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青貯過程中菌群演替及青貯劑的種類

2018-08-15 09:33:02      點擊:

    青貯飼料就是把青綠或半干飼料裝入青貯窖或青貯袋內,在厭氧條件下靠乳酸菌發酵制成的能長期保存的飼料原料。其原理是乳酸菌厭氧發酵產生乳酸,降低pH,從而使青貯飼料內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點成為反芻動物主要粗飼料來源。

  一、青貯發酵過程階段

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

1:好氧階段

  新鮮的青貯原料被收割、切碎、壓實密封在青貯窖中,這一階段立即開始。在剛密封時,由于原料切割的長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胞并未立即死亡,能利用空氣中氧氣進行呼吸作用,產生熱量。植物中的蛋白酶也開始分解蛋白質為氨基酸,糖化酶增加了可供微生物發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、酵母以及腸道細菌中的一些種屬。隨著呼吸作用的繼續進行,氧氣被逐漸消耗,主導細菌也由好氧菌變為兼性厭氧菌。這一階段發生在青貯最初的一段時間內,是青貯料的營養品質破壞下降的主要階段,一般不會超過24h。

  2:發酵階段

  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后起開始進入微生物的無氧發酵過程,并且要持續數天或幾周,持續時間取決于適宜的飼草及發酵條件。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爭性利用可溶性碳水化合物和其他營養物質而生長,最終氧氣耗盡后,好氧菌的生長停止。比較優質的青貯飼料,乳酸菌含量多,在厭氧細菌中乳酸菌生長非常迅速,大量地繁殖成為優勢菌群,產生乳酸、醋酸和丁酸等酸類物質,使環境pH急劇下降,有效遏制了不耐酸腐敗菌的生長繁殖,起到防腐保鮮的作用。pH值會繼續降到3.84.2,絕大部分微生物活動被抑制,進入了穩定期。

  3:穩定階段

  此階段要求空氣不能進入青貯窖,而生產上一般在階段2之后即開窖使用,因此發生幾率較小。大部分微生物在第二階段大幅度減少,此時乳酸菌成為優勢菌,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%,青貯飼料營養成分在厭氧和酸性的環境中成熟,并長期保存下來。幾種高耐酸性的酵母依然存活但幾乎不活動,而一些桿菌和梭菌以孢子形式蟄伏,進入相對穩定時期。只有一些耐酸性的蛋白酶、NSP酶和少數乳酸桿菌繼續以低水平活動。如果外界條件沒有改變可長期穩定保存。

  4:二次發酵階段

  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,但是也會因為掩蓋物的破壞(如老鼠或禽類的破壞)而提前。腐敗過程可以分為兩個階段。首先是腐敗的開始,由酵母菌和醋酸菌降解有機酸而引起。這會導致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。好氧腐敗發生在青貯料幾乎完全暴露在空氣中時,然而損害的程度高度依賴于青貯料中腐敗菌的數量及活性,在污染區域每天可能會有1.5%4.5%干物質損失。

  可見青貯過程中參與活動和作用的微生物種類非常多,為促進青貯過程中有益乳酸菌的生長,防止出現霉變或腐敗,必須了解各種微生物的活動規律及對青貯的影響。

  二、青貯飼料微生物區系

  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,通常數量會在飼草收獲保存和青貯期間大量增加。飼草的品質(如碳水化合物和干物質含量)、乳酸菌的性質(像耐酸及耐滲透)以及底物的利用會對青貯料發酵中乳酸菌區系的競爭能力起決定性作用。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境。

  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都是不利的。在青貯料的缺氧環境中,酵母菌利用糖類發酵生成乙醇和CO2。乙醇的產生不僅減少了乳酸發酵所需要的糖類,而且還會對牛奶風味造成不良影響。在有氧條件下,酵母菌會將乳酸降解為CO2H2O。青貯料中多數的腸道細菌被認為是不致病的,但它們會與乳酸菌競爭性利用糖類,并且還會降解蛋白。梭菌屬是一類能產芽孢的厭氧菌,許多梭菌利用碳水化合物和蛋白質發酵,降低飼喂價值以及產生生物胺,這與腸道細菌很相似。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(二次發酵階段)可以使青貯料發霉。霉菌不僅會降低青貯料的飼喂價值和適口性,還對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、節菱孢屬、地絲菌屬、紅曲霉屬、帚霉屬和木霉屬。

  三、青貯劑的種類

  對于水分含量高、可溶性糖含量低、緩沖容量大等難以青貯的原料,為使青貯營養更完善,易被牛、羊消化利用,在青貯過程中需添加一些特定物質。此外,某些青貯添加劑還可以提高青貯飼料營養價值,防止二次發酵造成的腐敗。青貯添加劑主要分為四類:發酵抑制劑、腐敗抑制劑、營養性添加劑和乳酸發酵促進劑。發酵抑制劑和腐敗抑制劑主要為無機酸、有機酸及其鹽類、甲醛等化學添加劑,一直作為傳統的青貯添加劑而被廣泛使用,但是這些添加劑有個顯著的缺點就是有較強的刺激性氣味,且質量不穩定。乳酸發酵促進劑主要為乳酸菌、碳水化合物和酶制劑。國內外科研人員圍繞此類添加劑做了大量的研究工作,證實乳酸發酵促進劑在解決粗飼料資源開發上有著天然、無毒、高效等突出的優點和巨大的發展潛力。因此,乳酸發酵促進劑將成為青貯添加劑的發展方向。

       來源:中國養殖網

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