■ 黃秀文 范 雪,2 唐明歡 馬 壯 張可欣 馬 健,2*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，新疆烏魯木齊 830052；2.廣東海洋大學濱海農(nóng)業(yè)學院，廣東湛江 524088）

對反芻動物養(yǎng)殖業(yè)來說，粗飼料資源不可或缺，青貯能較好地保存飼料原料的營養(yǎng)價值，同時延長保存時間。苜蓿和燕麥草是較為常見用于制作青貯的牧草，除此以外，多項研究證實，籽粒莧、王草、象草等多種牧草均可用來調(diào)制青貯[1-3]。青貯品質(zhì)高低與原料特性密切相關，牧草含水量、可溶性碳水化合物（WSC）含量、緩沖能值高低等均會影響青貯發(fā)酵過程。在牧草青貯過程中添加青貯添加劑可提高發(fā)酵效果，并利于動物消化吸收。添加乳酸菌可快速降低苜蓿青貯pH 和氨態(tài)氮（NH3-N）含量，提高乳酸含量，改善青貯品質(zhì)[4]。當發(fā)酵底物不足時，發(fā)酵效率降低，添加纖維素酶可將牧草中含有的多糖降解為單糖，提供更多底物促進乳酸菌發(fā)酵[5]。糖蜜、有機酸等物質(zhì)作為添加劑也可改善青貯品質(zhì)，在降低pH、提供發(fā)酵底物方面起著重要作用。由于牧草種類多，自身特點不同，比如豆科牧草緩沖能值高，不利于青貯發(fā)酵；莧科牧草WSC 含量低，缺乏發(fā)酵底物。生產(chǎn)中應根據(jù)牧草特點，合理使用添加劑來改善青貯品質(zhì)。為了給牧草青貯的高效利用提供參考，文章介紹了不同類型青貯添加劑的作用特點，重點總結了添加劑在不同牧草青貯發(fā)酵過程中的應用效果。

1 青貯添加劑的種類及作用特點

生產(chǎn)中常用的青貯添加劑主要包括乳酸菌制劑、酶制劑、化學性添加劑和營養(yǎng)性添加劑等四類。乳酸菌是青貯發(fā)酵過程中的主要微生物，而多數(shù)牧草附著的乳酸菌數(shù)量有限[6]，發(fā)酵過程中乳酸菌難以成為優(yōu)勢菌種，導致青貯品質(zhì)低。為提高牧草青貯質(zhì)量，需要添加乳酸菌來抑制有害微生物的生長。根據(jù)發(fā)酵類型，乳酸菌制劑分為同型和異型乳兩種。同型發(fā)酵乳酸菌可促進青貯早期發(fā)酵，產(chǎn)生大量乳酸，迅速降低pH，抑制霉菌等有害微生物的生長，從而提高青貯品質(zhì)[7]。異型發(fā)酵乳酸菌可在青貯發(fā)酵后期產(chǎn)生大量乙酸，抑制腐敗菌的生長，提高青貯有氧穩(wěn)定性[7]。青貯中常用的酶制劑主要是纖維素酶、木聚糖酶、半纖維素酶等。牧草中的纖維素含量較高，酶制劑可將植物細胞壁的纖維素和半纖維素降解為單糖，為乳酸菌發(fā)酵提供充足底物，抑制有害菌生長[8]。化學添加劑主要指甲酸、丙酸、苯甲酸及鹽類等物質(zhì)，添加酸性物質(zhì)可快速降低發(fā)酵初期pH，殺死有害微生物，但同時會造成環(huán)境污染，引起動物酸堿平衡失調(diào)。二乙酸鈉的添加可抑制腐敗菌繁殖，提高發(fā)酵后期有氧穩(wěn)定性，降低營養(yǎng)損耗[9]。乳酸菌發(fā)酵促進劑主要指糖類物質(zhì)，為乳酸菌發(fā)酵提供足夠底物，促進乳酸菌發(fā)酵。此外，氨基酸等物質(zhì)作為添加劑可提高青貯營養(yǎng)價值，逐漸在青貯中應用。

