【荷斯坦◆技术】乙酸菌——导致青贮有氧腐败变质的“新罪犯”

时间：2019-11-18牛羊肉产业网

       青贮作为反刍动物非常重要的原料草之一，其质量对牛群健康、奶产量和奶质量具有很大的影响。然而，生产实践中青贮开封饲喂期间有氧变质腐败现象很是普遍，造成资源浪费，营养物质大量流失。导致青贮有氧腐败变质方面的研究很多，乙酸菌作为导致青贮腐败变质是新发现的。乙酸菌导致青贮腐败变质的深层生化过程和机理值得进一步研究。

       青贮制作中，乳酸菌成功的将可溶性糖转化为乳酸，这时候青贮得到了很好的保存。青贮过程中产生大量的乳酸，乳酸使得青贮的pH降低，这种酸性环境抑制了植物表面的有害微生物的活性和产酶活性，这些有害微生物主要包括植物表面附着细菌、梭状芽胞杆菌、酵母菌、霉菌等等，这些有害菌都附着在青贮植株的表面。

       众所周知，乳酸是青贮发酵最为理想的发酵产物，因为它比其他有机酸的生物学利用效率更高，其他的有机酸主要包括乙酸、丙酸、丁酸，这些有机酸由青贮微生物代谢产生。青贮初期，快速有效的实现低pH环境可以降低青贮饲料中糖分的损失，同时也会减少蛋白质的降解。这种微生物发酵过程保存和提升了青贮饲料的营养物质和饲用价值。

       乳酸菌接种剂，或者是乳酸菌发酵剂被大家广泛认可并且被商业化，主要是其在发酵初期能够降低干物质的损失。在制作青贮过程中，给青贮材料上面喷洒“同型”乳酸菌（植物乳杆菌）。喷洒同型乳酸菌后，青贮发酵一开始就会被同型乳酸菌发酵占主导地位，将含有6个碳原子的6碳糖转化成2份子3个碳原子的乳酸。这样乳酸导致pH迅速降低，酸性环境会抑制植株表面其他的有害微生物，尽可能的保存好青贮饲料。然而，在青贮开封期间，这种微生物接种剂在防止青贮产热变质方面是失败的，没有提升青贮有氧稳定性的作用。

       青贮开封期间的发热变质是生产面临的大问题

       让牧场生产者很头疼的是某些对乳酸有很强利用率的酵母菌（假丝酵母和奶酥酵母），这些酵母菌对高浓度的乳酸不敏感，对低pH环境的耐受力很强，酸性环境无法抑制它的活性。它们在青贮酸性环境下生长的很好，当青贮开封后，开始饲喂期间，它们在接触空气后活性是青贮密封环境中的两倍。在有氧暴露期间，这些酵母菌可以利用乳酸，将乳酸作为能量物质，酵母菌的有氧活动因为对乳酸的利用消耗，会导致青贮pH上升，使得酸性环境减弱，这样的环境下其他好氧细菌和霉菌也随之活动，青贮腐败程度加深。

最终，好氧微生物的活动会导致糖分、淀粉和蛋白质损失，同时也会因为微生物的大量繁殖和活动，产生很多热量。现在有很多科研论文论述了在玉米青贮、牧草青贮和高水分玉米上面（苜蓿上不多）有数量很多的酵母菌，并且这些足够数量的酵母菌在青贮初期大量繁殖，在菌群中占据绝对优势，酵母菌的大量繁殖和活动导致青贮发热。

       如果对酵母菌导致青贮发热进行分析，青贮微生物发酵剂的下一代菌落里发现了“异型”乳酸菌（布氏乳杆菌）。这些接种剂将6碳糖转化成1分子3碳乳酸和1分子2碳乙酸，并且会释放1分子的二氧化碳（二氧化碳会释放到空气中造成干物质的损失）。

       从实质方面和应用方面来讲，这些异型乳酸菌不建议作为青贮发酵剂菌种，主要原因是异型乳酸菌不能像同型乳酸菌一样将pH降的很低，并且在发酵过程中每份糖通过发酵都会损失一分子二氧化碳。然而，对体积比较大的青贮窖，在开窖饲喂的时候其暴露于空气中的面积比较大，但是由于青贮窖切面比较大，使用速度可能比较慢，其横切面暴露于空气中的时间就越长，与空气接触后，好氧微生物开始大量繁殖，青贮玉米就会发热，高水分玉米发热更为明显，同时产热的过程中会损失大量的营养物质，并且会因为腐败变质造成饲粮在料槽被采食的时候适口性下降。然而乙酸的酸性不及乳酸强，布氏乳杆菌在发酵过程中产生乙酸和其他化合物，这些物质对酵母菌繁殖具有一定的抑制作用。

