摘 要：【目的】研究植物乳杆菌与糖蜜接种对串叶松香草青贮发酵特征及绵羊瘤胃降解率的影响，为串叶松香草的科学高效利用提供依据。
【方法】设计3个添加剂处理，分别为无添加剂接种处理（CK处理）、接种植物乳杆菌1×105 CFU/g FM（Lactiplantibacillus plantarum， LP处理）、接种植物乳杆菌1×105 CFU/g FM+2%糖蜜（Lactiplantibacillus plantarum and Molasses， LPM处理）。采用真空袋法调制串叶松香草青贮，室温储藏60 d，评价感官质量并分析发酵特性、营养品质及绵羊瘤胃降解率。
【结果】（1）LPM处理的乳酸、乙酸、粗蛋白、干物质含量显著高于CK和LP处理（P＜0.05）。LPM处理的中性、酸性洗涤纤维、pH值、氨态氮总氮、酵母菌、霉菌、好氧细菌数量显著低于CK和LP处理（P＜0.05）。LP和LPM处理的丙酸含量均显著低于CK处理（P＜0.05）（2）瘤胃降解过程中（12～48 h），LPM处理的酸性、中性洗涤纤维降解率、干物质降解率均显著高于CK处理（P＜0.05），而且酸性、中性洗涤纤维降解率、干物质降解率、有机物降解率在瘤胃中随着时间的增加显著上升（P＜0.05）。
【结论】联合接种1×105 CFU/g植物乳杆菌和2%糖蜜可促进串叶松香草青贮发酵，并显著提高干物质和纤维在羊瘤胃中的降解率。
关键词：串叶松香草；青贮；发酵品质；瘤胃降解率
中图分类号：S54"" 文献标志码：A"" 文章编号：1001-4330（2024）06-1505-07
0 引 言
【研究意义】拓宽新疆绿洲区饲草种植的种类和数量，是缓解草场压力、弥补饲草缺口的主要途径之一。串叶松香草（Silphium perfoliatum），属菊科多年生草本植物，具有抗逆和分蘖能力强等优点，并集观赏、蜜源、饲用等极具开发价值的饲草资源［1-3］；串叶松香草在南方地区刈割次数和产量均较低，但在北方地区刈割次数多（3～4次/年），产量可达到7.5 t/667m2（鲜草）以上［4］。研究串叶松香草的青贮加工技术对新疆饲草资源结构调整和优化有实际意义。【前人研究进展】对串叶松香草不同生育期营养成分、青贮条件、青贮方式研究结果表明，该饲草的最佳利用方式为现蕾期调制青贮，该时期纤维素含量较低，蛋白质和矿物质元素含量较高，综合品质在整个生育期中最优，且通过青贮后能够最大化保存营养物质［5-7］。串叶松香草在兔、猪、牛等家畜中均有应用［8-10］。乳酸菌能通过牧草中的可溶性碳水化合物产生乳酸等有机酸，可以降低发酵体系pH值，从而减少有害微生物滋生并确保发酵体系的稳定性。在青贮过程中，通过外源接种乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）来补充发酵体系中LAB的数量是一种常用补充方式，能够最大程度减少青贮的营养物质损失［11］。植物乳杆菌是目前研究最广泛的青贮用同型发酵LAB之一，其不仅能够在青贮前期快速启动，转化可溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）产生乳酸（Lactic acid， LA），快速使发酵体系酸度降低，以抑制有害微生物繁殖；同时产生的细菌素能够维护肠道健康［12］。糖源作为LAB发酵的物质基础，当含量较低时（2%～3%鲜重）不足以支撑LAB的繁殖，进而不能产生足量LA以促使发酵酸度的下降，造成腐败微生物的滋生，破坏青贮品质［13］。【本研究切入点】目前植物乳杆菌对串叶松香草发酵品质的影响以及是否需要辅以糖源以确保发酵品质等问题均未明确。需研究植物乳杆菌与糖蜜接种对串叶松香草青贮发酵特征及绵羊瘤胃降解率的影响。【拟解决的关键问题】以植物乳杆菌和糖蜜为青贮发酵添加剂，设置化学分析和动物瘤胃试验，研究二者对串叶松香草青贮发酵特征、营养品质及瘤胃降解率的影响，为优化串叶松香草青贮发酵工艺提供参考。
1 材料与方法
1.1 材 料