2 添加劑對牧草青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

豆科牧草苜蓿緩沖能值高，因此自然青貯發(fā)酵品質(zhì)較低。張麗媛[10]研究發(fā)現(xiàn)，同時添加乳酸菌和糖蜜可促進苜蓿青貯發(fā)酵，將pH 由7.02 降至4.09。NH3-N/總氮可用來反映青貯中蛋白質(zhì)的降解程度，郭婷[11]試驗表明，添加2%的蔗糖可顯著降低燕麥青貯pH及NH3-N/總氮的含量。有機酸是反映青貯品質(zhì)的重要指標，乳酸含量高低是影響青貯品質(zhì)的主要因素。除苜蓿和燕麥青貯外，一些學者針對非常規(guī)牧草進行了青貯研究。劉艷芳等[12]前期針對籽粒莧進行了研究，發(fā)現(xiàn)與自然青貯相比，同時添加乳酸菌和葡萄糖可促進籽粒莧青貯快速發(fā)酵，提高乳酸含量，降低pH，顯著降低乙酸、丙酸含量；添加甲酸可迅速降低青貯pH，同時降低乙酸含量。許多牧草水分含量高，單獨青貯發(fā)酵品質(zhì)差，田靜等[13]以象草為研究對象，發(fā)現(xiàn)青貯時添加2%蔗糖可降低環(huán)境溫度導致的pH升高，并降低乙酸含量，改善象草青貯發(fā)酵品質(zhì)。對牧草來說，提高其發(fā)酵品質(zhì)需要結合自身營養(yǎng)特點，比如莧科牧草籽粒莧，自身WSC 含量較低，在制作青貯時需添加糖類物質(zhì)提高發(fā)酵品質(zhì)。

3 添加劑對牧草青貯營養(yǎng)成分的影響

干物質(zhì)（DM）是青貯非常重要的指標，牧草由于自身含水量高，制作的青貯DM 含量往往低于玉米青貯。研究發(fā)現(xiàn)，添加乳酸菌制劑和葡萄糖可顯著提高籽粒莧青貯DM 含量[12]。李小鈴等[14]研究也表明，在扁穗牛鞭草青貯過程中添加單一或復合乳酸菌制劑均可提高DM 含量。DM 含量升高的原因可能是因為乳酸菌制劑能降低青貯過程中汁液的產(chǎn)生，而青貯汁液中包含8%左右的DM[15]。在青貯過程中粗蛋白（CP）的分解不可避免，纖維素酶可通過為乳酸菌提供底物產(chǎn)生乳酸，抑制一些腐敗微生物對CP 的降解。Li 等[16]試驗表明，與自然青貯相比，添加纖維素酶可降低王草青貯中中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，同時提高CP 和WSC 含量，改善王草青貯營養(yǎng)價值。此外，一些研究證實，化學添加劑可抑制CP 的降解，Zhang 等[17]在象草青貯時添加乙醇，發(fā)現(xiàn)乙醇可抑制發(fā)酵過程中需氧菌對WSC 的消耗，為乳酸菌提供足夠發(fā)酵底物，并抑制有害微生物對CP 的降解。與單一添加劑相比，復合添加劑，尤其是菌酶復合劑，在改善青貯營養(yǎng)價值方面更具優(yōu)勢。楊烈等[18]研究了乳酸菌與纖維素酶單獨或聯(lián)合處理對狗牙根青貯營養(yǎng)成分的影響，結果發(fā)現(xiàn)，與對照組和單獨添加組相比，同時添加乳酸菌和纖維素酶可顯著提高青貯CP 和WSC 含量，降低中性洗滌纖維含量。目前，仍需要更多研究去探索青貯添加劑在牧草青貯中的有效組合方式，篩選合適的菌種與酶制劑搭配，并探索營養(yǎng)性、化學性與生物添加劑的適宜組合方式，最大程度上改善牧草青貯品質(zhì)。