现在被广泛应用和认可的接种剂中同时含有同型乳酸菌（为了降低pH）和异型布氏乳杆菌（为了抑制酵母菌）的混合微生物接种剂，这样既能保证青贮厌氧发酵期间成功发酵，也能确保在开窖饲喂期间减少发热变质腐败。混合接种剂有时候很难解释实验室检测的挥发性脂肪酸结果，让分析起来有点混乱。其中主要原因是在青贮窖密封发酵期间，布氏乳杆菌比同型乳酸菌生长速度慢，活性低，但是随着pH降低，布氏乳杆菌活性更强。

       在低pH环境中，布氏乳杆菌更多地利用乳酸作为主要的能源物质，比利用糖作为能源物质要多。因此，在保持青贮中糖分不变的情况下乳酸水平下降，乙酸水平上升。

       导致变质腐败的“新罪犯”

       青贮专家近期调查研究了发酵良好的玉米青贮，发现了生产上存在这种情况，青贮中乙酸含量很高，酵母菌数量很低，但是青贮还会发热变质。如果按照之前的科研成果分析，乙酸含量高酵母菌数量低，青贮的有氧稳定性是比较好的，是不容易腐败变质的。

       通过进一步研究，这种玉米青贮中，通过深层取样，样品的乙醇含量比正常青贮的含量要高，但是乙醇在青贮表面是不存在的，因为它容易挥发。这样的研究结果通过青贮微生物专家分析后，他们认为肯定在青贮中有微生物将某种物质转化为乙醇。通过对这种青贮采样后培养分析，研究人员确实发现了影响青贮有氧稳定性的新的破坏性微生物——乙酸菌。

       乙酸菌是一种能够代谢产生醋酸的细菌（经常被用于商业酿醋中），乙酸菌能够在青贮开封饲喂期间，与氧气接触后能够将乙醇（酵母菌代谢产物）转化为乙酸。即使乙醇含量较低的时候，它们也能够将乳酸和乙酸转化为二氧化碳、水和热量。

       乙酸菌是一种好氧型革兰氏阴性菌，它能耐受酸性环境，因此低pH环境中有很强的耐受性，能正常生存。乙酸菌在环境中无处不在，在土壤、水、空气和青贮中都有，它的形态特征与乳酸菌不同，乳酸菌有鞭毛，需要依附其他物质。对酵母菌和乙酸菌进行研究后发现，它们通过代谢都会产生“指甲油原料”，里面含有乙酸乙酯和乳酸乙酯，这两种物质都有一定的不愉快味道，这也解释了饲喂这种青贮为什么会导致牛群采食量下降的现象。

       在厌氧条件下（没有氧气存在），酵母产生乙醇，然后乙酸菌通过酸化反应将其转化为乙酸乙酯和乳酸乙酯。在有氧条件下，乙酸菌非常活跃，能够代谢产生大量的乙酸乙酯和乳酸乙酯。在含有大量乙酸菌的青贮中，研究者发现了在青贮发热变质前的24小时会含有大量的“指甲油原料”芳香族物质。

       欧洲专家研究发现在青贮开封暴露于空气中时，乙酸菌和酵母菌的活跃程度相似，都很活跃。但是，酵母菌是导致有氧暴露期间青贮发热变质的主要有害微生物。美国奶牛粗饲料研究中心的专家研究发现在他们所有的实验中，有氧暴露期间腐败发热的青贮中都含有乙酸菌，而酵母菌只有在三分之一的研究中发现具有引起发热的现象。

       这些研究结论很好的解释了在开窖饲喂有氧暴露期间为什么容易发热，主要是乙酸菌更活跃，比之前的研究结论更具有说服力。对乙酸菌在青贮有氧腐败方面的理解和认识不够深入，主要是在选择性的培养基上面对乙酸菌进行培养计数的难度比较大。一些商业微生物公司给的化验报告是所有好氧细菌的数量，这样不能准确反应出乙酸菌的数量，其中主要是杆菌数量、好氧细菌中包括了乙酸菌。

       在调制良好、压的很严实的青贮中也发现了乙酸菌，在厌氧环境下，酵母菌生长代谢中产生乙醇，乙醇含量有所提升。然而，布氏乳杆菌不能抑制乙酸菌数量，但是抑制酵母菌繁殖，降低酵母菌数量和它们的代谢产物乙醇含量。乙醇作为乙酸菌代谢底物，乙醇含量少了，自然就会减缓乙酸菌对青贮的负面影响。

本文摘自网络