趙彩艷，尤躍鈞

（1.孝感學(xué)院新技術(shù)學(xué)院生物化學(xué)系，湖北 孝感 432000；2.上海諾華動物保健品有限公司，上海 200031）

青貯飼料是把農(nóng)作物秸桿或半干飼料裝入青貯窖內(nèi)，在厭氧條件下，依靠乳酸菌發(fā)酵制成能長期保存的飼料。其原理是乳酸菌厭氧發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，使青貯飼料的pH達到3.8～4.2，從而使青貯飼料內(nèi)包括乳酸菌在內(nèi)的所有生物活動受到抑制，達到保存飼料的目的。青貯飼料因其多汁，柔軟，味酸香，易于牲畜采食消化等優(yōu)點成為反芻動物及室內(nèi)圈養(yǎng)的牛、羊的主要飼料來源[1]。

1 青貯原理

青貯就是把飼料置于密閉的環(huán)境條件下，采用適宜的溫度和濕度，使乳酸菌大量繁殖，從而將飼料中的淀粉和可溶性糖變成乳酸。當(dāng)乳酸積累到一定濃度，抑制霉菌等細菌的生長，這樣飼料中的養(yǎng)分就不會腐敗變質(zhì)，有利于飼料長時間保存。經(jīng)過青貯的飼料青綠鮮嫩、營養(yǎng)價值高、適口性強、易于消化，刺激腸道，大幅提高其消化率[2]。

2 乳酸菌在青貯飼料制作過程中的發(fā)酵過程

2.1 發(fā)酵類型

青貯飼料中主要的厭氧微生物是乳酸菌，乳酸菌是一類可利用葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生大量乳酸的厭氧細菌。乳酸菌內(nèi)不含蛋白分解酶，不能降解蛋白質(zhì)，在溫度20～30℃、濕度65%～75%、pH 4.0～6.0的條件下最適生長繁殖。乳酸菌的共同特性是發(fā)酵糖產(chǎn)生乳酸，并且在無氧條件下生長良好。青貯窖和青貯原料不同，乳酸菌的數(shù)量和活性差異非常大[3]。有學(xué)者分析了紫花苜蓿和玉米等青貯原料上的微生物種類，其中腸桿菌在2種植物上是主要的微生物，其次是酵母菌和霉菌，其中13%為乳酸分泌型的酵母菌，而乳酸菌包括只占微生物總數(shù)的5%，數(shù)量從10～104cfu·g－1，附生在作物表面的微生物和作物種類有關(guān)，作物表面的微生物和溫度、作物的枯萎及作物的成熟等都有關(guān)系。乳酸菌種類很多，受發(fā)酵產(chǎn)生不同分為同型乳酸菌和異型乳酸菌（混合乳酸菌）兩大類。同型乳酸發(fā)酵是將1分子葡萄糖轉(zhuǎn)化為2分子乳酸，消耗能量少，而異型乳酸發(fā)酵是將1分子葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸、乙醇及二氧化碳各1分子，因而消耗能量較多。在青貯飼料制作時，從保存能量的角度考慮，應(yīng)以同型乳酸發(fā)酵為好[4]。同型乳酸菌發(fā)酵與不添加乳酸菌發(fā)酵相比較，乙酸和氨態(tài)氮含量低，青貯產(chǎn)物中有更多的乳酸發(fā)酵和水溶性碳水化合物，能促進青貯的發(fā)酵，但卻使青貯貯藏和開窖后的穩(wěn)定性降低。同型發(fā)酵菌株使玉米、高粱、小麥等作物的青貯在有氧時更容易變質(zhì)，因為這些發(fā)酵中沒有足夠的揮發(fā)性脂肪酸（VFA）保護青貯，以限制酵母菌和霉菌的生長，這種青貯有氧的變質(zhì)不僅造成干物質(zhì)損失，真菌還會產(chǎn)生一些有毒物質(zhì)，對動物的健康造成威脅。乳酸菌異型發(fā)酵使糖發(fā)酵為乳酸、乙酸和乙醇等，且將碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸的效率僅為同型的17%～50%，只能產(chǎn)生不易被動物代謝的D型乳酸，發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇利用很差，乙酸不能被利用。

