青貯過程中菌群演替及青貯劑的種類

　　青貯飼料就是把青綠或半干飼料裝入青貯窖或青貯袋內(nèi)，在厭氧條件下靠乳酸菌發(fā)酵制成的能長(zhǎng)期保存的飼料原料。其原理是乳酸菌厭氧發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，降低pH，從而使青貯飼料內(nèi)所有生物活動(dòng)受到抑制，達(dá)到保存飼料的目的。青貯飼料因其多汁，柔軟，味酸香，易于牲畜采食消化等優(yōu)點(diǎn)成為反芻動(dòng)物主要粗飼料來源。

　　1青貯發(fā)酵過程階段

　　青貯發(fā)酵過程可以分為四個(gè)階段，即好氧階段、發(fā)酵階段、穩(wěn)定階段和二次發(fā)酵階段。各階段有不同的發(fā)酵時(shí)間和有明顯差異的微生物分布。但需要指明的是，青貯發(fā)酵是一個(gè)連續(xù)的過程，這四個(gè)階段并沒有明顯的界線。

　　1.1階段1：好氧階段

　　新鮮的青貯原料被收割、切碎、壓實(shí)密封在青貯窖中，這一階段立即開始。在剛密封時(shí)，由于原料切割的長(zhǎng)度和含水量不同而混入不同含量的空氣，切割越短、含水量越高，壓實(shí)緊密度越高，空氣含量越少，一般約占總體積的2/3。由于剛收割下來的青綠植株中的細(xì)胞并未立即死亡，能利用空氣中氧氣進(jìn)行呼吸作用，產(chǎn)生熱量。植物中的蛋白酶也開始分解蛋白質(zhì)為氨基酸，糖化酶增加了可供微生物發(fā)酵的可溶性碳水化合物的含量。氧氣的殘留使得好氧菌及兼性菌的數(shù)量大大增加，例如植物表面附生或污染的霉菌、酵母以及腸道細(xì)菌中的一些種屬。隨著呼吸作用的繼續(xù)進(jìn)行，氧氣被逐漸消耗，主導(dǎo)細(xì)菌也由好氧菌變?yōu)榧嫘詤捬蹙＿@一階段發(fā)生在青貯最初的一段時(shí)間內(nèi)，是青貯料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)破壞下降的主要階段，一般不會(huì)超過24h。

　　1.2階段2：發(fā)酵階段

　　這一階段開始于青貯料中氧氣濃度下降后期，一般從第36-48h后起開始進(jìn)入微生物的無氧發(fā)酵過程，并且要持續(xù)數(shù)天或幾周，持續(xù)時(shí)間取決于適宜的飼草及發(fā)酵條件。青貯飼料中的各種菌包括腸球菌、梭菌、酵母菌及乳酸菌等通過競(jìng)爭(zhēng)性利用可溶性碳水化合物和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而生長(zhǎng)，最終氧氣耗盡后，好氧菌的生長(zhǎng)停止。比較優(yōu)質(zhì)的青貯飼料，乳酸菌含量多，在厭氧細(xì)菌中乳酸菌生長(zhǎng)非常迅速，大量地繁殖成為優(yōu)勢(shì)菌群，產(chǎn)生乳酸、醋酸和丁酸等酸類物質(zhì)，使環(huán)境pH急劇下降，有效遏制了不耐酸腐敗菌的生長(zhǎng)繁殖，起到防腐保鮮的作用。pH值會(huì)繼續(xù)降到3.8～4.2，絕大部分微生物活動(dòng)被抑制，進(jìn)入了穩(wěn)定期。

　　1.3 階段3：穩(wěn)定階段

　　此階段要求空氣不能進(jìn)入青貯窖，而生產(chǎn)上一般在階段2之后即開窖使用，因此發(fā)生幾率較小。大部分微生物在第二階段大幅度減少，此時(shí)乳酸菌成為優(yōu)勢(shì)菌，隨著乳酸積累到一定程度，乳酸菌本身也受到抑制。乳酸積累到青貯料濕重的1.5%~2.0%，青貯飼料營(yíng)養(yǎng)成分在厭氧和酸性的環(huán)境中成熟，并長(zhǎng)期保存下來。幾種高耐酸性的酵母依然存活但幾乎不活動(dòng)，而一些桿菌和梭菌以孢子形式蟄伏，進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期。只有一些耐酸性的蛋白酶、NSP酶和少數(shù)乳酸桿菌繼續(xù)以低水平活動(dòng)。如果外界條件沒有改變可長(zhǎng)期穩(wěn)定保存。