材料为新疆生产建设兵团第七师农业科学所牧草试验基地（44.43°N，84.93°E，海拔456 m）种植的串叶松香草（Silphium perfoliatum），种植时间为2020年4月27日，第二年现蕾期全株收获（2021年6月25日），人工刈割后采用粉碎机粉碎长度2～3 cm。植物乳杆菌（活菌数：1×105 cfu/g，FW）由中国农业微生物菌种保藏管理中心（ACCC）提供；糖蜜（总糖含量≥50%）由中粮（昌吉）屯河糖业股份有限公司提供。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
通过真空袋法对串叶松香草原料进行青贮调制，3个处理为（1）添加10 mL/kg去离子水（CK处理）；（2）添加植物乳杆菌1×105 CFU/g FM（LP处理）；（3）复合添加植物乳杆菌1×105 CFU/g FM和糖蜜2%（LBM处理），将各处理的添加菌剂在MRS液体培养基中进行培养，通过平板计数法计算微生物数量，按照调制比例均匀喷洒至串叶松香草原料表面，喷洒后立刻混匀，分别称取2 kg样品于聚乙烯青贮袋中（33 cm×48 cm），用真空打包机（SINBO Vacuum Sealer）抽真空后密封保存。各处理均5次重复，共15袋，置于室温（23±2）℃下贮藏。室温贮藏60 d后，评价评定感官质量，并分析各处理青贮的发酵特征、营养品质及绵羊瘤胃降解率。
1.2.2 测定指标
1.2.2.1 感官质量
以《青贮饲料的合理调制与质量评定标准》为标准，对串叶松香草青贮的酸味、色泽及质地进行感官质量评价［14］。
1.2.2.2 营养品质
参照杨胜［15］方法测定酸性洗涤纤维（acid detergent fiber， ADF）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber， NDF）、粗蛋白（crude protein， CP）、干物质（dry matter， DM）、WSC含量。
1.2.2.3 发酵品质
乙酸（Acetic acid， AA）、丙酸（Propionic acid， PA）、丁酸（Butyric acid， BA）和LA含量采用高效液相色谱法测定［16］。pH值采用酸度计测定，氨态氮（NH3-N）含量采用苯酚—次氯酸钠比色法测定。
1.2.2.4 微生物数量
采用MRS培养基培养乳酸菌（LAB）；高盐察氏培养基培养霉菌；麦芽糖浸粉琼脂培养基培养酵母菌；营养琼脂培养基培养好氧细菌（Aerobic bacteria， AB）（培养基均购自北京陆桥技术股份有限公司），通过平板计数法对微生物数量进行测定［17］。
1.2.2.5 绵羊瘤胃降解率
通过瘤胃瘘管尼龙袋法对酸性洗涤纤维降解率（Acid detergent fiberdegradability，ADFD）、中性洗涤纤维降解率（Neutral detergent fiberdegradability，NDFD）、干物质降解率（Dry matter degradability，DMD）和有机物降解率（Organic matter degradability，OMD）测定［18］。选用3只安装永久瘤胃瘘管的体态良好、体型、体重相近（45.0±2.00 kg）的绵羊。基础日粮为1.8 kg青贮玉米+0.4 kg麦草+0.2 kg精料预混料（100 g精料玉米、48 g麸皮、38 g豆粕、3 g尿素、5 g磷酸氢钙、4 g添加剂、2 g食盐），全天不限制饮水。各处理样品经烘干、粉碎过筛至粒径为1.0 mm，准确称取3 g各待测样品放入尼龙袋（规格为5 cm×8 cm，孔径40～50 μm）扎紧后放入瘤胃腹囊处，设置12、24、48 h 3个时间点（每个处理每个时间点每头羊设置3个平行试验）取出尼龙袋，快速冲洗并浸泡，置于65℃烘箱中烘干至恒重。通过灰化法测定OM含量（OM%=1-Ash%），运用范式纤维洗涤法测定ADF、NDF含量，采用烘干法测定DM含量。各指标瘤胃降解率计算方法为［19］：
Dx= ［ （ MA - MB） / MA］ × 100%.