2.2 青貯過程中乳酸菌的發(fā)酵過程

2.2.1 好氧呼吸階段

切碎、壓實的飼料，在剛密封時，由于原料切割的長度和含水量不同而含有相當(dāng)?shù)目諝??？諝夂咳Q于原料切割的長度和含水量，切割越短、含水量越高壓實緊密度越高，一般約占總體積的2/3。此時植物細胞利用飼料中的碳水化合物及有機酸等進行以有氧呼吸為主的代謝，同時蛋白質(zhì)被水解成氨基酸[5]。此時，植物表面附生或污染的好氧和兼性好氧菌（酵母菌和霉菌）競爭性利用作物的營養(yǎng)成分，快速生長繁殖。隨著代謝活動的進行，青貯環(huán)境內(nèi)部氧氣逐漸耗盡，好氧微生物代謝和植物呼吸受到抑制而停止[1]。呼吸過程使飼料溫度上升，產(chǎn)生適量的熱量有利于乳酸發(fā)酵，一般鎮(zhèn)壓良好，水分適宜的青貯窖內(nèi)溫度可維持在20～30℃，適宜于乳酸菌生長繁殖。這一階段發(fā)生在青貯最初的一段時間內(nèi)，是青貯料的營養(yǎng)品質(zhì)破壞下降的主要階段，此過程長短取決于青貯原料的種類和調(diào)制技術(shù)，要盡可能縮短這一過程的時間。

2.2.2 無氧發(fā)酵階段

隨著青貯中氧氣的耗盡，一般從第3天起開始進入微生物的無氧發(fā)酵過程[5]。此時各種厭氧菌或兼性厭氧菌包括乳酸菌、腸球菌、梭菌和酵母菌等通過競爭性利用植物表面的可溶性碳水化合物和其他營養(yǎng)物質(zhì)而生長。一般情況下，這個過程以乳酸菌發(fā)酵為主，同時伴隨著少量的酒精、丁酸、乙酸及丙酸發(fā)酵。比較優(yōu)質(zhì)的青貯飼料，乳酸菌含量多，在厭氧細菌中乳酸菌生長非常迅速，大量地繁殖成為優(yōu)勢菌群，產(chǎn)生大量發(fā)酵產(chǎn)物包括乳酸和乙酸，導(dǎo)致pH降低，從而抑制其他菌類的繁殖，起到防腐保鮮的作用[6]。當(dāng)pH＜4.0，所有微生物活動均被抑制，進入了穩(wěn)定期[7]。厭氧發(fā)酵階段時間因青貯作物的不同而異，但良好的青貯過程往往在較短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量有機酸導(dǎo)致整個青貯環(huán)境pH的迅速下降。

2.2.3 穩(wěn)定期及完成保存期

當(dāng)青貯飼料的pH降低到一定程度，又沒有氧氣進入青貯環(huán)境的條件下，各種發(fā)酵參數(shù)如微生物菌群和代謝產(chǎn)物保存相對穩(wěn)定。此時存活的微生物種類很少，主要是耐酸性強的乳酸菌，隨著乳酸積累到一定程度，乳酸菌本身也受到抑制，并開始逐漸死亡。乳酸積累到青貯料濕重的1.5%～2.0%，青貯飼料在厭氧和酸性的環(huán)境中成熟，并長期保存下來[1]。

2.2.4 二次發(fā)酵階段

青貯結(jié)束后，在青貯窖開封提取青貯飼料時，空氣隨之進入，青貯飼料的表面與空氣接觸，好氧型微生物大量繁殖，青貯飼料中的養(yǎng)分遭受大量損失，出現(xiàn)腐敗，并產(chǎn)生大量的熱。二次發(fā)酵的微生物包括酵母菌和霉菌，一般情況下，首先是1～2 d酵母繁殖，產(chǎn)生熱量，然后是霉菌繁殖，使飼料腐敗。隨著發(fā)熱，飼料的乳酸含量迅速下降，pH迅速上升，pH＞5時，由飼料中蛋白質(zhì)和氨基酸分解產(chǎn)生的揮發(fā)性氨態(tài)氮急劇增加，腐敗變質(zhì)后的青貯飼料，不能飼喂家畜[1]。

