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微生物青贮添加剂的研究进展

日期:2013/4/25 17:27:08 点击次数 4500 发布单位:天义生物谷  录入:李清

  青贮用生物性添加剂以其无污染、易操作、无腐蚀等诸多优于化学添加剂的优点而备受关注。近年来,国内外专家对生物性发酵促进型青贮饲料添加剂的研究与探索越来越深入。据报道,瑞典、挪威、美国、加拿大等国家都对青贮玉米细菌发酵剂进行了广泛的研究,并普遍认为生物制剂的效果取决于青贮原料内糖和干物质的含量、细菌的种类、细菌活性、细菌发酵剂的剂量和方法、处理的均衡性、贮藏库的类型及其青贮工艺等。许多专家的研究还表明,为提高接种物的效果,在接种物内加入少量酶制剂,同时与少量糖和淀粉配合使用,能促进发酵,分解植物细胞壁,充分释放内含营养物质,收到良好的青贮效果。我国科研人员在生物性青贮添加剂的研究方面也取得了重大进展。

  一、微生物青贮添加剂的概念

  微生物青贮添加剂,亦称青贮接种菌、生物青贮剂、青贮饲料发酵剂、乳酸菌接种剂,是专门用于饲料青贮的一类微生物活菌添加剂。它由一种或几种乳酸菌、酶和一些营养成分组成,旨在调节青贮饲料内微生物区系,调控青贮饲料发酵过程,促进乳酸菌大量繁殖更快地产生乳酸,促进多糖与粗纤维的转化,从而有效地提高青贮饲料的质量。青贮饲料添加剂是提高青贮饲料品质的重要措施之一,近几十年来,人们对于添加剂在青贮技术中的应用进行了大量的研究,并取得了重要进展,成为目前青贮技术发展的重点。使用添加剂的主要目的是迅速降低青贮料的pH值,促进乳酸菌的发酵作用,抑制不利于青贮发酵的微生物菌群,减少营养物质的损失,提高青贮饲料的质量和生产性能。

  二、青贮添加剂的种类与特性

  青贮饲料添加剂按起作用的物质可分为生物添加剂和化学添加剂,按性质可分为酶、酸、非蛋白氮、细菌接种剂等;按添加剂对发酵的作用效果可分为发酵促进剂、发酵抑制剂、好氧性变质抑制剂、营养剂、吸收剂等。发酵促进剂是近30年来研究的热点,它主要包括乳酸菌、酶制剂和糖类,其中的乳酸菌更是研究中的热点。

  乳酸菌属于真细菌纲(Eubacteriac)真细菌目中(Eubacteriales)的乳酸细菌科(Lactobacillaceae)。乳酸菌按其形状差异,可分为杆菌、球菌和不规则形的专性厌氧菌。依其发酵糖产酸的能力分为两类,一类是促进发酵的微生物同型发酵乳酸菌,如植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)、粪链球菌(Enterococcus faecium)、片球菌(Pediococcusspp)等;另一类是提高青贮饲料有氧稳定性的微生物异型发酵乳酸菌,主要有布氏乳杆菌(Lactobaxillus buchneri)和丙酸菌等。这些接种菌可单独或联合使用,或者同酶制剂复合使用。

  同型发酵乳酸菌发酵葡萄糖只产生乳酸,发酵1分子葡萄糖产生2分子的乳酸,而异型发酵乳酸菌发酵葡萄糖能产生多种发酵产物,如乳酸、乙酸、乙醇、二氧化碳等,发酵1分子葡萄糖仅能产生1分子乳酸。后者转化乳酸的效率远远不及前者,只能达到前者的17%~50%,而且后者极易产生家畜不易代谢的D-型乳酸。从理论上看,同型发酵乳酸菌在生产乳酸和青贮饲料方面比异型发酵乳酸菌更有效。

  三、微生物青贮添加剂的筛选条件

  微生物青贮添加剂在制备青贮饲料的过程中必须数量多、活力强,才能发挥其生物功效。因而如何筛选出活力强、附生能力强的乳酸菌,是制备出优良添加剂的关键。Wootford(1984)等人提出了作为理想青贮接种菌必须满足的条件包括以下几点:第一,生长旺盛,能够战胜作物本身所附着的各种菌群;第二,为同型发酵乳酸菌,能在尽量短的时间内产生大量乳酸;第三,耐酸,能迅速降低pH值;第四,可广泛利用各种可溶性糖,如葡萄糖、果糖、蔗糖、果聚糖,尤其是戊糖;第五,不使蔗糖产生葡聚糖;第六,不使果糖产生甘露醇;第七,不降解有机酸;第八,可适应较大的温度范围及多种生长条件;第九,无水解蛋白质的能力,必须能被制成粉末或颗粒的形式,而且能稳定保存。