4 添加劑對牧草青貯有氧穩(wěn)定性的影響

有氧穩(wěn)定性是指青貯飼料開窖接觸空氣后，各種理化性質(zhì)保持穩(wěn)定，不發(fā)生腐敗變質(zhì)的持續(xù)時間。燕麥青貯研究表明，添加劑乳酸菌可增強有氧穩(wěn)定性，青貯暴露2 d 后，pH 仍在5 以下[19]。同型乳酸菌主要是通過產(chǎn)生乳酸降低pH 來抑制酵母菌及霉菌等有害菌的生長，提高有氧穩(wěn)定性；而異型乳酸菌可產(chǎn)生能抑制有害菌生長的乙酸，并且乙酸可與苯甲酸及水楊酸等發(fā)生協(xié)同作用抑制真菌活性，增強青貯有氧穩(wěn)定性[20]。在提高有氧穩(wěn)定性方面，異型乳酸菌應用效果更好。布氏乳桿菌在青貯發(fā)酵過程中可將乳酸分解為乙醇及丙二醇等，抑制有害菌的生長，延長飼料有氧穩(wěn)定性時間；同時還可產(chǎn)生利于纖維素降解的阿魏酸酯酶，促進乳酸產(chǎn)生，抑制有害菌活性[21]。Wu 等[22]試驗表明，與未接種乳酸菌和接種植物乳桿菌相比，羊草青貯接種布氏乳桿菌在有氧暴露7 d后沒有明顯變質(zhì)跡象?；旌暇N在增強牧草青貯有氧穩(wěn)定方面也起著重要作用。前人研究發(fā)現(xiàn)，將能產(chǎn)生阿魏酸酯酶和具有抗氧化功能的乳酸菌混合添加到苜蓿青貯中，不僅能改善青貯發(fā)酵品質(zhì)，更能增強青貯有氧穩(wěn)定性[23]。

化學性添加劑可抑制有害菌的生長，丙酸可通過降低牧草青貯中大腸桿菌及酵母菌數(shù)量，提高有氧穩(wěn)定性，添加量為2 mL/kg 效果最好[24]，這與丙酸創(chuàng)造的酸性環(huán)境有關，抑制了有害菌生長代謝。Driehuis等[25]研究指出，乙酸可與丙酸等物質(zhì)發(fā)揮協(xié)同作用，抑制青貯有氧暴露期間霉菌等有害菌的生長，延長有氧穩(wěn)定性。因此，在牧草青貯時同時添加化學性添加劑和異型乳酸菌或許可起到提高有氧穩(wěn)定性的作用，未來需要更多的研究去探索。糖蜜及酶制劑主要是通過促進乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生更多乳酸，從而抑制有害菌生長來增強青貯有氧穩(wěn)定性。青貯有氧腐敗問題目前尚未得到很好地解決，青貯添加劑的應用在一定程度上提高了牧草青貯有氧穩(wěn)定性。未來仍需要深入了解牧草原料的特性，研究牧草青貯有氧暴露后微生物變化，對提高牧草有氧穩(wěn)定性具有重要意義。

5 添加劑對牧草青貯微生物多樣性的影響

5.1 同型發(fā)酵乳酸菌

青貯發(fā)酵伴隨著復雜的微生物變化過程，青貯品質(zhì)高低與原料附著的微生物群落及發(fā)酵過程中微生物變化有關，隨著檢測手段的進步，越來越多的研究開始關注青貯過程中微生物的演替。對苜蓿青貯的研究表明，添加植物乳桿菌降低了青貯細菌的多樣性，顯著上調(diào)了乳酸菌的相對豐度，下調(diào)了有害菌梭菌屬與李斯特菌屬的相對豐度，改善了苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)[26]。付薇等[27]試驗表明，與自然青貯相比，添加同型乳酸菌顯著提高了高丹草青貯乳酸菌數(shù)量，降低酵母菌數(shù)量，且未檢測到霉菌存在，改善了青貯品質(zhì)。對燕麥青貯的研究表明，同型乳酸菌接種可提高青貯乳酸菌屬豐度，乳酸菌屬在發(fā)酵第3 天達到最大值，隨著發(fā)酵時間的增加，鼠李糖乳桿菌、植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌成為優(yōu)勢菌；同時降低了青貯細菌群落多樣性，改善了發(fā)酵品質(zhì)[28]。梭狀芽孢桿菌是導致青貯腐敗的有害菌，陸永祥等[29]研究指出，添加植物乳桿菌顯著降低了虉草青貯梭狀芽孢桿菌屬相對豐度。這可能與添加乳酸菌降低了青貯pH 及提高滲透壓有關，梭狀芽孢桿菌對低pH 和高滲透壓環(huán)境敏感，生長繁殖受到抑制[30]。綜上，同型發(fā)酵乳酸菌可提高牧草青貯中乳酸菌屬豐度，快速降低pH，從而抑制酵母菌及梭菌等有害菌生長，改善青貯品質(zhì)。