式中，Dx：待测成分的瘤胃降解率（%），16.MA：待测成分含量（g），17.MB：过瘤胃残留物中待测成分含量（g）。
1.3 数据处理
通过Excel 2019对试验数据进行初步整理，通过SPSS 22.0软件进行单因素方差分析（ANOVA），以Duncan法多重比较，P＜0.05判定差异显著。
2 结果与分析
2.1 植物乳杆菌和糖蜜接种串叶松香草青贮感官评定
研究表明，感官质量评价CK和LP处理均为青绿色，LPM处理为黄绿色；CK和LP处理均为中等乳酸气味，LPM处理有浓郁乳酸气味；CK和LP处理均略带黏性，LPM处理质地松散、无结块，各处理均无霉变。感官质量评价CK和LP处理良好，LPM处理为优等。表1
2.2 植物乳杆菌和糖蜜接种对串叶松香草青贮发酵指标和微生物数量的影响
研究表明，开袋60 d时，各处理的DM、CP、NDF、ADF、WSC含量，pH值、酵母菌、霉菌、AB数量均显著低于第0 d（P＜0.05）；NH3-N/TN、LA、AA含量、LAB数量均显著高于第0 d（P＜0.05）。3个处理之间，LPM处理的DM、CP、AA含量显著高于CK和LP处理（P＜0.05）。LPM处理的NDF含量、pH值、NH3-N/TN、酵母菌、霉菌数量显著低于CK和LP处理（P＜0.05）。LP和LPM处理的PA含量均显著低于CK处理（P＜0.05）。3个处理的BA含量均未检出。表2
2.3 植物乳杆菌和糖蜜接种串叶松香草青贮瘤胃降解率的影响
研究表明，ADFD、NDFD、DMD、OMD在瘤胃中随着时间的增加显著上升（P＜0.05）。12 h瘤胃降解指标中，LPM处理的ADFD、DMD显著高于CK处理（P＜0.05），LP和LPM处理的OMD、NDFD显著高于CK处理（P＜0.05）。24 h瘤胃降解指标中，LPM处理的NDFD显著高于CK处理（P＜0.05），LP和LPM处理的ADFD、DMD显著高于CK处理（P＜0.05）。48 h瘤胃降解指标中，LPM处理的ADFD、NDFD、DMD显著高于LP和CK处理（P＜0.05），LP处理的ADFD、NDFD、DMD显著高于CK处理（P＜0.05）。表3
3 讨 论
3.1 植物乳杆菌和糖蜜接种对串叶松香草青贮营养品质的影响
DM含量是评价青贮饲料营养价值的关键因素［20］。DM的损失一方面来源于细胞的呼吸作用；另一方面主要为发酵过程中微生物对底物营养的消耗［21］。研究中，由于微生物的消耗，致使发酵后DM有所损失；而糖源的添加有效减少发酵底物营养物质的损失，使联合接种植物乳杆菌和糖蜜能够最大化保存DM。CP是评价饲料优劣的重要指标，发酵后CP含量有所损失，主要与青贮前期的呼吸作用和微生物的生长等原因有关［22］；而联合接种（LPM处理）的CP损失较少，主要是由于糖蜜的添加为植物乳杆菌的繁殖提供了底物，促使串叶松香草青贮快速到达酸性环境，从而抑制各种微生物对蛋白质的分解［23］。各处理的WSC含量在发酵结束时（60 d）相比较未发酵时有所下降，其主要是多种发酵微生物对底物糖源的利用；而其中单独接种LP处理相比较CK处理消耗WSC含量多，主要消耗WSC的为植物乳杆菌［24］。研究中，联合接种（LPM处理）能有效降低发酵体系NDF含量，但对ADF含量降解效果同单独接种植物乳杆菌相同，联合接种相比较单独接种植物乳杆菌更多的是对半纤维素的降解，与李龙兴等［25］的试验结果相同，植物乳杆菌对纤维的降解具有潜在的作用。
3.2 植物乳杆菌和糖蜜接种对串叶松香草青贮发酵品质和微生物数量的影响
青贮饲料中蛋白质和氨基酸分解的越少（即NH3-N/TN越低），营养价值越佳［26］，研究中，LPM处理的NH3-N/TN显著低于LP和CK处理，主要由于糖蜜为植物乳杆菌的生长提供了大量底物，促使其抑制腐败微生物的生长［27］。LA和AA含量决定了青贮饲料的pH值，研究中，LPM处理pH值水平最优（pH＜4.2），且LA和AA含量均最高，糖蜜的添加为植物乳杆菌发酵产生乳酸提供能量，降低青贮饲料pH，维持发酵水平［28］。青贮饲料在发酵过程中WSC大部分在LAB的作用下转化为LA、AA、琥珀酸以及醇类等，其中以LA为主［29］。研究中，LPM处理中的糖蜜为LAB的生长繁殖提供了条件，促进了发酵过程中有机酸（LA和AA）的产生，从而有效减少营养物质的损失［30］。青贮发酵过程中有益LAB的数量决定了是否有效抑制好氧微生物生长［31］。研究联合接种为发酵体系外源提供了足量的LAB和丰富碳源，以促使发酵结束时（60 d）LAB数量仍能保持在较高水平，且能够有效抑制好氧细菌的繁殖，与Borreani等［32］的研究结果相似。
3.3 不同添加剂对串叶松香草青贮瘤胃降解率的影响
DMD可反映反刍动物干物质采食量和降解效率［33］。试验中，联合接种（LPM处理）DMD在12～48 h均高于CK处理，植物乳杆菌有提高串叶松香草青贮在瘤胃中DM消化率的趋势，有助于增加瘤胃微生物活性，加速瘤胃微生物的运动，促进DM的降解，从而改善家畜瘤胃降解能力［32］。NDFD和ADFD是反映反刍动物日粮营养水平的影响指标［33］，试验中，ADFD、NDFD在12～48 h时，LPM处理均最高，主要是由于糖蜜和植物乳杆菌的添加促进了青贮有益微生物的生长，改变了植物细胞壁结构，有利于瘤胃微生物活动，促进植物纤维加快降解有关［34］。
4 结 论
联合接种植物乳杆菌（1×105 CFU/g FM）和糖蜜（2%）可较好地保存串叶松香草青贮饲料干物质含量，促进纤维的降解；同时可提高发酵体系乳酸菌数量，有效抑制霉菌、酵母菌和好养细菌的生长，促进可溶性碳水化合物向乳酸和乙酸的转化，进而维持青贮体系在较优的酸度范围。联合接种可有效提高干物质和纤维在绵羊瘤胃中（12～48 h）的降解率。