  四、影响微生物青贮添加剂效果的主要因素

  影响微生物青贮添加剂效果的主要因素包括以下几点:

  1.青贮原料的种类。可用作青贮原料的种类很多,如禾谷类作物、禾本科牧草、豆科牧草等。但不同的青贮原料,添加微生物青贮的效果亦不同。通常禾谷类作物的效果优于禾本科牧草,禾本科牧草的效果优于豆科牧草。

  2.青贮原料的糖含量。在细菌制剂的作用下,乳酸形成的多少首先决定于青贮原料的糖含量。通常细菌制剂适于在稍风干、糖的含量高的原料中添加。

  3.细菌的种类和活性。细菌种类及生物活性不同,效果也不一样。

  4.添加剂剂量和使用方法。一般生物制剂的使用剂量取决于原料干物质含量,干物质含量低,剂量则大,反之则小。细菌制剂一般有液态和固态两种,酶制剂一般多为固态,使用方法一般为按比例将制剂稀释成液体,直接喷在收割的牧草上,或者在青贮装料时,每隔20厘米厚喷一次,喷洒要均匀。

  5.青贮原料的均衡性。使用生物制剂处理时,原料的均衡性是添加效果好坏的首要条件。制剂的效果取决于青贮原料的粉碎程度、压实程度、装填速度、密封性等。使用乳酸接种物,不能补偿因违反青贮技术所致的损失。

  五、微生物青贮添加剂的应用效果

  近十几年来,日、美、德等发达国家和我国畜牧科研人员围绕微生物添加剂在青贮中的应用作了大量研究,Kung(1993)发现接种乳酸菌的玉米青贮饲料中乳酸、乙酸及氨态氮水平提高,但其他组成成分的变化很小。日本农林水产省草地实验场(1999)、调制贮藏研究室蔡义民和爱媛大学农学部熊井清雄等人关于乳酸菌对玉米秸秆青贮饲料的发酵品质改善效果的研究认为:第一,贮藏初期,乳酸球菌繁殖旺盛;第二,在发酵的整个过程中,乳酸杆菌起到了主导作用,促进了乳酸发酵;第三,添加乳酸菌可以有效抑制其他菌群的生长繁殖,制菌效果上乳酸杆菌大于乳酸球菌;第四,添加乳酸菌使pH值、挥发性氮及全氮比值降低,乳酸含量提高,并使L(+)乳酸的生成比率提高,改善了青贮饲料发酵品质。兴丽(2004)等人对不同的青贮饲料添加乳酸菌的研究均表明,添加乳酸菌制剂能降低氨态氮与总氮的比值,可改善青贮饲料的发酵品质。杨杰(2007)等人在黑麦青贮中添加复合青贮剂(包括植物乳杆菌、戊糖片球菌、纤维素酶、细菌生长促进剂、保护剂及载体等),结果表明:添加复合青贮剂的效果优于常规青贮。新疆畜牧科学院饲料研究所2012年1月对荷斯坦奶牛饲喂接种菌处理青贮饲料的试验结果表明:产奶量增加1.36千克/头,提高产奶量7.12%,提高经济效益3.68元/天/头;接种菌处理可有效减少青贮饲料营养损失,提高青贮品质和奶牛产奶性能。事实上,在一些研究中,接种菌尽管对发酵的常规指标没有影响,但仍然提高了动物的生产性能。

  六、微生物青贮添加剂的发展趋势及问题

  微生物青贮添加剂为饲料工业和家畜养殖提供了一种健康、无毒、无污染的选择和手段。但是,目前微生物青贮添加剂的生产还存在一些问题,主要是优良菌种的选择和由于菌种失活导致的微生物青贮添加剂活性降低。在菌种筛选的过程中,不仅应选择安全性高的有效菌株;还应考虑到不同菌株的生物学作用及其特性,将多种有益菌合理搭配,优化组合,生产出具有多方面生物学作用的复合制剂,获得最好的效果。可以说它的产生和发展顺应了当前高新技术产业化和注重环保的大潮流,只要能发挥其优势,很好地解决目前生产和应用中存在的问题,微生物青贮添加剂必将成为21世纪饲料添加剂生产中的主导产品。

  我国对微生物青贮添加剂的研究起步较晚,近年来自行筛选或从国外引进了一些菌株进行研究,但在青贮生产中应用添加剂的数量和种类都很少,与发达国家存在很大差距,这与我国目前的生产力发展水平是极不相适的。因此,还必须大力加强其研究和使用,这已成为当前一个十分紧迫的任务。 

 
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