　　1.4 階段4：二次發(fā)酵階段

　　青貯飼料一旦暴露在空氣中，這一階段即開始。在開窖飼喂階段這是不可避免的，但是也會(huì)因?yàn)檠谏w物的破壞（如老鼠或禽類的破壞）而提前。腐敗過程可以分為兩個(gè)階段。首先是腐敗的開始，由酵母菌和醋酸菌降解有機(jī)酸而引起。這會(huì)導(dǎo)致pH值上升，并且伴隨著溫度的升高以及芽孢桿菌的破壞作用。第二階段像霉菌及大腸菌群等快速增殖。好氧腐敗發(fā)生在青貯料幾乎完全暴露在空氣中時(shí)，然而損害的程度高度依賴于青貯料中腐敗菌的數(shù)量及活性，在污染區(qū)域每天可能會(huì)有1.5%～4.5%干物質(zhì)損失。

　　可見青貯過程中參與活動(dòng)和作用的微生物種類非常多，為促進(jìn)青貯過程中有益乳酸菌的生長(zhǎng)，防止出現(xiàn)霉變或腐敗，必須了解各種微生物的活動(dòng)規(guī)律及對(duì)青貯的影響。

 

　　2青貯飼料微生物區(qū)系

　　2.1有益微生物-乳酸菌

　　主要指自然界附生在植物莖葉上的乳酸菌，通常數(shù)量會(huì)在飼草收獲保存和青貯期間大量增加。飼草的品質(zhì)（如碳水化合物和干物質(zhì)含量）、乳酸菌的性質(zhì)（像耐酸及耐滲透）以及底物的利用會(huì)對(duì)青貯料發(fā)酵中乳酸菌區(qū)系的競(jìng)爭(zhēng)能力起決定性作用。青貯料中的乳酸菌通常包括乳酸桿菌、片球菌屬、明串珠菌屬、腸球菌屬、乳球菌和鏈球菌等。大部分乳酸菌都是兼性厭氧菌，但是其中有一些比較偏好厭氧環(huán)境。

　　2.2有害微生物

　　青貯料中，無論是厭氧的還是好氧的酵母菌活動(dòng)都是不利的。在青貯料的缺氧環(huán)境中，酵母菌利用糖類發(fā)酵生成乙醇和CO2。乙醇的產(chǎn)生不僅減少了乳酸發(fā)酵所需要的糖類，而且還會(huì)對(duì)牛奶風(fēng)味造成不良影響。在有氧條件下，酵母菌會(huì)將乳酸降解為CO2和H2O。青貯料中多數(shù)的腸道細(xì)菌被認(rèn)為是不致病的，但它們會(huì)與乳酸菌競(jìng)爭(zhēng)性利用糖類，并且還會(huì)降解蛋白。梭菌屬是一類能產(chǎn)芽孢的厭氧菌，許多梭菌利用碳水化合物和蛋白質(zhì)發(fā)酵，降低飼喂價(jià)值以及產(chǎn)生生物胺，這與腸道細(xì)菌很相似。醋酸菌是一類專性好氧微生物，可以氧化乳酸和醋酸生成CO2和水，從而引起青貯料耗氧酸敗。霉菌在青貯料中殘存氧氣的部位存活，一般只是在青貯料表層，但是在好氧腐敗期間（二次發(fā)酵階段）可以使青貯料發(fā)霉。霉菌不僅會(huì)降低青貯料的飼喂價(jià)值和適口性，還對(duì)人和家畜的健康有不良影響。從青貯料中正式分離出來的霉菌種屬分別有青霉屬、鐮刀菌屬、曲霉屬、毛霉屬、絲衣霉屬、犁頭霉屬、節(jié)菱孢屬、地絲菌屬、紅曲霉屬、帚霉屬和木霉屬。

　　3青貯劑的種類

　　對(duì)于水分含量高、可溶性糖含量低、緩沖容量大等難以青貯的原料，為使青貯營(yíng)養(yǎng)更完善，易被牛、羊消化利用，在青貯過程中需添加一些特定物質(zhì)。此外，某些青貯添加劑還可以提高青貯飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，防止二次發(fā)酵造成的腐敗。青貯添加劑主要分為四類：發(fā)酵抑制劑、腐敗抑制劑、營(yíng)養(yǎng)性添加劑和乳酸發(fā)酵促進(jìn)劑。發(fā)酵抑制劑和腐敗抑制劑主要為無機(jī)酸、有機(jī)酸及其鹽類、甲醛等化學(xué)添加劑，一直作為傳統(tǒng)的青貯添加劑而被廣泛使用，但是這些添加劑有個(gè)顯著的缺點(diǎn)就是有較強(qiáng)的刺激性氣味，且質(zhì)量不穩(wěn)定。乳酸發(fā)酵促進(jìn)劑主要為乳酸菌、碳水化合物和酶制劑。國(guó)內(nèi)外科研人員圍繞此類添加劑做了大量的研究工作，證實(shí)乳酸發(fā)酵促進(jìn)劑在解決粗飼料資源開發(fā)上有著天然、無毒、高效等突出的優(yōu)點(diǎn)和巨大的發(fā)展?jié)摿?。因此，乳酸發(fā)酵促進(jìn)劑將成為青貯添加劑的發(fā)展方向。