素营养又能防病。如在玉米、甜菜及各种草类青贮料中添加0.5—0.6%的氯化铵，即能起到这种双重作用。

此外，硫、磷、钙等无机盐也在青贮料中使用，在玉米青贮料中加入0.2—0.3%的硫酸钠，因其含有硫元素，可使含硫氨基酸在饲料中的含量增加2倍。若在每公斤青贮料中添加5克的磷酸和10—15克的骨粉，可以很好地满足牲畜生长发育对钙、磷的需要。

四、防腐添加剂

这是一类以防腐抑菌和改善饲料风味、提高饲料营养价值、减少有害微生物活动的多种用途的添加剂。

1、稀硫酸和稀盐酸

为了迅速杀死青贮料中的杂菌，降低PH值，使青贮料变软，利于家畜消化吸收，可以在青贮料中添加稀硫酸或稀盐酸，添加的方法是：1份硫酸或盐酸加5份水，变成稀酸（注意：稀释时，必需将酸慢慢倒入水中，并不时搅拌，绝不允许将水倒入酸中，以免发生危险），在100公斤青贮料中加入5—7公斤的稀酸，青贮料便迅速下沉，易于压实，增加贮量，使青贮作物很快停止呼吸作用（生物氧化作用），从而提高成功率。

2、甲酸和乙酸

国外一般多用甲酸（蚁酸）、乙酸（醋酸）或丙酸。如调制高蛋白青贮料，通过添加甲酸等添加剂，可使蛋白质损失减少到最低程度。加入甲酸制成的青贮饲料颜色鲜绿，有香味，蛋白质损失仅为普通青贮饲料的2—3%，胡萝卜素的损失也很少。豆科植物与禾本科草料，添加由80%的甲酸、11%的丙酸和9%的醋酸组成的混合液，效果较好。苜蓿等豆科牧草在开花前刈割青贮时，每吨加入85—90%浓度的甲酸2.8—3.5公斤，可以制成高蛋白青贮饲料。这种添加剂在美国、英国、法国和挪威等国均得到了推广应用。乙酸的用法与甲酸相同。在青贮料中添加相当原料重量0.5%的甲酸、丙酸混合物（甲酸：乙酸=30：70），比不添加的青贮料营养价值显著提高，使青贮料中65—98%的糖分保存下来，蛋白质分解减少一半以上，干物质损耗下降一半以上，酸度在正常范围内（PH3.4—4.4）。

3、甲醛

在美国，甲醛在每吨青贮饲料中的添加量为85%浓度的甲醛3.6公斤。在我国一般是用37—40%浓度的甲醛溶液，用量为青贮料重量的1.5—3%。英国等地，每吨黑麦草中添加95%浓度的甲醛2.8公斤。运用甲醛能有效地抑制杂菌生长，防止腐败，防止饲料中的蛋白质被细菌分解掉，保存饲料的营养。美国、英国、瑞典等国，还有用甲醛和甲酸混合用于青贮料的，方法是：用相当于青贮料1.5%的甲醛和1.5—2%的甲酸混合使用，这对于幼嫩的叶子，量大的青贮料效果非常好。

用甲醛处理青贮料还有一个作用，就是反刍动物瘤胃中有很多细胞能把饲料中的蛋白质直接分解成氨而被消耗掉，甲醛可以与饲料中的蛋白质相结合，形成不易溶解的络合物，可防止瘤胃微生物对蛋白质的分解，这些络合物下行到真胃和小肠时，即被蛋白消化酶利用，从而增加家畜对蛋白质的吸收利用率。

4、苯甲酸及其钠盐

苯甲酸及其钠盐在酸性饲料中，对霉菌的抑菌作用也很好，用量不超过0.1%。 在美国、英国等地，还有用甲酸钙加亚硫酸钠用于青贮的，也可以酌情选用其他一些防霉抑菌剂，如山梨酸及其钾盐，但价格较高。

在使用霉菌抑制剂时，要尽量均匀地喷洒在切碎的青贮原料上，并分层压实，切实密封贮藏。 宜春高新技术专利产品开发中心对本文具有编著权，凡转载者请通知本站。