植物乳桿菌和EM菌劑對青貯大麥營養成分和發酵特性的影響

謝曉華，陳廣仁，楊保田

（1.甘肅省農業建設項目管理站，甘肅蘭州 730046；2.甘肅省畜牧技術推廣總站，甘肅蘭州 730000）

青貯是由天然生長的附生菌在厭氧條件下發酵而成，是一種重要的、應用最廣泛的牧草保存方法。這些細菌利用植物中容易發酵的碳水化合物來產生乳酸，乳酸可以降低pH，從而保存營養物質，防止有害微生物的生長（張慶，2016）。大麥中含有大量的水溶性碳水化合物，其可以提供充足的底物來生產乳酸，以確保發酵產物的保存（Zahiroddin 等，2004）。但發酵速度和效率很大程度上取決于附著在作物上的乳酸菌種類和數量。微生物接種，特別是同型發酵乳酸菌的接種是一種常見的做法，以加速發酵，從而獲得優質青貯原料。乳酸菌中最常用的青貯菌是植物乳桿菌，通常將1 個葡萄糖分子通過同源糖酵解途徑發酵成2 個乳酸分子。Baah 等（2011）的研究表明，基于植物乳桿菌的乳酸菌接種劑可以改善大麥青貯發酵品種和動物的生長表現，但也有報道稱缺乏一致性。有效微生物（EM 菌劑）是由有益的天然微生物混合培養物組成，主要作為增加土壤和植物微生物多樣性的接種劑而開發，包含了選定的微生物種類，如乳酸菌和酵母的優勢種群及少量的光合細菌、放線菌和其他類型的生物體（辛樹權等，2012）。植物乳桿菌是田間使用的主要細菌接種劑，傳統上一些農民也使用當地開發的EM菌劑作為青貯菌接種劑。因此，本文旨在評估植物乳桿菌和EM 菌劑對青貯大麥營養成分和發酵特性的影響。

1 材料與方法

1.1 原料及青貯 將收集的全株大麥萎蔫24h 后，使其干物質含量達到481.34 g/kg，然后切成3 ～5 cm，分為3 份，每份4 個重復，對照組直接加入2 mL/kg 水，植物乳桿菌組接種1.0×106CFU/g 植 物 乳 桿 菌，EM 菌 劑 組 接 種0.5×106CFU/g 商品EM 菌劑。將混合物放入塑料桶中青貯（3 kg/10L），在青貯14 周后對青貯料進行取樣，分析其營養成分含量、發酵指標和好氧穩定性。

表1 風干大麥常規營養成分分析 g/kg

1.2 青貯料處理 收集20 g 左右的青貯料，將其與200 mL 無菌超純水在攪拌器中浸泡30 s 后用2 層紗布過濾。新鮮提取液的一部分用于測定青貯結束當天的pH 和乳酸菌、酵母菌和霉菌的數量，其余的保存在-20℃，用于氨氮、乳酸和其他揮發性脂肪酸分析（黃祥元等，2019）。

1.3 樣品分析 以青貯料浸提液為原料，配制10倍連續稀釋的懸浮液。參考賈婷婷等（2018）的研究方法分析乳酸菌、酵母菌和霉菌數量。從每個筒倉取出1 kg 青貯飼料轉移到開封的聚乙烯袋中，以測定其好氧穩定性。將熱電偶線放置在青貯飼料中心，并連接到一個數據記錄器，參考Arriola 等（2011）的方法，在青貯溫度高于環境溫度2℃前測定需氧穩定性。

1.4 數據分析 試驗數據采用SPSS 軟件單因素方差模型進行統計分析，組間采用Duncan’s 法進行多重比較，P＜0.05 表示組間差異顯著。

2 結果與分析

2.1 植物乳桿菌和EM 菌劑對青貯大麥營養成分的影響 由表2 可知，EM 菌劑組青貯大麥的干物質和粗灰分含量顯著高于對照組和植物乳桿菌組，其中干物質含量分別提高了12.54%和11.45%（P＜0.05），粗灰分含量分別提高了9.38% 和7.98%（P＜0.05）。大麥通過植物乳桿菌和EM 菌劑發酵后，粗蛋白質和粗脂肪含量較對照組顯著降低，其中粗蛋白質分別降低了4.50% 和7.31%（P＜0.05），粗脂肪分別降低了26.59% 和20.94%（P＜0.05）。對照組與植物乳桿菌組和EM 菌劑組對青貯大麥中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、半纖維素含量及干物質體外消化率無顯著影響（P＞0.05）。