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Effects of Lactiplantibacillus plantarumand molasses on the silage of Silphium perfoliatum
Abstract：【Objective】 This project aims to explore the effects of Lactiplantibacillus plantarum and molasses inoculation on silage fermentation characteristics of Silphium perfoliatum and rumen degradation rate of sheep and guide the scientific and efficient utilization of Silphium perfoliatum.
【Methods】 Three additive treatments were designed： no additive inoculation treatment （CK treatment）， inoculation of Lactiplantibacillus plantarum 1×105CFU/g FM （Lactiplantibacillus plantarum， LP treatment ）， inoculation of Lactiplantibacillus plantarum 1×105CFU/g FM + 2% molasses （Lactiplantibacillus plantarum and Molasses， LPM treatment）. The vacuum bag method was used to prepare the cross-leaf rosin grass silage， which was stored at room temperature for 60 days. Afterwards， the sensory quality was evaluated and the fermentation characteristics， nutritional quality and rumen degradation rate of sheep were analyzed.
【Results】 （1） The contents of lactic acid， acetic acid， crude protein and dry matter in LPM treatment were significantly higher than those in CK and LP treatments （Plt;0.05）. The neutral detergent fiber， acid detergent fiber， pH value， ammonia nitrogen ratio total nitrogen， yeast， mold and aerobic bacteria in LPM treatment were significantly lower than those in CK and LP treatment （Plt;0.05）. The propionic acid content of LP and LPM treatments was significantly lower than that of CK treatment （Plt;0.05）. （2） During the rumen degradation process （12-48 h）， the acid， neutral detergent fiber degradation rate and dry matter degradation rate of LPM treatment were significantly higher than those of CK treatment （Plt;0.05）， and the acid， neutral detergent fiber degradation rate， dry matter degradation rate and organic matter degradation rate increased significantly with time in the rumen （Plt;0.05）.
【Conclusion】" The combined inoculation of 1×105CFU/g Lactiplantibacillus plantarum and 2% molasses can promote the fermentation of Silphium perfoliatum silage and significantly improve the degradation of dry matter and fiber in the rumen of sheep.
Key words：Silphium perfoliatum; silage ; fermentation quality ; rumen degradation rate
