乳酸菌做青贮饲料的研究及可行性

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1、山东宝来利来生物中心 生物可乐事业部致力于生态养殖与食品安全乳酸菌对青贮饲料品质的提升及奶牛健康的影响摘要摘要：青贮发酵过程中，乳酸菌的数量与青贮品质息息相关。添加乳酸菌青贮可以 有效提升青贮饲料品质。近年来的研究表明，乳酸菌在青贮饲料发酵过程中会代 谢产生大量有机酸、细菌素及其它抑菌物质，可以有效抑制有害菌的生长，防止 二次发酵产生。此外，乳酸菌对于饲料中黄曲霉毒素还具有降解和抑制其产生的 作用，大大提高了青贮饲料的安全性。饲喂添加乳酸菌的青贮饲料对奶牛还有益 生作用，可以提高产奶量。本文从本质上阐述了青贮的原理及制作高品质青贮的 必要条件，并总结了在制作青贮饲料时添加乳酸菌青贮对其品质的具

2、体改善效果， 以及添加乳酸菌的青贮饲料对奶牛的益生作用及生产性能的影响。关键词关键词：青贮；青贮饲料；乳酸菌；抑菌素；细菌素；抗菌肽 山东宝来利来生物中心 生物可乐事业部致力于生态养殖与食品安全青贮是一种保存青绿饲料的有效方法。青贮饲料的出现使得奶牛一年四季都 能够吃上可口的新鲜饲料，大大提高了奶牛的生产性能。因此，青贮饲料已经成 为发达国家发展畜牧业的重要手段，生产高品质青贮饲料的技术也愈来愈引起畜 牧界的广泛关注。20 世纪 70 年代以来，欧美畜牧业发达国家积极进行利用乳酸 菌等添加物，改善青贮饲料的发酵品质和营养价值的研究。目前，乳酸菌制剂已 经成为畜牧业发达国家制作青贮饲料的首选添加

3、剂。 近几年来，我国奶牛的饲养量增长很快，对青贮饲料的需求越来越多。但是， 传统落后的青贮技术成了制约奶牛业发展的主要因素。我国目前仍然延续最原始 的自然青贮方法，青贮饲料发霉、二次发酵等问题严重，有的牛场甚至饲喂长满 霉菌孢子的青贮饲料，饲喂发霉变质青贮料导致动物死亡的案例不计其数。由此 可见，我国青贮饲料的品质亟待提高。 1 1 1 青贮的原理及制作青贮饲料的必要条件青贮的原理及制作青贮饲料的必要条件 随着牛场制作青贮饲料经验的不断积累，对青贮制作的关键技术已非常熟悉， 如秸秆的含水量 65-75%（或干物质含量 25%-35%）、切短 1-2 公分、快速装填、 大型机械压实、密封严实等，

4、对青贮质量的评判也形成一定的标准，如颜色、外 观、气味等，但是很少有人关注青贮的原理。懂得青贮原理是制作高品质青贮饲 料的前提。 青贮是在密封的状态下，利用乳酸菌的发酵作用，产生大量乳酸，使饲料呈 酸性，从而抑制有害菌生长，达到长期保存青绿多汁饲料的营养特性的一种方法。青贮过程的实质是将新鲜植物切碎后，紧实的堆积在不透气的容器中，通过 微生物（主要是乳酸菌）的厌氧发酵，使原料中的糖分转化为有机酸主要是乳 酸，当乳酸在青贮原料中积累到一定浓度时，就能抑制腐败微生物的活动，阻止 原料中养分被分解破坏，从而将原料中的养分很好地保存下来。随着青贮发酵时 间的进展，乳酸不断积累，乳酸积累的结果使酸度增强

5、，乳酸菌自身亦受抑制而 停止活动，发酵结束。 由此可知，新鲜的秸秆在青贮窖中能长期保存，取决于两个因素：厌氧环境 和高有机酸含量（低 pH 值）。要想达到这两个因素，必须满足以下 4 个条件，缺 一不可。 厌氧环境抑制好氧腐败菌生长，为乳酸菌创造有利生长条件； 足够数量的乳酸菌乳酸菌占优势，快速产生乳酸，降低 pH 值，将腐败 菌抑制在最初状态； 含有一定量的糖源和氮源提供乳酸菌营养，促进乳酸菌繁殖，产生足 够乳酸； 含有一定量的水分提供乳酸菌生长环境； 2 2 青贮添加剂青贮添加剂 2.1 青贮添加剂的功能和种类 使用青贮添加剂的目的：一是抑制窖内有害微生物活动，减少营养成分损失； 二是防止