2.2 植物乳桿菌和EM 菌劑對青貯大麥發酵特性的影響 由表3 可知，大麥通過植物乳桿菌和EM 菌劑發酵后，pH、氨氮濃度顯著降低（P＜0.05），乙酸濃度顯著升高（P＜0.05）。與對照組相比，EM 菌劑組青貯大麥丙酸含量顯著提高了272.22%（P＜0.05），乳酸含量顯著降低了72.44%（P＜0.05）。植物乳桿菌組青貯大麥乙酸與丙酸比值最高（P＜0.05），而對照組乳酸與乙酸比值最高（P＜0.05）。

2.3 植物乳桿菌和EM 菌劑對青貯大麥好氧穩定性和微生物含量的影響 由表4 可知，對照組與植物乳桿菌和EM 菌劑組對青貯大麥好氧穩定性和霉菌數量無顯著影響（P＞0.05）。與對照組相比，植物乳桿菌和EM 菌劑組青貯大麥乳酸菌數量分別顯著提高了16.85% 和16.03%（P＜0.05）。植物乳桿菌組青貯大麥酵母菌數量較EM 菌劑組顯著提高了8.86%（P＜0.05）。

表2 植物乳桿菌和EM 菌劑對青貯大麥營養成分的影響

表3 植物乳桿菌和EM 菌劑對青貯大麥發酵特性的影響

表4 植物乳桿菌和EM 菌劑對青貯大麥好氧穩定性和微生物含量的影響

3 討論

與Park 等（2008）的研究相比，本研究中使用的大麥化學成分具有較高的干物質和中性洗滌纖維，較低的粗蛋白質和粗脂肪特點。但大麥的化學成分可能受品種差異、土壤條件、施肥劑量、收獲時成熟度等因素的影響。用EM 菌劑青貯大麥后，干物質含量的增加表明該青貯飼料具有良好的發酵和營養保存效果。青貯飼料灰分升高通常被認為是土壤污染的結果（Seglar，2003）。但在本研究中沒有觀察到任何一種青貯飼料受到土壤污染，作者推測灰分的升高可能是其他營養素比例變化的結果。

青貯飼料的蛋白質水解通常是由微生物在青貯發酵過程中引起的，微生物的作用可以提高青貯飼料中氨氮的濃度。從青貯發酵指標來看，對照組青貯大麥中粗蛋白質含量高于接種了植物乳桿菌和酵母菌的青貯料。與對照組相比，接種菌劑的青貯料pH 和氨氮濃度均顯著降低，暗示其蛋白質保存效果優于對照組。Taylor 等（2012）也報道了用植物乳桿菌接種整株青貯大麥的粗蛋白質含量降低。細菌接種有時會使青貯料中的脂肪酸分解，本試驗結果也發現植物乳桿菌和EM菌劑組青貯料粗脂肪含量有所下降。

添加同型乳酸菌酵接種劑通常可以保證快速和旺盛的發酵，從而加快乳酸的積累，降低pH，提高飼料保藏性（Muck，2004）。在本研究中，接種了微生物的青貯料pH 均顯著低于對照組，這可能與接種菌劑后發酵效果較好有關。植物乳桿菌組乳酸濃度較高進一步證實了青貯發酵效果良好，而EM 菌劑則沒有，即使該組pH 低于對照組，但EM 菌劑組青貯大麥乳酸含量也比對照青貯低約5 倍。但該組所含的乙酸比對照組多1 倍，丙酸濃度是對照組的5 倍。雖然乳酸對青貯飼料pH 的降低起主要作用，但其他有機酸也可以使pH 下降（Zahiruddini 等，2004）。與對照組相比，處理組青貯大麥中不僅氨氮濃度較低，且有機酸濃度較高，這可以解釋本研究細菌接種劑pH 較低的原因，同時更高濃度的乙酸、丙酸和丁酸可能是由于一些微生物在EM 菌劑條件下生產的，或者一些微生物在厭氧條件下能將乳酸轉化為乙酸（Oude Elferink 等，2001）。

4 結論

用植物乳桿菌和EM 菌劑對大麥進行青貯可以改善發酵品質，降低發酵產物的pH 和氨氮濃度，但EM 菌劑作為大麥青貯菌種的有效性需進一步研究。