5.2 異型發(fā)酵乳酸菌

異型發(fā)酵乳酸菌在發(fā)酵后期產(chǎn)生較多的乙酸，從而可抑制霉菌等有害微生物的生長。Si 等[31]試驗指出，苜蓿青貯添加布氏乳桿菌可降低原料附著的路德維希腸桿菌豐度，抑制CP 降解，提高青貯營養(yǎng)價值。關皓[32]研究表明，布氏乳桿菌在多花黑麥草青貯有氧穩(wěn)定性中具有重要作用，在有氧暴露7 d后，雖然各處理組均檢測到了好氧菌腸桿菌，但布氏乳桿菌添加組青貯中乳桿菌仍為優(yōu)勢種群，延長了有氧穩(wěn)定性。酵母菌是導致青貯有氧變質(zhì)的主要菌種，前人研究表明，蘇丹草青貯添加布氏乳桿菌降低了青貯有氧暴露后酵母菌的增長速率；與同型乳酸菌組相比，布氏乳桿菌組酵母菌數(shù)量最低，僅檢測出拜氏接合酵母、熱帶假絲酵母、嗜酒假絲酵母和假絲酵母4 類[22]。異型乳酸菌雖然會在青貯發(fā)酵過程中消耗部分營養(yǎng)物質(zhì)，但對真菌具有更強的抑制作用，添加異型乳酸菌可改善青貯微生物多樣性，將乳酸轉(zhuǎn)化為乙酸，并抑制酵母菌及霉菌等有害菌生長[33]。同型和異型乳酸菌以不同方式在不同階段發(fā)揮各自作用，對微生物群落的影響也存在差異，因此，多功能復合菌種添加劑也在牧草青貯中應用。Auerbach 等[34]在黑麥草青貯中添加乳酸片球菌和布氏乳桿菌組合，結果發(fā)現(xiàn)，與只添加同型乳酸菌相比，復合菌組顯著提高了乳酸菌數(shù)量，并提高了乙酸及丙二醇含量，降低了酵母菌和霉菌數(shù)量，抑制了青貯變質(zhì)。目前菌種組合多集中在同型異型乳酸菌，相同類型乳酸菌及非乳酸菌和乳酸菌種組合在牧草青貯中的應用也值得深入研究。

5.3 酶制劑

不同酶制劑對青貯微生物多樣性調(diào)控存在差異，纖維素酶和α-半乳糖苷酶可提高乳酸菌屬豐度，而纖維素酶和木聚糖酶聯(lián)合添加可抑制大腸桿菌與霉菌生長[35]。劉逸超等[36]研究表明，添加纖維素酶可顯著提高天然牧草青貯乳酸菌數(shù)量，對青貯改善效果優(yōu)于同時添加纖維素酶和糖蜜。這可能是因為添加糖蜜進一步增加WSC 含量，促進乳酸菌發(fā)酵的同時也為酵母菌生成提供了條件。另有研究表明，象草青貯添加纖維素酶提高了香農(nóng)和辛普森多樣性，并提高了厚壁菌門的豐度，降低了變形菌門豐度[37]。厚壁菌門中的很多芽孢桿菌可降解纖維素等多種大分子化合物，變形菌門含有大腸桿菌等病原菌，與乳酸菌競爭營養(yǎng)素產(chǎn)生生物胺，降低青貯品質(zhì)。目前關于酶制劑對牧草青貯微生物影響的研究還較為缺乏，需更多的研究去關注酶制劑對牧草青貯微生物的影響，以便更好地調(diào)控牧草青貯品質(zhì)。