3 影響乳酸菌發(fā)酵的因素

3.1 青貯原料的糖分

糖分是乳酸發(fā)酵的主要物質(zhì)，青貯原料含糖量的多少影響到青貯效果的好壞。一般含糖量較多，易于青貯的是玉米、高粱秸稈、禾本科青草等，帶穗青貯玉米的含糖量可達到6%。優(yōu)質(zhì)的青貯一般要求青貯飼料原料的含糖量為1%～5%[8]。含糖量過低時無法制成優(yōu)質(zhì)青貯飼料，主要原因可能是此時梭狀芽孢桿菌生長繁殖，通過脫氫、脫羧和氧化還原等方式使蛋白質(zhì)發(fā)生腐敗，引起青貯飼料異常發(fā)酵，造成變質(zhì)。不同的青貯料含糖量也存在差異，南瓜、甘藍、禾本科牧草等飼料含有豐富的糖分，易于青貯，而苜蓿、三葉草等豆科牧草含糖分較低，不宜單獨青貯，可與其他含糖量高的原料按一定比例混貯，也可在青貯時添加玉米粉、麩皮或者米糠3%～5%，以增加含糖量，對于豆科植株青貯難以成功，需與禾本科植物混合或加入米糠10%～20%混合青貯[6]。

3.2 原料含水量

青貯原料中適當(dāng)?shù)暮渴潜ＷC乳酸菌正常活動的重要條件，水分含量的高低會影響青貯發(fā)酵的過程和青貯料的品質(zhì)。一般來說，原料含水量以65%～75%為宜，水分過低，影響微生物的活性，另外也難以壓實，造成好氧性菌大量繁殖，使飼料發(fā)酵發(fā)霉腐爛；水分過多，容易腐爛，糖濃度低，利于乳酸菌活動，易結(jié)塊，青貯品質(zhì)變差，同時植物細胞液汁流失，養(yǎng)分損失大[9]。青貯原料適宜含水量因質(zhì)地不同而存在差異，收割早、幼嫩、多汁、柔軟的原料含水量約為6%，質(zhì)地粗硬的原料含水量可達78%～82%。此外，青貯所要求的水分與原料種類有關(guān)，原料種類不同，青貯要求含水量也不同。研究表明，豆科牧草含水量以6%～7%為宜，禾本科牧草含水量可高達72%～82%，原料含水量會直接影響牲畜對青貯料的采食效果和消化吸收[7]。

3.3 發(fā)酵的溫度

在青貯飼料的制作過程中，青貯窖內(nèi)溫度的高低，直接影響著乳酸菌的生長繁殖。而青貯飼料中乳酸含量的多少，是檢驗乳酸菌的生長繁殖和生命活動強弱的指標(biāo)。研究表明，青貯窖里溫度越高，養(yǎng)分損失越多，但過高的溫度可延長青貯發(fā)酵的時間，抑制乳酸菌的生長繁殖。青貯飼料品質(zhì)的優(yōu)劣和使用價值的高低，取決于青貯飼料的厭氧發(fā)酵是乳酸菌發(fā)酵還是丁酸發(fā)酵。因此，必須掌握好溫度，乳酸菌發(fā)酵適宜的溫度為19～37℃，最好不要＞37℃，大多數(shù)梭菌最適宜生長溫度較乳酸菌高，約為37℃，楔形菌等嗜熱菌適溫為45℃，但50℃時仍可生長。研究表明，當(dāng)窖內(nèi)溫度上升到40～50℃時，其營養(yǎng)物質(zhì)的損失則高達20%～40%。而青貯窖溫的變化主要受封窖的基本溫度和好氣性發(fā)酵階段的影響，封窖時窖溫過高或超過37℃或壓緊封嚴(yán)不夠，往往會形成適合丁酸發(fā)酵的高溫青貯，得到青貯飼料的品質(zhì)極差。因此，迅速裝窖壓實封嚴(yán)以便盡快形成以乳酸發(fā)酵為優(yōu)勢的良好的厭氧環(huán)境[6]。