6、青贮饲料霉变、腐败，提高青贮营养价值。青贮添加剂能起到抑菌、酸 化、防腐败的作用。青贮添加剂按照起作用物质的性质不同，大致可分为生物添 加剂和化学添加剂。 2.1.1 生物添加剂山东宝来利来生物中心 生物可乐事业部致力于生态养殖与食品安全生物添加剂主要有乳酸菌制剂和酶制剂。生物添加剂具有使用方便、用量少、 安全、无毒副作用、并且效果显著的特点。 乳酸菌制剂主要作用是提供青贮料中足够的乳酸菌，使乳酸菌在发酵开始就 占绝对优势，将腐败菌抑制在最初状态，一方面减少了腐败菌对营养的消耗，另 一方面降低了青贮饲料中的腐败菌数量，防止霉菌毒素的产生，降低开窖后二次 发酵的风险。Mcdondol 等（198

7、1 年）、Wootford(1984 年)提出了适于作青贮添 加剂的乳酸菌应符合下列条件：有旺盛的生命力，能优势竞争或主宰其它微生物； 能快速发酵产生最大量的乳酸；具有耐酸能力，能尽快地降低 pH 值，使最终 pH 值达到 4.0 以下，以便抑制其它微生物；能利用多种糖类发酵（葡萄糖、果糖、 蔗糖）；可在 050范围内生长；能够在低湿度（如半干青贮时）的材料上存 活；无水解蛋白质的能力。 酶制剂应用最多的是纤维素酶。其主要作用是分解纤维素、半纤维素，产生 单糖，一方面使饲料更容易消化，另一方面为乳酸菌提供了糖分，促进了乳酸菌 的发酵。但是研究表明，制作青贮饲料时单独使用酶制剂，不如与乳酸菌复配

8、使 用效果更好。现在乳酸菌青贮剂一般都复配了酶制剂。 1.1.2 化学添加剂 化学添加剂主要有无机酸、有机酸、含氮化合物。 化学添加剂是早期发展出的青贮添加剂，它的主要作用是抑制腐败菌的生长， 降低代谢能和蛋白质的损失，促进乳酸菌的发酵，对生产优质青贮饲料具有很大 作用。但是，由于化学添加剂具有腐蚀性，刺激性气味或价格昂贵，所以现在逐 渐被生物添加剂所取代。 2.2 乳酸菌制剂是制作高品质青贮饲料的首选添加剂 2.2.1 自然青贮腐败菌占优势，饲料发霉或二次发酵风险高，存在霉菌毒素 中毒风险。 新鲜秸秆上腐败菌占优势。新鲜秸秆上含有一些天然的乳酸菌，但数量非 常少，仅有几十个至上千个，而且会随

9、着天气环境、秸秆的生长状况等因素的变 化而变化。但秸秆上附着的腐败菌数量却比乳酸菌多上几十倍到上千倍。 秸秆收割到封窖时间长，利于腐败菌生长。秸秆从收割到封窖，至少需要 4-7 天的时间，在这期间腐败菌繁殖迅速，而且空气中大量的腐败菌又降落到青 贮料上，每克青贮料上的腐败菌数量可达数亿。 封窖后，腐败菌仍继续繁殖，不仅消耗掉大量养分，还增加了霉菌毒素含 量。虽然封窖后，厌氧环境阻碍腐败菌的快速增长，但这时腐败菌依靠窖内残留 氧气仍然能继续生长，直到 5-10 天后才会逐渐降低。因此，青贮前几天内一直是 腐败菌占优势，乳酸菌生长缓慢，使得青贮过程变得很漫长，在乳酸菌达到优势 菌群之前，腐败菌已分

10、解、消耗掉秸秆大量的宝贵养分。 青贮完成后，饲料发霉多，二次发酵风险高。自然青贮时，虽然良好的压 实、密封条件可以暂时抑制了霉菌生长，但是一旦开窖后，氧气进入，残存在青 贮饲料中的好氧菌（例如酵母菌、霉菌等）又开始大量繁殖，导致青贮饲料发热， pH 值上升，造成青贮饲料更低的营养价值，更高的霉菌及霉菌毒素含量，甚至丧 失饲喂价值。 饲喂被霉菌污染或含有大量霉菌毒素的青贮饲料，容易出现牛瘤胃内容物 减少、饲料转化率降低、腹泻等现象。同时还伴随着产奶量降低，亚临床乳房炎山东宝来利来生物中心 生物可乐事业部致力于生态养殖与食品安全的发生。有些毒素就会完整的到达十二指肠被吸收，导致对机体健康产生不可预

11、 料的影响。 2.2.2 添加乳酸菌青贮，乳酸菌群占优势，将腐败菌抑制在最初状态，保障 饲料贮存过程中和饲喂时的安全。 商业乳酸菌制剂是经过一系列严格的试验而筛选出的活力高、产酸快、抑菌 能力强、繁殖迅速的乳酸菌菌种，经过特殊的加工工艺而制成的冻干粉末状青贮 添加剂。 添加乳酸菌制剂，可以保障青贮一开始乳酸菌就成为优势菌群，主导发酵进 程。 乳酸菌进入青贮料后，一方面，快速产生大量乳酸，使 pH 值 2-3 天内降低 到安全范围（自然青贮需要至少一周时间），将腐败菌抑制在最初状态。另一方 面，低 pH 值还能抑制植物体内的呼吸酶，缩短植物呼吸期，减少能量和蛋白损失。添加乳酸菌青贮可以缩短发酵时