5.4 化學和營養(yǎng)性添加劑

化學添加劑雖不能直接促進乳酸菌生長，但可抑制有害菌生長。陸永祥等[38]試驗指出，燕麥青貯添加甲酸后微生物多樣性降低，同時酵母菌數(shù)量降低，提高了乳酸菌豐度。但另有研究指出，有機酸可滲透到乳酸菌細胞膜，損害其活性[39]，有機酸對牧草青貯微生物的影響還需要進一步探究。不同化學添加劑對青貯微生物的影響存在差異：雙乙酸鈉可抑制大腸桿菌、青霉菌和酵母菌繁殖；苯甲酸鈉可抑制大腸桿菌和青霉菌生長；山梨酸鉀僅對青霉菌的抑制作用明顯[40]?？偟膩碚f，化學添加劑可快速創(chuàng)造酸性環(huán)境，抑制有害菌生長，降低營養(yǎng)物質(zhì)損失。搭配使用不同化學添加劑或許對有害菌的抑制效果更為明顯，但要考慮安全性。同時，化學添加劑的使用劑量也需要考慮。

添加糖類物質(zhì)可提高青貯乳桿菌屬豐度，降低片球菌屬、檸檬酸桿菌屬及腸桿菌屬豐度，改善苜蓿青貯品質(zhì)，這種微生物群落的變化降低了青貯脂肪損失[41]。營養(yǎng)添加劑主要還是通過為乳酸菌提供發(fā)酵底物，促進其發(fā)酵，降低pH，抑制有害菌生長，改善牧草青貯品質(zhì)。除了以上添加劑的單一使用，菌酶、菌酸及菌糖組合均在調(diào)控牧草青貯微生物方面發(fā)揮重要作用：酶制劑和糖通過為乳酸菌發(fā)酵提供底物促進發(fā)酵，提高乳酸菌數(shù)量；酸性物質(zhì)和乳酸菌分別在發(fā)酵不同階段對乳酸菌和有害菌進行調(diào)控，改善青貯品質(zhì)[42-43]。大多數(shù)研究指出，復合添加劑對牧草青貯改善效果優(yōu)于單一添加，未來可針對不同牧草，將多種添加劑進行優(yōu)化組合，通過檢測微生物多樣性實時了解發(fā)酵狀態(tài)，讓添加劑形成協(xié)同作用，提高牧草青貯發(fā)酵品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性。

6 小結

開發(fā)利用多種牧草對緩解我國粗飼料資源短缺具有重要意義，目前乳酸菌和纖維素酶制劑是生產(chǎn)中改善牧草青貯品質(zhì)最為常用的添加劑，今后可針對復合添加劑在牧草青貯中的應用開展更多研究。牧草纖維含量普遍較高，未來利用轉(zhuǎn)基因及酶工程等技術研發(fā)菌酶組合添加劑，使得乳酸菌具有纖維素降解基因，將有助于牧草青貯乳酸菌發(fā)酵。牧草青貯有氧腐敗是影響青貯飼用價值的重要因素，了解青貯發(fā)酵過程微生物的特性是延長有氧穩(wěn)定性的依據(jù)。目前微生物對牧草青貯有氧穩(wěn)定性影響的研究還不夠深入，除了細菌，真菌也需要關注，應用微生物和代謝組學技術更全面地解析微生物及其代謝產(chǎn)物動態(tài)變化，有助于調(diào)制優(yōu)質(zhì)牧草青貯。牧草自身附著的微生物也是影響青貯添加劑作用的關鍵，結合牧草特點，篩選適宜添加劑或組合，并結合現(xiàn)代分子技術，進一步揭示微生物群落與牧草青貯品質(zhì)的關系，為牧草青貯的高效利用提供科學指導。