构树叶青贮中乳酸菌的筛选及其对菌群组成、发酵品质的影响

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青贮是一种利用厌氧菌来保存新鲜饲料作物的方法,青贮饲料能够有效保存较高的营养价值,构树(Broussonetia Papyrifera)具有高蛋白、抗逆性强、易获得等特点,近年来被开发为新型木本饲料资源。然而构树的青贮不易成功,易腐败,产异味,因此特别需要加入乳酸菌(Lactic acid bacteria,LAB)调节青贮饲料的微生物菌群和改善饲料的发酵品质。由于不同青贮材料筛选出的乳酸菌的生态适应性不同,从构树青贮料筛出乳酸菌会更具竞争性。目前关于构树叶中乳酸菌的筛选及应用的信息鲜有报道,为此从构树叶青贮饲料中筛选出适合构树叶环境的乳酸菌是至关重要,具体研究结果如下:(1)青贮饲料中主要有机酸包括乳酸、乙酸、丙酸和丁酸,其存在含量决定着青贮品质的优劣。为开发有效针对构树叶青贮饲料中4种有机酸(乙酸、丙酸、丁酸、乳酸)的测定方法,本研究利用高效液相色谱-质谱联用(High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,HPLC-MS)技术,以2-肼基喹啉(2-Hydrazinoquinoline,HQ)作为衍生剂,通过对有机酸衍生后的质谱峰面积进行定量。结果表明,有机酸样品使用乙腈作为样品溶剂,含水量控制在10%时,衍生效率最好。优化的衍生条件为:4 m M三苯基膦(Triphenylphosphine,TPP),3 m M 2,2’-二硫二吡啶(2,2’-Dipyridyl disulfide,DPDS),3 m M HQ,衍生温度为50℃,衍生时间为20 min时,能够实现有机酸的准确定量。确定了4种有机酸互不干扰下的乙酸、丙酸、丁酸的线性范围(0.0001%~0.005%)和乳酸的线性范围(0.01%~0.5%)。该方法精密度(RSD≤7.45%)和稳定性良好(RSD≤6.72%),为后续青贮样品检测提供方法依据。(2)为筛选出适合构树叶青贮的乳酸菌,在两年内对四个批次的构树叶进行了青贮,在每代青贮中接入上次分离的菌株并在青贮终止时分离出优势菌株。利用平板分离技术及16S r DNA序列分析,分离鉴定的主要微生物为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、短小乳杆菌(Lactobacillus brevis)、屎肠球菌(Enterococcus faecium)、棒状乳杆菌(Lactobacillus coryniformis)、面包乳杆菌(Lactobacillus crustorum)。通过16S r DNA高通量测序技术分析每代构树叶青贮体系中的细菌群落特征,发现乳杆菌属(Lactobacillus)及肠球菌属(Enterococcus)为主要优势菌属。(3)通过两年四批次青贮实验发现,由于季节温度,湿度和材料营养的变化,接入的青贮菌剂并不能总是成为优势菌,但只要接入菌剂,都能保证乳杆菌属的占比在43%以上,青贮效果稳定,说明接入菌剂是有效的。(4)通过16S r DNA高通量测序技术评价菌剂在细菌群落中的竞争能力,发现短小乳杆菌E4、E5和E6,植物乳杆菌D3和F3,有较好的竞争能力,可作为制备菌剂的候选菌株。由于现有培养方法使一些优势菌株不能分离繁殖,影响了菌剂在菌群的竞争力和适应性,是一个需重点突破的问题。(5)为评价构树叶中添加乳酸菌菌剂是否改善青贮饲料的发酵品质,对同一批次构树叶青贮饲料的发酵品质进行分析,青贮过程中未检测到酵母菌和霉菌,发现乳酸菌菌剂能够降低青贮饲料的p H,提高乳酸与总酸的比值,减少肠杆菌科的数量和降低丁酸含量,能够保存构树叶青贮饲料中较多的营养物质。总体而言,构树叶青贮饲料接入乳酸菌菌剂,保证了乳杆菌属的高比例,没有发现致病菌的存在,保证了青贮的基本质量。说明接入乳酸菌菌剂的构树叶青贮饲料从微生物分析上进行饲喂是安全的。但显然这其中还有许多问题需要进一步研究,只有这样才能制出高质量的青贮菌剂。
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