3.4 厭氧程度

含氧量是青貯能否取得成功的關(guān)鍵因素，如果青貯原料切割過長，沒壓緊或封密不嚴(yán)，窖內(nèi)空氣過多，好氧菌的作用越強烈，從而產(chǎn)生的熱量也就越多，不利于乳酸菌的繁殖。好氧性微生物（如腐敗細菌等）活動加強時，營養(yǎng)成分損失增強，引起青貯飼料變質(zhì)，因此要認真做好裝填和壓實工作。青貯原料要切割成適宜的長度（玉米秸稈3～5 cm，牧草、紅苕藤2～3 cm），對裝填窖內(nèi)的原料要壓緊、封嚴(yán)，使其不漏氣、不漏水，盡量減少裝填時間，以迅速營造一個利于乳酸菌生長、繁殖的厭氧環(huán)境，減少營養(yǎng)物質(zhì)損失，提高青貯品質(zhì)[6]。

3.5 原料的緩沖能力

原料的緩沖力與粗蛋白的含量有關(guān)，二者成正比關(guān)系，緩沖力越高，粗蛋白的含量也就越高，青貯發(fā)酵則不易形成低pH狀態(tài)，這樣對蛋白質(zhì)有強分解作用的梭菌將氨基酸通過脫氫或脫羧作用形成氨，氨溶入水中形成弱堿，使pH下降慢，不利于乳酸菌的發(fā)酵，從而營養(yǎng)物質(zhì)損失越多，降低青貯品質(zhì)。有研究報道，適宜水平可溶性碳水化合物含量是克服高緩沖度、保證青貯發(fā)酵品質(zhì)、獲得優(yōu)質(zhì)青貯的前提條件，因為含糖量高則粗蛋白質(zhì)含量相對較少，乳酸菌容易利用可溶性糖進行乳酸發(fā)酵快速形成低pH環(huán)境。如苜蓿、豆科牧草等緩沖度的原料要和一些糖分含量高的禾本牧草進行混合青貯[2]。

3.6 其他因素

研究表明，原料的青貯效果還受品種、籽實的成熟程度、葉與稈中粗蛋白質(zhì)含量、收獲期等因素的影響。青綠飼料一般隨著生長和成熟，莖葉逐漸變粗變硬，其所含營養(yǎng)成分也隨著之下降。青貯玉米最適收獲期在植株含水量為61%～68%時，這種理想的含水量在半乳線階段至1/4乳線階段出現(xiàn)，即乳線下移到子粒1/2～3/4階段。若在貯料含水量高于68%或在半乳線階段前收獲，干物質(zhì)積累沒有達到最大量；若在貯料含水量降到61%以下或籽粒乳線消失后收獲，莖葉會老化，并導(dǎo)致產(chǎn)量損失。

研究表明，麥類作物不同生長期各項指標(biāo)存在極顯著差異；燕麥的最佳刈割期為開花后30 d，小麥的最佳青貯刈割期為開花后20 d，麥類作物粗蛋白含量隨生長期的延長而遞減，但不影響青貯粗蛋白總產(chǎn)量的增加，粗纖維含量隨生長期的延長而遞增。

可見，要注意各種青貯原料適宜的收割期，玉米收割期一般為乳熟期至蠟熟期，禾本科牧草為孕穗期至抽穗期，豆科牧草為現(xiàn)蕾期到初花期，水生飼料撈取日曬1～2 d；紅薯藤在下霜前或收薯前1～2 d收割，各種樹的嫩枝，樹葉可在落葉前收獲青貯[7]。

4 小結(jié)

青貯技術(shù)已成為當(dāng)前畜牧生產(chǎn)中的一項常規(guī)技術(shù)，其操作過程十分簡單的，但是也有一定的技術(shù)性，只有深入了解青貯發(fā)酵的過程及乳酸菌發(fā)酵機制，控制好乳酸發(fā)酵的影響因素，揚長避短，才能獲得優(yōu)質(zhì)的青貯飼料。

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