12、间，一般自然青贮需要将近 40 天时间，添 加乳酸菌青贮只需 20 天左右就能完成发酵，更早进入稳定期，有机酸含量比自然 青贮高将近 1 倍。 青贮完成后，青贮饲料中腐败菌的数量很少，添加乳酸菌青贮中的酵母菌 和霉菌的数量比自然青贮低 100 倍到 1000 倍。且添加乳酸菌的青贮饲料中含有大 量的有机酸和乳酸菌代谢的抑菌物质，有氧稳定性能时间延长一倍以上，所以二 次发酵的几率大大减少。另外，乳酸菌还能产生细菌素、过氧化氢等抑菌物质， 防止霉菌毒素的产生。因而保障了青贮饲料的安全性，减少了霉菌毒素中毒的风 险。 添加乳酸菌青贮，不但保留了更多的营养物质，并能合成多种维生素如叶 酸，烟酸，维生素

13、 B1，维生素 B2等营养物质，产生菌体蛋白和小分子肽等，大大 提高了青贮饲料的营养价值。 3 3 3 乳酸菌对青贮饲料品质的影响乳酸菌对青贮饲料品质的影响 高品质的青贮饲料，其发酵过程一定是乳酸菌起主导作用。一旦发酵过程被 乳酸菌控制，腐败菌很难再长起来，青贮饲料营养因而得以更好保存。 3.1 可以改善青贮饲料的色泽、气味和质地 研究证明，添加乳酸菌青贮，青贮饲料颜色较绿，接近新鲜青贮原料的颜色， 气味清香，手感柔软，松散，霉变较少。而自然青贮，青贮饲料颜色棕黄色或发 黑，具有刺激性氨味或浓酸味，手感发粘，霉变较多。 3.2 改变发酵产物，更利于青贮饲料的保存，减少营养损失 添加乳酸菌可以使

14、青贮饲料的最终 pH 值较低，有机酸含量增加，挥发性氮减 少，使青贮饲料的发酵品质得到显著改善。添加乳酸菌的青贮饲料中有机酸含量 比自然青贮饲料中的有机酸含量提高将近一倍；挥发性氮含量比自然青贮降低 30.12%。 表 1：添加乳酸菌青贮和自然青贮对发酵品质的影响（蔡义民，1995） 有机酸（新鲜青贮饲料中%）青贮方式水分pH乳酸乙酸丁酸总酸挥发性氮/全氮（%）自然青贮70.74.21.550.7202.278.3 乳酸菌青贮70.43.63.230.7503.985.8山东宝来利来生物中心 生物可乐事业部致力于生态养殖与食品安全另外，添加乳酸菌青贮还可以增加青贮饲料中 L-型乳酸的含量。青贮

15、饲料的 乳酸含有 L-型乳酸和 D-型乳酸两种，在动物营养学上，前者视为代谢型，后者为 非代谢型或难代谢型。由于精料饲喂过多，造成 D-型乳酸在反刍动物瘤胃或血液 中异常蓄积，导致泌乳牛频发乳酸中毒症。而多给高含量 D-型乳酸的青贮饲料也 可引发此病。一般自然青贮饲料中的 D-型乳酸含量所占比率搞到 63%-68%，因商 业青贮剂中的乳酸菌选用的是仅生产 L-型乳酸的乳酸菌，所以可以增加青贮饲料 中的 L-型乳酸比率，增加幅度为 12%-14%，大大提高的青贮饲料的发酵品质。 3.3 减少干物质、能量、蛋白质损失 在青贮过程中，有害微生物代谢的过程中，产生了热，还产生 CO2，氨气等 （以气体

16、形式跑掉），造成了干物质、能量和蛋白质的损失。而同型发酵乳酸菌 只是产生乳酸，而不会造成营养的损失。异型发酵乳酸菌在代谢的时候会产生气 体，因此会造成营养的损失。但是最新发现，异型发酵乳酸菌-布氏乳杆菌，能够 有效抑制二次发酵的产生，所以也是目前国外青贮剂中应用较普遍的乳酸菌。 表 2：一些微生物发酵途径所造成的干物质和能量损失 同型发酵乳酸菌 葡萄糖/果糖+2ADP+2Pi=2 乳酸+2ATP+2H2O 干物质没有损失，能量损失 0.7% 异型发酵乳酸菌 葡萄糖+ADP+Pi=乳酸+乙醇+CO2+ATP+H2O 干物质损失 24%，能量损失 1.7% 3 果糖+2ADP+2Pi=乳酸+乙酸+2 甘露醇+2CO2+ATP+H2O乳酸菌干物质损失 4.8%，能量损失 1.0% 葡萄糖+3ADP+Pi=乙酸+乙醇+2CO2+2H2+3ATP+2H2O肠细菌干物质损失 4.8%，能量损失 17% 葡萄糖+ADP+Pi=乳酸+乙醇+CO2+ATP+H2O酵母菌干物质损失 4.8%，能量损失 0